Bakır 110 vs 101: Tam Teknik Karşılaştırma

1. giriiş

Bakır modern mühendisliğin temel taşı olmaya devam ediyor, onun için kutlandı olağanüstü elektriksel ve termal iletkenlik, korozyon direnci, ve işlenebilirlik.

Ticari olarak saf bakırlar arasında, Bakır 110 (C11000, ETP) Ve Bakır 101 (C10100, DSÖ) yaygın olarak kullanılan iki sınıftır, her biri belirli uygulamalar için optimize edilmiştir.

Her ikisi de olağanüstü iletkenlik ve şekillendirilebilirlik sunarken, saflıktaki farklılıkları, oksijen içeriği, mikroyapı, ve vakum veya yüksek güvenilirlikli uygulamalara uygunluk, mühendisler için aralarındaki seçimi kritik hale getirir, tasarımcılar, ve malzeme uzmanları.

Bu makale derinlemesine bir bilgi sağlar, bu iki bakır kalitesinin teknik karşılaştırması, mülk verileri ve uygulama kılavuzuyla desteklenir.

2. Standartlar & İsimlendirme

Bakır 110 (C11000) genellikle şu şekilde anılır: Cu-ETP (Elektrolitik Sert Hatveli Bakır).

UNS C11000 ve EN tanımı Cu-ETP altında standartlaştırılmıştır. (CW004A). C11000, tel de dahil olmak üzere çeşitli ürün formlarında yaygın olarak üretilmekte ve tedarik edilmektedir., çubuk, çarşaf, ve plaka, genel elektrik ve endüstriyel uygulamalar için çok yönlü bir seçimdir.

Bakır 101 (C10100), diğer taraftan, olarak bilinir OFE'li (Oksijensiz Elektronik Bakır).

Son derece düşük oksijen içeriğine sahip ultra saf bakırdır, UNS C10100 ve EN Cu-OFE kapsamında standartlaştırılmıştır (CW009A).

C10100, oksijen ve oksit kalıntılarını ortadan kaldırmak için özel olarak rafine edilmiştir, bu da onu ideal kılıyor vakum, yüksek güvenilirlik, ve elektron ışını uygulamaları.

Malzemenin gerekli performans özelliklerini karşılamasını sağlamak için UNS veya EN tanımının ürün biçimi ve sertliği ile birlikte belirtilmesi kritik öneme sahiptir..

3. Kimyasal Bileşimi ve Mikroyapısal Farklılıklar

Bakırın kimyasal bileşimi bakırın yapısını doğrudan etkiler. saflık, elektriksel ve termal iletkenlik, mekanik davranış, ve özel uygulamalara uygunluk.

Her ikisi de Bakır 110 (C11000, ETP) ve Bakır 101 (C10100, DSÖ) yüksek saflıkta bakırlar olarak sınıflandırılır, mikro yapıları ve eser element içerikleri önemli ölçüde farklılık gösterir, kritik uygulamalarda performansı etkileyen.

4. Fiziksel Özellikler: Bakır 110 vs 101

Gibi fiziksel özellikler yoğunluk, erime noktası, termal iletkenlik, ve elektriksel iletkenlik mühendislik hesaplamaları için temeldir, tasarım, ve malzeme seçimi.

Bakır 110 (C11000, ETP) ve Bakır 101 (C10100, DSÖ) her ikisi de esasen saf bakır olduğundan çok benzer kütlesel özelliklere sahiptirler, ancak saflık ve oksijen içeriğindeki küçük farklılıklar, özel uygulamalarda performansı biraz etkileyebilir.

5. Mekanik Özellikler ve Temper/Koşul Etkileri

Bakırın mekanik performansı büyük oranda şunlara bağlıdır: işleme öfkesi, tavlama ve soğuk işleme dahil.

Bakır 101 (C10100, DSÖ) genellikle teklifler soğuk çalışma koşullarında daha yüksek mukavemet ultra yüksek saflığı ve oksit içermeyen mikro yapısı nedeniyle,

oysa Bakır 110 (C11000, ETP) sergiler üstün şekillendirilebilirlik ve süneklik, derin çekme veya damgalama gibi yoğun şekillendirme uygulamaları için çok uygun olmasını sağlar.

Tempere Göre Mekanik Özellikler (Tipik değerler, ASTM B152)

Temel bilgiler:

• Tavlanmış (O) Öfke: Her iki kalite de yumuşak ve son derece sünektir. C11000'in daha yüksek uzaması (50–e) için ideal derin çekme, damgalama, ve elektrik kontak imalatı.
• Soğuk işlenmiş (H04/H08) Öfke: C10100'ün ultra saflığı daha düzgün sertleştirme sağlar, sonuçta H08 temperinde çekme mukavemeti C11000'den 0-40 daha yüksek.
  Bu onu uygun kılar yük taşıyan veya hassas bileşenler, süper iletken bobin sargıları veya yüksek güvenilirliğe sahip konektörler dahil.
• Brinell Sertliği: Soğuk çalışmayla orantılı olarak artar. C10100 temiz yapısı sayesinde aynı kıvamda daha yüksek sertlik elde eder, oksit içermeyen mikro yapı.

6. Üretim ve imalat davranışı

Bakır 110 (C11000, ETP) ve Bakır 101 (C10100, DSÖ) birçok imalat işleminde benzer şekilde davranır çünkü her ikisi de esasen saf bakırdır, ama oksijen ve eser safsızlıklardaki fark şekillendirme sırasında anlamlı pratik kontrastlar üretir, işleme ve birleştirme.

Şekillendirme ve soğuk çalışma

• Süneklik ve bükülebilirlik:

• • Tavlanmış malzeme (Ah öfke): her iki kalite de son derece sünektir ve sıkı bükülmeleri kabul eder, derin çekme ve şiddetli şekillendirme.
    Tavlanmış bakır tipik olarak çok küçük iç bükülme yarıçaplarını tolere edebilir (çoğu durumda 0,5–1,0 × sac kalınlığına yakın), damgalama ve karmaşık şekilli parçalar için mükemmel hale getirir.
  • Soğuk işlenmiş öfkeler (H04, H08, vesaire.): Temperleme arttıkça mukavemet artar ve süneklik düşer; minimum bükülme yarıçapı buna göre artırılmalıdır.
    Tasarımcılar büküm yarıçaplarını ve filetoları kıvama ve amaçlanan şekillendirme sonrası gerilim gidermeye göre boyutlandırmalıdır.

• İş sertleştirme & çekilebilirlik:

• • C10100 (DSÖ) Oksitsiz mikro yapısı nedeniyle soğuk çalışma sırasında daha düzgün sertleşme eğilimi gösterir; bu, H-tavlamalarda daha yüksek ulaşılabilir mukavemet sağlar ve çekme sonrasında daha yüksek mekanik performans gerektiren parçalar için avantajlı olabilir.
  • C11000 (ETP) Progresif çekme ve damgalama işlemleri için son derece bağışlayıcıdır çünkü oksit şeritler süreksizdir ve tipik olarak ticari gerinim seviyelerinde şekillendirmeyi kesintiye uğratmazlar.

• Tavlama ve kurtarma:

• • Yeniden kristalleşme bakır birçok alaşımla karşılaştırıldığında nispeten düşük sıcaklıklarda oluşur; önceki soğuk çalışmaya bağlı olarak, yeniden kristalleşme başlangıcı kabaca başlayabilir 150–400 ° C.
  • Endüstriyel tam tavlama uygulaması genellikle sıcaklıkları kullanır 400–650 ° C menzil (Oksidasyonu veya yüzey kirlenmesini önlemek için seçilen zaman ve atmosfer).
    Vakum kullanımına yönelik OFE parçaları, yüzey temizliğini korumak için inert veya indirgeyici atmosferlerde tavlanabilir.

Ekstrüzyon, haddeleme ve tel çekme

• Tel çekme: C11000, mükemmel çekilebilirliği istikrarlı iletkenlikle bir araya getirdiği için yüksek hacimli tel ve iletken üretimi için endüstri standardıdır..
  C10100 ayrıca ince ölçülere de çekilebilir ancak aşağı yönde vakum performansı veya ultra temiz yüzeyler gerektiğinde seçilir.
• Ekstrüzyon & yuvarlamak: Her iki kalite de iyi bir şekilde ekstrüde edilir ve yuvarlanır. OFE'nin yüzey kalitesi, oksit kalıntılarının bulunmaması nedeniyle yüksek hassasiyetli haddelenmiş ürünler için tipik olarak üstündür; bu, zorlu yüzey kaplamalarında interdendritik yırtılmayı veya mikro çukurları azaltabilir.

İşleme

• Genel davranış: Bakır nispeten yumuşaktır, termal olarak iletken ve sünek; sürekli üretme eğilimindedir, parametreler optimize edilmemişse sakızlı cipsler.
  C11000 ve C10100'ün işlenebilirliği pratikte benzerdir.
• Takım ve parametreler: Keskin kesici kenarlar kullanın, sert fikstür, pozitif eğim takımları (hacmine bağlı olarak karbür veya yüksek hız çeliği), kontrollü ilerlemeler ve derinlikler, ve iş sertleşmesini ve kenar birikmesini önlemek için yeterli soğutma/yıkama.
  Uzun sürekli kesimler için, talaş kırıcılar ve aralıklı kesme stratejileri önerilir.
• Yüzey kalitesi ve çapak kontrolü: OFE malzemesi, daha az mikro kalıntı nedeniyle hassas mikro işlemede genellikle marjinal olarak daha iyi bir yüzey kalitesi elde eder.

Birleştirme - lehimleme, lehimleme, kaynak, difüzyon bağı

• Lehimleme: Her iki kalite de uygun temizlikten sonra kolayca lehimlenir.
  C11000 eser miktarda oksijen ve oksit filmleri içerdiğinden, tipik olarak standart reçine veya hafif aktif akışlar kullanılır; Lehimlemeden önce kapsamlı temizlik, bağlantı güvenilirliğini artırır.
  OFE'nin daha temiz yüzeyi bazı kontrollü proseslerde akı ihtiyacını azaltabilir.
• Lehimleme: Lehimleme sıcaklıkları (>450 °C) oksit filmleri açığa çıkarabilir; C11000 sert lehimleme genellikle uygun eritkenler veya kontrollü atmosferler gerektirir.
  İçin vakum lehimleme veya akıcı lehimleme, C10100 şiddetle tercih edilir, İhmal edilebilir oksit içeriği oksit buharlaşmasını ve vakum ortamının kirlenmesini önlediği için.
• Ark kaynağı (Tig/Me) ve direnç kaynağı: Her iki kalite de standart bakır kaynak uygulamaları kullanılarak kaynak yapılabilir (yüksek akım, kalın kesitler için ön ısıtma, ve inert gaz koruması).
  OFE daha temiz kaynak havuzları ve daha az oksitle ilgili kusur sunar, kritik elektrik bağlantılarında avantajlıdır.
• Elektron ışını ve lazer kaynağı: Bunlar yüksek enerjili, düşük kirlilik yöntemleri vakum veya hassas uygulamalarda yaygın olarak kullanılır.
  C10100 tercih edilen malzemedir burada çünkü düşük safsızlık ve oksijen seviyeleri buharlaşan kirletici maddeleri en aza indirir ve bağlantı bütünlüğünü iyileştirir.
• Difüzyon bağı: Vakum ve havacılık montajları için, OFE'nin temizliği ve tek faza yakın mikro yapısı, onu katı hal bağlama proseslerinde daha öngörülebilir hale getirir.

Yüzey hazırlığı, temizlik ve taşıma

• İçin C11000, yağdan arındırma, mekanik/kimyasal oksit giderme ve uygun akı uygulaması, yüksek kaliteli birleştirmeler için normal ön koşullardır.
• İçin C10100, Vakum kullanımı için sıkı temizlik kontrolü gereklidir: eldivenlerle kullanım, hidrokarbonlardan kaçınmak, ultrasonik solvent temizleme, ve temiz oda paketleme yaygın uygulamalardır.
  Vakumla pişirme (örneğin, 100–200 °C duruma bağlı olarak) UHV servisinden önce adsorbe edilmiş gazları uzaklaştırmak için sıklıkla kullanılır.

7. Korozyon, vakum performansı ve hidrojen/oksijen etkileri

Birbiriyle ilişkili bu üç konu: korozyon direnci, vakum davranışı (gaz çıkışı ve kirletici buharlaşma), ve hidrojen/oksijen ile etkileşimler — burada Bakır 110 ve Bakır 101 fonksiyonel performansta en fazla farklılık gösteren.

Korozyon davranışı (atmosferik ve galvanik)

• Genel atmosferik korozyon: Her iki kalite de stabil bir yüzey filmi oluşturur (patine) normal iç mekan ve birçok dış mekan ortamında daha fazla korozyonu sınırlandırır.
  Saf bakır genel korozyona birçok aktif metalden çok daha iyi direnç gösterir.
• Yerel korozyon ve ortamlar: Klor bakımından zengin ortamlarda (deniz, buz çözücü tuzlar), Çatlaklar mevcutsa veya birikintiler lokalize elektrokimyasal hücrelerin oluşmasına izin veriyorsa bakır hızlandırılmış saldırıya maruz kalabilir.
  Aralık geometrilerini önleyecek ve drenaja/incelemeye izin verecek şekilde tasarım.
• Galvanik bağlantı: Bakır birçok yapısal metalle karşılaştırıldığında nispeten asildir.
  Daha az asil metallere elektriksel olarak bağlandığında (örneğin, alüminyum, magnezyum, bazı çelikler), daha az asil olan metal tercihen paslanır.
  Pratik tasarım kuralları: aktif metallerle doğrudan temastan kaçının, farklı metal bağlantı noktalarını yalıtın, veya gerektiğinde korozyon önleyici/kaplamalar kullanın.

Vakum performansı (gaz çıkarma, buharlaşma ve temizlik)

• Vakum performansı neden önemlidir?: Ultra yüksek vakumda (UHV) sistemler, uçucu yabancı maddelerin veya oksit kalıntılarının ppm seviyeleri bile kirlenmeye neden olabilir,
  taban basıncını arttır, veya hassas yüzeylere film biriktirin (optik aynalar, yarı iletken gofretler, elektron optiği).
• C11000 (ETP): eser miktarda oksijen ve oksit şeritleri şunlara yol açabilir: artan gaz çıkışı ve oksit parçacıklarının vakumda yüksek sıcaklıklarda potansiyel buharlaşması.
  Birçok düşük vakum veya kaba vakum uygulaması için bu kabul edilebilir, ancak UHV kullanıcılarının dikkatli olması gerekir.
• C10100 (DSÖ): ultra düşük oksijen ve safsızlık içeriği, önemli ölçüde daha düşük gaz çıkış oranları, pişirme sırasında yoğunlaşabilen türlerin kısmi basınçlarının azaltılması, ve elektron ışınına veya yüksek sıcaklıktaki vakuma maruz kalma durumunda çok daha az kirlenme riski.
  Fırınlama döngüleri ve artık gaz analizi için (RGA) istikrar, OFE, pratik sistemlerde genellikle ETP'den büyük bir farkla daha iyi performans gösterir.
• Vakum kullanımı için en iyi uygulamalar: vakumlu temizlik, solvent yağdan arındırma, ultrasonik banyolar, temiz oda montajı, ve kontrollü pişirme zorunludur.
  Doğrudan UHV'ye veya elektron/iyon ışınlarına maruz kalan bileşenler için OFE'yi belirtin.

Hidrojen, Oksijen etkileşimleri ve kırılganlık riskleri

• Hidrojen kucaklama: Bakır Olumsuz çelikler gibi hidrojen gevrekleşmesine karşı hassastır.;
  tipik bakır alaşımları, yüksek mukavemetli çeliklerde görülen klasik hidrojen kaynaklı çatlama mekanizmaları nedeniyle bozulmaz.
• Hidrojen/oksijen kimyası: Yine de, altında yüksek sıcaklık azaltıcı atmosferler (hidrojen veya yüksek sıcaklıkta gaz oluşturma),
  Oksijen veya belirli oksit giderici kalıntıları içeren bakır, yüzey reaksiyonlarına maruz kalabilir (su oluşumu, oksit azaltma) yüzey morfolojisini değiştirebilecek veya sert lehimlerde gözenekliliği artırabilecek.
  OFE'nin düşük oksijen içeriği bu endişeleri hafifletir.
• Hizmet hususları: yüksek sıcaklıkta hidrojen hizmetinde veya hidrojenin mevcut olduğu işlemlerde (örneğin, belirli tavlamalar veya kimyasal işlemler), Yüzey kimyası ve boyutsal stabilite kritik ise OFE'yi belirtin.

8. Tipik Endüstriyel Uygulamalar

C11000 (ETP):

• Güç dağıtım baraları, kablolar, ve konektörler
• Transformatörler, motorlar, şalt sistemi
• Mimari bakır ve genel imalat

C10100 (DSÖ):

• Vakum odaları ve ultra yüksek vakum ekipmanları
• Elektron ışını, RF, ve mikrodalga bileşenleri
• Yarı iletken üretimi ve kriyojenik iletkenler
• Yüksek güvenilirliğe sahip laboratuvar enstrümantasyonu

Özet: C11000 genel elektrik ve mekanik kullanıma uygundur, oysa C10100 şu durumlarda gereklidir: vakum stabilitesi, minimum kirlilik, veya ultra temiz işleme esastır.

9. Maliyet & kullanılabilirlik

• C11000: Bu standart, yüksek hacimli bakır ürünü.
  Genellikle daha az pahalı ve fabrikalar ve distribütörler tarafından daha geniş çapta stoklanıyor, Seri üretim ve bütçeye duyarlı uygulamalar için varsayılan seçim haline geliyor.
• C10100: Bir taşır prim fiyatı ek arıtma adımları nedeniyle, özel taşıma gereksinimleri, ve daha küçük üretim hacimleri.
  mevcut, ancak genellikle yalnızca sınırlı ürün formları (barlar, plakalar, seçilmiş temperlerdeki çarşaflar) ve sıklıkla gerektirir Daha uzun teslim süreleri.
  Maliyet verimliliğinin kritik olduğu yüksek hacimli bileşenler için, C11000 genellikle belirtilir.
  tersine, için niş uygulamalar vakum veya yüksek saflıkta elektronik bileşenler gibi, C10100'ün performans avantajları yüksek maliyeti haklı çıkarıyor.

10. Kapsamlı Karşılaştırma: Bakır 110 vs 101

12. Çözüm

C11000 ve C10100'ün her ikisi de çok çeşitli uygulamalara uygun, yüksek iletkenliğe sahip bakırlardır.

Temel fark şudur: oksijen içeriği ve safsızlık seviyesi, vakum davranışını etkileyenler, katılmak, ve yüksek güvenilirliğe sahip uygulamalar.

C11000 uygun maliyetli ve çok yönlüdür, çoğu elektrik ve mekanik uygulama için standart haline getiriyor.

C10100, ultra yüksek saflıkta, için ayrılmıştır vakum, elektron ışını, kriyojenik, ve yüksek güvenilirliğe sahip sistemler oksit içermeyen mikro yapının gerekli olduğu yerlerde.

Malzeme seçimine öncelik verilmeli fonksiyonel gereksinimler nominal mülkiyet farklılıkları üzerinden.

 

SSS

C10100 elektriksel olarak C11000'den önemli ölçüde daha mı iyi??

HAYIR. Elektriksel iletkenlik farkı küçüktür (~0 vs 101% IACS). Birincil avantajı ultra düşük oksijen içeriği, vakum ve yüksek güvenilirlik uygulamalarına fayda sağlar.

C11000 vakum ekipmanlarında kullanılabilir mi??

Evet, ancak eser miktardaki oksijen, ultra yüksek vakum koşulları altında gazdan çıkabilir veya oksitler oluşturabilir. Sıkı vakum uygulamaları için, C10100 tercih edilir.

Güç dağıtımı için hangi kalite standarttır??

C11000 baralar için endüstri standardıdır, konnektörler, ve iletkenliği nedeniyle genel elektrik dağıtımı, şekillendirilebilirlik, ve maliyet verimliliği.

Tedarik için OFE bakır nasıl belirlenmelidir??

UNS C10100 veya Cu-OFE tanımını içerir, oksijen sınırları, minimum iletkenlik, ürün formu, ve öfke. İz oksijen ve bakır saflığı için Analiz Sertifikaları isteyin.

ETP ve OFE arasında ara bakır kaliteleri var mı??

Evet. Fosforla oksijeni giderilmiş bakırlar ve yüksek iletkenlik çeşitleri mevcuttur, geliştirilmiş lehimlenebilirlik veya azaltılmış hidrojen etkileşimi için tasarlanmıştır. Seçim başvuru gereksinimlerine uygun olmalıdır.