Мідь 110 проти 101: Повне технічне порівняння

1. Вступ

Мідь залишається наріжним каменем сучасної техніки, відзначається за його виняткова електро- і теплопровідність, Корозійна стійкість, і пластичність.

Серед технічно чистої міді, Мідь 110 (C11000, ETP) і Мідь 101 (C10100, ВООЗ) є двома широко використовуваними сортами, кожен оптимізований для конкретних застосувань.

У той час як обидва забезпечують виняткову провідність і формувальність, їх відмінності в чистоті, вміст кисню, мікроструктура, і придатність для вакуумних або високонадійних застосувань роблять вибір між ними критичним для інженерів, дизайнерів, і спеціалісти з матеріалів.

Ця стаття містить детальну інформацію, технічне порівняння цих двох сортів міді, підтримується даними власності та інструкціями щодо застосування.

2. Стандарти & Номенклатура

Мідь 110 (C11000) зазвичай називають Cu-ETP (Електролітична міцна мідь).

Він стандартизований відповідно до UNS C11000 і позначення EN Cu-ETP (CW004A). C11000 широко виготовляється та постачається в різних формах, включаючи дріт, стрижень, лист, і плита, що робить його універсальним вибором для загального електричного та промислового застосування.

Мідь 101 (C10100), З іншого боку, відомий як З-ОФЕ (Безкиснева електронна мідь).

Це надчиста мідь з надзвичайно низьким вмістом кисню, стандартизовано відповідно до UNS C10100 та EN Cu-OFE (CW009A).

C10100 спеціально очищений для усунення включень кисню та оксидів, що робить його ідеальним для вакуум, висока надійність, та електронно-променеві застосування.

Вказівка ​​позначення UNS або EN разом із формою та характером виробу має вирішальне значення для забезпечення відповідності матеріалу необхідним характеристикам ефективності.

3. Хімічний склад і мікроструктурні відмінності

Хімічний склад міді безпосередньо впливає на її чистота, електрична та теплопровідність, механічна поведінка, і придатність для спеціалізованих застосувань.

Поки обидва Мідні 110 (C11000, ETP) і мідь 101 (C10100, ВООЗ) відносяться до міді високої чистоти, їх мікроструктура і вміст мікроелементів істотно відрізняються, вплив на продуктивність у критичних програмах.

4. Фізичні властивості: Мідь 110 проти 101

Фізичні властивості, такі як щільність, температура плавлення, Теплопровідність, і електропровідність є основними для інженерних розрахунків, дизайн, та вибір матеріалів.

Мідь 110 (C11000, ETP) і мідь 101 (C10100, ВООЗ) мають дуже схожі об’ємні властивості, оскільки обидва по суті є чистою міддю, але незначні відмінності в чистоті та вмісті кисню можуть дещо вплинути на продуктивність у спеціалізованих програмах.

5. Механічні властивості та вплив температури/стану

Механічні характеристики міді сильно залежать від обробка темпер, включаючи відпал і холодну обробку.

Мідь 101 (C10100, ВООЗ) взагалі пропозиції підвищена міцність в умовах холодної обробки завдяки своїй надвисокій чистоті та мікроструктурі без оксидів,

тоді як мідь 110 (C11000, ETP) експонати чудова формувальність і пластичність, завдяки чому він добре підходить для інтенсивних формоутворення, таких як глибока витяжка або штампування.

Механічні властивості за станом (Типові значення, ASTM B152)

Ключові ідеї:

• Відпалений (О) Вдача: Обидва сорти м'які і високопластичні. Більше подовження C11000 (50–65%) робить його ідеальним для глибокий малюнок, штампування, та виготовлення електричних контактів.
• Холоднооброблений (H04/H08) Вдача: Надзвичайна чистота C10100 забезпечує більш рівномірний робочий зміцнення, в результаті міцність на розрив на 30–40% вище, ніж C11000 у стані H08.
  Це робить його придатним для несучі або прецизійні компоненти, включаючи обмотки надпровідних котушок або високонадійні роз’єми.
• Брінелл твердість: Пропорційно збільшується при холодній обробці. C10100 досягає вищої твердості для того самого загарту завдяки чистоті, мікроструктура без оксидів.

6. Поведінка виробництва та виготовлення

Мідь 110 (C11000, ETP) і мідь 101 (C10100, ВООЗ) поводяться однаково під час багатьох виробничих операцій, оскільки обидва по суті є чистою міддю, але різниця в кисні та мікродомішках створює значущі практичні контрасти під час формування, механічна обробка та з'єднання.

Формування та холодна обробка

• Пластичність і згинання:

• • Відпалений матеріал (О вдача): обидва сорти мають високу пластичність і допускають жорсткі згини, глибока витяжка та суворе формування.
    Відпалена мідь, як правило, допускає дуже малі внутрішні радіуси вигину (у багатьох випадках близько 0,5–1,0 × товщини листа), що робить його чудовим для штампування та деталей складної форми.
  • Холодна вдача (H04, H08, тощо): міцність зростає, а пластичність падає, коли підвищується відпуск; мінімальні радіуси вигину повинні бути відповідно збільшені.
    Розробники повинні визначити радіуси згину та галтелі на основі загартування та передбачуваного зняття напруги після формування.

• Трудове загартування & можливість малювання:

• • C10100 (ВООЗ) має тенденцію до більш рівномірного затвердіння під час холодної обробки завдяки своїй мікроструктурі без оксидів; це дає більш високу досяжну міцність у Н-відпусках і може бути вигідним для деталей, які потребують вищих механічних характеристик після витягування.
  • C11000 (ETP) надзвичайно простий для прогресивних операцій волочіння та штампування, оскільки оксидні стрингери є розривними і зазвичай не переривають формування на комерційних рівнях деформації.

• Відпал і відновлення:

• • Перекристалізація для міді відбувається при відносно низьких температурах порівняно з багатьма сплавами; залежно від попередньої холодної роботи, Початок рекристалізації може початися протягом приблизно 150–400 °C.
  • Промислова практика повного відпалу зазвичай використовує температури в 400–650 °C діапазон (час і атмосфера вибрані так, щоб уникнути окислення або забруднення поверхні).
    Деталі OFE, призначені для використання у вакуумі, можуть бути відпалені в інертній або відновній атмосфері для збереження чистоти поверхні.

Екструзія, прокат і волочіння дроту

• Волочення дроту: C11000 є галузевим стандартом для великого виробництва дроту та провідників, оскільки він поєднує в собі чудову здатність до витягування зі стабільною провідністю.
  C10100 також придатний для тонкого вимірювання, але його вибирають, коли потрібна ефективність вакууму або ультрачисті поверхні.
• Екструзія & прокатки: Обидва сорти добре видавлюються та розкочуються. Якість поверхні OFE зазвичай краще для високоточного прокату через відсутність оксидних включень.; це може зменшити міждендритні розриви або мікроямки у вимогливих поверхнях.

Обробка

• Загальна поведінка: Мідь відносно м'яка, теплопровідні і пластичні; він має тенденцію виробляти безперервно, клейкі чіпси, якщо параметри не оптимізовані.
  Оброблюваність для C11000 і C10100 схожа на практиці.
• Оснащення та параметри: Використовуйте гострі ріжучі краї, жорстке кріплення, інструменти позитивного рейка (твердосплавної або швидкорізальної сталі в залежності від обсягу), контрольовані подачі та глибини, і достатнє охолодження/промивання, щоб уникнути загартування та наростання краю.
  Для тривалого безперервного різання, рекомендуються стружколоми та стратегії періодичного різання.
• Оздоблення поверхні та контроль задирок: Матеріал OFE часто забезпечує незначно кращу обробку поверхні при точній мікрообробці завдяки меншій кількості мікровключень.

З'єднання — пайка, пайка, зварювання, дифузійне склеювання

• Пайка: Обидва сорти легко паяються після належного очищення.
  Оскільки C11000 містить сліди кисню та оксидні плівки, зазвичай використовується стандартна каніфоль або помірно активні флюси; ретельне очищення перед пайкою підвищує надійність з'єднання.
  Більш чиста поверхня OFE може зменшити потребу в флюсі в деяких контрольованих процесах.
• Пайка: Температури пайки (>450 ° C) може оголити оксидні плівки; Для пайки C11000 зазвичай потрібні відповідні флюси або контрольована атмосфера.
  Для вакуумна пайка або пайка без флюсу, Настійно кращим є C10100, оскільки його незначний вміст оксиду запобігає випаровуванню оксиду та забрудненню вакуумного середовища.
• Дугове зварювання (TIG/ME) і контактне зварювання: Обидва сорти можна зварювати за допомогою стандартних методів зварювання міді (високий струм, попередній нагрів для товстих секцій, і захист від інертного газу).
  OFE пропонує чистіші зварювальні ванни та менше дефектів, пов’язаних із оксидом, що є перевагою в критичних електричних з'єднаннях.
• Електронно-променеве та лазерне зварювання: Ці високоенергетичні, методи з низьким рівнем забруднення зазвичай використовуються у вакуумних або точних програмах.
  C10100 є матеріалом вибору тут тому, що його низький рівень домішок і кисню мінімізує випаровування забруднень і покращує цілісність суглобів.
• Дифузійне склеювання: Для вакуумних і аерокосмічних збірок, Чистота OFE та майже однофазна мікроструктура роблять його більш передбачуваним у процесах твердотільного з’єднання.

Підготовка поверхні, очищення та обробка

• Для C11000, знежирення, механічне/хімічне видалення оксидів і правильне нанесення флюсу є нормальними передумовами для високоякісних з’єднань.
• Для C10100, для використання вакууму необхідний суворий контроль чистоти: поводження в рукавичках, уникнення вуглеводнів, ультразвукове очищення розчинником, і упаковка для чистих приміщень є звичайною практикою.
  Вакуумне запікання (Напр., 100–200 °C залежно від умов) часто використовується для видалення адсорбованих газів перед використанням УВВ.

7. Корозія, продуктивність вакууму та ефект водню/кисню

Ці три взаємопов’язані теми — стійкість до корозії, вакуумна поведінка (виділення газів і випаровування забруднень), і взаємодія з воднем/киснем — там, де мідь 110 і мідь 101 найбільше відрізняються за функціональними показниками.

Корозійна поведінка (атмосферні та гальванічні)

• Загальна атмосферна корозія: Обидва сорти утворюють стійку поверхневу плівку (патина) що обмежує подальшу корозію за звичайних внутрішніх та зовнішніх умов.
  Чиста мідь протистоїть загальній корозії набагато краще, ніж багато активних металів.
• Місцева корозія та навколишнє середовище: У середовищах, багатих хлоридами (морський, солі для боротьби з льодом), мідь може зазнати прискореної атаки, якщо присутні щілини або відкладення дозволяють утворювати локалізовані електрохімічні осередки.
  Конструкція дозволяє уникнути геометрії щілин і забезпечити дренаж/інспекцію.
• Гальванічний зв'язок: Мідь відносно благородна порівняно з багатьма конструкційними металами.
  При електричному з’єднанні з менш благородними металами (Напр., алюміній, магній, деякі сталі), менш шляхетний метал переважно піддається корозії.
  Практичні правила проектування: уникати прямого контакту з активними металами, ізолювати з’єднання різнорідних металів, або використовуйте засоби захисту від корозії/покриття, де це необхідно.

Вакуумна продуктивність (дегазація, випаровування і чистота)

• Чому продуктивність вакууму має значення: У надвисокому вакуумі (УГВ) системи, навіть частки на мільйон летючих домішок або оксидних включень можуть створити забруднення,
  збільшити базовий тиск, або наносити плівки на чутливі поверхні (оптичні дзеркала, напівпровідникові пластини, електронна оптика).
• C11000 (ETP): сліди кисню та оксидні стрингери можуть призвести до підвищене виділення газів і потенційне випаровування частинок оксиду при підвищених температурах у вакуумі.
  Для багатьох програм із низьким або грубим вакуумом це прийнятно, але користувачі UHV повинні бути обережними.
• C10100 (ВООЗ): його наднизький вміст кисню та домішок призводить до значно нижчі показники дегазації, знижені парціальні тиски конденсованих видів під час випікання, і набагато менший ризик забруднення під впливом електронного променя або високотемпературного вакууму.
  Для циклів випікання та аналізу залишкового газу (RGA) стабільність, OFE зазвичай значно перевершує ETP у практичних системах.
• Найкращі практики використання вакууму: вакуумне очищення, знежирити розчинником, ультразвукові ванни, монтаж чистих приміщень, і контрольоване випікання є обов'язковими.
  Вкажіть OFE для компонентів, які піддаються безпосередньому впливу УВВ або електронних/іонних променів.

водень, взаємодія кисню та ризик крихкості

• Водневе окрихчення: Мідь є ні чутливі до водневої крихкості так само, як і сталі;
  типові мідні сплави не руйнуються через класичні механізми розтріскування, спричинені воднем, які спостерігаються у високоміцних сталях.
• Хімія водню/кисню: однак, під високотемпературні відновні атмосфери (водню або утворювального газу при підвищеній температурі),
  мідь, що містить кисень, або певні залишки розкислювачів можуть піддаватися поверхневим реакціям (утворення води, відновлення оксиду) які можуть змінити морфологію поверхні або сприяти пористості припоїв.
  Низький вміст кисню в OFE пом’якшує ці проблеми.
• Обслуговування: у роботі з воднем при високій температурі або в процесах, де присутній водень (Напр., певні відпали або хімічна обробка), вкажіть OFE, якщо хімічний склад поверхні та стабільність розмірів є критичними.

8. Типове промислове застосування

C11000 (ETP):

• Шини розподілу електроенергії, кабелі, і роз'єми
• трансформери, двигуни, розподільні пристрої
• Архітектурна мідь і загальне виготовлення

C10100 (ВООЗ):

• Вакуумні камери та надвисоковакуумне обладнання
• Електронно-променева, РФ, і мікрохвильові компоненти
• Виробництво напівпровідників і кріогенних провідників
• Високонадійне лабораторне обладнання

Резюме: C11000 підходить для загального електричного та механічного використання, тоді як C10100 потрібен, коли стабільність вакууму, мінімум домішок, або надчиста обробка є важливими.

9. Вартість & наявність

• C11000: Це стандарт, мідний виріб великого обсягу.
  Це взагалі менш дорогий і більш широко представлені заводами та дистриб'юторами, що робить його вибором за замовчуванням для масового виробництва та бюджетних програм.
• C10100: Несе а Преміальна ціна за рахунок додаткових етапів доопрацювання, спеціальні вимоги до поводження, і менші обсяги виробництва.
  Він доступний, але зазвичай лише в обмежені форми продукту (брус, пластини, аркушів у вибраних темперах) і часто вимагає довший час виконання.
  Для компонентів великого обсягу, де економічна ефективність є критичною, Зазвичай вказується C11000.
  Навпаки, для нішеві програми такі як вакуумні або електронні компоненти високої чистоти, переваги продуктивності C10100 виправдовують вищу вартість.

10. Всебічне порівняння: Мідь 110 проти 101

12. Висновок

C11000 і C10100 – це мідь з високою провідністю, яка підходить для широкого спектру застосувань.

Основна відмінність полягає в вміст кисню та рівень домішок, які впливають на поведінку вакууму, приєднання, і високонадійні програми.

C11000 є економічно ефективним і універсальним, що робить його стандартом для більшості електричних і механічних застосувань.

C10100, з надвисокою чистотою, зарезервовано для вакуум, електронно-променеві, кріогенний, і високонадійні системи де необхідна безоксидна мікроструктура.

Вибір матеріалу повинен бути пріоритетним функціональні вимоги над різницею номінальних властивостей.

 

Поширені запитання

C10100 електрично значно кращий, ніж C11000?

Ні. Різниця електропровідності незначна (~100% проти 101% IACS). Основною перевагою є наднизький вміст кисню, що сприяє застосуванню вакууму та високої надійності.

Чи можна використовувати C11000 у вакуумному обладнанні?

Так, але сліди кисню можуть виділятися або утворювати оксиди в умовах надвисокого вакууму. Для застосування під суворим вакуумом, Перевага надається C10100.

Який клас є стандартним для розподілу електроенергії?

C11000 є промисловим стандартом для збірних шин, з'єднувачі, і загальний електричний розподіл через його провідність, Формування, та економічна ефективність.

Як має бути визначено мідь OFE для закупівлі?

Включає позначення UNS C10100 або Cu-OFE, межі кисню, мінімальна провідність, форма продукту, і темперамент. Запит на сертифікати аналізу слідів кисню та чистоти міді.

Чи існують проміжні марки міді між ETP і OFE?

Так. Існують варіанти міді, розкисленої фосфором, і високої провідності, призначений для покращеної паяльності або зменшення взаємодії водню. Вибір має відповідати вимогам програми.