Was sauerstofffreies Kupfer ist und warum es wichtig ist
Sauerstofffreies Kupfer, auch sauerstofffreies Kupfer mit hoher Wärmeleitfähigkeit genannt, ist ein bearbeitetes Kupfer mit hoher Leitfähigkeit, das elektro-raffiniert wurde, sodass der Restsauerstoffgehalt bei 0,001 % oder weniger gehalten wird. Sauerstoff ist der schädlichste Rest in Kupfer mit hoher Leitfähigkeit: Er liegt als Kupferoxidpartikel an den Korngrenzen vor, verringert die elektrische und thermische Leitfähigkeit und verursacht Versprödung, wenn das Metall in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre erhitzt wird. Durch die Entfernung entsteht ein Metall mit einer Reinheit von bis zu 99,99 % Kupfer, minimalem Fremdelementgehalt und der maximalen Leitfähigkeit, die das reine Element liefern kann.
C10100 OFHC Chemie und Leitfähigkeit
| Eigentum | Wert für C10100 OFHC |
|---|---|
| Kupfergehalt, einschließlich Silber | Mindestens 99,99 % |
| Sauerstoffgehalt | Maximal 0,0005 % |
| Desoxidationspraxis | Keine Desoxidation von Phosphor; Die angegebene Sauerstoffobergrenze wird durch kontrolliertes Gießen und Verarbeiten erreicht |
| Elektrische Leitfähigkeit | Über 101 % IACS bei vollständiger Glühung |
Der Kontrast zu desoxidiertem Kupfer mit hohem Phosphorgehalt ist wichtig. Sorten wie C12200 enthalten absichtliche Phosphorzusätze im Bereich von 0,015 % bis 0,040 %, was vor Wasserstoffversprödung schützt, aber mehrere Prozentpunkte an Leitfähigkeit kostet. Sauerstoff-freies Kupfer behält beide Eigenschaften bei: keine verbleibende Oxidphase, die das Metall versprödet, und kein gelöster Stoff, der die Leitfähigkeit beeinträchtigt. Diese Kombination ist der Grund, warum C10100 für Hochvakuum-Hardware, Sputtertargets, Beschleunigerkomponenten und Hochstromleiter spezifiziert ist.
ASTM B111 und ASTM B188: Auswahl des Produktstandards
ASTM B111 deckt nahtlose Kupfer- und Kupferlegierungsrohre für Kondensatoren, Wärmetauscher und allgemeine Anwendungen ab und ist die übliche Spezifikation, wenn Rohre für Kühl- oder Wärmeübertragungszwecke verwendet werden. ASTM B188 deckt nahtlose Kupfer-Busrohre ab und ist das Referenzdokument, wenn das Rohr als elektrischer Leiter in Schaltanlagen, Umspannwerken oder Buslinien verwendet wird. Rundrohre für Druckanwendungen werden ebenfalls nach ASTM B75 bestellt, während Klima- und Kühlrohre nach ASTM B88 und allgemeine Kupferrohre für Rohrleitungen nach ASTM B280 bestellt werden. Europäische Käufer fügen häufig EN 1057 als Maßreferenz für runde Kupferrohre hinzu.
Verfügbare Größen, Härtegrade und Formen
| Artikel | Reichweite |
|---|---|
| Außendurchmesser | 1/4 Zoll bis 10 Zoll (13,7 mm bis 273 mm) |
| Wandstärke | 1,65 mm bis 25 mm |
| Länge | 3 m, 6 m, 12 m oder auf 0,5 m - 20 m zugeschnitten |
| Temperament | weichgeglüht, halbhart, hartgezogen, leichtgezogen |
| Formulare | Rundrohr, Sammelrohr, Sammelrohr, Spule, Kapillare und rechteckiger Abschnitt |
| Gemeinsame verwandte Noten | C10100, C10200, C10300, C10400, C10500, C10700, C11000, C11300, C11400, C11600, C12000 |
Für wissenschaftliche und Vakuumanwendungen wird das Rohr normalerweise im weichgeglühten Zustand geliefert, sodass es gebogen und gelötet werden kann, ohne dass es zu Rissen kommt. Busrohre werden in hartgezogenem oder halbhartem Zustand geliefert, um über lange, nicht unterstützte Spannweiten eine ausreichende Steifigkeit zu gewährleisten.
Anwendungen im Elektro-, Vakuum- und Energieservice
Sammelschienen und Sammelrohre in Umspannwerken, Schaltanlagen und großen Industrietransformatoren, wo jeder Leitfähigkeitspunkt I2R-Verluste beeinflusst.
Plasmaabscheidungs- und Sputtergeräte, bei denen eine geringe relative Flüchtigkeit unter Hochvakuum die Vakuumkammer sauber hält.
Wellenleiter- und Hohlraumkomponenten von Teilchenbeschleunigern, bei denen die Wärmeleitfähigkeit bestimmt, wie schnell die Struktur Wärme abgeben kann.
Solar-Photovoltaik- und Stromübertragungsprojekte erfordern für eine lange Lebensdauer sauerstofffreie Leiter.
Hochpräzise Audio- und Videosignalpfadkomponenten, bei denen eine gleichbleibende Leitfähigkeit im Vordergrund steht.
Vakuumofen- und Elektronenstrahlanlagen, bei denen die Freiheit von Oxideinschlüssen Ausgasung und Versprödung verhindert.
Inspektions-, Test- und Bestelldetails
Käufer von sauerstofffreien Kupferrohren geben normalerweise die ASTM-Bezeichnung und das Ausstellungsjahr, die UNS-Nummer des Kupfers, den Härtegrad, die Abmessungen und die Form, die Länge und Mengen sowie etwaige spezielle Verpackungsanforderungen an. Der üblicherweise für Druckrohre vereinbarte Prüfplan umfasst den Biegetest, den Wasserstoffversprödungs-Anfälligkeitstest zum Nachweis von Kupferoxidrückständen, mikroskopische Untersuchungen, Spannungsprüfungen und Wirbelstromprüfungen des fertigen Rohrs. Für jede Charge werden eine Zertifizierung und ein Mühlentestbericht ausgestellt.
Die Verpackung ist nach Größe, Zusammensetzung und Zustand geordnet, sodass jede Versandeinheit anhand der Bestellung, der Legierungssorte, des Härtegrads, der Abmessungen, der Länge oder der Stückzahl und des Gewichts identifiziert werden kann.
Die Rohrenden sind verschlossen und die Oberfläche ist vor Handhabungsschäden und Eisenverunreinigungen geschützt.
Wenn die Anwendung Wasserstoffglühen oder eine reduzierende Atmosphäre umfasst, sollte der Käufer bestätigen, dass sauerstofffreies Material anstelle einer zähen Pechsorte ausgewählt wurde.
Häufig gestellte Fragen
F: Wofür steht OFHC?
Sauerstoff-freie hohe Leitfähigkeit, manchmal auch sauerstoff-freie hohe Wärmeleitfähigkeit geschrieben. Es beschreibt Kupfer wie C10100 mit einer Sauerstoffobergrenze von 0,0005 % und einer Leitfähigkeit über 101 % IACS.
F: Wie viel Sauerstoff ist in C10100 erlaubt?
Die Spezifikationsobergrenze liegt bei 0,0005 % Sauerstoff, eine Größenordnung niedriger als der normalerweise für C10200 geltende Grenzwert von 0,001 %, und das Material wird ohne Desoxidation von Phosphor hergestellt.
F: Warum widersteht sauerstofffreies Kupfer der Wasserstoffversprödung?
Die Versprödung von zähem Pechkupfer entsteht durch die Reaktion von Wasserstoff mit Kupferoxidpartikeln an den Korngrenzen. Wenn der Sauerstoff unterhalb der angegebenen Obergrenze gehalten wird, kann keine Oxidphase reagieren, sodass das Metall in reduzierenden Atmosphären gelötet oder geglüht werden kann.
F: Wann sollte C12200 anstelle von C10100 verwendet werden?
C12200 desoxidiertes Kupfer mit hohem Phosphorgehalt ist eine kostengünstigere Wahl für Sanitär- und allgemeine Wasserleitungen, bei denen nicht die allerhöchste Leitfähigkeit erforderlich ist. C10100 wird ausgewählt, wenn elektrische oder thermische Leitfähigkeit, Vakuumsauberkeit oder reduzierende Atmosphäre von entscheidender Bedeutung sind.
F: Welche Tests beweisen, dass die Röhre tatsächlich sauerstofffrei ist?
Der Standardnachweis ist die Prüfung der Anfälligkeit für Wasserstoffversprödung in Kombination mit einer mikroskopischen Untersuchung auf Kupferoxid, unterstützt durch eine chemische Zertifizierung des Gussstücks. Wirbelstrom- und Spannungsprüfungen vervollständigen die mechanische Überprüfung.
F: Können sauerstofffreie Kupferrohre geschweißt werden?
Ja. Es lässt sich leicht löten und schweißen, und der geringe Restgehalt verbessert tatsächlich die Konsistenz des Schweißbades im Vergleich zu sauerstoffhaltigem Kupfer.
