Bei kommerziellem reinem Kupfer sind Kupfer 110 (C11000, ETP) und Kupfer 101 (C10100, OFE) zwei weit verbreitete Kupfersorten, die jeweils für bestimmte Anwendungen optimiert sind.
Obwohl beide eine ausgezeichnete Leitfähigkeit und Formbarkeit bieten, können ihre Unterschiede in Reinheit, Sauerstoffgehalt, Mikrostruktur und Eignung für Vakuum- oder Hochzuverlässigkeitsanwendungen bei Ingenieuren und Designern bei der Wahl zwischen diesen beiden Kupfersorten zu Verwirrung führen. Dieser Artikel bietet einen detaillierten technischen Vergleich dieser beiden Kupferqualitäten sowie Leistungsdaten und Anwendungshinweise.
Standards und Nomenklatur
Kupfer 110 (C11000) wird allgemein als Cu-ETP (Electrolytic Tough Pitch Copper) bezeichnet.
Es ist unter UNS C11000 und der EN-Bezeichnung Cu-ETP (CW004A) genormt. C11000 wird häufig in verschiedenen Produktformen hergestellt und geliefert, darunter Draht, Stab, Blech und Platte, was es zu einer vielseitigen Wahl für allgemeine elektrische und industrielle Anwendungen macht.
Kupfer 101 (C10100) hingegen ist als Cu-OFE (Oxygen-Free Electronic Copper) bekannt.
Es handelt sich um ultrareines Kupfer mit extrem niedrigem Sauerstoffgehalt, standardisiert nach UNS C10100 und EN Cu-OFE (CW009A).
C10100 wurde speziell verfeinert, um Sauerstoff- und Oxideinschlüsse zu beseitigen, was es ideal für Vakuum-, Hoch{1}Zuverlässigkeits- und Elektronenstrahlanwendungen macht.
Die Angabe der UNS- oder EN-Bezeichnung zusammen mit der Produktform und -temperatur ist entscheidend, um sicherzustellen, dass das Material die erforderlichen Leistungsmerkmale erfüllt.
Chemische Zusammensetzung und mikrostrukturelle Unterschiede
Die chemische Zusammensetzung von Kupfer hat direkten Einfluss auf seine Reinheit, elektrische und thermische Leitfähigkeit, sein mechanisches Verhalten und seine Eignung für spezielle Anwendungen.
Während sowohl Kupfer 110 (C11000, ETP) als auch Kupfer 101 (C10100, OFE) als hochreine Kupfersorten klassifiziert werden, unterscheiden sich ihre Mikrostrukturen und ihr Spurenelementgehalt erheblich, was sich auf die Leistung in kritischen Anwendungen auswirkt.
| Element / Charakteristik | C11000 (ETP) | C10100 (OFE) | Notizen |
| Kupfer (Cu) | Größer oder gleich 99,90 % | Größer oder gleich 99,99 % | OFE weist eine ultra-hohe Reinheit auf, was für Vakuum- und elektronische Anwendungen vorteilhaft ist |
| Sauerstoff (O) | 0,02–0,04 Gew.-% | Weniger als oder gleich 0,0005 Gew.-% | Sauerstoff in ETP bildet Oxideinschlüsse; OFE ist im Wesentlichen sauerstofffrei |
| Silber (Ag) | Weniger als oder gleich 0,03 % | Weniger als oder gleich 0,01 % | Spurenverunreinigung, geringe Auswirkungen auf die Eigenschaften |
| Phosphor (P) | Weniger als oder gleich 0,04 % | Weniger als oder gleich 0,005 % | Ein niedrigerer Phosphorgehalt in OFE verringert das Risiko von Versprödung und Oxidbildung |
Physikalische Eigenschaften: Kupfer 110 vs. 101
Physikalische Eigenschaften wie Dichte, Schmelzpunkt, Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit sind für technische Berechnungen, Design und Materialauswahl von grundlegender Bedeutung.
Kupfer 110 (C11000, ETP) und Kupfer 101 (C10100, OFE) weisen sehr ähnliche Masseneigenschaften auf, da es sich bei beiden im Wesentlichen um reines Kupfer handelt. Allerdings können geringfügige Unterschiede in der Reinheit und im Sauerstoffgehalt die Leistung bei speziellen Anwendungen leicht beeinträchtigen.
| Eigentum | Kupfer 110 (C11000, ETP) | Kupfer 101 (C10100, OFE) | Hinweise/Implikationen |
| Dichte | 8,96 g/cm³ | 8,96 g/cm³ | Identisch; Geeignet für Gewichtsberechnungen in Strukturen und Leitern. |
| Schmelzpunkt | 1083–1085 Grad | 1083–1085 Grad | Beide Sorten schmelzen bei nahezu der gleichen Temperatur; Die Verarbeitungsparameter beim Gießen oder Hartlöten sind gleichwertig. |
| Elektrische Leitfähigkeit | ~100 % IACS | ~101 % IACS | OFE bietet aufgrund des extrem niedrigen Sauerstoff- und Verunreinigungsgehalts eine geringfügig höhere Leitfähigkeit; relevant für Anwendungen mit hoher-Präzision oder hohem-Strom. |
| Wärmeleitfähigkeit | 390–395 W·m⁻¹·K⁻¹ | 395–400 W·m⁻¹·K⁻¹ | Etwas höherer OFE-Gehalt, was die Wärmeübertragungseffizienz bei Wärmemanagement- oder Vakuumanwendungen verbessert. |
| Spezifische Wärmekapazität | ~0.385 J/g·K | ~0.385 J/g·K | Das Gleiche gilt für beide; nützlich für die thermische Modellierung. |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | ~16.5 × 10⁻⁶ /K | ~16.5 × 10⁻⁶ /K | Vernachlässigbarer Unterschied; wichtig für die Gelenk- und Verbundkonstruktion. |
| Elektrischer Widerstand | ~1,72 μΩ·cm | ~1,68 μΩ·cm | Der geringere spezifische Widerstand von C10100 trägt zu einer etwas besseren Leistung in ultra-empfindlichen Schaltkreisen bei. |
Mechanische Eigenschaften und Temperatur-/Zustandseffekte
Die mechanische Leistung von Kupfer hängt stark von der Verarbeitungstemperatur ab, einschließlich Glühen und Kaltumformung.
Kupfer 101 (C10100, OFE) bietet aufgrund seiner ultra-hohen Reinheit und oxid-freien Mikrostruktur im Allgemeinen eine höhere Festigkeit unter kaltverformten Bedingungen.
wohingegen Kupfer 110 (C11000, ETP) eine hervorragende Formbarkeit und Duktilität aufweist, wodurch es sich gut -für formintensive Anwendungen-wie Tiefziehen oder Stanzen eignet.
Mechanische Eigenschaften nach Temperierung (typische Werte, ASTM B152)
| Eigentum | Temperament | Kupfer 101 (C10100) | Kupfer 110 (C11000) | Testmethode |
| Zugfestigkeit (MPa) | Geglüht (O) | 220–250 | 150–210 | ASTM E8/E8M |
| Zugfestigkeit (MPa) | Kalt-Bearbeitet (H04) | 300–330 | 240–270 | ASTM E8/E8M |
| Zugfestigkeit (MPa) | Kalt-Bearbeitet (H08) | 340–370 | 260–290 | ASTM E8/E8M |
| Streckgrenze, 0,2 % Offset (MPa) | Geglüht (O) | 60–80 | 33–60 | ASTM E8/E8M |
| Streckgrenze, 0,2 % Offset (MPa) | Kalt-Bearbeitet (H04) | 180–200 | 150–180 | ASTM E8/E8M |
| Streckgrenze, 0,2 % Offset (MPa) | Kalt-Bearbeitet (H08) | 250–280 | 200–230 | ASTM E8/E8M |
| Bruchdehnung (%) | Geglüht (O) | 45–60 | 50–65 | ASTM E8/E8M |
| Bruchdehnung (%) | Kalt-Bearbeitet (H04) | 10–15 | 15–20 | ASTM E8/E8M |
| Brinellhärte (HBW, 500 kg) | Geglüht (O) | 40–50 | 35–45 | ASTM E10 |
| Brinellhärte (HBW, 500 kg) | Kalt-Bearbeitet (H04) | 80–90 | 70–80 | ASTM E10 |
Geglühter (O) Zustand: Beide Sorten sind weich und sehr duktil. Aufgrund der höheren Dehnung (50–65 %) eignet sich C11000 ideal zum Tiefziehen, Stanzen und zur Herstellung elektrischer Kontakte.
Kaltverformter Zustand (H04/H08): Die ultra-Reinheit von C10100 ermöglicht eine gleichmäßigere Kaltverfestigung, was zu einer um 30–40 % höheren Zugfestigkeit als C11000 im H08-Vergütungsgrad führt.
Dadurch eignet es sich für lasttragende oder Präzisionskomponenten, einschließlich supraleitender Spulenwicklungen oder hochzuverlässiger Steckverbinder.
Brinell-Härte: Steigt proportional mit der Kaltumformung. C10100 erreicht aufgrund seiner sauberen, oxidfreien Mikrostruktur bei gleicher Härte eine höhere Härte.
Herstellung und Fabrikationsverhalten
Kupfer 110 (C11000, ETP) und Kupfer 101 (C10100, OFE) verhalten sich in vielen Fertigungsvorgängen ähnlich, da es sich bei beiden im Wesentlichen um reines Kupfer handelt. Der Unterschied in Sauerstoff und Spurenverunreinigungen führt jedoch zu sinnvollen praktischen Kontrasten beim Formen, Bearbeiten und Fügen.
Umformen und Kalt-umformen
Duktilität und Biegsamkeit:
Geglühtes Material (O-Vergütung): Beide Sorten sind sehr duktil und eignen sich für enge Biegungen, Tiefziehen und schwere Umformungen.
Geglühtes Kupfer verträgt in der Regel sehr kleine Innenbiegeradien (in vielen Fällen nahe dem 0,5–1,0-fachen der Blechdicke) und eignet sich daher hervorragend zum Stanzen und für kompliziert geformte Teile.
Kaltverformte Härtegrade (H04, H08 usw.): Mit zunehmendem Härtegrad steigt die Festigkeit und die Duktilität nimmt ab; Mindestbiegeradien müssen entsprechend vergrößert werden.
Konstrukteure sollten die Größe der Biegeradien und Verrundungen auf der Grundlage der Härte und der beabsichtigten Spannungsentlastung nach dem Formen bestimmen.
Kaltverfestigung und Ziehfähigkeit:
C10100 (OFE) neigt aufgrund seiner oxid-freien Mikrostruktur dazu, bei der Kaltumformung gleichmäßiger auszuhärten; Dies führt zu einer höheren erreichbaren Festigkeit in H--Zuständen und kann für Teile vorteilhaft sein, die nach dem Ziehen eine höhere mechanische Leistung erfordern.
C11000 (ETP) ist bei progressiven Zieh- und Prägevorgängen äußerst tolerant, da die Oxidstränge diskontinuierlich sind und die Umformung bei kommerziellen Dehnungsniveaus normalerweise nicht unterbrechen.
Glühen und Erholung:
Die Rekristallisation von Kupfer erfolgt im Vergleich zu vielen Legierungen bei relativ niedrigen Temperaturen; Je nach vorheriger Kaltbearbeitung kann die Rekristallisation bei etwa 150–400 Grad beginnen.
In der industriellen Vollglühpraxis werden üblicherweise Temperaturen im Bereich von 400–650 Grad verwendet (Zeit und Atmosphäre werden so ausgewählt, dass Oxidation oder Oberflächenkontamination vermieden werden).
OFE-Teile, die für den Vakuumeinsatz vorgesehen sind, können in inerten oder reduzierenden Atmosphären geglüht werden, um die Oberflächenreinheit zu bewahren.
Extrudieren, Walzen und Drahtziehen
Drahtziehen:C11000 ist der Industriestandard für die Großserienproduktion von Drähten und Leitern, da es hervorragende Ziehfähigkeit mit stabiler Leitfähigkeit kombiniert.
C10100 ist auch für feine Stärken geeignet, wird jedoch ausgewählt, wenn nachgeschaltete Vakuumleistung oder ultrareine Oberflächen erforderlich sind.
Extrusion & Walzen:Beide Qualitäten lassen sich gut extrudieren und rollen. Aufgrund der Abwesenheit von Oxideinschlüssen ist die Oberflächenqualität von OFE bei hochpräzisen Walzprodukten typischerweise besser. Dies kann interdendritische Risse oder Mikro-grübchen bei anspruchsvollen Oberflächenbeschaffenheiten reduzieren.
Bearbeitung
Allgemeines Verhalten:Kupfer ist relativ weich, wärmeleitend und duktil; Wenn die Parameter nicht optimiert werden, entstehen tendenziell kontinuierliche, gummiartige Chips.
Die Bearbeitbarkeit von C11000 und C10100 ist in der Praxis ähnlich.
Werkzeuge und Parameter:Verwenden Sie scharfe Schneidkanten, starre Befestigungen, Werkzeuge mit positivem Spanwinkel (Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl je nach Volumen), kontrollierte Vorschübe und Tiefen sowie ausreichend Kühlung/Bündigung, um Kaltverfestigung und Aufbauschneidenbildung zu vermeiden.
Für lange kontinuierliche Schnitte werden Spanbrecher und intermittierende Schnittstrategien empfohlen.
Oberflächenbeschaffenheit und Gratkontrolle:OFE-Material erreicht bei der Präzisionsmikrobearbeitung aufgrund weniger Mikro-einschlüsse oft eine geringfügig bessere Oberflächengüte.
Oberflächenvorbereitung, Reinigung und Handhabung
FürC11000, Entfettung, mechanische/chemische Oxidentfernung und ordnungsgemäße Flussmittelanwendung sind normale Voraussetzungen für qualitativ hochwertige Verbindungen.
FürC10100Für den Vakuumeinsatz ist eine strenge Sauberkeitskontrolle erforderlich: Handhabung mit Handschuhen, Vermeidung von Kohlenwasserstoffen, Ultraschallreinigung mit Lösungsmitteln und Reinraumverpackung sind gängige Praktiken.
Vakuumausheizen (z. B. 100–200 Grad, abhängig von den Bedingungen) wird häufig verwendet, um adsorbierte Gase vor dem UHV-Einsatz zu entfernen.
Was sind die Anwendungsunterschiede zwischen C11000- und C10100-Kupfer?
C11000 (ETP):
Stromverteilungsschienen, Kabel und Steckverbinder
Transformatoren, Motoren, Schaltanlagen
Architekturkupfer und allgemeine Fertigung
C10100 (OFE):
Vakuumkammern und Ultra-Hoch-Vakuumgeräte
Elektronenstrahl-, HF- und Mikrowellenkomponenten
Halbleiterherstellung und kryogene Leiter
Hoch-zuverlässige Laborinstrumente
C11000 ist für den allgemeinen elektrischen und mechanischen Einsatz geeignet, während C10100 erforderlich ist, wenn Vakuumstabilität, minimale Verunreinigungen oder eine ultrasaubere Verarbeitung unerlässlich sind.
Kosten und Verfügbarkeit
C11000: Dies ist das Standard-Kupferprodukt für große Mengen.
Es ist im Allgemeinen kostengünstiger und wird von Fabriken und Händlern häufiger auf Lager gehalten, was es zur Standardwahl für Massenproduktions- und budgetkritische Anwendungen macht.
C10100: Aufgrund zusätzlicher Veredelungsschritte, besonderer Handhabungsanforderungen und geringerer Produktionsmengen ist der Preis höher.
Es ist verfügbar, aber typischerweise nur in begrenzten Produktformen (Stangen, Platten, Bleche in ausgewählten Härtegraden) und erfordert oft längere Vorlaufzeiten.
Für großvolumige Komponenten, bei denen die Kosteneffizienz von entscheidender Bedeutung ist, wird normalerweise C11000 spezifiziert.
Umgekehrt rechtfertigen die Leistungsvorteile von C10100 bei Nischenanwendungen wie Vakuum oder hochreinen elektronischen Bauteilen die höheren Kosten.
Umfassender Vergleich: Kupfer 110 vs. 101
| Besonderheit | Kupfer 110 (C11000, ETP) | Kupfer 101 (C10100, OFE) | Praktische Implikationen |
| Kupferreinheit | Größer oder gleich 99,90 % | Größer oder gleich 99,99 % | OFE-Kupfer bietet eine ultra{0}hohe Reinheit, die für Vakuum-, Hoch{1}Zuverlässigkeits- und Elektronenstrahlanwendungen von entscheidender Bedeutung ist. |
| Sauerstoffgehalt | 0,02–0,04 Gew.-% | Weniger als oder gleich 0,0005 Gew.-% | Sauerstoff in C11000 bildet Oxidstränge; Der Sauerstoffgehalt von C10100 nahe -verhindert oxidbedingte Defekte-. |
| Elektrische Leitfähigkeit | ~100 % IACS | ~101 % IACS | OFE bietet eine etwas höhere Leitfähigkeit, die für elektrische Präzisionssysteme relevant ist. |
| Wärmeleitfähigkeit | 390–395 W·m⁻¹·K⁻¹ | 395–400 W·m⁻¹·K⁻¹ | Kleiner Unterschied; OFE etwas besser für hitzeempfindliche oder hochpräzise Anwendungen. |
| Mechanische Eigenschaften (geglüht) | Zug 150–210 MPa, Dehnung 50–65 % | Zugfestigkeit 220–250 MPa, Dehnung 45–60 % | C11000 formbarer; C10100 stärker im geglühten oder kaltverformten Zustand. |
| Mechanische Eigenschaften (kalt-umgeformtes H08) | Zugfestigkeit 260–290 MPa, Dehnung 10–15 % | Zug 340–370 MPa, Dehnung 10–15 % | C10100 profitiert von einer höheren Kaltverfestigung aufgrund der ultrareinen Mikrostruktur. |
Herstellung/Umformung |
Hervorragende Formbarkeit zum Stanzen, Biegen und Ziehen | Hervorragende Formbarkeit, hervorragende Kaltverfestigung und Dimensionsstabilität | C11000 eignet sich für die -Großserienfertigung; C10100 wird bevorzugt für Präzisionskomponenten oder Teile mit hoher -Zuverlässigkeit verwendet. |
| Fügen (Löten/Schweißen) | Flussmittelunterstütztes Hartlöten; Standardschweißen | Flussmittelfreies Hartlöten, sauberere Schweißnähte, bevorzugt für Elektronenstrahl- oder Vakuumschweißen | OFE entscheidend für Vakuum- oder Hochreinheitsanwendungen. |
| Vakuum/Sauberkeit | Geeignet für niedriges/mittleres Vakuum | Erforderlich für UHV, minimale Ausgasung | OFE wurde für Ultra-Hochvakuum-oder kontaminationsempfindliche-Umgebungen ausgewählt. |
| Kryogene Leistung | Gut | Exzellent; Stabile Kornstruktur, minimale Wärmeausdehnungsschwankung | OFE wird bevorzugt für supraleitende oder Niedertemperaturinstrumente verwendet. |
| Kosten und Verfügbarkeit | Niedrig, weit verbreitet, vielfältige Formen | Premium, begrenzte Formen, längere Lieferzeiten | Wählen Sie C11000 für kostensensible-Anwendungen mit hohem-Volumen; C10100 für hochreine Spezialanwendungen. |
| Industrielle Anwendungen | Sammelschienen, Verkabelung, Steckverbinder, Blech, allgemeine Fertigung | Vakuumkammern, Elektronenstrahlkomponenten, hoch{{1}zuverlässige elektrische Pfade, kryogene Systeme | Passen Sie die Qualität an die Betriebsumgebung und die Leistungsanforderungen an. |
Abschluss
C11000 und C10100 sind beides Kupfer mit hoher Leitfähigkeit und eignen sich für ein breites Anwendungsspektrum.
Der Hauptunterschied liegt im Sauerstoffgehalt und dem Grad der Verunreinigung, die das Vakuumverhalten, das Fügen und Anwendungen mit hoher{0}}Zuverlässigkeit beeinflussen.
C11000 ist kostengünstig und vielseitig und somit der Standard für die meisten elektrischen und mechanischen Anwendungen.
C10100 mit ultrahoher Reinheit ist für Vakuum-, Elektronenstrahl-, kryogene und hoch{3}zuverlässige Systeme reserviert, bei denen eine oxidfreie Mikrostruktur unerlässlich ist.
Bei der Materialauswahl sollten funktionale Anforderungen Vorrang vor nominalen Eigenschaftsunterschieden haben.
Produktbeschreibung
Ist C10100 elektrisch deutlich besser als C11000?
Nein. Der Unterschied in der elektrischen Leitfähigkeit ist gering (~100 % vs. 101 % IACS). Der Hauptvorteil istultra-niedriger Sauerstoffgehalt, was Vakuum- und -Hochzuverlässigkeitsanwendungen zugute kommt.
Kann C11000 in Vakuumgeräten verwendet werden?
Ja, aber sein Spurensauerstoff kann unter Ultrahochvakuumbedingungen ausgasen oder Oxide bilden. Für strenge Vakuumanwendungen wird C10100 bevorzugt.
Welcher Grad ist Standard für die Stromverteilung?
C11000 ist aufgrund seiner Leitfähigkeit, Formbarkeit und Kosteneffizienz der Industriestandard für Sammelschienen, Steckverbinder und die allgemeine Elektroverteilung.
Wie sollte OFE-Kupfer für die Beschaffung spezifiziert werden?
Geben Sie die Bezeichnung UNS C10100 oder EN Cu-OFE, Sauerstoffgrenzwerte, Mindestleitfähigkeit, Produktform und Härte an. Fordern Sie Analysezertifikate für die Reinheit von Spurensauerstoff und Kupfer an.
Gibt es Zwischenkupfergehalte zwischen ETP und OFE?
Ja. Es gibt Phosphor-desoxidiertes Kupfer und Varianten mit hoher-Leitfähigkeit, die für eine verbesserte Lötbarkeit oder eine geringere Wasserstoffwechselwirkung ausgelegt sind. Die Auswahl sollte den Bewerbungsanforderungen entsprechen.
Produktformen, die wir anbieten können
| Produktkategorie | Materialstandards | Gängige Legierungen | Wichtige Spezifikationen (können angepasst werden) |
|---|---|---|---|
| Kupferrohre | ASTM B75, B88, B280, B111; EN 12449, 12451; DIN EN 12735; JIS H3300 | C10100 (OFE), C11000 (ETP), C12200 (DHP), C23000, C70600, C71500 | Außendurchmesser: 3 mm - 300 mm Wandstärke: 0,5 mm - 20 mm Härte: Weich (O), halb{0}}hart (H50), hart (H80) Form: Gerade Längen, Spulen, U-Bögen |
| Kupferbleche / -platten | ASTM B152, B248, B248M; EN 1652; DIN 1787; JIS H3100, H3250 | C10100 (OFE), C11000, C10200 (OF), C26000, C86200 | Dicke: 0,3 mm - 100 mm Breite: Bis zu 1200 mm Länge: Bis zu 3000 mm (oder Spulen) Oberfläche: Mühle, poliert, gebürstet |
| Kupferstäbe/-stangen | ASTM B187, B301, B411; EN 12163, 12164; DIN 17672; JIS H3250 | C10100 (OFE), C11000, C14500, C36000, C63000 | Durchmesser/Rechteck. Größe: 3 mm - 300 mm Form: rund, quadratisch, sechseckig, rechteckig Zustand: Gezogen, extrudiert, warmgewalzt |
| Kupferdrähte | ASTM B1, B2, B3, B258; EN 13601; IEC 60228; JIS H3100 | C10100 (OFE), C11000, C14420, C14500 | Durchmesser: 0,1 mm - 20 mm Härtegrad: Weich, geglüht, hart-Gezogen Form: blank, verzinnt, verseilt, auf Spulen |
| Kupferfolien/-streifen | ASTM B103, B370; EN 1652; DIN 1787; JIS H3100 | C10100 (OFE), C10200, C11000, C19400, C26800 | Dicke: 0,02 mm - 2.0 mm Breite: Bis zu 600 mm Härtegrad: gewalzt, geglüht |
| CNC-Bearbeitungsteile | Gemäß Kundenzeichnung/Anforderung. | Alle gängigen Kupferlegierungen (einschließlich C10100, C11000, C86200 usw.) | Prozess: Drehen, Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden Toleranz: ±0,005 mm - ±0,1 mm Nachbearbeitung: Entgraten, Polieren, Plattieren |
