Was ist C10100-Kupfer?
C10100 ist sauerstofffreies Elektrolytkupfer, üblicherweise als OFE abgekürzt. Es wird durch elektrolytisches Raffinieren und anschließendes Schmelzen und Gießen unter einer Schutzatmosphäre oder im Vakuum hergestellt, so dass eine Sauerstoffaufnahme-verhindert wird, und es wird ohne die restlichen Desoxidationsmittel hergestellt, die in gewöhnlichem zähem Pechkupfer verwendet werden. Das Ergebnis ist ein Kupfer, dessen Kupfergehalt mindestens 99,99 Prozent beträgt und dessen Sauerstoffgehalt 0,0005 Prozent, etwa 5 Teile pro Million, nicht überschreitet.
Dieser sehr niedrige Sauerstoffgehalt ist der springende Punkt bei der Note. Sauerstoffhaltiges Kupfer wie C11000 enthält eine Dispersion von Kupferoxidpartikeln. In einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre bei erhöhter Temperatur reduziert der Wasserstoff dieses Oxid, erzeugt Dampf an den Korngrenzen und versprödet das Metall. C10100 enthält keinen Sauerstoff, mit dem es reagieren könnte, ist also immun gegen diesen Mechanismus der Wasserstoffversprödung und gast keinen Wasserdampf aus, wenn es in einer Hochvakuumhülle verwendet wird.
Die Sorte zeichnet sich außerdem durch eine sehr hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit aus, die normalerweise mit mindestens 101 Prozent des International Annealed Copper Standard im geglühten Zustand angegeben wird, zusammen mit ausgezeichneter Duktilität, Formbarkeit und Lötverhalten.
Die ASTM-Standards, die C10100-Produkte abdecken
Für C10100 gibt es keine einheitliche Spezifikation. Der anwendbare Standard hängt von der gekauften Produktform ab. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Dokumente aufgeführt.
| ASTM-Standard | Produktform | Umfang für C10100 |
|---|---|---|
| ASTM B170 | Raffinerieformen | Sauerstoff-freie elektrolytische Kupferraffinierungsformen, einschließlich Drahtbarren und Barren für die Weiterverarbeitung. |
| ASTM F68 | Geformte Formen für Elektronengeräte | Sauerstofffreies Kupfer in bearbeiteter Form für Elektronenröhren, Vakuumgeräte und ähnliche Anwendungen mit Anforderungen an Reinheit und Gasgehalt. |
| ASTM B152/B152M | Blech, Band, Platte, Walzbarren | Allgemeine Anforderungen, Härtegrade, Abmessungen und mechanische Eigenschaften für flach-gewalzte C10100-Produkte. |
| ASTM B187/B187M | Sammelschiene, Stab und Formen | Sammelschienen-, Stab-, Stab- und Allzweckformen aus Kupfer, einschließlich der Anforderungen an die elektrische Leitfähigkeit. |
| ASTM B49 | Stab für elektrische Zwecke | Kupferstab zum Einziehen in Draht für elektrische Leiter. |
| ASTM B75/B75M | Nahtloses Kupferrohr | Nahtloses Rohr aus den in der Norm aufgeführten unlegierten Kupfersorten, einschließlich C10100, wo eine Rohrform erforderlich ist. |
Europäische und internationale Äquivalente folgen der gleichen Logik gemäß EN 13601 für Stangen, Stangen und Drähte und EN 13602 für gezogenen Draht, während GB/T 5231 die analogen chinesischen Bezeichnungen abdeckt. Welcher Weg auch immer gewählt wird, auf der Bestellung müssen Reinheitsgrenzen, Temperierung und Leitfähigkeit bzw. mechanische Eigenschaften angegeben werden.
Anforderungen an Zusammensetzung und Eigenschaften
ASTM B170 und die Flachwalzspezifikationen legen die Chemie von C10100 auf mindestens 99,99 Prozent Kupfer fest, wobei Silber als Kupfer gezählt wird und Sauerstoff maximal 0,0005 Prozent beträgt. Da sich die Qualität durch die Freiheit von Sauerstoff und restlichen Desoxidationsmitteln auszeichnet, werden die Verunreinigungselemente auf sehr niedrige individuelle Grenzwerte beschränkt und können sich nicht ansammeln.
| Eigentum | Erfordernis |
|---|---|
| Kupfergehalt, einschließlich Silber | Mindestens 99,99 Prozent |
| Sauerstoffgehalt | Maximal 0,0005 Prozent |
| Elektrische Leitfähigkeit, geglüht | 101 Prozent IACS-Minimum |
| Rückstände von Desoxidationsmittel | Keine erlaubt |
| Typische Formen | Platten, Bleche, Bänder, Walzstangen, Sammelschienen, Stangen, Drähte, Rohre, Schmiedematerial |
Die mechanischen Werte sind temperaturabhängig, sodass die spezifische Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung von der geltenden Produktnorm und der Temperaturbezeichnung und nicht nur von der Sorte abgeleitet werden.
Temperamente und verfügbare Formen
C10100 wird in verschiedenen Härtegraden geliefert, damit Hersteller die Formbarkeit mit der Festigkeit in Einklang bringen können.
Geglüht, bezeichnet als O60 oder weich: maximale Duktilität, wird dort verwendet, wo starkes Formen, Prägen oder Biegen erforderlich ist und höchste Leitfähigkeit gewünscht ist.
Hartgezogen, mit der Bezeichnung H04 und härteren Härtegraden: höhere Festigkeit und geringere Dehnung für Sammelschienen, Kontakte und Strukturleiter.
Wie hergestellt: Eigenschaften wie hergestellt, die verwendet werden, wenn die folgenden Vorgänge den Endzustand bestimmen.
Da die Legierung keine Desoxidationsmittel enthält, werden Mühlenkanten und -oberflächen während der Verarbeitung normalerweise geschützt, um Verunreinigungen zu vermeiden. Die Sauberkeitsanforderungen sind für die von ASTM F68 abgedeckten Elektronen--Geräteformen strenger als für allgemeine Sammelschienen.
Anwendungen von C10100
Die Kombination aus extremer Reinheit, hoher Leitfähigkeit und keinem Sauerstoff bestimmt die Anwendungsliste. Im Elektro- und Energiesektor kommt es als Sammelschiene, Kommutatorsegmente, Wellenleiter und Leiter mit hoher Leitfähigkeit vor. In der Vakuum- und Elektronentechnik wird es für Vakuumdichtungen, Klystron- und Magnetronkomponenten, Röntgenröhrenteile, Koaxialkabelleiter sowie Transistor- und Halbleiter-Trägerteile verwendet, gerade weil es keinen Wasserdampf in den Vakuumraum abgibt.
Weitere Anwendungen umfassen Magnetwicklungen für Kryo- und Hochfeldgeräte, Induktionsheizspulen, Plasmabrennerkomponenten, Beschleunigerhohlräume, bei denen der Oberflächenwiderstand niedrig bleiben muss, sowie Akustik- oder Audiokomponenten, bei denen die Abwesenheit von Oxideinschlüssen dafür sorgt, dass die elektrischen und thermischen Pfade gleichmäßig bleiben. Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungshardware ist auf die Sorte angewiesen, bei der das Risiko einer Sauerstoffversprödung oder -ausgasung nicht toleriert werden kann.
Anleitung zum Schweißen, Löten und zur Fertigung
C10100 lässt sich problemlos schweißen und löten, der Fertigungsplan muss jedoch genau die Reinheit bewahren, die die Sorte ausmacht. Es kommen Wolfram-Inertgasschweißen, Elektronenstrahlschweißen und Widerstandsschweißen zum Einsatz, und Verbindungen werden im Allgemeinen in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre hergestellt, die keinen Sauerstoff wieder einführt. Ofenlöten in einer Schutzatmosphäre ist bei Baugruppen üblich, wobei Füllmetalle auf Silberbasis wegen der Leitfähigkeit ausgewählt werden.
Wenn bei einer Verbindung C10100 mit einem anderen Material kombiniert werden muss, sollte auf unterschiedliche Wärmeausdehnung und galvanische Effekte in der endgültigen Umgebung geachtet werden. Die Bearbeitung ist einfach, aber das Material ist gummiartig, daher werden scharfe Werkzeuge, großzügige Spanwinkel und eine effektive Spankontrolle empfohlen. Der Spannungsabbau nach schwerer Kaltumformung erfolgt bei einer Temperatur unterhalb des Rekristallisationsbereichs, damit der Zustand erhalten bleibt.
FAQ
F: Welche ASTM-Standards decken C10100 ab?
Die wichtigsten sind ASTM B170 für Raffinerieformen, ASTM F68 für geschmiedete Formen für Elektronengeräte, ASTM B152 für Bleche, Platten, Bänder und gewalzte Stangen sowie ASTM B187 für Sammelschienen, Stäbe und Formen, wobei ASTM B49 und ASTM B75 Stangen- und Rohrformen abdecken.
F: Warum wird C10100 in Hochvakuum- und Luft- und Raumfahrtanwendungen verwendet?
Sein Sauerstoffgehalt ist auf 0,0005 Prozent begrenzt, so dass es im Hochvakuum weder Wasserdampf noch andere Oxide ausgasen kann, wodurch die Integrität der Vakuumumgebung gewahrt bleibt. Die gleiche Sauerstofffreiheit macht es immun gegen Wasserstoffversprödung.
F: Ist C10100 beständig gegen Wasserstoffversprödung?
Ja. Im Gegensatz zu sauerstoffhaltigem Kupfer wie C11000 enthält C10100 keinen Sauerstoff, mit dem Wasserstoff bei erhöhter Temperatur reagieren könnte, sodass der Dampfblasen-Versprödungsmechanismus nicht auftreten kann.
F: Welche Härtegrade sind für C10100 verfügbar?
Die gebräuchlichen Härtegrade sind O60-geglüht für maximale Duktilität und Leitfähigkeit, hartgezogenes H04 und ähnliche Härtegrade für höhere Festigkeit und als -gefertigter Zustand, in dem die anschließende Verarbeitung die endgültigen Eigenschaften steuert.
F: Kann C10100 geschweißt und gelötet werden?
Ja. Es verfügt über eine ausgezeichnete Schweiß- und Lötbarkeit. Typische Prozesse sind Wolfram-Inertgasschweißen, Elektronenstrahlschweißen und Ofenlöten in einer Schutzatmosphäre, die eine Re-oxidation verhindert.
F: Wie unterscheidet sich C10100 von C11000?
C11000 ist elektrolytisch zähes Pechkupfer mit kontrolliertem Sauerstoffgehalt und mindestens 99,90 Prozent Kupfer, während C10100 sauerstofffrei mit mindestens 99,99 Prozent Kupfer und ohne sauerstoffhaltige Einschlüsse ist.
