ออกซิเจน-ทองแดงอิสระ C10200 คืออะไร
UNS C10200 เป็นทองแดงเกรดปลอดออกซิเจน-ที่ผ่านการกลั่นแล้ว ผลิตโดยการหลอมและการหล่อภายใต้สภาวะที่กำจัดออกซิเจนโดยไม่ทิ้งสารดีออกซิแดนท์ที่เป็นอันตราย ดังนั้นโครงสร้างการหล่อจึงไม่มีคิวรัสออกไซด์ที่กระจายตัว และผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปโดยพื้นฐานแล้วไม่มีการเจือปนของออกไซด์ที่ขอบเขตของเกรน ข้อกำหนดเฉพาะสำหรับเกรดนี้คือปริมาณทองแดงขั้นต่ำ 99.95 % โดยนับเงินด้วยทองแดง พร้อมด้วยขีดจำกัดออกซิเจน 0.001 % หรือ 10 ส่วนในล้านส่วน แล้วแต่จำนวนใดจะถือเป็นการใช้มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
ความแตกต่างทางโลหะวิทยาเพียงอย่างเดียวนั้นแยก C10200 ออกจากทองแดงพิทช์เหนียวด้วยไฟฟ้า เช่น C11000 ในทองแดงพิตช์แข็ง ออกซิเจนจะปรากฏเป็นอนุภาคออกไซด์แบบถ้วย ใน C10200 มันไม่ใช่ ผลที่ตามมาคือวัสดุที่คงความเหนียวไว้หลังจากผ่านการประมวลผลที่อุณหภูมิสูง-ในบรรยากาศที่ลดลง และนำกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดที่มีอยู่ในทองแดงดัดเชิงพาณิชย์
ข้อกำหนดด้านองค์ประกอบและความบริสุทธิ์
ทองแดงปลอดออกซิเจน-ครอบคลุมอยู่ในมาตรฐานผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับรูปแบบของโรงสี: แผ่น แผ่น แถบ และแท่งรีดตามมาตรฐาน ASTM B152/B152M ท่อไร้รอยต่อตามมาตรฐาน ASTM B75/B75M และ ASTM B68/B68M แท่งสำหรับวัตถุประสงค์ทางไฟฟ้าตามมาตรฐาน ASTM B49 และบัสบาร์ตามมาตรฐาน ASTM B187/B187M ข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์มีความสอดคล้องกัน โดยมีความสมดุลของข้อกำหนดเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการจำกัดองค์ประกอบที่เพิ่มความต้านทานไฟฟ้า
| พารามิเตอร์ | ความต้องการ | เหตุผลในการจำกัด |
|---|---|---|
| ทองแดงรวมทั้งเงินด้วย | ขั้นต่ำ 99.95 % | ตั้งค่าการนำไฟฟ้าและพื้นผิวสำเร็จที่ได้ |
| ออกซิเจน | สูงสุด 0.001 % นั่นคือ 10 ppm | ป้องกันการรวมตัวของคัพรัสออกไซด์และการเปราะของไฮโดรเจน |
| ฟอสฟอรัส | ไม่ใช่การเพิ่มเติมโดยเจตนา ถือเป็นสารตกค้างต่ำ | ฟอสฟอรัสในสารละลายช่วยลดการนำไฟฟ้าลงอย่างมาก |
| ซัลเฟอร์ เหล็ก ตะกั่ว สังกะสี บิสมัท และสารตกค้างอื่นๆ | จำกัดด้วยมาตรฐานที่ใช้บังคับ | แต่ละองค์ประกอบจะเพิ่มความต้านทานและอาจส่งผลต่อความสามารถในการใช้งานที่ร้อนได้ |
เนื่องจากการกำจัดออกซิเดชันทำได้โดยการควบคุมกระบวนการแทนที่จะเติมสารกำจัดออกซิไดซ์ เช่น ฟอสฟอรัส C10200 จึงคงสภาพการนำไฟฟ้าไว้สูงกว่าระดับของฟอสฟอรัส-เกรดที่ถูกกำจัดออกซิไดซ์มาก ในกรณีที่การใช้งานขั้นสุดท้ายต้องการระดับคงเหลือที่ต่ำกว่า จะมีการระบุเกรดอิเล็กทรอนิกส์ C10100 ในกรณีที่ยอมรับปริมาณฟอสฟอรัสต่ำที่ควบคุมได้ จะใช้เกรดอิสระ-ฟอสฟอรัสออกซิเจน-ต่ำแทน
สมบัติทางไฟฟ้าและความร้อน
โดยปกติอุณหภูมิอบอ่อนของ C10200 จะถูกระบุโดยมีค่าการนำไฟฟ้าขั้นต่ำประมาณ 101 % IACS ซึ่งเป็นมาตรฐานทองแดงอบอ่อนสากล และค่าความต้านทานไฟฟ้าในปริมาณต่ำตามลำดับ อุณหภูมิการทำงานที่เย็น-มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าเล็กน้อย เนื่องจากงานเย็นจะทำให้โครงตาข่ายบิดเบี้ยว และสิ่งเจือปนที่ตกค้างในสารละลายจะลดค่าลงอีก ค่าการนำความร้อนอยู่ในระดับสูง และสำหรับอุณหภูมิอบอ่อนนั้น มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับค่าทางไฟฟ้าผ่านความสัมพันธ์ของ Wiedemann- ฟรานซ์
| คุณสมบัติ | ค่าปกติ | บันทึก |
|---|---|---|
| การนำไฟฟ้าอบอ่อน | ประมาณ 101 % IACS | มูลค่าสูงสุดในบรรดาทองแดงดัดเชิงพาณิชย์ |
| ความต้านทานต่อปริมาตรที่ 20 องศาเซลเซียส | ประมาณ 0.0172 โอห์ม ตารางมิลลิเมตรต่อเมตร | สอดคล้องกับมาตรฐานอ้างอิงอบอ่อน |
| การนำความร้อนที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส | ประมาณ 385 - 390 วัตต์ต่อเคลวินเมตร | ติดตามค่าทางไฟฟ้า |
| ความหนาแน่น | ประมาณ 8.94 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร | ใช้สำหรับการคำนวณมวลในการออกแบบบัสบาร์ |
| ช่วงการหลอมละลาย | ประมาณ 1,080 องศาเซลเซียส | จุดหลอมเหลวของทองแดงบริสุทธิ์ โดยพื้นฐานแล้วไม่มีการเปลี่ยนแปลงจากองค์ประกอบที่ตกค้าง |
ในทางปฏิบัติ ตัวเลขค่าการนำไฟฟ้าคือเหตุผลในการเลือกเกรด และควรระบุวิธีการวัดค่าดังกล่าว: ค่าการนำไฟฟ้าได้รับการตรวจสอบบนชิ้นงานอบอ่อนที่ตัดจากรุ่น ดังนั้นควรอ่านใบรับรองที่เสนอราคาค่าการนำไฟฟ้าโดยไม่ระบุอุณหภูมิ ควรอ่านโดยคำนึงถึงสิ่งนั้น โดยปกติการทดสอบความต้านทานจะดำเนินการร่วมกับการทดสอบแรงดึงในตัวอย่างเดียวกัน เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ผลลัพธ์ทางกลและทางไฟฟ้าไม่ตรงกัน
สมบัติทางกลและอุณหภูมิ
ทองแดงปลอดออกซิเจน-เป็นวัสดุที่อ่อนนุ่มและมีความเหนียวสูงในสภาวะที่ผ่านการอบอ่อน และความแข็งแรงจะเพิ่มขึ้นโดยการลดความเย็น เทมเปอร์ถูกกำหนดตามระบบการตั้งชื่อเทมเปอร์มาตรฐานที่ใช้สำหรับทองแดงดัด จากการอบอ่อนจนถึงไตรมาส-แข็ง ครึ่ง-แข็งและแข็ง ช่วงด้านล่างเป็นช่วงปกติสำหรับแถบและแผ่น และให้ไว้เป็นการบ่งชี้ถึงการจ่ายไฟปกติแทนที่จะเป็นขีดจำกัดข้อกำหนด
| อารมณ์ | ความต้านทานแรงดึงโดยทั่วไป | การยืดตัวโดยทั่วไป | ความแข็งทั่วไป |
|---|---|---|---|
| อบอ่อน | ประมาณ 200 - 250 MPa | 45% ขึ้นไป | ประมาณ 45 - 60 HV |
| ควอเตอร์-ยาก | ประมาณ 250 - 300 MPa | 25 - 35 % | ประมาณ 75 - 90 HV |
| หนักครึ่ง- | ประมาณ 300 - 350 MPa | 12 - 20 % | ประมาณ 90 - 105 HV |
| แข็ง | ประมาณ 350 - 400 MPa | 6 - 12 % | ประมาณ 100 - 120 HV |
การยืดตัวที่สูงของอุณหภูมิอบอ่อนคือสิ่งที่ช่วยให้ดึงลึก หมุน และงอรัศมีได้แน่น-โดยไม่ต้องอบอ่อนระหว่างกลาง และนี่คือเหตุผลที่ C10200 ใช้สำหรับส่วนประกอบที่ขึ้นรูปซึ่งจะต้องนำไฟฟ้าได้ดีเช่นกัน ในกรณีที่ความแข็งแรงเป็นข้อกำหนดในการควบคุม จะมีการเลือกเทมเปอร์ที่แข็งกว่าและลำดับการขึ้นรูปจะถูกวางแผน เพื่อให้การลดความเย็นขั้นสุดท้ายทำให้เกิดเทมเปอร์ที่ต้องการโดยไม่เกิดความเหนียวเกินในแต่ละรอบ
เหตุใดขีดจำกัดออกซิเจนจึงมีความสำคัญ
เมื่อทองแดงที่มีคิวรัสออกไซด์ถูกให้ความร้อนในบรรยากาศที่มีไฮโดรเจน- ไฮโดรเจนจะกระจายเข้าไปในโลหะและทำปฏิกิริยากับออกไซด์เพื่อก่อตัวเป็นไอน้ำ เนื่องจากไอน้ำไม่สามารถหลบหนีได้ จึงสร้างแรงกดดันภายในที่ขอบเขตของเกรน และผลที่ตามมาคือการแตกร้าวตามขอบเกรนและสูญเสียความเหนียวที่เรียกว่าการแตกตัวของไฮโดรเจน ผลลัพธ์นี้จะปรากฏขึ้นหลังจากการอบอ่อนแบบสว่าง หลังจากการบัดกรีแข็งในเตาหลอม และในรอยเชื่อมใดๆ ที่ทำให้วัสดุที่มีออกไซด์-ถูกให้ความร้อน
C10200 หลีกเลี่ยงปัญหาที่ต้นทาง เมื่อออกซิเจนอยู่ที่หรือต่ำกว่า 10 ppm จะไม่มีออกไซด์ที่จะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน ดังนั้นเกรดจึงสามารถอบอ่อน ประสาน และเชื่อมได้โดยไม่มีข้อจำกัดด้านบรรยากาศเป็นพิเศษ นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมทองแดงปลอดออกซิเจน-จึงเป็นที่นิยมสำหรับส่วนประกอบสูญญากาศ ซึ่งทั้งการไม่มีออกไซด์รวมอยู่และอัตราการปล่อยก๊าซที่ต่ำของพื้นผิวที่สะอาดและมีความบริสุทธิ์สูง- เป็นสิ่งสำคัญ และสำหรับส่วนประกอบที่ต้องชุบหรือเชื่อมติดในบริเวณที่ข้อบกพร่องภายในจะปรากฏขึ้นหลังจากเสร็จสิ้น
การควบคุมขนาดเกรนเป็นส่วนหนึ่งของข้อกำหนดเดียวกัน: โดยปกติแล้วผลิตภัณฑ์ที่อบอ่อนจะได้รับโครงสร้างเกรนที่ละเอียดและสม่ำเสมอ ซึ่งตรวจสอบโดยวิธีปฏิบัติเกี่ยวกับขนาดเกรน-ของ ASTM E112 เนื่องจากโครงสร้างเกรนที่สม่ำเสมอจะให้พฤติกรรมการขึ้นรูปที่คาดเดาได้และพื้นผิวที่สม่ำเสมอหลังจากการขัดเงาหรือการกัดด้วยสารเคมี
การประมวลผล การรวม และแอปพลิเคชัน
C10200 เกิดจากการรีดเย็น การดึง การดึงลึกและการดัดงอ เข้าร่วมด้วยการบัดกรีแบบอ่อน การบัดกรีแข็งด้วยเงิน การเชื่อมอาร์กที่มีฉนวนป้องกันแก๊ส- และการเชื่อมด้วยลำแสงอิเล็กตรอน และจบด้วยการกลึง ขัด ชุบ หรือทำความสะอาดด้วยสารเคมี การบัดกรีแบบอ่อนต้องใช้ฟลักซ์ที่เปิดใช้งานอย่างเหมาะสม เนื่องจากทองแดงจะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิการบัดกรี ในขณะที่โลหะตัวเติมประสานจะทำให้พื้นผิวเปียกอย่างรวดเร็วและสร้างข้อต่อที่มีความต่อเนื่องทางไฟฟ้าที่ดี
การใช้งานทั่วไปเกิดขึ้นโดยตรงจากการผสมผสานระหว่างค่าการนำไฟฟ้าสูง ความเหนียวสูง และปราศจากการรวมตัวของออกไซด์:
บัสบาร์ การเชื่อมต่อสวิตช์เกียร์ และขดลวดหม้อแปลง ซึ่งทั้งประสิทธิภาพของตัวนำและการระบายความร้อนมีความสำคัญ
ท่อนำคลื่น ส่วนประกอบโคแอกเชียล และช่องความถี่วิทยุ- ซึ่งค่าการนำไฟฟ้าของพื้นผิวควบคุมการสูญเสีย
ชิ้นส่วนห้องสุญญากาศ ซีล อิเล็กโทรด และส่วนประกอบปืนอิเล็กตรอน- ซึ่งต้องการความสะอาดและการปล่อยก๊าซต่ำ
สารเพิ่มความคงตัวของแม่เหล็กยิ่งยวดและส่วนประกอบไครโอเจนิกส์ โดยที่ทองแดงจะพากระแสไฟฟ้าหากตัวนำยิ่งยวดดับลง
ชิ้นส่วนอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์และฟิล์มบาง- เป้าหมายการสปัตเตอร์ และแหล่งการระเหยที่ผลิตจากทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง-
ชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปแล้ว เช่น ปะเก็น กระป๋องป้องกัน ท่อความร้อน- และตัวสับเปลี่ยนมอเตอร์ที่ต้องการทั้งความสามารถในการขึ้นรูปและการนำไฟฟ้า
สำหรับคำสั่งส่งออก โดยปกติแล้วเกรดจะออกพร้อมกับใบรับรองที่แสดงการวิเคราะห์ความร้อน ปริมาณออกซิเจน ค่าการนำไฟฟ้าที่วัดได้จากชิ้นงานที่ผ่านการอบอ่อน และคุณสมบัติทางกลของอุณหภูมิที่กำหนด เพื่อให้ผู้ซื้อสามารถยืนยันได้ว่าวัสดุนั้น-ปราศจากออกซิเจน และไม่ใช่แค่สารทดแทนฟอสฟอรัส-เท่านั้น
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: ทองแดง C10200 และ C11000 แตกต่างกันอย่างไร
C11000 เป็นทองแดงพิทช์เหนียวด้วยไฟฟ้า ซึ่งมีออกซิเจนเป็นคิวรัสออกไซด์ที่กระจายตัวและโดยทั่วไปมีทองแดง 99.90 % C10200 ไม่มีออกซิเจน- โดยมีทองแดงขั้นต่ำ 99.95 % และออกซิเจนอยู่ที่หรือต่ำกว่า 10 ppm ซึ่งทำให้มีค่าการนำไฟฟ้าสูงขึ้นและต้านทานต่อการแตกตัวของไฮโดรเจน
ถาม: C10200 มีออกซิเจนเท่าใด
ขีดจำกัดมาตรฐานคือ 0.001 % ซึ่งก็คือ 10 ส่วนในล้านส่วน ในทางปฏิบัติเชิงพาณิชย์ ค่าที่วัดได้มักจะต่ำกว่าตัวเลขนั้น และจะมีการรายงานในใบรับรองโรงงานสำหรับคำสั่งซื้อที่มีความบริสุทธิ์สูง-
ถาม: C10200 มีฟอสฟอรัสหรือไม่
ไม่ ฟอสฟอรัสไม่ใช่การเติมฟอสฟอรัสโดยเจตนาในเกรดนี้ การกำจัดออกซิเดชันทำได้โดยการควบคุมกระบวนการแทน และระดับฟอสฟอรัสที่ตกค้างจะถูกรักษาให้อยู่ในระดับต่ำ เนื่องจากแม้แต่ปริมาณเล็กน้อยในสารละลายก็ลดการนำไฟฟ้าได้
ถาม: เหตุใดค่าการนำไฟฟ้าอบอ่อนจึงอยู่ที่ประมาณ 101 % IACS แทนที่จะเป็น 100 %
มาตรฐานทองแดงอบอ่อนสากลได้รับการแก้ไขบนชิ้นงานอ้างอิงในยุคแรกๆ ทองแดงอิสระ-ออกซิเจนสมัยใหม่ที่ได้รับการกลั่นจนมีระดับสิ่งเจือปนต่ำมากสามารถเกินค่าอ้างอิงในสภาวะอบอ่อนได้ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ค่า IACS สูงกว่า 100 % เล็กน้อยจึงถูกยกมา
ถาม: C10200 สามารถบัดกรีหรือเชื่อมในบรรยากาศไฮโดรเจนได้หรือไม่
ใช่. เนื่องจากไม่มีออกไซด์ที่ขอบเขตของเกรนที่จะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน เกรดจึงสามารถอบอ่อนแบบสดใส ประสานเตา และเชื่อมได้โดยไม่มีการแตกร้าวตามขอบเกรน ซึ่งส่งผลต่อทองแดงพิตช์ที่แข็งแกร่งในสภาวะเดียวกัน
ถาม: ปกติมีสินค้ารูปแบบไหนบ้าง?
แผ่น แผ่น แถบ และแท่งรีดตามมาตรฐาน ASTM B152/B152M ท่อไร้ตะเข็บตามมาตรฐาน ASTM B75/B75M และ B68/B68M แท่งสำหรับงานไฟฟ้าตามมาตรฐาน ASTM B49 และบัสบาร์ตามมาตรฐาน ASTM B187/B187M
