Un material, varias designaciones
La aleación de cobre C10200 y el cobre libre de oxígeno-TU2 se refieren al mismo material. En el sistema UNS es C10200, en el sistema europeo CW008A según EN 1412, en el sistema japonés C1020 y en el sistema chino TU2 según GB/T 5231. Cuando una orden de compra menciona solo una designación, las demás proporcionan la referencia cruzada necesaria para la inspección entrante.
La característica que define el grado no es una adición de aleación sino la eliminación de oxígeno. Se requiere que el cobre forjado libre de oxígeno- contenga un mínimo de 99,95 % de cobre y un máximo de 0,001 % de oxígeno, por lo que la estructura no contiene óxido cuproso disperso. Ese solo hecho explica casi todas las ventajas que ofrece el material sobre el cobre de brea resistente ordinario.
Datos de composición y propiedad
| Artículo | Valor especificado | Notas |
|---|---|---|
| Cobre (Cu), incluida la plata | 99,95% mínimo | La pureza es la fuente de la propiedad. |
| Oxígeno (O) | 0,001% máximo | Sin red de óxido cuproso |
| Impurezas totales | 0,05% máximo | Excluyendo cobre y plata |
| Conductividad eléctrica | 100% IACS mínimo (58 MS/m) | Algunos temperamentos miden ligeramente por encima |
| Conductividad térmica | alrededor de 390 W/(m·K) | Se utiliza para el diseño de disipadores de calor y bobinas. |
| Densidad | 8,94 g/cm³ | Constante para el grado forjado |
| Rango de fusión | alrededor de 1083 C | Esencialmente un único punto de fusión. |
| Resistencia a la tracción recocida | normalmente 200-250 MPa | O60/O61 temperamento suave |
| Alargamiento recocido | normalmente 40% o más | Admite dibujo profundo y dibujo fino |
Por qué no ocurre la "enfermedad del hidrógeno"
El cobre duro contiene oxígeno en forma de partículas de óxido cuproso distribuidas a través de los granos. Cuando dicho material se calienta en una atmósfera que contiene -hidrógeno, por ejemplo durante un ciclo de recocido brillante o de soldadura fuerte, el hidrógeno se difunde hacia adentro y reacciona con el óxido para formar vapor. Debido a que el vapor no puede escapar del metal sólido, la presión aumenta en los límites de los granos y el material se agrieta internamente.
En C10200, el nivel de oxígeno es tan bajo que efectivamente no hay nada con lo que pueda reaccionar el hidrógeno, por lo que se puede realizar un recocido brillante y una soldadura en atmósfera reductora-sin riesgo de agrietamiento intergranular. Esta es la razón por la que el grado es obligatorio para los interruptores de vacío, tubos transmisores y otros dispositivos sellados donde una grieta interna microscópica destruiría un sello de vacío.
Ruta de Producción y Puntos de Control Técnico
El control reproducible del oxígeno depende de toda la cadena de fusión-hasta-finalización y no de un solo paso.
Preparación de carga.Se utiliza cobre catódico de alta pureza como carga base y la chatarra se excluye o se clasifica con mucho cuidado para que los niveles de impureza se mantengan dentro del límite total del 0,05 %.
Fusión y fundición.La fusión se lleva a cabo al vacío o protegida por gas inerte con un crisol de grafito y una cubierta de argón, seguida de la colada continua o semi{0}}continua del tocho.
Trabajo de plástico.Las operaciones de laminación en caliente, laminación en frío, trefilado y acabado convierten el tocho en tiras, barras, tubos o alambres. Se pueden lograr reducciones en frío superiores al 80% con un recocido intermedio.
Monitoreo de oxígeno.El contenido de oxígeno se mide mediante fusión de gas inerte en muestras tomadas de la estructura fundida y del producto terminado, ya que el valor debe demostrarse y no suponerse.
Control de superficie.La limpieza y lubricación de los rodillos se controlan estrechamente porque el cobre blando se marca fácilmente y los rayones se convierten en defectos superficiales rechazables después del recocido brillante.
Aplicaciones típicas
La electrónica es el mercado más grande. Los marcos de plomo y el material del sustrato se benefician de la ausencia de partículas de óxido, que de otro modo promueven la formación de ampollas y la expansión del gas durante el ensamblaje a alta-temperatura. El cable coaxial de alta-frecuencia se basa en conductores internos C10200 para la baja atenuación que requieren los equipos de transmisión y 5G. Los equipos de energía utilizan este grado para barras colectoras, tubos de interruptores de vacío y devanados magnéticos, donde tanto la baja desgasificación como la conductividad estable son importantes. El hardware de gestión térmica, incluidos disipadores de calor, placas frías y componentes de intercambiadores de calor, utiliza una conductividad térmica de 390 W/(m K). Las aplicaciones aeroespaciales y de investigación incluyen sellos de vacío, conductos de enfriamiento y componentes de serpentines criogénicos.
Perspectivas técnicas y de mercado
El crecimiento de la demanda de cobre libre de oxígeno-está impulsado principalmente por las interconexiones de baterías en vehículos eléctricos, el hardware de barras colectoras e inversores en sistemas fotovoltaicos y el aumento del rendimiento de datos en equipos de comunicaciones. En el aspecto técnico, la investigación se concentra en el refinamiento del grano para aumentar la resistencia y al mismo tiempo preservar la conductividad, y en enfoques compuestos que combinan cobre con fases conductoras de carbono. Ambas direcciones comparten la misma restricción: cualquier cosa que se agregue para aumentar la resistencia tiende a reducir la conductividad, por lo que el equilibrio entre pureza y rendimiento mecánico sigue siendo la cuestión central de ingeniería para este grado.
Preguntas frecuentes
P: ¿TU2 es idéntico al C10200?
Las dos designaciones describen el mismo material de cobre-libre de oxígeno. TU2 se define en GB/T 5231 y C10200 en el sistema UNS, con CW008A según EN 1412 como equivalente europeo.
P: ¿Qué es la fragilización por hidrógeno?
Es un craqueo interno causado por la formación de vapor cuando el hidrógeno reacciona con partículas de óxido cuproso a alta temperatura. Debido a que C10200 casi no contiene oxígeno, la reacción no puede tener lugar.
P: ¿Qué nivel de oxígeno es aceptable?
La especificación del producto forjado requiere un máximo de 0,001% de oxígeno, verificado mediante pruebas de fusión de gas inerte en muestras de cada serie.
P: ¿Se puede dibujar profundamente C10200?
Sí. Los templados blandos muestran un alargamiento del 40% o más, y las reducciones en frío superiores al 80% son una práctica normal con inter-recocido entre pasadas.
P: ¿Qué industrias utilizan más este grado?
Fabricación de energía eléctrica, electrónica y dispositivos de vacío, seguida de la fabricación aeroespacial, de gestión térmica y de instrumentos-de alta gama.
P: ¿Es necesario un grado de oxígeno-más bajo para el servicio de vacío?
Para los dispositivos sellados más exigentes, a veces se especifica un grado libre de oxígeno-de mayor{0}}pureza, pero el C10200 satisface la gran mayoría de las aplicaciones de vacío y-atmósfera reductora.
