¿Qué son el cobre C11000 y C10100?
C11000 y C10100 son grados de cobre forjado sin alear identificados por números UNS y cubiertos por especificaciones ASTM y ASME, como ASTM B152 para placas, láminas y tiras, ASTM B75 para tuberías sin costura, ASTM B187 para varillas, barras y barras colectoras, y ASTM B111 para condensadores e intercambiadores de calor. Ninguno de los grados contiene una adición de aleación intencional; la diferencia radica en cómo se refina el cobre y cuánto oxígeno queda en el metal.
C11000, también llamado cobre electrolítico de brea dura (ETP), es el cobre eléctrico estándar de alta-conductividad. En la masa fundida queda un pequeño contenido de oxígeno, normalmente del 0,02 % al 0,04 % y limitado a un máximo del 0,06 %. El oxígeno existe como finas partículas de óxido cuproso dispersas en la matriz de cobre y es inofensivo en servicio normal. Recocido C11000 es la realización práctica del Estándar Internacional de Cobre Recocido, por lo que tiene una clasificación de 100 % IACS.
El C10100, también llamado cobre electrónico libre de oxígeno-(OFE), es un producto más refinado. El cobre más plata se especifica al 99,99 % como mínimo y el oxígeno al 0,0005 % (5 ppm) como máximo, lo que eleva la conductividad recocida al 101 % IACS y elimina cualquier posibilidad de fragilización por hidrógeno. Por lo tanto, C10100 es el grado elegido para electrónica de vacío y para piezas que deben soldarse o recocerse en atmósferas fuertemente reductoras.
Comparación de composición química
| Elemento | C11000 (ETP) | C10100 (OFE) |
|---|---|---|
| Cu + Ag, % mín. | 99.90 | 99.99 |
| Oxígeno, % máx. | 0.06 | 0.0005 |
| Estaño, % máx. | 0.002 | Restringido al nivel de ppm |
| Zinc, % máx. | 0.005 | Restringido al nivel de ppm |
| Plomo, % máx. | 0.005 | Restringido al nivel de ppm |
| Hierro, % máx. | 0.005 | Restringido al nivel de ppm |
| Otros elementos residuales | 0,10 en total | Límites individuales más un límite en la suma |
Debido a que C10100 restringe cada elemento residual al rango bajo de partes-por-millón, el estándar establece máximos individuales y un máximo para el total de las impurezas especificadas. C11000 es menos restrictivo, que es exactamente lo que lo hace económico para tareas eléctricas generales.
Propiedades Físicas, Eléctricas y Mecánicas
| Propiedad | C11000 (ETP) | C10100 (OFE) |
|---|---|---|
| Densidad | 8,89 a 8,94 g/cm³ | 8,94 g/cm³ |
| Punto de fusión | 1083 grados | 1083 grados |
| Conductividad eléctrica, recocida. | 100 % IACS mín. | 101 % IACS mín. |
| Resistividad de volumen a 20 grados. | aproximadamente 1,7241 µΩ·cm | aproximadamente 1,7071 µΩ·cm |
| Conductividad térmica | alrededor de 390 W/m·K | alrededor de 390 W/m·K |
| Módulo de elasticidad | 110 a 130 GPa | 110 a 130 GPa |
| Resistencia a la tracción recocida | alrededor de 220MPa | alrededor de 220MPa |
| Alargamiento recocido | alrededor del 45 % | alrededor del 45 % |
En estado completamente recocido, los dos grados se comportan casi idénticamente en tensión, flexión y embutición profunda. Una vez trabajados en frío, ambos se endurecen rápidamente, por lo que la designación del temple importa más para el resultado mecánico que la elección entre ellos. La brecha de ingeniería significativa es la diferencia de conductividad del uno-por ciento junto con el comportamiento del hidrógeno que se describe a continuación.
Guía de selección por aplicación
C11000 se especifica para barras colectoras y conexiones de barras colectoras, cables y alambres magnéticos, devanados de transformadores y motores, contactos de aparamenta, tiras de contactos, tubos sin costura y láminas arquitectónicas. Ofrece el mejor equilibrio entre conductividad y costo siempre que el oxígeno no sea un problema de servicio.
Se selecciona C10100 cuando el oxígeno residual en sí es un peligro: tubos electrónicos y dispositivos de vacío, cavidades de microondas, aceleradores y estabilizadores magnéticos superconductores, conectores de microondas y RF de alta-alta calidad, y cualquier componente que vaya a ser soldado o recocido en una atmósfera de horno que contenga hidrógeno-. En esos derechos el C11000 no puede sustituirse a ningún precio, porque el óxido cuproso reacciona con el hidrógeno.
Cuando el requisito se sitúa entre ambos, un grado de alta conductividad-desoxidado con fósforo, como el C12200, ofrece libertad frente a la fragilización por hidrógeno con una conductividad de aproximadamente el 85 % IACS y un coste de material menor que el cobre OFE.
Procesar y unir notas
Atmósferas reductoras:El C11000 no debe calentarse por encima de aproximadamente 370 grados en hidrógeno o en una atmósfera fuertemente reductora. El óxido cuproso más hidrógeno forma vapor dentro del metal, produciendo huecos internos y agrietamiento intercristalino conocido como fragilización por hidrógeno. C10100 es inmune a este mecanismo.
Recocido:ambos grados recristalizan entre aproximadamente 400 grados y 650 grados; utilice una atmósfera neutra o ligeramente oxidante para C11000 y una atmósfera seca y libre de oxígeno-para C10100.
Unión:soldar y soldar son sencillos en ambos grados. La soldadura por resistencia funciona bien; La soldadura por fusión de C11000 requiere un relleno desoxidado y un gas protector libre de hidrógeno.
Mecanizado:utilice herramientas afiladas y de alto-inclinación, una velocidad de corte generosa y buena lubricación porque el cobre es pegajoso y conduce el calor lejos del filo.
Verificación:La conductividad normalmente se confirma mediante la medición de la resistividad en una muestra de muestra y el temple mediante una prueba de tracción, dureza o tamaño de grano, según la forma del producto.
Preguntas frecuentes
P: ¿Es el cobre C11000 lo mismo que el cobre C10100?
No. Ambos son cobre sin alear, pero el C11000 contiene hasta un 0,06 % de oxígeno, mientras que el C10100 está limitado a un 0,0005 % de oxígeno y un mínimo de 99,99 % de cobre más plata.
P: ¿Qué grado tiene mayor conductividad eléctrica?
El C10100 recocido tiene una clasificación mínima de 101 % IACS, frente al 100 % mínimo de IACS para el C11000 recocido. La diferencia es pequeña pero decisiva en la electrónica de precisión.
P: ¿El C11000 es propenso a la fragilización por hidrógeno?
Sí. Debido a su contenido de óxido cuproso, puede agrietarse cuando se calienta por encima de aproximadamente 370 grados en una atmósfera rica en hidrógeno-, por lo que las operaciones de vacío o hornos de hidrógeno deben usar C10100 o un grado de fósforo-desoxidado.
P: ¿Se puede soldar el C11000?
Se puede soldar con cobre fuerte, soldar y soldar por resistencia sin dificultad. La soldadura por fusión es posible con un relleno de cobre desoxidado y un gas protector libre de hidrógeno-, pero la eficiencia de la unión es menor que en el metal base recocido.
P: ¿Vale la pena el costo adicional del C10100?
Solo cuando la especificación lo exige - dispositivos de vacío, hardware de microondas, conjuntos soldados con hidrógeno- o el último porcentaje de conductividad. Para barras colectoras, tubos y trabajos eléctricos en general, el C11000 es la opción económica.
P: ¿Qué estándares cubren estos grados?
ASTM B152, ASTM B187 y ASME SB-152 cubren productos planos y barras, ASTM B75 y ASTM B111 cubren tuberías sin costura y tubos intercambiadores de calor, y EN 13601 cubre varillas y barras de cobre para uso eléctrico.
