Oksijen-Serbest Bakır C10200 Nedir?
UNS C10200 rafine edilmiş, oksijen-içermeyen bir bakır sınıfıdır. Zararlı bir deoksidan kalıntısı bırakmadan oksijeni uzaklaştıran koşullar altında eritme ve döküm yoluyla üretilir, böylece döküm yapısı dağılmış bakır oksit içermez ve nihai üründe esas olarak tane sınırlarında oksit kalıntıları bulunmaz. Kalitenin ayırt edici özelliği, geçerli standardın kullandığı rakam ne olursa olsun, minimum %99,95 bakır içeriği, bakırla birlikte gümüş sayımı ve %0,001 veya milyonda 10 parça oksijen sınırıdır.
Bu tek metalurjik fark, C10200'ü C11000 gibi elektrolitik sert bakırdan ayırır. Sert ziftli bakırda oksijen, bakır oksit parçacıkları halinde bulunur; C10200'de öyle değil. Sonuç, indirgeyici atmosferlerde yüksek-sıcaklık işlemlerinden sonra sünekliğini koruyan ve akımı ticari dövme bakırda mevcut olan en yüksek verimlilikle ileten bir malzemedir.
Bileşim ve Saflık Gereksinimleri
Oksijensiz bakır, değirmen formuna bağlı olarak farklı ürün standartlarının kapsamına girer: ASTM B152/B152M'ye göre levha, levha, şerit ve haddelenmiş çubuk, ASTM B75/B75M ve ASTM B68/B68M'ye göre dikişsiz boru, ASTM B49'a göre elektrik amaçlı çubuk ve ASTM B187/B187M'ye göre bara. Saflık gereklilikleri, elektriksel direnci artıran sınırlayıcı unsurlara yönelik spesifikasyon dengesi ile bunlar arasında tutarlıdır.
| Parametre | Gereklilik | Sınırın nedeni |
|---|---|---|
| Gümüş dahil bakır | Minimum %99,95 | İletkenliği ve ulaşılabilir yüzey kalitesini ayarlar |
| Oksijen | Maksimum %0,001, yani 10 ppm | Bakır oksit kalıntılarını ve hidrojen kırılganlığını önler |
| Fosfor | Kasıtlı bir ekleme değildir; düşük kalıntı olarak tutuldu | Solüsyondaki fosfor iletkenliği keskin bir şekilde azaltır |
| Kükürt, demir, kurşun, çinko, bizmut ve diğer kalıntılar | Geçerli standartla sınırlıdır | Her eleman direnci arttırır ve sıcak işlenebilirliği etkileyebilir |
Deoksidasyon, fosfor gibi bir deoksidantın eklenmesi yerine proses kontrolü ile elde edildiğinden, C10200, iletkenliği fosfor-deokside edilmiş sınıfların çok üzerinde tutar. Nihai kullanımın daha da düşük bir kalıntı seviyesi gerektirdiği durumlarda elektronik sınıf C10100 belirtilir; kontrollü düşük fosfor içeriğinin kabul edilebilir olduğu durumlarda bunun yerine düşük-fosforlu oksijen-serbest kaliteler kullanılır.
Elektriksel ve Termal Özellikler
C10200'ün tavlanmış temperi normalde yaklaşık %101 IACS minimum elektrik iletkenliği, uluslararası tavlanmış bakır standardı ve buna karşılık gelen düşük hacim direnci ile belirtilir. Soğuk-işlenmiş temperler biraz daha düşük bir iletkenlik rakamına sahiptir çünkü soğuk iş kafesi bozar ve çözeltide kalan herhangi bir yabancı madde değeri daha da azaltır. Isı iletkenliği yüksektir ve tavlanmış temper için Wiedemann-Franz ilişkisi aracılığıyla elektriksel rakama yakından karşılık gelir.
| Mülk | Tipik değer | Not |
|---|---|---|
| Elektrik iletkenliği, tavlanmış | yaklaşık %101 IACS | Ticari dövme bakırlar arasında en yüksek değer |
| 20 santigrat derecede hacim direnci | metre başına yaklaşık 0,0172 ohm milimetre kare | Tavlanmış referans standardına karşılık gelir |
| 20 santigrat derecede termal iletkenlik | metre kelvin başına yaklaşık 385 - 390 W | Elektrik değerini takip eder |
| Yoğunluk | santimetre küp başına yaklaşık 8,94 g | Bara tasarımında kütle hesaplamaları için kullanılır |
| Erime aralığı | yaklaşık 1080 santigrat derece | Saf bakırın erime noktası, artık elementler tarafından esasen değişmez |
Uygulamada iletkenlik rakamı, kalitenin seçilmesinin nedenidir ve nasıl ölçüldüğünü belirtmekte fayda vardır: iletkenlik, partiden kesilmiş tavlanmış bir numune üzerinde doğrulanır, bu nedenle, sertliği belirtmeden iletkenlik değerini belirten bir sertifika, bu akılda tutularak okunmalıdır. Direnç testi, mekanik ve elektriksel sonuçlar arasındaki uyumsuzluğu önlemek için normalde aynı numune üzerinde çekme testiyle birlikte yapılır.
Mekanik Özellikler ve Temperler
Oksijen-içermeyen bakır, tavlanmış durumda yumuşak, son derece sünek bir malzemedir ve mukavemeti soğuk indirgemeyle artırılır. Temperler, tavlanmışdan çeyrek-sert, yarı-sert ve serte kadar dövme bakır için kullanılan standart temper terminolojisine göre belirlenir. Aşağıdaki aralıklar şerit ve levha için tipiktir ve spesifikasyon limitlerinden ziyade normal tedarikin bir göstergesi olarak verilmiştir.
| Öfke | Tipik çekme mukavemeti | Tipik uzama | Tipik sertlik |
|---|---|---|---|
| Tavlanmış | yaklaşık 200 - 250 MPa | %45 ve üzeri | yaklaşık 45 - 60 HV |
| Çeyrek-zor | yaklaşık 250 - 300 MPa | 25 - 35 % | yaklaşık 75 - 90 HV |
| Yarı-zor | yaklaşık 300 - 350 MPa | 12 - 20 % | yaklaşık 90 - 105 HV |
| Zor | yaklaşık 350 - 400 MPa | 6 - 12 % | yaklaşık 100 - 120 HV |
Tavlanmış tavın yüksek uzaması, ara tavlama olmadan derin çekme, döndürme ve dar yarıçaplı bükmeye olanak tanıyan şeydir ve C10200'ün aynı zamanda iyi iletken olması gereken şekillendirilmiş bileşenler için kullanılmasının nedeni de budur. Mukavemetin temel gereklilik olduğu durumlarda, daha sert temperler seçilir ve şekillendirme sırası, son soğuk indirgemenin her geçişte mevcut sünekliği aşmadan gerekli temperi üreteceği şekilde planlanır.
Oksijen Limiti Neden Önemlidir?
Bakır oksit içeren bakır, hidrojen- içeren bir atmosferde ısıtıldığında, hidrojen metalin içine yayılır ve buhar oluşturmak üzere oksitle reaksiyona girer. Buhar kaçamadığı için tane sınırlarında iç basınç oluşturur ve sonuç, tanecikler arası çatlama ve hidrojen kırılganlığı olarak bilinen süneklik kaybıdır. Bu etki, parlak tavlamadan sonra, fırında lehimlemeden sonra ve oksit- içeren malzemenin ısıtıldığı herhangi bir kaynaklı bağlantıda ortaya çıkar.
C10200 sorunu kaynağında önler. Oksijen 10 ppm veya altında tutulduğunda esasen hidrojenle reaksiyona girecek oksit yoktur, bu nedenle kalite özel atmosfer kısıtlamaları olmaksızın parlak tavlanabilir, sert lehimlenebilir ve kaynaklanabilir. Bu aynı zamanda hem oksit kalıntılarının yokluğunun hem de temiz, yüksek-saflıktaki bir yüzeyin düşük gaz çıkış oranının önemli olduğu vakum bileşenleri için ve son işlemden sonra iç kusurların ortaya çıkacağı durumlarda kaplanması veya yapıştırılması gereken bileşenler için oksijen-içermeyen bakırın tercih edilmesinin nedenidir.
Tane boyutu kontrolü aynı spesifikasyonun bir parçasıdır: Tavlanmış ürün normalde ince, tekdüze bir tane yapısıyla sağlanır ve bu, ASTM E112'nin tane boyutu uygulamasıyla doğrulanır- çünkü tekdüze bir tane yapısı, cilalama veya kimyasal aşındırma sonrasında öngörülebilir şekillendirme davranışı ve tutarlı bir yüzey sağlar.
İşleme, Birleştirme ve Uygulamalar
C10200 soğuk haddeleme, çekme, derin çekme ve bükme ile oluşturulur; yumuşak lehimleme, gümüş lehimleme, gaz-korumalı ark kaynağı ve elektron ışın kaynağı ile birleştirilmiş; ve işleme, cilalama, kaplama veya kimyasal temizleme ile tamamlanır. Yumuşak lehimleme, uygun şekilde aktive edilmiş bir akı gerektirir çünkü bakır, lehimleme sıcaklığında hızla oksitlenirken, lehimleme dolgu metalleri yüzeyi kolayca ıslatır ve iyi elektriksel sürekliliğe sahip bağlantılar üretir.
Tipik uygulamalar doğrudan yüksek iletkenlik, yüksek süneklik ve oksit kalıntılarından arınmışlığın birleşiminden kaynaklanır:
İletken verimliliği ve ısı gidermenin önemli olduğu bara, şalt donanımı bağlantıları ve transformatör sargıları.
Yüzey iletkenliğinin kaybı yönettiği dalga kılavuzu, koaksiyel bileşenler ve radyo{0}frekans boşlukları.
Temizliğin ve düşük gaz çıkışının gerekli olduğu vakum odası parçaları, contalar, elektrotlar ve elektron-tabancası bileşenleri.
Süperiletken mıknatıs dengeleyici ve kriyojenik bileşenler; burada süperiletken sönerse bakır akım taşır.
Yüksek saflıkta bakırdan üretilen yarı iletken ve-ince film ekipman parçaları, püskürtme hedefleri ve buharlaşma kaynakları.
Contalar, koruyucu kutular, ısı-borusu zarfları ve motor komütatörleri gibi hem şekillendirilebilirlik hem de iletkenlik gerektiren şekillendirilmiş parçalar.
İhracat siparişleri için kalite normalde ısı analizini, oksijen içeriğini, tavlanmış bir numune üzerinde ölçülen iletkenliği ve belirtilen temperin mekanik özelliklerini gösteren bir sertifikayla birlikte verilir; böylece alıcı, malzemenin oksijen-içermediğini ve yalnızca fosfor-oksidesi giderilmiş bir ikame olmadığını doğrulayabilir.
SSS
S: C10200 ve C11000 bakır arasındaki fark nedir?
C11000, dağılmış bakır oksit olarak oksijen ve tipik olarak %99,90 bakır içeren elektrolitik sert zift bakırdır. C10200 oksijen- içermez, minimum %99,95 bakır içerir ve 10 ppm veya altında oksijen içerir, bu da ona daha yüksek iletkenlik ve hidrojen gevrekleşmesine karşı direnç kazandırır.
S: C10200 ne kadar oksijen içerir?
Standart limit %0,001'dir, yani milyonda 10 parçadır. İyi ticari uygulamalarda ölçülen değer genellikle bu rakamın altındadır ve yüksek-saflıktaki siparişler için fabrika sertifikasında raporlanır.
S: C10200 fosfor içeriyor mu?
Hayır. Fosfor bu sınıfta kasıtlı bir ekleme değildir. Bunun yerine deoksidasyon proses kontrolüyle sağlanır ve solüsyondaki küçük miktarlar bile elektrik iletkenliğini azalttığı için artık fosfor seviyesi düşük tutulur.
S: Tavlanmış iletkenlik neden %100 yerine %101 IACS civarındadır?
Uluslararası tavlanmış bakır standardı, erken bir referans numunesine sabitlendi. Çok düşük bir yabancı madde seviyesine kadar rafine edilen modern oksijen-içermeyen bakır, tavlanmış durumda bu referans değerini aşabilir; bu nedenle %100 IACS'nin biraz üzerinde değerler verilmektedir.
S: C10200 hidrojen atmosferinde sert lehimlenebilir veya kaynaklanabilir mi?
Evet. Tane sınırlarında hidrojen ile reaksiyona girecek oksit bulunmadığından, aynı koşullar altında tok zift bakırı etkileyen taneler arası çatlama olmadan kalite parlak tavlanabilir, fırında sert lehimlenebilir ve kaynaklanabilir.
S: Normalde hangi ürün formları mevcuttur?
ASTM B152/B152M'ye göre levha, levha, şerit ve haddelenmiş çubuk, ASTM B75/B75M ve B68/B68M'ye göre dikişsiz boru, ASTM B49'a göre elektrik amaçlı çubuk ve ASTM B187/B187M'ye göre bara.
