Por que a seleção do grau de cobre é importante
O cobre-isento de oxigênio e o cobre eletrolítico de densidade tenaz são ambos cobres refinados de alta-condutividade, mas atendem a condições de serviço muito diferentes. O cobre ETP, UNS C11000, domina o trabalho elétrico geral porque equilibra condutividade, conformabilidade e custo. O cobre-livre de oxigênio, UNS C10100 e C10200, é escolhido onde o oxigênio residual causaria fragilização, liberação de gases ou defeitos superficiais. A escolha se resume a três questões: qual pureza é necessária, como a peça será processada e qual padrão rege a forma do produto a ser adquirido.
O que é cobre ETP (UNS C11000)?
O cobre ETP é refinado eletroliticamente e depois derretido sob uma atmosfera controlada que deixa uma pequena e deliberada quantidade de oxigênio no metal. Esse oxigênio não é um defeito: ele se combina com impurezas residuais durante a fusão e ajuda a removê-las, o que protege a condutividade.
Conteúdo de cobre: aproximadamente 99,9% no mínimo
Conteúdo de oxigênio: normalmente 150 a 400 ppm, ou 0,015 a 0,04%
Condutividade elétrica: cerca de 100% IACS, com condutividade térmica igualmente alta
Formabilidade: excelente para estiramento, dobra e laminação
Limitação: suscetível à fragilização por hidrogênio em serviços com rolamentos de-hidrogênio-de alta temperatura
Os usos típicos são condutores de cabos de energia, barramentos, enrolamentos de transformadores e motores, fiação de edifícios, painéis de distribuição e fabricação industrial em geral.
O que é cobre-isento de oxigênio (UNS C10100 e C10200)?
O cobre-livre de oxigênio é derretido e fundido sob condições-livres de oxigênio ou redutoras, de modo que o oxigênio é essencialmente eliminado. Os níveis residuais estão normalmente abaixo de 10 ppm e os aquecimentos C10100 premium podem atingir 1 a 5 ppm.
C10100: mínimo de 99,99% de cobre com desoxidantes residuais muito baixos, proporcionando a mais alta condutividade dos cobres forjados
C10200: mínimo de 99,95% de cobre, a classe padrão-isenta de oxigênio para a maioria dos trabalhos de fabricação
Condutividade: cerca de 101% IACS para C10100 e cerca de 100% IACS para C10200, com melhor estabilidade em temperaturas elevadas
Comportamento: altamente resistente à fragilização por hidrogênio, baixa liberação de gases no vácuo e sem descamação durante conformação severa
Custo: superior ao ETP devido à prática especial de fusão e ao controle mais rígido do processo
As aplicações incluem componentes de vácuo e aceleradores, eletrodos de alta-tensão, equipamentos de processo de semicondutores, hardware de imagens médicas, condutores-de áudio e RF de última geração e conjuntos soldados que devem permanecer herméticos-após o ciclo térmico.
Comparação cara a cara-a{1}}e fragilização por hidrogênio
| Propriedade | Cobre ETP (C11000) | Oxigênio-Cobre Livre (C10100/C10200) |
|---|---|---|
| Conteúdo de oxigênio | 150 a 400 ppm | Abaixo de 10 ppm, geralmente 1 a 5 ppm |
| Pureza do cobre | Cerca de 99,9% no mínimo | 99,95% mínimo para C10200; Mínimo de 99,99% para C10100 |
| Condutividade elétrica | Cerca de 100% IACS | Até cerca de 101% IACS, mais estável à temperatura |
| Fragilização por hidrogênio | Risco em atmosferas redutoras úmidas em temperaturas elevadas | Efetivamente imune em ciclos normais de brasagem, recozimento e vácuo |
| Comportamento de vácuo | Não recomendado para vedações a vácuo críticas | Baixa liberação de gases, adequada para serviço de vácuo |
| Custo relativo | Mais baixo | Mais alto |
| Aplicação típica | Fiação, cabos, barramentos, motores, transformadores | Aeroespacial, médica, semicondutora, vácuo, áudio |
Quando o cobre ETP é aquecido em uma atmosfera contendo-hidrogênio, o oxigênio dissolvido reage com o hidrogênio para formar vapor nos limites dos grãos. A pressão interna resultante racha o metal e o dano é invisível antes do serviço. Brasagem, recozimento e sinterização são exatamente os processos em que isso acontece, portanto, a montagem fabricada, e não a folha de dados do material, geralmente decide se o cobre ETP é aceitável. O cobre-isento de oxigênio contém muito pouco oxigênio para suportar essa reação, e é por isso que montagens de alta-confiabilidade especificam C10100 ou C10200 sempre que a peça encontrar hidrogênio, gás redutor úmido ou vácuo sustentado em temperatura elevada.
Normas, Formulários de Fornecimento e Seleção
| Nota | Designação UNS | Padrões de produto aplicáveis | Formulários de fornecimento comuns |
|---|---|---|---|
| Cobre ETP | C11000 | ASTM B187 para hastes, barras e perfis; ASTM B152 para chapas, folhas e tiras; ASTM B49 para haste para fins elétricos | Barramento, haste, fio, tira, folha, tubo |
| Cobre-sem oxigênio | C10100 e C10200 | ASTM B170 para formas de refinaria de cobre eletrolítico-isentas de oxigênio; ASTM B187 para hastes, barras e perfis; ASTM B152 para chapas, folhas e tiras | Haste, tubo, fio, tira, placa, formas personalizadas |
Escolha ETP cobre C11000 para condutores e barramentos, fiação interna, enrolamentos de motores e transformadores e peças que não são soldadas ou recozidas em hidrogênio.
Escolha cobre C10100-isento de oxigênio, onde são necessárias condutividade máxima, integridade de vácuo e resistência completa à fragilização por hidrogênio.
Escolha cobre C10200-sem oxigênio para obter o mesmo comportamento-sem oxigênio com pureza e preço mais moderados.
Especifique o padrão, a têmpera, como O60 recozido ou H04 duro, e a classe de tolerância em conjunto, porque uma classe é coberta por padrões diferentes dependendo da forma do produto.
Perguntas frequentes
P: O cobre-livre de oxigênio é muito mais condutivo que o cobre ETP?
Apenas marginalmente. C10100 atinge cerca de 101% de IACS contra cerca de 100% de IACS para C11000. A verdadeira vantagem é a estabilidade da condutividade e a ausência de fragilização em altas temperaturas.
P: O cobre ETP pode ser usado em montagens soldadas?
Sim, desde que a atmosfera de brasagem esteja seca e livre de hidrogênio ou umidade e a peça não apresente redução sustentada de temperatura. Para brasagem a vácuo ou atmosferas redutoras úmidas, C10100 ou C10200 sem oxigênio devem ser especificados.
P: Qual é a diferença entre C10100 e C10200?
Ambos não contêm-oxigênio. O C10100 requer um mínimo de 99,99% de cobre com desoxidantes residuais muito baixos, enquanto o C10200 requer um mínimo de 99,95% de cobre. O C10100 é escolhido para as aplicações mais exigentes de condutividade e vácuo.
P: Quais padrões se aplicam a barras, barras, placas e tiras de cobre?
ASTM B187 cobre barramentos, hastes e perfis de cobre para fins gerais, e ASTM B49 cobre barras de cobre para fins elétricos. A ASTM B152 se aplica a placas, folhas e tiras, e a ASTM B170 abrange formas de refinarias de cobre eletrolítico isentas de oxigênio.
P: O cobre-livre de oxigênio custa mais que o cobre ETP?
Sim. As classes-isentas de oxigênio são premium devido à prática especial de fusão e fundição e ao controle de qualidade mais rígido, e esse prêmio é justificado apenas quando a fragilização por hidrogênio, a liberação de gases ou a condutividade máxima realmente importam.
P: Como a nota entregue pode ser verificada?
Solicite o relatório de teste do moinho mostrando a composição química e condutividade, e confirme o teor de oxigênio pelo método acordado no pedido de compra. A verificação independente por espectrometria de emissão de faísca ou fusão de gás inerte é comum para pedidos críticos.
