Pourquoi la sélection de la qualité du cuivre est importante
Le cuivre sans oxygène-et le cuivre électrolytique à brai dur sont tous deux des cuivres raffinés à haute-conductivité, mais ils conviennent à des conditions de service très différentes. Le cuivre ETP, UNS C11000, domine les travaux électriques généraux car il équilibre la conductivité, la formabilité et le coût. Le cuivre sans oxygène-, UNS C10100 et C10200, est choisi là où l'oxygène résiduel provoquerait une fragilisation, un dégazage ou des défauts de surface. Le choix se résume à trois questions : quelle pureté est requise, comment la pièce sera traitée et quelle norme régit la forme du produit acheté.
Qu'est-ce que le cuivre ETP (UNS C11000) ?
Le cuivre ETP est raffiné électrolytiquement puis fondu sous une atmosphère contrôlée qui laisse une petite quantité délibérée d'oxygène dans le métal. Cet oxygène n'est pas un défaut : il se combine aux impuretés résiduelles lors de la fusion et participe à leur élimination, ce qui protège la conductivité.
Teneur en cuivre : environ 99,9% minimum
Teneur en oxygène : généralement 150 à 400 ppm, soit 0,015 à 0,04 %
Conductivité électrique : environ 100 % IACS, avec une conductivité thermique également élevée
Formabilité : excellente pour l’emboutissage, le pliage et le laminage
Limitation : sensible à la fragilisation par l'hydrogène en service de roulements à -hydrogène-à haute température
Les utilisations typiques sont les conducteurs de câbles d'alimentation, les barres omnibus, les enroulements de transformateurs et de moteurs, le câblage des bâtiments, les appareillages de commutation et la fabrication industrielle générale.
Qu'est-ce que le cuivre-sans oxygène (UNS C10100 et C10200) ?
Le cuivre-sans oxygène est fondu et coulé dans des conditions sans oxygène-ou réductrices, de sorte que l'oxygène est essentiellement éliminé. Les niveaux résiduels sont généralement inférieurs à 10 ppm et les chaleurs premium C10100 peuvent atteindre 1 à 5 ppm.
C10100 : 99,99 % de cuivre minimum avec de très faibles désoxydants résiduels, donnant la conductivité la plus élevée des cuivres corroyés
C10200 : 99,95 % de cuivre minimum, la qualité standard sans oxygène-pour la plupart des travaux de fabrication
Conductivité : environ 101 % IACS pour le C10100 et environ 100 % IACS pour le C10200, avec une meilleure stabilité à température élevée
Comportement : très résistant à la fragilisation par l'hydrogène, faible dégazage sous vide et pas d'écaillage lors d'un formage sévère
Coût : plus élevé que l'ETP en raison de la pratique de fusion spéciale et d'un contrôle plus strict du processus
Les applications incluent les composants de vide et d'accélérateur, les électrodes haute-tension, les équipements de traitement des semi-conducteurs, le matériel d'imagerie médicale, les-conducteurs audio et RF haut de gamme, ainsi que les assemblages brasés qui doivent rester étanches-après un cycle thermique.
Head-to-Comparaison des têtes et fragilisation par l'hydrogène
| Propriété | Cuivre ETP (C11000) | Cuivre sans oxygène-(C10100/C10200) |
|---|---|---|
| Teneur en oxygène | 150 à 400 ppm | En dessous de 10 ppm, souvent 1 à 5 ppm |
| Pureté du cuivre | Environ 99,9 % minimum | 99,95 % minimum pour C10200 ; 99,99 % minimum pour C10100 |
| Conductivité électrique | Environ 100 % SIGC | Jusqu'à environ 101 % IACS, plus stable en température |
| Fragilisation par l'hydrogène | Risque dans les atmosphères réductrices humides à température élevée | Efficacement immunisé contre les cycles normaux de brasage, de recuit et de vide |
| Comportement du vide | Non recommandé pour les joints sous vide critiques | Faible dégazage, adapté au service sous vide |
| Coût relatif | Inférieur | Plus haut |
| Application typique | Câblage, câbles, jeux de barres, moteurs, transformateurs | Aérospatiale, médical, semi-conducteurs, vide, audio |
Lorsque le cuivre ETP est chauffé dans une atmosphère contenant de l'hydrogène-, l'oxygène dissous réagit avec l'hydrogène pour former de la vapeur aux joints des grains. La pression interne qui en résulte fissure le métal et les dommages sont invisibles avant l'entretien. Le brasage, le recuit et le frittage sont exactement les processus dans lesquels cela se produit, de sorte que l'assemblage fabriqué plutôt que la fiche technique du matériau décide généralement si le cuivre ETP est acceptable. Le cuivre sans oxygène-contient trop peu d'oxygène pour supporter cette réaction, c'est pourquoi les assemblages à haute-fiabilité spécifient C10100 ou C10200 chaque fois que la pièce rencontre de l'hydrogène, un gaz réducteur humide ou un vide soutenu à température élevée.
Normes, formulaires d'approvisionnement et sélection
| Grade | Désignation UNS | Normes de produits applicables | Formulaires de fourniture courants |
|---|---|---|---|
| Cuivre ETP | C11000 | ASTM B187 pour les tiges, les barres et les formes ; ASTM B152 pour les plaques, feuilles et bandes ; ASTM B49 pour tige à usage électrique | Barre omnibus, tige, fil, bande, feuille, tube |
| Cuivre-sans oxygène | C10100 et C10200 | ASTM B170 pour les formes de raffinage de cuivre électrolytique sans oxygène - ; ASTM B187 pour les tiges, les barres et les formes ; ASTM B152 pour plaques, feuilles et bandes | Tige, tube, fil, bande, plaque, formes personnalisées |
Choisissez le cuivre ETP C11000 pour les conducteurs et les jeux de barres, le câblage intérieur, les enroulements de moteurs et de transformateurs et les pièces qui ne sont pas brasées ou recuites à l'hydrogène.
Choisissez le cuivre C10100 sans oxygène- lorsqu'une conductivité maximale, une intégrité du vide et une résistance totale à la fragilisation par l'hydrogène sont requises.
Choisissez le cuivre C10200 sans oxygène-pour le même comportement sans oxygène-à un niveau de pureté et de prix plus modérés.
Spécifiez ensemble la norme, l'état tel que recuit O60 ou dur H04 et la classe de tolérance, car une nuance est couverte par différentes normes en fonction de la forme du produit.
Foire aux questions
Q : Le cuivre sans oxygène-est-il beaucoup plus conducteur que le cuivre ETP ?
Seulement marginalement. Le C10100 atteint environ 101 % IACS contre environ 100 % IACS pour le C11000. Le véritable avantage est la stabilité de la conductivité et l’absence de fragilisation à haute température.
Q : Le cuivre ETP peut-il être utilisé dans les assemblages brasés ?
Oui, à condition que l'atmosphère de brasage soit sèche et exempte d'hydrogène ou d'humidité et que la pièce ne subisse aucun service de réduction durable à température. Pour le brasage sous vide ou les atmosphères réductrices humides, le C10100 ou le C10200 sans oxygène doit être spécifié à la place.
Q : Quelle est la différence entre le C10100 et le C10200 ?
Les deux sont sans oxygène-. Le C10100 nécessite un minimum de 99,99 % de cuivre avec de très faibles désoxydants résiduels, tandis que le C10200 nécessite un minimum de 99,95 % de cuivre. Le C10100 est choisi pour les applications de conductivité et de vide les plus exigeantes.
Q : Quelles normes s’appliquent aux barres, barres, plaques et bandes de cuivre ?
La norme ASTM B187 couvre les barres omnibus, les tiges et les formes en cuivre à usage général, et la norme ASTM B49 couvre les barres omnibus en cuivre à des fins électriques. ASTM B152 s'applique aux plaques, feuilles et bandes, et ASTM B170 couvre les formes de raffinage de cuivre électrolytique sans oxygène-.
Q : Le cuivre sans oxygène- coûte-t-il plus cher que le cuivre ETP ?
Oui. Les qualités sans oxygène-offrent un avantage en raison des pratiques spéciales de fusion et de coulée et d'un contrôle de qualité plus strict, et cet avantage n'est justifié que lorsque la fragilisation par l'hydrogène, le dégazage ou la conductivité maximale sont réellement importants.
Q : Comment la qualité délivrée peut-elle être vérifiée ?
Demandez le rapport d'essai de l'usine indiquant la composition chimique et la conductivité, et confirmez la teneur en oxygène par la méthode convenue dans le bon de commande. Un contrôle indépendant par spectrométrie d’émission d’étincelles ou par fusion de gaz inerte est courant pour les commandes critiques.
