Dans le cuivre pur commercial, le cuivre 110 (C11000, ETP) et le cuivre 101 (C10100, OFE) sont deux qualités de cuivre largement utilisées, chacune optimisée pour des applications spécifiques.
Bien que les deux offrent une excellente conductivité et formabilité, leurs différences en termes de pureté, de teneur en oxygène, de microstructure et d'adéquation aux applications sous vide ou à haute -fiabilité peuvent semer la confusion chez les ingénieurs et les concepteurs lorsqu'ils choisissent entre ces deux qualités de cuivre. Cet article fournit une comparaison technique approfondie-de ces deux qualités de cuivre, ainsi que des données de performances et des conseils d'application.
Normes et nomenclature
Le cuivre 110 (C11000) est communément appelé Cu-ETP (Electrolytic Tough Pitch Copper).
Il est normalisé sous UNS C11000 et la désignation EN Cu-ETP (CW004A). Le C11000 est largement fabriqué et fourni sous diverses formes de produits, notamment des fils, des tiges, des feuilles et des plaques, ce qui en fait un choix polyvalent pour les applications électriques générales et industrielles.
Le cuivre 101 (C10100), quant à lui, est connu sous le nom de Cu-OFE (Oxygen-Free Electronic Copper).
Il s'agit de cuivre ultra-pur avec une teneur en oxygène extrêmement faible, normalisé selon UNS C10100 et EN Cu-OFE (CW009A).
Le C10100 est spécifiquement raffiné pour éliminer les inclusions d'oxygène et d'oxyde, ce qui le rend idéal pour les applications sous vide, à haute -fiabilité et à faisceaux d'électrons-.
La spécification de la désignation UNS ou EN ainsi que de la forme et de l'état du produit est essentielle pour garantir que le matériau répond aux caractéristiques de performance requises.
Composition chimique et différences microstructurales
La composition chimique du cuivre influence directement sa pureté, sa conductivité électrique et thermique, son comportement mécanique et son aptitude à des applications spécialisées.
Bien que le cuivre 110 (C11000, ETP) et le cuivre 101 (C10100, OFE) soient classés comme cuivres de haute -pureté, leurs microstructures et leur teneur en oligo-éléments diffèrent considérablement, affectant les performances dans les applications critiques.
| Élément / Caractéristique | C11000 (ETP) | C10100 (OFE) | Remarques |
| Cuivre (Cu) | Supérieur ou égal à 99,90 % | Supérieur ou égal à 99,99 % | L'OFE présente une pureté ultra-élevée, bénéfique pour les applications électroniques et sous vide. |
| Oxygène (O) | 0,02 à 0,04 % en poids | Inférieur ou égal à 0,0005 % en poids | L'oxygène dans l'ETP forme des inclusions d'oxydes ; L'OFE est essentiellement-sans oxygène |
| Argent (Ag) | Inférieur ou égal à 0,03% | Inférieur ou égal à 0,01% | Trace d'impureté, impact mineur sur les propriétés |
| Phosphore (P) | Inférieur ou égal à 0,04% | Inférieur ou égal à 0,005% | La faible teneur en phosphore de l'OFE réduit le risque de fragilisation et de formation d'oxyde |
Propriétés physiques : Cuivre 110 vs 101
Les propriétés physiques telles que la densité, le point de fusion, la conductivité thermique et la conductivité électrique sont fondamentales pour les calculs techniques, la conception et la sélection des matériaux.
Le cuivre 110 (C11000, ETP) et le cuivre 101 (C10100, OFE) partagent des propriétés globales très similaires car tous deux sont essentiellement du cuivre pur, mais des différences mineures en termes de pureté et de teneur en oxygène peuvent légèrement affecter les performances dans des applications spécialisées.
| Propriété | Cuivre 110 (C11000, ETP) | Cuivre 101 (C10100, OFE) | Remarques / Implications |
| Densité | 8,96 g/cm³ | 8,96 g/cm³ | Identique; adapté aux calculs de poids dans les structures et les conducteurs. |
| Point de fusion | 1083-1085 degrés | 1083-1085 degrés | Les deux qualités fondent à peu près à la même température ; les paramètres de traitement pour la coulée ou le brasage sont équivalents. |
| Conductivité électrique | ~100 % SIGC | ~101 % SIGC | L'OFE offre une conductivité légèrement supérieure en raison de sa teneur ultra-en oxygène et en impuretés ; pertinent dans les applications de haute-précision ou de-courant élevé. |
| Conductivité thermique | 390–395 W·m⁻¹·K⁻¹ | 395–400 W·m⁻¹·K⁻¹ | Légèrement plus élevé en OFE, ce qui améliore l'efficacité du transfert de chaleur dans les applications de gestion thermique ou de vide. |
| Capacité thermique spécifique | ~0.385 J/g·K | ~0.385 J/g·K | Idem pour les deux ; utile pour la modélisation thermique. |
| Coefficient de dilatation thermique | ~16.5 × 10⁻⁶ /K | ~16.5 × 10⁻⁶ /K | Différence négligeable ; important pour la conception des joints et des composites. |
| Résistivité électrique | ~1,72 μΩ·cm | ~1,68 μΩ·cm | La résistivité plus faible du C10100 contribue à des performances légèrement meilleures dans les circuits ultra-sensibles. |
Propriétés mécaniques et effets de trempe/condition
Les performances mécaniques du cuivre dépendent fortement de l'état de traitement, y compris le recuit et le travail à froid.
Le cuivre 101 (C10100, OFE) offre généralement une résistance supérieure dans des conditions de travail à froid-en raison de sa microstructure ultra-haute pureté et sans oxyde-,
tandis que le cuivre 110 (C11000, ETP) présente une formabilité et une ductilité supérieures, ce qui le rend bien-adapté au formage-des applications intensives telles que l'emboutissage profond ou l'emboutissage.
Propriétés mécaniques par état (valeurs typiques, ASTM B152)
| Propriété | Caractère | Cuivre 101 (C10100) | Cuivre 110 (C11000) | Méthode d'essai |
| Résistance à la traction (MPa) | Recuit (O) | 220–250 | 150–210 | ASTM E8/E8M |
| Résistance à la traction (MPa) | À froid-travaillé (H04) | 300–330 | 240–270 | ASTM E8/E8M |
| Résistance à la traction (MPa) | À froid-travaillé (H08) | 340–370 | 260–290 | ASTM E8/E8M |
| Limite d'élasticité, compensation de 0,2 % (MPa) | Recuit (O) | 60–80 | 33–60 | ASTM E8/E8M |
| Limite d'élasticité, compensation de 0,2 % (MPa) | À froid-travaillé (H04) | 180–200 | 150–180 | ASTM E8/E8M |
| Limite d'élasticité, compensation de 0,2 % (MPa) | À froid-travaillé (H08) | 250–280 | 200–230 | ASTM E8/E8M |
| Allongement à la rupture (%) | Recuit (O) | 45–60 | 50–65 | ASTM E8/E8M |
| Allongement à la rupture (%) | À froid-travaillé (H04) | 10–15 | 15–20 | ASTM E8/E8M |
| Dureté Brinell (HBW, 500 kg) | Recuit (O) | 40–50 | 35–45 | ASTM E10 |
| Dureté Brinell (HBW, 500 kg) | À froid-travaillé (H04) | 80–90 | 70–80 | ASTM E10 |
Etat recuit (O) : les deux qualités sont douces et hautement ductiles. L'allongement plus élevé du C11000 (50 à 65 %) le rend idéal pour l'emboutissage profond, l'estampage et la fabrication de contacts électriques.
Trempe travaillée à froid (H04/H08) : l'ultra-pureté du C10100 permet un écrouissage plus uniforme, ce qui se traduit par une résistance à la traction 30 à 40 % supérieure à celle du C11000 dans l'état H08.
Cela le rend adapté aux-composants porteurs ou de précision, y compris les enroulements de bobines supraconducteurs ou les connecteurs à haute-fiabilité.
Dureté Brinell : augmente proportionnellement avec le travail à froid. Le C10100 atteint une dureté plus élevée pour le même état grâce à sa microstructure propre et sans oxyde-.
Comportement de fabrication et de fabrication
Le cuivre 110 (C11000, ETP) et le cuivre 101 (C10100, OFE) se comportent de manière similaire dans de nombreuses opérations de fabrication car tous deux sont essentiellement du cuivre pur, mais la différence d'oxygène et de traces d'impuretés produit des contrastes pratiques significatifs lors du formage, de l'usinage et de l'assemblage.
Formage et écrouissage-
Ductilité et flexibilité :
Matériau recuit (état O) : les deux qualités sont très ductiles et acceptent des courbures serrées, un emboutissage profond et un formage sévère.
Le cuivre recuit peut généralement tolérer de très petits rayons de courbure intérieurs (proches de 0,5 à 1,0 × l'épaisseur de la feuille dans de nombreux cas), ce qui le rend excellent pour l'emboutissage et les pièces de forme complexe.
États écrouis-travaillés à froid (H04, H08, etc.) : la résistance augmente et la ductilité diminue à mesure que l'état augmente ; les rayons de courbure minimaux doivent être augmentés en conséquence.
Les concepteurs doivent dimensionner les rayons de courbure et les congés en fonction de l'état et du soulagement des contraintes après-formation prévu.
Écrouissage et emboutissabilité :
Le C10100 (OFE) a tendance à durcir plus uniformément lors du travail à froid en raison de sa microstructure sans oxyde - ; cela permet d'obtenir une résistance plus élevée dans les états H- et peut être avantageux pour les pièces qui nécessitent des performances mécaniques plus élevées après emboutissage.
Le C11000 (ETP) est extrêmement indulgent pour les opérations progressives d’étirage et d’emboutissage car les filons d’oxyde sont discontinus et n’interrompent généralement pas le formage aux niveaux de déformation commerciaux.
Recuit et récupération :
La recristallisation du cuivre se produit à des températures relativement basses par rapport à de nombreux alliages ; en fonction du travail à froid antérieur, le début de la recristallisation peut commencer entre 150 et 400 degrés environ.
La pratique industrielle du recuit complet-utilise généralement des températures comprises entre 400 et 650 degrés (durée et atmosphère sélectionnées pour éviter l'oxydation ou la contamination de la surface).
Les pièces OFE destinées à une utilisation sous vide peuvent être recuites en atmosphère inerte ou réductrice pour préserver la propreté de la surface.
Extrusion, laminage et tréfilage
Tréfilage :Le C11000 est la norme industrielle pour la production de fils et de conducteurs en grand volume, car il combine une excellente aptitude à l'emboutissage et une conductivité stable.
Le C10100 est également capable de dessiner-des jauges fines, mais est sélectionné lorsque des performances de vide en aval ou des surfaces ultra-propres sont requises.
Extrusion et laminage :Les deux qualités s’extrudent et roulent bien. La qualité de surface de l'OFE est généralement supérieure pour les produits laminés de haute-précision en raison de l'absence d'inclusions d'oxyde ; cela peut réduire les déchirures interdendritiques ou les micro-piqûres dans les finitions de surface exigeantes.
Usinage
Comportement général :Le cuivre est relativement mou, thermiquement conducteur et ductile ; il a tendance à produire des copeaux gommeux continus si les paramètres ne sont pas optimisés.
L'usinabilité des C11000 et C10100 est similaire en pratique.
Outillage et paramètres :Utilisez des arêtes de coupe tranchantes, des fixations rigides, des outils de coupe positifs (carbure ou acier rapide-en fonction du volume), des avances et des profondeurs contrôlées, ainsi qu'un refroidissement/rinçage suffisant pour éviter l'écrouissage et l'accumulation des arêtes.
Pour les coupes longues et continues, des brise-copeaux et des stratégies de coupe intermittente sont recommandés.
Finition de surface et contrôle des bavures :Le matériau OFE permet souvent d'obtenir une finition de surface légèrement meilleure lors du micro-usinage de précision en raison du nombre réduit de micro-inclusions.
Préparation, nettoyage et manipulation des surfaces
PourC11000, le dégraissage, l'élimination mécanique/chimique des oxydes et l'application appropriée du flux sont des conditions préalables normales pour des joints de haute-qualité.
PourC10100, un contrôle strict de la propreté est requis pour l'utilisation sous vide : manipulation avec des gants, évitement des hydrocarbures, nettoyage par solvants par ultrasons et emballage en salle blanche sont des pratiques courantes.
L'étuvage sous vide-(par exemple, 100 à 200 degrés selon les conditions) est souvent utilisé pour éliminer les gaz adsorbés avant le service UHV.
Quelles sont les différences d’applications entre le cuivre C11000 et C10100 ?
C11000 (ETP) :
Jeux de barres, câbles et connecteurs de distribution d'énergie
Transformateurs, moteurs, appareillage
Cuivre architectural et fabrication générale
C10100 (OFE) :
Chambres à vide et équipements sous vide ultra-poussé-
Composants à faisceau d'électrons-, RF et micro-ondes
Fabrication de semi-conducteurs et conducteurs cryogéniques
Instrumentation de laboratoire à haute-fiabilité
Le C11000 convient à un usage électrique et mécanique général, tandis que le C10100 est requis lorsque la stabilité du vide, un minimum d'impuretés ou un traitement ultra-propre sont essentiels.
Coût et disponibilité
C11000 : Il s'agit du produit en cuivre standard-à volume élevé.
Il est généralement moins cher et plus largement stocké par les usines et les distributeurs, ce qui en fait le choix par défaut pour la production de masse et les applications sensibles au budget.
C10100 : comporte un prix élevé en raison d'étapes de raffinage supplémentaires, d'exigences de manipulation particulières et de volumes de production plus faibles.
Il est disponible, mais généralement uniquement sous des formes de produits limitées (barres, plaques, feuilles dans des états sélectionnés) et nécessite souvent des délais de livraison plus longs.
Pour les composants-de gros volumes pour lesquels la rentabilité est essentielle, C11000 est généralement spécifié.
À l'inverse, pour les applications de niche telles que les composants électroniques sous vide ou de haute-pureté, les avantages en termes de performances du C10100 justifient un coût plus élevé.
Comparaison complète : Cuivre 110 vs 101
| Fonctionnalité | Cuivre 110 (C11000, ETP) | Cuivre 101 (C10100, OFE) | Implications pratiques |
| Pureté du cuivre | Supérieur ou égal à 99,90 % | Supérieur ou égal à 99,99 % | Le cuivre OFE offre une pureté ultra-élevée, cruciale pour les applications sous vide, haute-fiabilité et-faisceau d'électrons. |
| Teneur en oxygène | 0,02 à 0,04 % en poids | Inférieur ou égal à 0,0005 % en poids | L'oxygène dans le C11000 forme des filonnets d'oxyde ; L'oxygène proche de -nul du C10100 empêche les défauts liés à l'oxyde-. |
| Conductivité électrique | ~100 % SIGC | ~101 % SIGC | OFE offre une conductivité légèrement supérieure, pertinente dans les systèmes électriques de précision. |
| Conductivité thermique | 390–395 W·m⁻¹·K⁻¹ | 395–400 W·m⁻¹·K⁻¹ | Différence mineure ; OFE légèrement meilleur pour les applications-sensibles à la chaleur ou de haute-précision. |
| Propriétés mécaniques (recuit) | Traction 150-210 MPa, allongement 50-65 % | Traction 220-250 MPa, allongement 45-60 % | C11000 plus formable ; C10100 plus résistant à l'état recuit ou écroui-travaillé. |
| Propriétés mécaniques (à froid-travaillé H08) | Traction 260-290 MPa, allongement 10-15 % | Traction 340-370 MPa, allongement 10-15 % | Le C10100 bénéficie d'un écrouissage plus élevé grâce à une microstructure ultra-propre. |
Fabrication/Formage |
Excellente formabilité pour l'estampage, le pliage, l'emboutissage | Excellente formabilité, écrouissage supérieur et stabilité dimensionnelle | C11000 adapté à la fabrication-de gros volumes ; C10100 préféré pour les composants de précision ou les pièces à haute -fiabilité. |
| Assemblage (brasage/soudage) | Brasage assisté par flux ; soudage standard | Brasage sans flux, soudures plus propres, préféré pour le soudage par faisceau d'électrons ou sous vide. | OFE est essentiel pour les applications sous vide ou de haute-pureté. |
| Aspirateur/Propreté | Acceptable pour le vide faible/moyen | Nécessaire pour UHV, dégazage minimal | OFE choisi pour les environnements ultra-sous vide-sensibles à la contamination ou à la contamination-. |
| Performances cryogéniques | Bien | Excellent; structure de grain stable, variation de dilatation thermique minimale | OFE préféré pour les instruments supraconducteurs ou à basse température-. |
| Coût et disponibilité | Formes multiples, peu nombreuses et largement approvisionnées | Formulaires premium, limités, délais de livraison plus longs | Choisissez le C11000 pour les applications-sensibles aux coûts et à volume élevé- ; C10100 pour les applications spécialisées de haute-pureté. |
| Applications industrielles | Jeux de barres, câblage, connecteurs, tôlerie, fabrication générale | Chambres à vide, composants de-faisceaux d'électrons, chemins électriques à haute-fiabilité, systèmes cryogéniques | Adaptez la note à l’environnement opérationnel et aux exigences de performance. |
Conclusion
Les C11000 et C10100 sont tous deux des cuivres à haute -conductivité adaptés à une large gamme d'applications.
La principale différence réside dans la teneur en oxygène et le niveau d'impuretés, qui influencent le comportement du vide, l'assemblage et les applications à haute-fiabilité.
Le C11000 est-rentable et polyvalent, ce qui en fait la norme pour la plupart des applications électriques et mécaniques.
Le C10100, d'ultra-haute pureté, est réservé aux systèmes sous vide,-à faisceau d'électrons, cryogéniques et à haute-fiabilité où une microstructure sans oxyde-est essentielle.
La sélection des matériaux doit donner la priorité aux exigences fonctionnelles plutôt qu’aux différences de propriétés nominales.
Description des produits
Le C10100 est-il nettement meilleur sur le plan électrique que le C11000 ?
Non. La différence de conductivité électrique est mineure (~ 100 % contre 101 % IACS). Le principal avantage estteneur en oxygène ultra-faible, ce qui profite aux applications vides et à haute-fiabilité.
Le C11000 peut-il être utilisé dans les équipements sous vide ?
Oui, mais ses traces d'oxygène peuvent dégazer ou former des oxydes dans des conditions d'ultra-vide poussé. Pour les applications sous vide strict, le C10100 est préféré.
Quelle qualité est standard pour la distribution d’énergie ?
Le C11000 est la norme industrielle pour les jeux de barres, les connecteurs et la distribution électrique générale en raison de sa conductivité, de sa formabilité et de sa rentabilité.
Comment le cuivre OFE doit-il être spécifié pour l’approvisionnement ?
Incluez la désignation UNS C10100 ou EN Cu-OFE, les limites d'oxygène, la conductivité minimale, la forme du produit et la température. Demandez des certificats d’analyse pour les traces d’oxygène et la pureté du cuivre.
Existe-t-il des qualités de cuivre intermédiaires entre ETP et OFE ?
Oui. Il existe des cuivres désoxydés au phosphore-et des variantes à haute-conductivité, conçues pour une soudabilité améliorée ou une interaction réduite avec l'hydrogène. La sélection doit correspondre aux exigences de la candidature.
Formulaires de produits que nous pouvons fournir
| Catégorie de produit | Normes matérielles | Alliages courants | Spécifications clés (peuvent être personnalisées) |
|---|---|---|---|
| Tubes de cuivre | ASTM B75, B88, B280, B111 ; EN 12449, 12451 ; DIN EN 12735 ; JIS H3300 | C10100 (OFE), C11000 (ETP), C12200 (DHP), C23000, C70600, C71500 | Diamètre extérieur : 3 mm - 300 mm Épaisseur de paroi : 0,5 mm - 20 mm Tempérament : doux (O), mi--dur (H50), dur (H80) Forme : longueurs droites, bobines, coudes en U- |
| Feuilles/plaques de cuivre | ASTM B152, B248, B248M ; EN 1652 ; DIN 1787 ; JIS H3100, H3250 | C10100 (OFE), C11000, C10200 (OF), C26000, C86200 | Épaisseur : 0,3 mm - 100 mm Largeur : jusqu'à 1 200 mm Longueur : Jusqu'à 3000 mm (ou bobines) Surface : moulin, poli, brossé. |
| Tiges / barres de cuivre | ASTM B187, B301, B411 ; EN 12163, 12164 ; DIN 17672 ; JIS H3250 | C10100 (OFE), C11000, C14500, C36000, C63000 | Diamètre/Rect. Taille : 3 mm - 300 mm Forme : ronde, carrée, hexagonale, rectangulaire. Condition : étiré, extrudé, laminé à chaud |
| Fils de cuivre | ASTM B1, B2, B3, B258 ; EN 13601 ; CEI 60228 ; JIS H3100 | C10100 (OFE), C11000, C14420, C14500 | Diamètre : 0,1 mm - 20 mm Etat : doux, recuit, dur-étiré Forme : nu, étamé, échoué, sur bobines |
| Feuilles/bandes de cuivre | ASTM B103, B370 ; EN 1652 ; DIN 1787 ; JIS H3100 | C10100 (OFE), C10200, C11000, C19400, C26800 | Épaisseur : 0,02 mm - 2.0 mm Largeur : jusqu'à 600 mm Etat : roulé, recuit |
| Pièces d'usinage CNC | Selon le dessin/demande du client. | Tous les alliages de cuivre courants (y compris C10100, C11000, C86200, etc.) | Processus : tournage, fraisage, perçage, taraudage Tolérance : ±0,005 mm - ±0,1 mm Post-traitement : ébavurage, polissage, placage |
