הרכב כימי וטוהר של 99.97% נחושת ללא חמצן T1-
| אֵלֵמֶנט | דְרִישָׁה | ערך טיפוסי |
|---|---|---|
| נחושת (Cu) | גדול או שווה ל-99.97% | 99.98-99.99% |
| חמצן (O) | פחות או שווה ל-0.002% (20 עמודים לדקה) | <15 ppm |
| זרחן (P) | פחות או שווה ל-0.002% | <0.001% |
| ברזל (Fe) | פחות או שווה ל-0.004% | <0.002% |
| עופרת (Pb) | פחות או שווה ל-0.003% | <0.001% |
| אנטימון (Sb) | פחות או שווה ל-0.002% | <0.001% |
| ארסן (אס) | פחות או שווה ל-0.002% | <0.001% |
| ביסמוט (בי) | פחות או שווה ל-0.001% | <0.0005% |
| סך כל הזיהומים (לא כולל חמצן) | פחות או שווה ל-0.03% | <0.02% |
כל 0.01% של טומאה מפחית מוליכות חשמלית ותרמית. ההבדל של 0.07% בין T1 (99.97%) ל-T2 (99.90%) מתורגם לכ-1% מוליכות גבוהה יותר ויכולת ריתוך טובה יותר באופן משמעותי.
מוליכות חשמלית של נחושת T1 בטוהר גבוה-ב-IACS
לנחושת T1 יש מוליכות חשמלית גדולה או שווה ל-101% IACS ב-20 מעלות.
| נכס חשמל | עֵרֶך |
|---|---|
| מוליכות (% IACS) | גדול או שווה ל-101% |
| התנגדות ב-20 מעלות (Ω·mm²/m) | פחות או שווה ל-0.01707 |
| מוליכות ב-100 מעלות | ~95% IACS |
| מוליכות ב-200 מעלות | ~85% IACS |
איך T1 בהשוואה לדרגות אחרות:
| צִיוּן | הֶבדֵל | |
|---|---|---|
| T1 נחושת | גדול או שווה ל-101% | קו בסיס |
| T2 נחושת | גדול או שווה ל-100% | -1% |
| ASTM C10200 | גדול או שווה ל-100% | -1% |
| ASTM C11000 | 100% | -1% |
| כסף טהור | 105% | +4% |
| אלומיניום 6061 | 61% | -40% |
עבור פס שנושא 1000 אמפר, T1 מייצר כ-1% פחות חום מ-C11000. עבור רוב היישומים, ההבדל הזה הוא זניח. עבור מערכות קריטיות-בעלות זרם גבוה או יעילות-, זהו יתרון אמיתי.
מוליכות תרמית והעברת חום של נחושת ללא-חמצן
לנחושת T1 יש מוליכות תרמית של כ-391 W/(m·K) ב-20 מעלות.
| נכס תרמי | עֵרֶך |
|---|---|
| מוליכות תרמית ב-20 מעלות | ~391 W/(m·K) |
| מוליכות תרמית ב-100 מעלות | ~385 W/(m·K) |
| מוליכות תרמית ב-200 מעלות | ~375 W/(m·K) |
| דיפוזיות תרמית | ~115 מ"מ לשנייה |
| קיבולת חום ספציפית | 0.385 J/(g·K) |
איך T1 משתווה לחומרים אחרים:
| חוֹמֶר | מוליכות תרמית (W/(m·K)) |
|---|---|
| T1 נחושת | ~391 |
| כֶּסֶף | 429 |
| T2 נחושת | ~385 |
| ASTM C11000 | ~385 |
| אלומיניום 6061 | 167 |
| פליז 70/30 | 120 |
| נירוסטה 304 | 15 |
יישומים שבהם הביצועים התרמיים חשובים:מחליפי חום, לוחות קירור, גופי קירור LED, קירור אלקטרוניקה, קווי העברה קריוגניים וליבות רדיאטור.
חוזק מתיחה ותכונות מכניות
מצב חישול (רך) - הנפוץ ביותר ליצירה והטבעה:
| נֶכֶס | עֵרֶך |
|---|---|
| חוזק מתיחה | 200 - 250 MPa (29 - 36 ksi) |
| חוזק תפוקה (היסט של 0.2%) | 40 - 60 MPa (6 - 9 ksi) |
| התארכות (ב-50 מ"מ) | גדול או שווה ל-30% |
| קשיות (Vickers, HV) | 40 - 60 |
| קשיות (Rockwell F) | 40 - 55 |
חצי-מצב קשה - חוזק בינוני עם יכולת צורה מסוימת:
| נֶכֶס | עֵרֶך |
|---|---|
| חוזק מתיחה | 250 - 300 MPa (36 - 44 ksi) |
| חוזק תפוקה (היסט של 0.2%) | 150 - 200 MPa (22 - 29 ksi) |
| התארכות (ב-50 מ"מ) | 10% - 20% |
| קשיות (Vickers, HV) | 70 - 90 |
מצב קשה (קשיח מלא) - חוזק מקסימלי, משיכות מינימלית:
| נֶכֶס | עֵרֶך |
|---|---|
| חוזק מתיחה | 300 - 360 MPa (44 - 52 ksi) |
| חוזק תפוקה (היסט של 0.2%) | 250 - 300 MPa (36 - 44 ksi) |
| התארכות (ב-50 מ"מ) | 2% - 6% |
| קשיות (Vickers, HV) | 90 - 110 |
כיצד לבחור את המזג הנכון:
| אם אתה צריך... | לִבחוֹר... |
|---|---|
| ציור עמוק, הטבעה מורכבת, כפיפות הדוקות | חישול |
| ייצור כללי, יצירה מתונה | חצי-קשה |
| מגעי קפיצים, פסים מבניים, קשיחות מרבית | קָשֶׁה |
T1 נחושת תכונות פיזיקליות
| רכוש פיזי | עֵרֶך |
|---|---|
| צפיפות ב-20 מעלות | 8.94 גרם/ס"מ³ (0.323 lb/in³) |
| נקודת התכה | 1083 מעלות (1981 מעלות F) |
| קיבולת חום ספציפית ב-20 מעלות | 0.385 J/(g·K) |
| מקדם התפשטות תרמית (20-300 מעלות) | 17.0 × 10⁻⁶ /K |
| מודול אלסטיות (מודול יאנג) | 115 - 130 GPa (16.7 - 18.9 msi) |
| מודול קשיחות (מודול גזירה) | 44 - 48 GPA |
| היחס של פויסון | 0.34 - 0.35 |
| התנגדות חשמלית ב-20 מעלות | פחות או שווה ל-0.01707 Ω·mm²/m |
| דיפוזיות תרמית | ~115 מ"מ לשנייה |
השלכות מעשיות:
צפיפות 8.94 גרם/ס"מ³:גיליון בגודל 1 מ' על 1 מ' על 1 מ"מ שוקל 8.94 ק"ג. השתמש בזה עבור משלוח וחישובים מבניים.
נקודת התכה 1083 מעלות:הרבה מעל טמפרטורות הלחמה (600-800 מעלות) וטמפרטורות הלחמה (200-400 מעלות). אין סכנת התכה במהלך ההצטרפות.
התפשטות תרמית 17 ppm/K:פס באורך 1 מ' מחומם מ-20 מעלות ל-80 מעלות מתרחב בכ-1 מ"מ. חשבו על כך במערכות הרכבה.
מפרטי ריתוך וחיבור לנחושת T1
לנחושת T1 יכולת ריתוך מצוינת הודות לתכולת החמצן הנמוכה שלה.
| שיטת הצטרפות | הַתאָמָה | הערות |
|---|---|---|
| ריתוך TIG | מְעוּלֶה | אין צורך בשטף, ריתוכים נקיים, ללא נקבוביות |
| ריתוך MIG | מְעוּלֶה | השתמש בחוט מילוי מחומצן (ERCu) |
| ריתוך התנגדות | מְעוּלֶה | תוצאות עקביות, ללא בעיות חמצון |
| הלחמה | מְעוּלֶה | זורם היטב, מפרקים חזקים |
| הַלחָמָה | מְעוּלֶה | קל להרטיב, קשרים חזקים |
| צירוף מכאני | מְעוּלֶה | ברגים, מסמרות, כיווצים כולם עובדים |
פרמטרים מומלצים של ריתוך TIG עבור יריעת נחושת T1:
| עוֹבִי | גודל טונגסטן | זרם (DCEN) | מוט מילוי |
|---|---|---|---|
| 1 מ"מ | 1.6 מ"מ | 80-120 A | ERCu |
| 2 מ"מ | 2.4 מ"מ | 150-200 A | ERCu |
| 3 מ"מ | 3.2 מ"מ | 220-280 A | ERCu |
| 5 מ"מ | 4.0 מ"מ | 300-400 A | ERCu |
מדוע T1 ריתוך טוב יותר מ-T2 או C11000:ציונים אלה מכילים 200-500 ppm חמצן. במהלך הריתוך, חמצן מגיב עם מימן ליצירת אדי מים, ויוצר נקבוביות בריתוך. ל-T1 אין כמעט חמצן, כך שאין נקבוביות, אין שבריריות, אין סדקים.
ביצועים קריוגניים של נחושת t1 בטמפרטורות נמוכות
נחושת T1 מתפקדת מצוין בטמפרטורות קריוגניות ואין לה מעבר רקיע-ל-שביר.
מוליכות בטמפרטורות קריוגניות:
| טֶמפֶּרָטוּרָה | מוליכות (% IACS) | הערות |
|---|---|---|
| 20 מעלות (טמפרטורת החדר) | גדול או שווה ל-101% | קו בסיס |
| -196 מעלות (חנקן נוזלי) | ~300% | עולה באופן דרמטי |
| -269 מעלות (הליום נוזלי) | ~500% | קרוב למקסימום תיאורטי |
תכונות מכניות בטמפרטורות קריוגניות:
| טֶמפֶּרָטוּרָה | חוזק מתיחה | הַאֲרָכָה |
|---|---|---|
| 20 מעלות | 200-250 MPa | גדול או שווה ל-30% |
| -196 מעלות | ~400 MPa | ~40% |
| -269 מעלות | ~500 MPa | ~30% |
מדוע T1 מועדף עבור מערכות קריוגניות:
אין מעבר רקיע-ל-שביר (בניגוד מפלדה)
החוזק עולה ככל שהטמפרטורה יורדת
הגמישות נשארת גבוהה
מוליכות תרמית הופכת להיות גבוהה במיוחד
אין התפרקות מזיהומים (טוהר חשוב בטמפרטורות נמוכות)
יישומים:קווי העברת חנקן נוזלי, קווי העברת הליום נוזלי, רכיבי קריוסטט, ראשים קרים למקררי קריאו, רצועות תרמיות, תמיכות מגנטים מוליכים, מכשירים מבוססי חלל-.
עמידות בפני קורוזיה של 99.97% נחושת טהורה T1 בסביבות שונות
לנחושת T1 יש עמידות מצוינת בפני קורוזיה בסביבות נפוצות רבות.
| סְבִיבָה | עמידות בפני קורוזיה | הערות |
|---|---|---|
| אטמוספרי (כפרי) | מְעוּלֶה | יוצר פטינה מגינה |
| אטמוספרי (תעשייתי) | טוֹב | נוצרת פטינה, עשויה להיות כהה יותר |
| אטמוספרי (ימי) | הוגן עד טוב | יכול לשקע בתרסיס מלח |
| מים טריים | מְעוּלֶה | בטוח למי שתייה |
| מים מזוקקים | טוֹב | שיעור קורוזיה נמוך מאוד |
| מי ים | הוֹגֶן | יתכן בור ושחיקה |
| תמיסות מלח ניטרליות | טוֹב | דומה למים מתוקים |
| חומצות שאינן-מחמצנות | הוֹגֶן | תלוי בריכוז |
| חומצות מחמצנות (חנקנית, גופריתית מרוכזת) | יָרוּד | לא מומלץ |
| תרכובות אמוניה ואמוניום | יָרוּד | גורם לסדיקת קורוזיה במתח |
שיעורי קורוזיה לעיון:
באווירה כפרית:<0.001 mm/year
באווירה תעשייתית: 0.001-0.005 מ"מ/שנה
במים מתוקים: 0.002-0.005 מ"מ/שנה
במי ים: 0.01-0.05 מ"מ לשנה (עם סכנת בור)
סובלנות מידות לפי GB/T 5231 עבור יריעת נחושת ומוט t1
סובלנות של עובי יריעה וצלחת (חישול):
| עובי (מ"מ) | סובלנות (± מ"מ) |
|---|---|
| 0.1 - 0.5 | 0.02 - 0.05 |
| 0.5 - 1.0 | 0.05 - 0.08 |
| 1.0 - 2.0 | 0.08 - 0.12 |
| 2.0 - 5.0 | 0.12 - 0.20 |
| 5.0 - 10.0 | 0.20 - 0.30 |
| 10.0 - 20.0 | 0.30 - 0.50 |
| 20.0 - 50.0 | 0.50 - 1.00 |
סובלנות קוטר מוט עגול:
| קוטר (מ"מ) | סובלנות (± מ"מ) |
|---|---|
| 1 - 10 | 0.03 - 0.08 |
| 10 - 30 | 0.08 - 0.15 |
| 30 - 60 | 0.15 - 0.25 |
| 60 - 100 | 0.25 - 0.40 |
סובלנות רוחב רצועה (קצה חריץ):
| רוחב (מ"מ) | סובלנות (± מ"מ) |
|---|---|
| עד 100 | 0.10 - 0.20 |
| 100 - 300 | 0.20 - 0.40 |
| 300 - 600 | 0.40 - 0.80 |
T1 VS T2 Copper
| נֶכֶס | T1 נחושת | T2 נחושת | ASTM C10200 | ASTM C11000 |
|---|---|---|---|---|
| Cu מינימום (%) | 99.97 | 99.90 | 99.95 | 99.90 |
| תכולת חמצן (ppm) | <20 | 200-500 | <20 | 200-500 |
| ללא-חמצן? | כֵּן | לֹא | כֵּן | לֹא |
| מוליכות (% IACS) | גדול או שווה ל-101 | גדול או שווה ל-100 | גדול או שווה ל-100 | 100 |
| מוליכות תרמית (W/m·K) | ~391 | ~385 | ~391 | ~385 |
| חוזק מתיחה חישול (MPa) | 200-250 | 200-250 | 200-250 | 200-250 |
| התארכות חישול (%) | גדול או שווה ל-30 | גדול או שווה ל-30 | גדול או שווה ל-30 | גדול או שווה ל-30 |
| רְתִיכוּת | מְעוּלֶה | הוֹגֶן | מְעוּלֶה | יָרוּד |
| סיכון להתפרקות מימן | אַף לֹא אֶחָד | גָבוֹהַ | אַף לֹא אֶחָד | גָבוֹהַ |
| הוצאת גז בוואקום | נמוך מאוד | לְמַתֵן | נמוך מאוד | לְמַתֵן |
| מחיר יחסי | גבוה יותר | לְהוֹרִיד | הֲכִי גָבוֹהַ | נָמוּך |
מדריך לבחירה מהירה:
| אם אתה צריך... | לִבחוֹר... |
|---|---|
| נחושת ללא-חמצן | T1 או C10200 |
| מוליכות גבוהה ביותר | T1 |
| רְתִיכוּת | T1 או C10200 |
| העלות הנמוכה ביותר לשימוש כללי | T2 או C11000 |
| חומר מוסמך ASTM- | C10200 או C11000 |
| חומר סיני במחיר טוב | T1 עבור תובעניים, T2 עבור כללי |
שאלות נפוצות
1. מהי המוליכות החשמלית של נחושת T1?
לנחושת T1 יש מוליכות חשמלית גדולה או שווה ל-101% IACS ב-20 מעלות. זה גבוה יותר מנחושת אלקטרוליטית סטנדרטית C11000 (100% IACS) וניתן להשוות לנחושת אחרת ללא חמצן.- המוליכות הגבוהה מגיעה מהטוהר של 99.97% ורמות הטומאה הנמוכות ביותר.
2. מהי המוליכות התרמית של נחושת T1?
לנחושת T1 יש מוליכות תרמית של כ-391 W/(m·K) ב-20 מעלות. זהו אחד הערכים הגבוהים ביותר בין מתכות הנדסיות, שני רק לכסף. לשם השוואה, אלומיניום 6061 הוא 167 W/(m·K) ופלדת אל חלד 304 היא 15 W/(m·K).
3. מהו חוזק המתיחה של נחושת T1?
חוזק המתיחה תלוי במזג. ל-T1 מחומש יש 200-250 MPa (29-36 ksi). לחצי קשה יש 250-300 MPa (36-44 ksi). קשה (קשיח מלא) יש 300-360 MPa (44-52 ksi). רוב היריעות והרצועות T1 מסופקות מחולות אלא אם צוין אחרת.
4. האם T1 נחושת מגנטי?
לא, נחושת T1 אינה מגנטית. נחושת היא דיאמגנטית, כלומר היא נדחתה בצורה חלשה מאוד על ידי שדות מגנטיים. למטרות מעשיות, נחושת T1 אינה-מגנטית וניתן להשתמש בה במכונות MRI, בציוד אלקטרוני רגיש ובכל יישום שבו חומרים מגנטיים אסורים.
5. מהי נקודת ההיתוך של נחושת T1?
נחושת T1 נמסה ב-1083 מעלות (1981 מעלות F). זה סטנדרטי עבור נחושת טהורה. נקודת ההיתוך היא הרבה מעל טמפרטורות ההלחמה (600-800 מעלות) וטמפרטורת ההלחמה (200-400 מעלות), כך שאין סיכון להתכה במהלך תהליכי הצטרפות רגילים.
6. מהי הצפיפות של נחושת T1?
לנחושת T1 יש צפיפות של 8.94 גרם/ס"מ³ ב-20 מעלות (0.323 lb/in³). גיליון בגודל 1 מ' על 1 מ' על 1 מ"מ שוקל 8.94 ק"ג. מוט באורך 1 מטר בקוטר 10 מ"מ שוקל כ-0.7 ק"ג. השתמש במספרים אלה עבור חישובי משלוח ועיצוב מבני.
7. האם ניתן לטפל בנחושת T1 בחום?
לא, נחושת טהורה כמו T1 לא יכולה להיות מטופלת בחום לצורך חיזוק. שלא כמו פלדה או סגסוגות אלומיניום, נחושת טהורה אינה מגיבה לטיפול בחום. חוזק מושג רק באמצעות עבודה קרה (גלגול, ציור). חישול מרכך את החומר על ידי הסרת ההשפעות של עבודה קרה.
8. מהי הקשיות של נחושת T1?
קשיות תלויה במזג. ל-T1 מחומש יש קשיות Vickers של 40-60 HV. חצי קשה הוא 70-90 HV. קשה (קשיח מלא) הוא 90-110 HV. לעיון, T1 חישול הוא רך מאוד וניתן לשרוט אותו עם ציפורן. Hard T1 קשיח משמעותית אך עדיין ניתן לעיבוד.
9. האם נחושת T1 קורוזיה?
לנחושת T1 יש עמידות מצוינת בפני קורוזיה באוויר, מים מתוקים ותמיסות מלח ניטרליות. זה יוצר פטינה מגן לאורך זמן. עם זאת, הוא מחליד בחומצות מחמצנות חזקות (חומצה חנקתית, חומצה גופרתית מרוכזת), תמיסות אמוניה ומי ים (סכנת גלים). עבור רוב יישומי החשמל בתוך הבית, קורוזיה אינה מהווה דאגה.
10. מהו מודול האלסטיות של נחושת T1?
מודול האלסטיות (מודול יאנג) של נחושת T1 הוא 115-130 GPa (16.7-18.9 msi). זה סטנדרטי עבור כל דרגות הנחושת. זהו כשליש ממודול הפלדה (200 GPa), כלומר נחושת גמישה בערך פי שלושה מפלדה תחת אותו עומס.
11. מהו מקדם ההתפשטות התרמית של נחושת T1?
לנחושת T1 יש מקדם התפשטות תרמית של 17.0 × 10⁻⁶/K מ-20-300 מעלות. משמעות הדבר היא כי מוט נחושת באורך 1 מטר מתרחב ב-0.017 מ"מ עבור כל עליית טמפרטורה של מעלה אחת. עבור חימום בר של 1 מטר מ-20 מעלות ל-80 מעלות, ההתרחבות היא בערך 1 מ"מ. התחשב תמיד בהתרחבות תרמית במסלולי פס ארוכים.
