Chemische samenstelling en zuiverheid van 99,97% T1 zuurstof-vrij koper
| Element | Vereiste | Typische waarde |
|---|---|---|
| Koper (Cu) | Groter dan of gelijk aan 99,97% | 99.98-99.99% |
| Zuurstof (O) | Minder dan of gelijk aan 0,002% (20 ppm) | <15 ppm |
| Fosfor (P) | Minder dan of gelijk aan 0,002% | <0.001% |
| Ijzer (Fe) | Minder dan of gelijk aan 0,004% | <0.002% |
| Lood (Pb) | Minder dan of gelijk aan 0,003% | <0.001% |
| Antimoon (Sb) | Minder dan of gelijk aan 0,002% | <0.001% |
| Arseen (As) | Minder dan of gelijk aan 0,002% | <0.001% |
| Bismut (Bi) | Minder dan of gelijk aan 0,001% | <0.0005% |
| Totaal onzuiverheden (exclusief zuurstof) | Minder dan of gelijk aan 0,03% | <0.02% |
Elke 0,01% onzuiverheid vermindert de elektrische en thermische geleidbaarheid. Het verschil van 0,07% tussen T1 (99,97%) en T2 (99,90%) vertaalt zich in ongeveer 1% hogere geleidbaarheid en aanzienlijk betere lasbaarheid.
Elektrische geleidbaarheid van hoog{0}}zuiver T1-koper in IACS
T1-koper heeft een elektrische geleidbaarheid groter dan of gelijk aan 101% IACS bij 20 graden.
| Elektrische eigendom | Waarde |
|---|---|
| Geleidbaarheid (% IACS) | Groter dan of gelijk aan 101% |
| Weerstand bij 20 graden (Ω·mm²/m) | Kleiner dan of gelijk aan 0,01707 |
| Geleidbaarheid bij 100 graden | ~95% IACS |
| Geleidbaarheid bij 200 graden | ~85% IACS |
Hoe T1 zich verhoudt tot andere cijfers:
| Cijfer | Geleidbaarheid (% IACS) | Verschil |
|---|---|---|
| T1 koper | Groter dan of gelijk aan 101% | Basislijn |
| T2 koper | Groter dan of gelijk aan 100% | -1% |
| ASTM C10200 | Groter dan of gelijk aan 100% | -1% |
| ASTM C11000 | 100% | -1% |
| Puur zilver | 105% | +4% |
| Aluminium 6061 | 61% | -40% |
Voor een stroomrail met een vermogen van 1000 ampère genereert T1 ongeveer 1% minder warmte dan C11000. Voor de meeste toepassingen is dit verschil verwaarloosbaar. Voor schakelapparatuur met hoge-stroom of efficiëntie-kritieke systemen is dit een echt voordeel.
Thermische geleidbaarheid en warmteoverdracht van zuurstof-vrij koper
T1-koper heeft een thermische geleidbaarheid van ongeveer 391 W/(m·K) bij 20 graden.
| Thermische eigenschap | Waarde |
|---|---|
| Thermische geleidbaarheid bij 20 graden | ~391 W/(m·K) |
| Thermische geleidbaarheid bij 100 graden | ~385 W/(m·K) |
| Thermische geleidbaarheid bij 200 graden | ~375 W/(m·K) |
| Thermische diffusiteit | ~115 mm²/s |
| Specifieke warmtecapaciteit | 0.385 J/(g·K) |
Hoe T1 zich verhoudt tot andere materialen:
| Materiaal | Thermische geleidbaarheid (W/(m·K)) |
|---|---|
| T1 koper | ~391 |
| Zilver | 429 |
| T2 koper | ~385 |
| ASTM C11000 | ~385 |
| Aluminium 6061 | 167 |
| Messing 70/30 | 120 |
| Roestvrij staal 304 | 15 |
Toepassingen waarbij thermische prestaties belangrijk zijn:Warmtewisselaars, koelplaten, LED-koellichamen, koeling van vermogenselektronica, cryogene overdrachtsleidingen en radiatorkernen.
Treksterkte en mechanische eigenschappen
Gegloeide (zachte) toestand - meest gebruikelijk voor vormen en stempelen:
| Eigendom | Waarde |
|---|---|
| Treksterkte | 200 - 250 MPa (29 - 36 ksi) |
| Opbrengststerkte (0,2% offset) | 40 - 60 MPa (6 - 9 ksi) |
| Verlenging (in 50 mm) | Groter dan of gelijk aan 30% |
| Hardheid (Vickers, HV) | 40 - 60 |
| Hardheid (Rockwell F) | 40 - 55 |
Half-harde conditie - matige sterkte met enige vervormbaarheid:
| Eigendom | Waarde |
|---|---|
| Treksterkte | 250 - 300 MPa (36 - 44 ksi) |
| Opbrengststerkte (0,2% offset) | 150 - 200 MPa (22 - 29 ksi) |
| Verlenging (in 50 mm) | 10% - 20% |
| Hardheid (Vickers, HV) | 70 - 90 |
Harde (volledig harde) toestand - maximale sterkte, minimale ductiliteit:
| Eigendom | Waarde |
|---|---|
| Treksterkte | 300 - 360 MPa (44 - 52 ksi) |
| Opbrengststerkte (0,2% offset) | 250 - 300 MPa (36 - 44 ksi) |
| Verlenging (in 50 mm) | 2% - 6% |
| Hardheid (Vickers, HV) | 90 - 110 |
Zo kies je het juiste humeur:
| Als je nodig hebt... | Kiezen... |
|---|---|
| Dieptrekken, complex stempelen, krappe bochten | Gegloeid |
| Algemene fabricage, matige vorming | Half-moeilijk |
| Veercontacten, structurele rails, maximale stijfheid | Moeilijk |
T1 Koper Fysische eigenschappen
| Fysieke eigendom | Waarde |
|---|---|
| Dichtheid bij 20 graden | 8,94 g/cm³ (0,323 lb/in³) |
| Smeltpunt | 1083 graden (1981 graden F) |
| Soortelijke warmtecapaciteit bij 20 graden | 0.385 J/(g·K) |
| Thermische uitzettingscoëfficiënt (20-300 graden) | 17.0 × 10⁻⁶ /K |
| Elasticiteitsmodulus (Young's modulus) | 115 - 130 GPa (16.7 - 18.9 msi) |
| Stijfheidsmodulus (afschuifmodulus) | 44 - 48 GPa |
| Poisson-ratio | 0.34 - 0.35 |
| Elektrische weerstand bij 20 graden | Minder dan of gelijk aan 0,01707 Ω·mm²/m |
| Thermische diffusiteit | ~115 mm²/s |
Praktische implicaties:
Dichtheid 8,94 g/cm³:Een plaat van 1 m x 1 m x 1 mm weegt 8,94 kg. Gebruik dit voor transport- en constructieberekeningen.
Smeltpunt 1083 graden:Ruim boven soldeertemperaturen (600-800 graden) en soldeertemperaturen (200-400 graden). Geen risico op smelten tijdens het verbinden.
Thermische uitzetting 17 ppm/K:Een stroomrail van 1 meter lang, verwarmd van 20 graden tot 80 graden, zet ongeveer 1 mm uit. Houd hier rekening mee bij montagesystemen.
Lasbaarheid en verbindingsspecificaties voor T1-koper
T1-koper heeft een uitstekende lasbaarheid vanwege het lage zuurstofgehalte.
| Verbindingsmethode | Geschiktheid | Opmerkingen |
|---|---|---|
| TIG-lassen | Uitstekend | Geen vloeimiddel nodig, schone lasnaden, geen porositeit |
| MIG-lassen | Uitstekend | Gebruik gedeoxideerde lasdraad (ERCu) |
| Weerstandslassen | Uitstekend | Consistente resultaten, geen oxidatieproblemen |
| Solderen | Uitstekend | Vloeit goed, sterke gewrichten |
| Solderen | Uitstekend | Gemakkelijk te bevochtigen, sterke hechting |
| Mechanische verbinding | Uitstekend | Bouten, klinknagels, plooien werken allemaal |
Aanbevolen TIG-lasparameters voor T1-koperplaat:
| Dikte | Wolfraam maat | Stroomsterkte (DCEN) | Vulstaaf |
|---|---|---|---|
| 1 mm | 1,6 mm | 80-120 A | ERCu |
| 2 mm | 2,4 mm | 150-200 A | ERCu |
| 3 mm | 3,2 mm | 220-280 A | ERCu |
| 5 mm | 4,0 mm | 300-400 A | ERCu |
Waarom T1 beter las dan T2 of C11000:Deze kwaliteiten bevatten 200-500 ppm zuurstof. Tijdens het lassen reageert zuurstof met waterstof en vormt waterdamp, waardoor porositeit in de las ontstaat. T1 heeft vrijwel geen zuurstof, dus geen porositeit, geen verbrossing, geen scheuren.
Cryogene prestaties van t1-koper bij lage temperaturen
T1-koper presteert uitstekend bij cryogene temperaturen en kent geen ductiele-naar-brosse overgang.
Geleidbaarheid bij cryogene temperaturen:
| Temperatuur | Geleidbaarheid (% IACS) | Opmerkingen |
|---|---|---|
| 20 graden (kamertemperatuur) | Groter dan of gelijk aan 101% | Basislijn |
| -196 graden (vloeibare stikstof) | ~300% | Neemt dramatisch toe |
| -269 graden (vloeibaar helium) | ~500% | Bijna theoretisch maximum |
Mechanische eigenschappen bij cryogene temperaturen:
| Temperatuur | Treksterkte | Verlenging |
|---|---|---|
| 20 graden | 200-250 MPa | Groter dan of gelijk aan 30% |
| -196 graden | ~400 MPa | ~40% |
| -269 graden | ~500 MPa | ~30% |
Waarom T1 de voorkeur heeft voor cryogene systemen:
Geen ductiele-naar-brosse overgang (in tegenstelling tot staal)
De sterkte neemt toe naarmate de temperatuur daalt
Ductiliteit blijft hoog
De thermische geleidbaarheid wordt extreem hoog
Geen verbrossing door onzuiverheden (zuiverheid is belangrijk bij lage temperaturen)
Toepassingen:Overdrachtslijnen voor vloeibare stikstof, overdrachtslijnen voor vloeibaar helium, cryostaatcomponenten, koude koppen voor cryokoelers, thermische banden, supergeleidende magneetsteunen, ruimte-gebaseerde instrumenten.
Corrosiebestendigheid van 99,97% T1 puur koper in verschillende omgevingen
T1-koper heeft een uitstekende corrosieweerstand in veel voorkomende omgevingen.
| Omgeving | Corrosiebestendigheid | Opmerkingen |
|---|---|---|
| Sfeervol (landelijk) | Uitstekend | Vormt beschermende patina |
| Atmosferisch (industrieel) | Goed | Er vormt zich patina, kan donkerder zijn |
| Atmosferisch (maritiem) | Redelijk tot goed | Kan in zoutnevel terechtkomen |
| Zoetwater | Uitstekend | Veilig voor drinkwater |
| Gedestilleerd water | Goed | Zeer lage corrosiesnelheid |
| Zeewater | Eerlijk | Pitting en erosie mogelijk |
| Neutrale zoutoplossingen | Goed | Vergelijkbaar met zoet water |
| Niet-oxiderende zuren | Eerlijk | Afhankelijk van de concentratie |
| Oxiderende zuren (salpeterzuur, geconcentreerd zwavelzuur) | Arm | Niet aanbevolen |
| Ammoniak en ammoniumverbindingen | Arm | Veroorzaakt spanningscorrosie |
Corrosiepercentages ter referentie:
In landelijke sfeer:<0.001 mm/year
In industriële atmosfeer: 0,001-0,005 mm/jaar
In zoet water: 0,002-0,005 mm/jaar
In zeewater: 0,01-0,05 mm/jaar (met risico op putvorming)
Maattoleranties per GB/T 5231 voor t1 koperen plaat en staaf
Toleranties plaat- en plaatdikte (gegloeid):
| Dikte (mm) | Tolerantie (± mm) |
|---|---|
| 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 |
Toleranties ronde staafdiameter:
| Diameter (mm) | Tolerantie (± mm) |
|---|---|
| 1 - 10 | 0.03 - 0.08 |
| 10 - 30 | 0.08 - 0.15 |
| 30 - 60 | 0.15 - 0.25 |
| 60 - 100 | 0.25 - 0.40 |
Strookbreedtetoleranties (gespleten rand):
| Breedte (mm) | Tolerantie (± mm) |
|---|---|
| Tot 100 | 0.10 - 0.20 |
| 100 - 300 | 0.20 - 0.40 |
| 300 - 600 | 0.40 - 0.80 |
T1 versus T2 koper
| Eigendom | T1 Koper | T2 Koper | ASTM C10200 | ASTM C11000 |
|---|---|---|---|---|
| Minimale Cu (%) | 99.97 | 99.90 | 99.95 | 99.90 |
| Zuurstofgehalte (ppm) | <20 | 200-500 | <20 | 200-500 |
| Zuurstof-vrij? | Ja | Nee | Ja | Nee |
| Geleidbaarheid (% IACS) | Groter dan of gelijk aan 101 | Groter dan of gelijk aan 100 | Groter dan of gelijk aan 100 | 100 |
| Thermische geleidbaarheid (W/m·K) | ~391 | ~385 | ~391 | ~385 |
| Treksterkte gegloeid (MPa) | 200-250 | 200-250 | 200-250 | 200-250 |
| Rek gegloeid (%) | Groter dan of gelijk aan 30 | Groter dan of gelijk aan 30 | Groter dan of gelijk aan 30 | Groter dan of gelijk aan 30 |
| Lasbaarheid | Uitstekend | Eerlijk | Uitstekend | Arm |
| Risico op waterstofverbrossing | Geen | Hoog | Geen | Hoog |
| Vacuüm ontgassen | Zeer laag | Gematigd | Zeer laag | Gematigd |
| Relatieve prijs | Hoger | Lager | Hoogste | Laag |
Snelle selectiegids:
| Als je nodig hebt... | Kiezen... |
|---|---|
| Zuurstof-vrij koper | T1 of C10200 |
| Hoogste geleidbaarheid | T1 |
| Lasbaarheid | T1 of C10200 |
| Laagste kosten voor algemeen gebruik | T2 of C11000 |
| ASTM-gecertificeerd materiaal | C10200 of C11000 |
| Chinees materiaal voor een goede prijs | T1 voor veeleisend, T2 voor algemeen |
Veelgestelde vragen
1. Wat is de elektrische geleidbaarheid van T1-koper?
T1-koper heeft een elektrische geleidbaarheid van groter dan of gelijk aan 101% IACS bij 20 graden. Dit is hoger dan standaard C11000 elektrolytisch koper (100% IACS) en vergelijkbaar met andere zuurstof-vrije kopersoorten. De hoge geleidbaarheid is te danken aan de zuiverheid van 99,97% en de extreem lage onzuiverheidsniveaus.
2. Wat is de thermische geleidbaarheid van T1-koper?
T1-koper heeft een thermische geleidbaarheid van ongeveer 391 W/(m·K) bij 20 graden. Dit is een van de hoogste waarden onder de technische metalen, na zilver. Ter vergelijking: aluminium 6061 is 167 W/(m·K) en roestvrij staal 304 is 15 W/(m·K).
3. Wat is de treksterkte van T1-koper?
De treksterkte is afhankelijk van de temperatuur. Gegloeid T1 heeft 200-250 MPa (29-36 ksi). Halfhard heeft 250-300 MPa (36-44 ksi). Hard (volledig hard) heeft 300-360 MPa (44-52 ksi). De meeste T1-platen en -strips worden gegloeid geleverd, tenzij anders aangegeven.
4. Is T1-koper magnetisch?
Nee, T1-koper is niet magnetisch. Koper is diamagnetisch, wat betekent dat het zeer zwak wordt afgestoten door magnetische velden. Voor praktische doeleinden is T1-koper niet-magnetisch en kan worden gebruikt in MRI-machines, gevoelige elektronische apparatuur en elke toepassing waar magnetische materialen verboden zijn.
5. Wat is het smeltpunt van T1-koper?
T1-koper smelt bij 1083 graden (1981 graden F). Dit is standaard voor puur koper. Het smeltpunt ligt ruim boven de soldeertemperaturen (600-800 graden) en soldeertemperaturen (200-400 graden), dus er is geen risico op smelten tijdens normale verbindingsprocessen.
6. Wat is de dichtheid van T1-koper?
T1-koper heeft een dichtheid van 8,94 g/cm³ bij 20 graden (0,323 lb/in³). Een plaat van 1 m x 1 m x 1 mm weegt 8,94 kg. Een staaf van 1 meter lang met een diameter van 10 mm weegt ongeveer 0,7 kg. Gebruik deze cijfers voor transportberekeningen en constructief ontwerp.
7. Kan T1-koper een warmtebehandeling ondergaan?
Nee, puur koper zoals T1 kan niet met warmte worden behandeld ter versterking. In tegenstelling tot staal- of aluminiumlegeringen reageert puur koper niet op warmtebehandeling. Sterkte wordt alleen bereikt door koudvervormen (walsen, trekken). Door gloeien wordt het materiaal zachter door de effecten van koud werk te verwijderen.
8. Wat is de hardheid van T1-koper?
De hardheid is afhankelijk van het humeur. Gegloeid T1 heeft een Vickers-hardheid van 40-60 HV. Halfhard is 70-90 HV. Hard (volledig hard) is 90-110 HV. Ter referentie: gegloeid T1 is erg zacht en kan met een vingernagel worden bekrast. Harde T1 is aanzienlijk stijver maar nog steeds bewerkbaar.
9. Corrodeert T1-koper?
T1-koper heeft een uitstekende corrosieweerstand in lucht-, zoetwater- en neutrale zoutoplossingen. Het vormt na verloop van tijd een beschermende patina. Het corrodeert echter in sterk oxiderende zuren (salpeterzuur, geconcentreerd zwavelzuur), ammoniakoplossingen en zeewater (risico op putvorming). Voor de meeste elektrische toepassingen binnenshuis is corrosie geen probleem.
10. Wat is de elasticiteitsmodulus van T1-koper?
De elasticiteitsmodulus (Young's modulus) van T1-koper is 115-130 GPa (16,7-18,9 msi). Dit is standaard voor alle kopersoorten. Het is ongeveer een derde van de modulus van staal (200 GPa), wat betekent dat koper bij dezelfde belasting ongeveer drie keer flexibeler is dan staal.
11. Wat is de thermische uitzettingscoëfficiënt van T1-koper?
T1-koper heeft een thermische uitzettingscoëfficiënt van 17,0 × 10⁻⁶ /K van 20-300 graden. Dit betekent dat een koperen staaf van 1 meter lang met 0,017 mm uitzet voor elke temperatuurstijging van 1 graad. Voor een staafverwarming van 1 meter van 20 graden naar 80 graden is de uitzetting ongeveer 1 mm. Houd bij lange railtrajecten altijd rekening met thermische uitzetting.
