O que é o cobre eletrônico-livre de oxigênio C10100
C10100, também conhecido como cobre OFE, é um tipo de cobre de alta-pureza em que o teor de oxigênio residual é deliberadamente mantido igual ou inferior a 0,0005%. O cobre comum-de breu contém oxigênio como partículas de óxido cuproso que são inofensivas em encanamentos, mas prejudiciais em ambientes de vácuo ou de alta-frequência, porque o óxido se decompõe quando o metal é aquecido em uma atmosfera redutora e o vapor resultante causa porosidade interna e rachaduras. A remoção do oxigênio elimina esse mecanismo, e é por isso que o cobre-livre de oxigênio é especificado para dispositivos eletrônicos, componentes de vácuo e estabilizadores magnéticos supercondutores.
O grau relacionado C10200, cobre-isento de oxigênio sem designação eletrônica, é usado onde os requisitos de resistência-residual muito rígidos do C10100 não são necessários. O cobre eletrolítico de densidade resistente C11000 continua sendo a alternativa-de baixo custo para barramentos, fiação e trabalhos elétricos em geral.
Composição Química e Controle de Pureza
| Elemento | Limite | Função |
|---|---|---|
| Cu | Maior ou igual a 99,99% | Equilíbrio, elemento principal |
| O | Menor ou igual a 0,0005% | O item de controle principal; evita a fragilização por hidrogênio |
| P | Menor ou igual a 0,0003% | Mantido baixo porque o fósforo reduz drasticamente a condutividade |
| Outros elementos | limitado individualmente, total Menor ou igual a 0,01% por diferença | Prata, enxofre, selênio e outros resíduos são restritos para proteger a condutividade |
Observe que 99,99% de cobre mínimo significa que a soma de todo o resto não pode exceder 0,01%. Os limites individuais para elementos residuais estão listados na ASTM B170 para o grau forjado e são repetidos na norma de produtos de tubos ASTM B68/B68M, que abrange tubos de cobre sem costura destinados à engenharia geral e serviços eletrônicos.
Propriedades Físicas, Elétricas e Térmicas
| Propriedade | Valor típico |
|---|---|
| Densidade | 8,94g/cm³ |
| Ponto de fusão | 1083 graus |
| Condutividade elétrica a 20 graus | Maior ou igual a 101% IACS |
| Condutividade térmica | aproximadamente 391 W/(m·K) |
| Coeficiente de expansão térmica | 17.0 × 10-6/K acima de 20–300 graus |
O valor da condutividade é a razão pela qual esta classe existe. Um tubo que transporta um sinal de alta-frequência é avaliado por suas perdas superficiais, e um tubo que forma a parede de uma câmara de vácuo não deve liberar gás. Ambos os requisitos são atendidos por um metal quase livre de oxigênio dissolvido e de impurezas eletricamente ativas.
Propriedades Mecânicas por Têmpera
| Temperamento | Resistência à tração (MPa) | Força de rendimento (MPa) | Alongamento (%) | Uso típico |
|---|---|---|---|---|
| Recozido (O60) | 220–270 | cerca de 70 | Maior ou igual a 45 | Tubo dobrado e enrolado, guias de onda, conexões flexíveis |
| Desenhado (H) | 350–400 | cerca de 330 | Maior ou igual a 4 | Trechos retos, tubos estruturais ou{0}}autoportantes |
Estes são valores típicos para a nota e não um substituto para a especificação de compra. O pedido deve indicar a têmpera, o diâmetro externo e a espessura da parede, além do padrão do produto, pois o mesmo diâmetro externo é produzido em diversas espessuras de parede.
Aplicações em Eletrônica e Engenharia Elétrica
Condutores de cabos coaxiais de alta-frequência, linhas coaxiais rígidas e guias de onda, onde a condutividade da superfície controla a atenuação.
Tubos de vácuo, magnetrons, clístrons e tubos de ondas-viajantes, onde o metal deve ser brasado e depois evacuado sem liberar gás.
Componentes de transistores, estruturas de condutores e dissipadores de calor que combinam condução elétrica com remoção de calor.
Estabilizadores e componentes criogênicos para sistemas magnéticos supercondutores, incluindo conjuntos resfriados-de hélio líquido.
Barramento de transmissão de energia e conexões de corrente pesada onde a condutividade é avaliada acima do custo.
Câmaras de vácuo para aceleradores de partículas, alvos de pulverização catódica e peças críticas de equipamentos de fabricação de wafers.
Fabricação, Brasagem e Manuseio
O tubo-isento de oxigênio normalmente é unido por brasagem em atmosfera controlada ou em vácuo. Como não há óxido presente para se decompor, a junta pode ser feita em hidrogênio seco sem risco de formação de vapor no interior da parede. As peças devem ser desengorduradas e manuseadas com luvas limpas; impressões digitais e resíduos de cloreto causam manchas na superfície que mais tarde aparecem como um defeito após o recozimento. As práticas de curvatura, alargamento e estampagem são as mesmas de outros tubos de cobre sem costura, mas o tubo trefilado deve ser recozido localmente antes da conformação severa. O recozimento é realizado em atmosfera protetora ou redutora para manter a superfície brilhante.
Perguntas frequentes
P: O que significa OFE em C10100?
OFE significa eletrônico-livre de oxigênio. Indica cobre refinado a um mínimo de 99,99% de cobre com oxigênio mantido igual ou inferior a 0,0005%, o que proporciona a mais alta condutividade dos tipos de cobre forjado.
P: Por que o oxigênio é um problema no tubo de cobre?
O oxigênio está presente como partículas de óxido cuproso. Quando o metal é aquecido em uma atmosfera redutora como o hidrogênio, o óxido reage e gera vapor dentro do metal, o que causa porosidade e rachaduras conhecidas como fragilização por hidrogênio.
P: O tubo C10100 é igual ao tubo C11000?
Nº C11000 é um cobre eletrolítico de piche tenaz que contém oxigênio e oferece cerca de 100% de IACS. O C10100 não contém oxigênio-com pelo menos 101% de IACS e é destinado a serviços de vácuo, eletrônicos e de alta-frequência.
P: Qual padrão cobre este tubo?
A ASTM B68/B68M cobre tubos de cobre sem costura, enquanto a ASTM B170 define o próprio grau de cobre eletrônico-livre de oxigênio. Os dados dimensionais e de tolerância são fornecidos no padrão do tubo.
P: O tubo C10100 pode ser soldado?
Pode ser soldado, mas a brasagem a vácuo ou em atmosfera redutora é a rota de produção usual porque produz uma junta limpa com menor risco de contaminação do metal de alta-pureza.
P: Como o tubo acabado é inspecionado?
O teste de-correntes parasitas é o método não{1}}destrutivo padrão para tubos sem costura, apoiado por verificações dimensionais e por análise química do calor para confirmar os limites de condutividade e pureza.
