Cuivre pur vs cuivre sans oxygène : ce qui les distingue

Lorsqu'il s'agit de sélectionner un métal capable de conduire à la fois la chaleur et l'électricité efficacement, le cuivre est le choix évident. C'est pourquoi il est considéré comme la norme de conductivité électrique pour les autres métaux. Dans un environnement domestique, le cuivre est moins susceptible de corroder que dans les environnements industriels, où des facteurs tels que les acides oxydés, les composés de soufre et d'ammoniac, et les sels de métaux lourds oxydants ont tendance à accélérer la corrosion. C'est pourquoi il est souvent utilisé comme métal de base pour tous les produits électriques et thermiques que nous utilisons dans notre vie quotidienne.

Pour les applications industrielles, il est important de se protéger contre la corrosion dans des environnements plus extrêmes — c'est là que le cuivre sans oxygène peut devenir un matériau inestimable. Pour vous aider à faire le bon choix pour votre application, nous discutons des différences entre le cuivre pur et le cuivre sans oxygène et listons les propriétés de chacun.

Qu'est-ce que le cuivre pur ?

Lorsqu'un métal a une teneur minimale en cuivre de 99,3 %, il est connu sous le nom de cuivre commercialement pur. Cependant, de tels cuivres sont très mous et ductiles par nature. C'est pourquoi d'autres éléments d'alliage sont souvent ajoutés au cuivre pour optimiser ses propriétés pour une large gamme d'utilisations. Cependant, en termes de conductivité électrique, même 0,05 % d'impureté d'arsenic peut diminuer la conductivité du cuivre de 15 %. À cet égard, le cuivre sans oxygène offre une résistance mécanique couplée à une haute conductivité, le tout en un.

Qu'est-ce que le cuivre sans oxygène ?

Le cuivre sans oxygène (OFC) est du cuivre qui a subi un processus de raffinage électrolytique pour éliminer tout l'oxygène sauf un niveau de trace. C'est le grade de cuivre commercial le plus pur disponible, contenant 99,99 % de cuivre avec une quantité minimale d'impuretés, et est fortement recommandé pour les applications nécessitant une conductivité et une connectivité supérieures, telles que les fils supraconducteurs, les circuits imprimés, les tubes à rayons X, les interrupteurs sous vide, les barres de rotor et les bobines de moteur.

Le cuivre sans oxygène a :

• Un profil de conductivité riche.
• Une immunité élevée à la fragilisation par l'hydrogène.
• Des propriétés cryogéniques supérieures.
• Une excellente malléabilité.

Le cuivre sans oxygène est disponible dans les trois grades suivants :

• C10100 (OFE) : 99,99 % de cuivre pur avec 0,0005 % de teneur en oxygène
• C10200 (OF) : 99,95 % de cuivre pur avec 0,001 % de teneur en oxygène
• C11000 (ETP) : 99,9 % de cuivre pur avec 0,02 % à 0,04 % de teneur en oxygène

Comparaison du cuivre pur vs cuivre sans oxygène

Comparons le grade de cuivre sans oxygène le plus pur (C10100) avec le cuivre chrome zirconium (CuCrZr) qui ressemble étroitement au cuivre pur (Cu : 98,6 % - 99,4 %). Le tableau ci-dessous compare certaines caractéristiques métalliques importantes du cuivre pur vs cuivre sans oxygène pour vous aider à reconnaître leurs différences d'application.

 

Propriétés générales	OFC	CuCrZr
Formabilité à froid	Excellente	Bonne
Formabilité à chaud	Excellente	Bonne
Recuit	371 °C à 649 °C (700 °F à 1200 °F)	En dessous de 788 °C (1450 °F)
Conductivité électrique	101 % IACS	82 % IACS
Conductivité thermique (Btu/pi²/pi·h/°F à 68 °F)	226	187
Taux d'usinabilité	20 %	20 %

 

Propriétés d'usinage	OFC	CuCrZr
Brasage tendre	Excellente	Bonne
Brasage fort	Excellente	Passable
Soudage à l'arc sous gaz de protection	Bonne	Passable
Soudage oxyacétylénique	Passable	Non recommandé
Soudage à l'arc avec électrode enrobée	Non recommandé	Passable
Soudage par couture	Non recommandé	Non recommandé
Soudage bout à bout	Passable	Passable
Forgeabilité à chaud	65 %	Inconnu

 

Résistance à la corrosion	OFC	CuCrZr
Atmosphérique	Bonne	Bonne
Fragilisation par l'hydrogène	Excellente	Bonne
Eau de mer	Excellente	Bonne
Fissuration sous contrainte	Bonne	Bonne
Électrolytique	Bonne	Pas de données

 

En raison de la teneur réduite en oxygène, l'OFC offre une excellente formabilité et une conductivité électrique plus élevée que le cuivre pur. Bien qu'il y ait quelques différences mineures dans les caractéristiques d'usinage entre le cuivre pur et le cuivre sans oxygène, ils présentent certains défis d'usinage communs.

Défis d'usinage avec les alliages de cuivre pur

Le cuivre pur et l'OFC offrent une conductivité exceptionnelle et une haute résistance à la corrosion, mais ils sont difficiles à usiner par rapport aux cuivres contenant de l'oxygène. Les alliages de cuivre à haut niveau de pureté sont hautement ductiles. Les copeaux collent à l'outil pendant l'usinage et sont difficiles à enlever ; ainsi, l'outil doit exercer plus de force à chaque passe pour faire le travail. En conséquence, l'usure de l'outil est également élevée.

Pour former des copeaux discontinus en forme d'aiguille lors de l'usinage de l'OFC, les fabricants ajoutent des éléments briseurs de copeaux tels que le plomb, le soufre et le tellure. Cependant, ceux-ci peuvent réduire la conductivité électrique de l'alliage si les éléments ne sont pas utilisés dans certaines exigences spécifiques.

Les propriétés d'usinage de l'OFC sont plus ou moins similaires aux alliages de cuivre contenant de l'oxygène avec un profil homogène. Les alliages de cuivre hétérogènes ont tendance à avoir une meilleure usinabilité.

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