Unterschiede zwischen mit Phosphor desoxidiertem Kupfer und gewöhnlichem reinem Kupfer
Reines Kupfer ist weithin als Grundmaterial mit ausgezeichneter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit bekannt, kann jedoch je nach Produktionsprozess und Verunreinigungskontrolle in verschiedene Sorten unterteilt werden, wobei phosphordesoxidiertes Kupfer und gewöhnliches reines Kupfer die beiden am häufigsten verwendeten sind. Obwohl beide zur Kategorie der Kupferwerkstoffe mit einem Kupfergehalt über 99,9 % gehören, gibt es offensichtliche Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung, den physikalischen Eigenschaften, dem Produktionsprozess und den Anwendungsszenarien.
Der größte Unterschied liegt zunächst in der Desoxidationsmethode und den Restelementen.
Gewöhnliches reines Kupfer, im weitesten Sinne auch als sauerstofffreies Kupfer oder zähes Kupfer bekannt, enthält normalerweise eine geringe Menge Sauerstoff, im Allgemeinen 100–650 ppm. Beim Schmelzvorgang wird zwangsläufig Sauerstoff eingemischt, wodurch sich an den Korngrenzen Kupferoxid bildet. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei mit Phosphor desoxidiertem Kupfer um eine besondere Art von Kupfer, dem beim Schmelzen eine kleine Menge Phosphor für eine tiefe Desoxidation zugesetzt wird. Phosphor reagiert mit Sauerstoff unter Bildung von Phosphoroxidgas und entweicht, sodass der Sauerstoffgehalt im Kupfer stark reduziert wird und normalerweise unter 10 ppm liegt. Im Endprodukt verbleibt jedoch eine geringe Menge Restphosphor (im Allgemeinen 0,005–0,04 %), der wichtigste Bestandteil, der für mit Phosphor desoxidiertes Kupfer charakteristisch ist.
Zweitens unterscheiden sich die beiden hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit erheblich.
Gewöhnliches reines Kupfer weist eine extrem hohe Leitfähigkeit von nahezu 100 % IACS auf, was fast der höchste Wert unter den gängigen Metallmaterialien ist. Daher ist es das bevorzugte Material für die hocheffiziente Übertragung elektrischer Energie. Der restliche Phosphor in mit Phosphor desoxidiertem Kupfer behindert den Elektronenfluss leicht, was zu einer Abnahme der Leitfähigkeit führt, normalerweise um etwa 85–95 % IACS. Obwohl diese Leitfähigkeit immer noch ausgezeichnet ist, ist sie nicht so gut wie gewöhnliches reines Kupfer. Dieser Unterschied bestimmt direkt ihre unterschiedliche Positionierung im elektrischen Feld.
Im Hinblick auf die Schweißleistung und die Heißverarbeitbarkeit bietet mit Phosphor desoxidiertes Kupfer offensichtliche Vorteile.
Der in gewöhnlichem reinem Kupfer enthaltene Sauerstoff kann beim Gasschweißen, Hartlöten oder Erhitzen bei hohen Temperaturen leicht zu Wasserstoffversprödung führen. Wasserstoff reagiert mit Kupferoxid zu Wasserdampf, der im Material einen hohen Druck erzeugt, der zu Rissen und Brüchen führt. Mit Phosphor desoxidiertes Kupfer weist nach der Tiefendesoxidation einen extrem niedrigen Sauerstoffgehalt auf, sodass eine Wasserstoffversprödung gut vermieden werden kann. Es verfügt über eine hervorragende Schweißleistung, Lötleistung und Warmumformleistung und ist bei der Verarbeitung nicht leicht zu reißen. Dies macht es bei Produkten, die viel Schweißen erfordern, unersetzlich.
Hinsichtlich Wärmeleitfähigkeit und Plastizität sind beide hervorragend, es gibt jedoch feine Unterschiede.
Gewöhnliches reines Kupfer hat eine etwas höhere Wärmeleitfähigkeit und eignet sich daher besser für Fälle, in denen eine präzise Wärmeleitungseffizienz erforderlich ist. Mit Phosphor desoxidiertes Kupfer weist bei hohen Temperaturen eine etwas bessere Plastizität und Zähigkeit auf und eignet sich besser zum Biegen, Bördeln, Extrudieren und anderen komplexen Umformprozessen.
Hinsichtlich der Anwendungsszenarien sind die beiden klar getrennt.
Gewöhnliches reines Kupfer wird hauptsächlich in Bereichen mit hohen Anforderungen an die Leitfähigkeit verwendet, wie z. B. Stromkabel, Sammelschienen, Motorwicklungen, Transformatoren, elektronische Steckverbinder und Leadframes für integrierte Schaltkreise. Mit Phosphor desoxidiertes Kupfer wird häufig in Sanitär-, Kühl-, Gasleitungen, Wärmetauschern, Wassertanks, dekorativen Kupferteilen und anderen Produkten verwendet, die geschweißt und geformt werden müssen, da es beim Schweißen sicher und zuverlässig ist und nicht leicht ausläuft.
Zusammenfassend
Der Hauptunterschied zwischen mit Phosphor desoxidiertem Kupfer und gewöhnlichem reinem Kupfer liegt in der Phosphor-Desoxidationsbehandlung: Bei gewöhnlichem reinem Kupfer liegt der Schwerpunkt auf einer ultrahohen Leitfähigkeit, während sich bei mit Phosphor desoxidiertem Kupfer eine hervorragende Schweißleistung und eine geringe Sauerstoffstabilität im Vordergrund befinden. Die Wahl des Materials hängt vor allem davon ab, ob bei dem Produkt die elektrische Leitfähigkeit oder die Schweiß- und Verarbeitungsleistung im Vordergrund steht.
