نحاس C101 (T2)

مقدمة عن النحاس C101 ‏(T2)

النحاس C101، المعروف أيضًا باسم نحاس T2 أو النحاس ذو القساوة الكهربائية (ETP)، يُعدّ من أنقى أشكال النحاس المتاحة تجاريًا، بنسبة نحاس لا تقل عن 99.9%. ويوفر موصلية كهربائية وحرارية استثنائية، وليونة جيدة، وقابلية تشكيل ممتازة، مما يجعله أكثر درجات النحاس استخدامًا في التطبيقات الكهربائية والإلكترونية.

وبفضل موصليته المتميزة وسهولة تصنيعه، يتم اختيار النحاس C101 بشكل متكرر لتطبيقات خدمة التصنيع باستخدام ماكينات CNC، خاصةً لإنتاج أجزاء النحاس المُشغَّلة بماكينات CNC مثل الموصلات الكهربائية، وقضبان التوزيع (Busbars)، وكتل الأطراف (Terminal Blocks)، وأجزاء المحولات في قطاعات توليد الطاقة والإلكترونيات والفضاء.

الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية للنحاس C101 ‏(T2)

التركيب الكيميائي (نموذجي)

الخصائص الفيزيائية

الخصائص الميكانيكية (حالة مُلدَّنة/مُخمَّرة Annealed)

ملاحظة: هذه القيم تمثل النحاس C101 المُلدَّن (الطري) عند درجة حرارة الغرفة. تزداد المقاومة الميكانيكية مع التشغيل على البارد، لكن قد تنخفض الاستطالة.

الخصائص الرئيسية للنحاس C101 ‏(T2)

موصلية كهربائية استثنائية (≥101% IACS)

وفقًا لمعيار ASTM B193، يحقق النحاس C101 موصلية كهربائية لا تقل عن 101% من معيار النحاس المُلدَّن الدولي (IACS)، ما يجعله من أكثر المواد الهندسية توصيلًا. ويتيح ذلك نقلًا فعالًا للتيار في الأنظمة الكهربائية عالية التردد وعالية الحمل.

موصلية حرارية فائقة (391 W/m·K)

بحسب ASTM E1952، تبلغ الموصلية الحرارية للسبيكة حوالي 391 W/m·K عند درجة حرارة الغرفة، ما يتيح تبديدًا حراريًا فعالًا في إلكترونيات القدرة والمحولات وتجميعات المبادلات الحرارية.

ليونة ممتازة (≥35% استطالة)

مع قيم استطالة تتجاوز عادةً 35% (ASTM E8/E8M)، يُظهر النحاس C101 ليونة ممتازة، ما يسمح بتشكيله على البارد وثنيه أو سحبه عميقًا إلى أشكال هندسية معقدة دون تشقق.

قابلية تشغيل وتشكيل على البارد عالية

يوفر C101 تقييم قابلية تشغيل على البارد بنسبة 90–95% مقارنة بالنحاس النقي، مما يجعله مناسبًا لعمليات التشغيل والختم والتشكيل في حالتي الطري ونصف الصلادة. كما يحافظ على الاستقرار الأبعادي حتى في التكوينات رقيقة الجدار.

غير مغناطيسي وغير مولِّد للشرر

باعتباره مادة غير حديدية بالكامل وغير مغناطيسية وغير مولّدة للشرر، فإن النحاس C101 مثالي للتطبيقات في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، والمكونات المقاومة للانفجار، والبيئات التي يجب فيها تقليل التداخل المغناطيسي.

حالة مُلدَّنة مستقرة (غير قابل للمعالجة الحرارية)

هذه السبيكة غير قابلة للمعالجة الحرارية، وتُورَّد عادةً بحالة مُلدَّنة أو مُشغَّلة على البارد. وتُطوَّر مقاومتها (200–250 MPa شد) عبر التشوه الميكانيكي، مما يضمن الاستقرار الحراري وسهولة عمليات ما بعد التشغيل.

تحديات وحلول تشغيل النحاس C101 ‏(T2) بماكينات CNC

تحديات التشغيل

• التصاق المادة (Gumming): تؤدي الليونة العالية إلى التصاق الرايش وتلطيخ الأداة.

• تآكل الأداة: تزيد الموصلية الحرارية العالية من انتقال الحرارة إلى الأدوات، مما يسرّع التآكل.

• ضعف التحكم بالرايش: ينتج رايشًا طويلًا وخيطيًا يتشابك مع الأدوات والمرابط.

• تشوه السطح (الخدش): قابل للخدش أثناء التشغيل وبعده.

استراتيجيات تشغيل مُحسّنة

اختيار الأدوات

معلمات القطع للنحاس C101 (متوافقة مع ISO 513)

خدمات التشغيل النموذجية للنحاس C101 ‏(T2)

المعالجة السطحية لأجزاء النحاس C101 المُشغَّلة بـ CNC

• الطلاء الكهربائي: يتضمن عادةً طلاء القصدير (3–5 µm) أو الفضة (2–10 µm) أو النيكل (5–25 µm). يعزز مقاومة التآكل، ويوفر قابلية اللحام، ويحافظ على الأداء الكهربائي للموصلات والأطراف.

• التلميع: استخدام التلميع الميكانيكي أو الكهروكيميائي للوصول إلى خشونة سطح Ra ‏0.2–0.8 µm. يحسن المظهر وجودة التلامس الكهربائي والأداء الصحي في البيئات الطبية أو الغذائية.

• التفريش: ينتج قوامًا ساتانيًا أو مطفيًا باتجاه حبيبات مُتحكم به. يُستخدم عادةً لتقليل الانعكاس وتعزيز المظهر التجميلي للمنتجات المعمارية أو الاستهلاكية.

• طلاء PVD: يرسّب طبقات صلبة (2–5 µm) مثل TiN أو CrN، ما يزيد صلادة السطح (حتى 2000 HV) ومقاومة التآكل دون التأثير على التفاوتات الدقيقة.

• التخميل: يزيل الأكاسيد والملوثات السطحية لتحضير الأجزاء لمزيد من المعالجات. يحسن التصاق الطلاءات واستقرار السطح على المدى الطويل.

• الطلاء بالمسحوق: يوفر طبقة بوليمر سميكة (60–100 µm)، ويحسن مقاومة الرطوبة والاحتكاك وتدهور الأشعة فوق البنفسجية. مثالي للأغلفة وصناديق التحكم والمكونات الخارجية.

• طلاء التيفلون: يضيف خصائص عدم الالتصاق ومقاومة كيميائية عبر أغشية PTFE بمدى 10–50 µm. شائع في أنظمة التدفق ومعدات المعالجة الكيميائية.

• الطلاء بالكروم: الكروم الوظيفي (10–100 µm) يعزز صلادة السطح (700–1000 HV) ومقاومة التآكل ويضيف لمسة نهائية شبيهة بالمرآة. يُستخدم في نقاط التلامس الكهربائية وتجميعات الانزلاق.

التطبيقات الصناعية للنحاس C101 ‏(T2)

• الكهرباء وتوزيع الطاقة: قضبان التوزيع، وعروات الأطراف، ونقاط التلامس الكهربائية، ومكونات المحولات.

• الفضاء والدفاع: تدريع EMI، ومسارات الإشارة عالية التردد، وألواح الإدارة الحرارية.

• الأجهزة الطبية: معدات التصوير، وأنظمة التأريض، وأدوات غير مغناطيسية.

• السيارات: أقطاب البطاريات، وصناديق الفيوزات، وأنظمة الأسلاك عالية التيار.

• الإلكترونيات الاستهلاكية: أطراف السماعات، ومكونات الهوائيات، وألواح تأريض لوحات PCB.