铜 C101（T2）
铜 C101（T2）简介
铜 C101，也称为 T2 铜或电解韧铜（ETP Copper），是目前商业化铜材中纯度最高的材料之一，最低铜含量为 99.9%。它具有卓越的导电性和导热性、良好的延展性以及优异的成形性能，因此成为电气和电子应用中使用最广泛的铜材等级。
由于其出色的导电性能和良好的加工适应性，铜 C101 常被用于 CNC 加工服务，尤其适用于 CNC 加工铜零件，例如电气连接器、母排、接线端子以及变压器部件，广泛应用于电力、电子和航空航天行业。
铜 C101（T2）的化学、物理与机械性能
化学成分（典型值）
元素 | 成分范围（重量 %） | 主要作用 |
|---|---|---|
铜（Cu） | ≥99.90 | 确保最大导电性和导热性 |
氧（O） | 0.02–0.04 | 以氧化铜形式存在，有助于提升导电性能 |
其他元素 | ≤0.03（总量） | 残留元素，对性能影响极小 |
物理性能
性能 | 典型值 | 测试标准 / 条件 |
|---|---|---|
密度 | 8.94 g/cm³ | ASTM B311 |
熔点 | 1083°C | ASTM E29 |
导热系数 | 391 W/m·K（20°C） | ASTM E1952 |
导电率 | ≥101% IACS（20°C） | ASTM B193 |
线膨胀系数 | 16.5 µm/m·°C | ASTM E228 |
比热容 | 385 J/kg·K | ASTM E1269 |
弹性模量 | 110 GPa | ASTM E111 |
机械性能（退火态）
性能 | 典型值 | 测试标准 |
|---|---|---|
抗拉强度 | 220 MPa | ASTM E8/E8M — 全截面试样 |
屈服强度（0.2%） | 70 MPa | ASTM E8/E8M — 偏移法 |
延伸率 | 38% | ASTM E8/E8M — 标距 50 mm |
硬度 | 50 HB | ASTM E10 — 布氏硬度，10 mm 球 / 500 kg 载荷 |
疲劳强度 | 约 90 MPa | ASTM E466 — 10⁷ 次旋转弯曲疲劳 |
冲击韧性 | 130–160 J（夏比冲击） | ASTM E23 — 带缺口，室温 |
注：以上数据为室温下退火（软态）C101 铜的代表值。通过冷加工可提高其机械强度，但会降低延伸率。
铜 C101（T2）的关键特性
卓越的导电性能（≥101% IACS）
根据 ASTM B193 标准，铜 C101 的导电率至少达到国际退火铜标准（IACS）的 101%，是导电性能最优异的工程材料之一，适用于高频及大电流电气系统。
优异的导热性能（391 W/m·K）
依据 ASTM E1952，该材料在室温下的导热系数约为 391 W/m·K，非常适合用于电力电子、变压器及换热组件中的散热应用。
出色的延展性（≥35% 延伸率）
铜 C101 的延伸率通常超过 35%（ASTM E8/E8M），可在不产生裂纹的情况下进行冷成形、弯曲或深拉加工，适合复杂结构零件。
优良的加工性与冷成形性能
与纯铜相比，C101 的冷加工性能达 90–95%，适用于车削、冲压和成形加工，即使在薄壁结构中也能保持良好的尺寸稳定性。
无磁性、无火花
作为完全的有色金属材料，铜 C101 无磁、无火花，非常适合 MRI 设备、防爆组件以及对磁干扰敏感的应用环境。
稳定的退火状态（不可热处理）
该合金不可通过热处理强化，通常以退火或冷加工状态供应，其强度（抗拉强度 200–250 MPa）来源于机械变形，具有良好的热稳定性和后续加工友好性。
铜 C101（T2）的 CNC 加工挑战与解决方案
加工挑战
材料粘刀： 高延展性导致切屑易粘附刀具。
刀具磨损： 高导热性使热量迅速传导至刀具，加速磨损。
切屑控制差： 易产生长而连续的切屑，缠绕刀具和夹具。
表面易损伤： 加工过程中或加工后容易产生划痕。
优化加工策略
刀具选择
参数 | 推荐方案 | 原因说明 |
|---|---|---|
刀具材料 | 未涂层或 PVD 涂层硬质合金 | 抗粘附，切削刃锋利 |
刀具几何 | 锋利刃口，大前角 | 有利于剪切，减少加工硬化 |
切削速度 | 180–300 m/min | 兼顾刀具寿命与表面质量 |
进给量 | 0.10–0.30 mm/rev | 保证切屑控制和尺寸精度 |
冷却液 | 水溶性切削液 | 降低热量并改善排屑 |
铜 C101 切削参数（符合 ISO 513）
工序 | 速度（m/min） | 进给（mm/rev） | 切削深度（mm） | 冷却压力（bar） |
|---|---|---|---|---|
粗加工 | 180–240 | 0.20–0.30 | 1.5–3.0 | 20–35（乳化液） |
精加工 | 240–300 | 0.10–0.15 | 0.5–1.0 | 25–40（大量冷却） |
铜 C101（T2）的典型加工服务
加工工艺 | 适用性说明 |
|---|---|
高精度通用成形加工 | |
适用于平面、槽位及型腔结构 | |
适合圆柱类零件及同轴度控制 | |
高精度孔加工，毛刺少 | |
提升内孔尺寸精度 | |
可实现 Ra＜0.8 µm 的表面质量和高公差要求 | |
一次装夹完成复杂几何结构加工 | |
尺寸精度可控制在 ±0.01 mm 或更高 | |
适合复杂轮廓或难以接近的精细结构 |
铜 C101 CNC 零件的表面处理
电镀： 常见镀锡（3–5 µm）、镀银（2–10 µm）或镀镍（5–25 µm），提高耐腐蚀性、可焊性并保持优良导电性能。
抛光： 机械或电解抛光可实现 Ra 0.2–0.8 µm 的表面粗糙度，提升外观、电接触性能及卫生要求。
拉丝： 形成缎面或哑光纹理，常用于建筑或消费类产品的外观处理。
PVD 涂层： 沉积 TiN、CrN 等硬质涂层（2–5 µm），在不影响精度的情况下显著提高耐磨性和硬度。
钝化处理： 去除表面氧化物和污染物，为后续处理提供更稳定的表面状态。
粉末喷涂： 形成 60–100 µm 的聚合物涂层，提高耐潮湿、耐磨损及抗紫外性能。
特氟龙涂层： 提供不粘和耐化学腐蚀性能，PTFE 涂层厚度 10–50 µm。
镀铬： 功能性镀铬层（10–100 µm）可显著提高硬度和耐磨性，并获得镜面效果。
