Ο καθαρός χαλκός, που ορίζεται ως χαλκός με ελάχιστα στοιχεία κράματος (συνήθως Μεγαλύτερο ή ίσο με 99,3% Cu), είναι γνωστός από πολλά ευρέως αναγνωρισμένα ψευδώνυμα στη βιομηχανία, τη μεταλλουργία και το εμπόριο, καθένα από τα οποία αντικατοπτρίζει τις ιδιότητες, την ιστορία ή τις εφαρμογές του:
Η πιο κοινή και καθολική ονομασία, που χρησιμοποιείται στα τεχνικά πρότυπα (π.χ. ASTM, ISO) και στην καθημερινή βιομηχανική επικοινωνία. Τονίζει την υψηλή περιεκτικότητα του υλικού σε χαλκό και το ξεχωρίζει από τα κράματα χαλκού (π.χ. μπρούτζος, ορείχαλκος).
Η πιο διαδεδομένη ποιότητα καθαρού χαλκού (π.χ. UNS C11000), που ονομάζεται για τη διαδικασία παραγωγής του:
"Ηλεκτρολυτικό": Εξευγενισμένο μέσω ηλεκτρόλυσης για επίτευξη μεγαλύτερης ή ίσης με 99,9% καθαρότητας Cu.
"Σκληρό βήμα": Περιέχει μικρή ποσότητα οξυγόνου (0,02–0,05 wt%) που προστίθεται κατά τη χύτευση για την αφαίρεση ακαθαρσιών (π.χ. φώσφορο, θείο), ενισχύοντας την ολκιμότητα και τη σκληρότητα.
Ο χαλκός ETP είναι το πρότυπο για ηλεκτρικές, θερμικές και-εφαρμογές γενικής χρήσης.
Υψηλής-καθαρότητας (π.χ. UNS C10200, C10100) με περιεκτικότητα σε οξυγόνο μικρότερη ή ίση με 0,001% (C10100, που συχνά αποκαλείται "ελεύθερο οξυγόνο- υψηλής αγωγιμότητας" ή OFHC χαλκός).
Ονομάστηκε για την έλλειψη οξυγόνου, η οποία εξαλείφει την ευθραυστότητα του υδρογόνου (ρωγμές σε υψηλή θερμοκρασία/υγρασία) και βελτιώνει την αντοχή στη διάβρωση.
Χρησιμοποιείται σε κρίσιμες εφαρμογές όπως συστήματα κενού, κατασκευή ημιαγωγών και ηλεκτρικοί αγωγοί υψηλής απόδοσης-.
Ένα περιγραφικό όνομα που προέρχεται από το χαρακτηριστικό έντονο κοκκινωπό-πορτοκαλί χρώμα του όταν γυαλίζεται. Χρησιμοποιείται ευρέως στη μεταλλουργία, τις κατασκευές και τα καταναλωτικά αγαθά (π.χ. "κόκκινοι χαλκοσωλήνες" για υδραυλικές εγκαταστάσεις).
Ένας γεωλογικός όρος για τον καθαρό χαλκό που απαντάται στη φύση (που βρίσκεται σε κοιτάσματα ορυκτών), αλλά σπάνια χρησιμοποιείται σε βιομηχανικά πλαίσια (το μεγαλύτερο μέρος του εμπορικού καθαρού χαλκού εξευγενίζεται από μεταλλεύματα όπως ο χαλκοπυρίτης).
Βασική Σημείωση: Ενώ οι λέξεις "μπρούτζος" και "ορείχαλκος" συχνά χρησιμοποιούνται εσφαλμένα για να αναφέρονται σε καθαρό χαλκό, στην πραγματικότητα είναι κράματα χαλκού-ο μπρούτζος (Cu-Sn) και ο ορείχαλκος (Cu-Zn) περιέχουν σημαντικές ποσότητες άλλων μετάλλων και δεν ταξινομούνται ως καθαρός χαλκός.
Η περιεκτικότητα σε χαλκό του καθαρού χαλκού ορίζεται αυστηρά από τα διεθνή πρότυπα (π.χ. ASTM B152, ISO 13373) και ποικίλλει ελαφρώς ανά κατηγορία, αλλά όλες οι ποιότητες καθαρού χαλκού απαιτούνελάχιστη περιεκτικότητα σε χαλκό 99,3% κατά βάρος. Ακολουθούν οι σειρές περιεκτικότητας σε χαλκό για τις πιο κοινές βιομηχανικές ποιότητες:
Η σκληρότητα του καθαρού χαλκού εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από αυτόνιδιοσυγκρασία (μηχανική εργασία/κατάσταση θερμικής επεξεργασίας)-Ο καθαρός χαλκός είναι από τη φύση του μαλακός και όλκιμος, αλλά η ψυχρή επεξεργασία (π.χ. έλαση, τράβηγμα) αυξάνει τη σκληρότητά του προκαλώντας σκλήρυνση. Η ανόπτηση (θερμική επεξεργασία) το μαλακώνει ξανά στην αρχική του κατάσταση χαμηλής-σκληρότητας. Ακολουθούν οι τυπικές τιμές σκληρότητας για τα κοινά χαρακτηριστικά, που μετρώνται σύμφωνα με τα πρότυπα ASTM E10 (Brinell), ASTM E18 (Rockwell) και ASTM E92 (Vickers):
Σημειώσεις-κλειδιά:
Ανοπτημένη (Ο) Ιδιοσυγκρασία: Η πιο μαλακή και πιο κοινή κατάσταση για καθαρό χαλκό. Η σκληρότητα ~35–45 HB καθιστά εύκολη την κάμψη, τη σφράγιση και τη συγκόλληση-ιδανική για εφαρμογές όπως ηλεκτρικά καλώδια και σωλήνες υδραυλικών εγκαταστάσεων.
Εργασιακή σκλήρυνση: Κάθε βήμα κρύας εργασίας (π.χ. κύλιση ενός φύλλου στο μισό του αρχικού του πάχους) αυξάνει τη σκληρότητα κατά ~30–50%. Για παράδειγμα, η ανόπτηση του C11000 (35 HB) και στη συνέχεια η κρύα-κύλισή του σε πλήρη-σκληρότητα αυξάνει τη σκληρότητά του στα ~85 HB.
Σκληρότητα εναντίον αντοχής: Η σκληρότητα συσχετίζεται άμεσα με την αντοχή σε εφελκυσμό-ο ανόπτηση καθαρός χαλκός έχει αντοχή εφελκυσμού ~220 MPa, ενώ ο πλήρης-σκληρός καθαρός χαλκός φτάνει τα ~350 MPa.
Θεωρήσεις δοκιμής: Οι μετρήσεις σκληρότητας γίνονται σε καθαρές, γυαλισμένες επιφάνειες (χωρίς οξείδωση ή παραμόρφωση). Η σκληρότητα Brinell (HB) προτιμάται για χύμα καθαρό χαλκό, ενώ η Rockwell B (HRB) χρησιμοποιείται για λεπτά φύλλα ή λωρίδες.
