Бескислородная медь ( OFC ) или бескислородная медь с высокой теплопроводностью ( OFHC ) - это группа кованых медных сплавов с высокой проводимостью , которые были подвергнуты электролитическому рафинированию для снижения содержания кислорода до 0,001% или ниже. [1] [2]
Технические характеристики
Бескислородная медь обычно указывается в соответствии с базой данных ASTM / UNS . [3] База данных UNS включает множество различных составов электрической меди с высокой проводимостью . Из них три широко используются, а два считаются бескислородными:
- C10100 - также известный как бескислородный электронный (OFE). Это медь чистотой 99,99% с содержанием кислорода 0,0005%. Минимальный рейтинг проводимости по IACS составляет 101% . Эта медь доводится до окончательной формы в тщательно регулируемой бескислородной среде. Серебро (Ag) считается примесью в химической спецификации OFE. Это также самый дорогой из трех перечисленных здесь сортов.
- C10200 - также известный как бескислородный (OF). Хотя OF считается бескислородным, его показатель проводимости не лучше, чем у более распространенного сорта ETP, указанного ниже. Он имеет содержание кислорода 0,001%, чистоту 99,95% и минимальную проводимость 100% IACS. Для определения процента чистоты содержание серебра (Ag) считается как медь (Cu).
- C11000 - также известный как электролитическая вязкая смола (ETP). Это самая распространенная медь. Он универсален для электрических применений. ETP имеет минимальный рейтинг проводимости 100% IACS и должен иметь чистоту 99,9%. Он содержит от 0,02% до 0,04% кислорода (типичное значение). Большая часть проданных сегодня ETP соответствует или превышает 101% спецификации IACS. Как и в случае меди OF, содержание серебра (Ag) учитывается как медь (Cu) для целей чистоты.
Бескислородная высокая теплопроводность
Бескислородная медь с высокой теплопроводностью (OFHC) широко используется в криогенике . OFHC производится путем прямого преобразования выбранных очищенных катодов и отливок в тщательно контролируемых условиях, чтобы предотвратить загрязнение чистого бескислородного металла во время обработки. Метод производства меди OFHC обеспечивает очень высокое качество металла с содержанием меди 99,99%. При таком небольшом содержании посторонних элементов свойства элементарной меди проявляются в высокой степени. Этими характеристиками являются высокая пластичность , высокая электрическая и теплопроводность , высокая ударная вязкость , хорошее сопротивление ползучести , простота сварки и низкая относительная летучесть в высоком вакууме . [4]
Стандарты
Электропроводность обычно указывается в соответствии с Международным стандартом отожженной меди 1913 г.5,8 × 10 7 См / м . Достижения в процессе рафинирования теперь позволяют получать медь OF и ETP, которая может соответствовать или превышать 101% этого стандарта. (Сверхчистая медь имеет проводимость5,865 × 10 7 См / м, 102,75% IACS.) Обратите внимание, что котлы OF и ETP имеют одинаковые требования к проводимости. [5]
Кислород играет важную роль в улучшении проводимости меди. Во время процесса плавки меди в расплав намеренно вводят кислород для удаления примесей, которые в противном случае ухудшили бы проводимость. [6]
Существуют усовершенствованные процессы рафинирования, такие как процесс Чохральского, которые можно использовать для снижения уровня примесей до уровня ниже спецификации C10100 за счет уменьшения плотности зерен меди. [7] [8] [9] [10] В настоящее время нет классификаций UNS / ASTM для этих специальных котлов, а данные о проводимости этих котлов по шкале IACS недоступны.
Промышленное применение
Для промышленного применения бескислородная медь ценится больше за химическую чистоту, чем за ее электропроводность. Медь сорта OF / OFE используется в процессах плазменного осаждения ( напыления ), включая производство полупроводников и сверхпроводниковых компонентов, а также в высоковакуумных устройствах, таких как ускорители частиц . В любом из этих приложений выделение кислорода или других примесей может вызвать нежелательные химические реакции с другими материалами в окружающей среде. [11]
Использование в домашнем аудио
Промышленность высококачественных проводов для громкоговорителей продает бескислородную медь как имеющую повышенную проводимость или другие электрические свойства, которые предположительно являются полезными для передачи аудиосигнала . Фактически, характеристики электропроводности для обычных бескислородных (OF) котлов C11000 (ETP) и более дорогих C10200 идентичны; [12] и даже гораздо более дорогой C10100 имеет только на один процент более высокую проводимость, что несущественно для аудиоприложений. [12]
Тем не менее OFC продается как для аудио, так и для видеосигналов в системах воспроизведения звука и домашних кинотеатрах . [12]
Бескислородная фосфорсодержащая медь
Котлы с высокой электропроводностью отличаются от котлов, раскисленных добавлением фосфора в процессе плавки. Бескислородная фосфорсодержащая медь (CuOFP) обычно используется для структурных и термических применений, где медный материал будет подвергаться воздействию температур, достаточно высоких, чтобы вызвать водородное охрупчивание или, точнее, охрупчивание паром . Примеры включают сварки / пайки стержней и теплообменник трубы. [13]
Медные сплавы, содержащие кислород в качестве примеси (в виде остаточных оксидов, присутствующих в металлической матрице), могут охрупчиваться при воздействии горячего водорода . Водород диффундирует через медь и реагирует с включениями Cu 2 O , образуя H 2 O ( воду ), которая затем образует пузырьки водяного пара под давлением на границах зерен . Этот процесс может привести к отталкиванию зерен друг от друга и известен как паровое охрупчивание (потому что образуется пар , а не потому, что воздействие пара вызывает проблему).
CuOFP был выбран в качестве коррозионно-стойкого материала для внешней упаковки отработавшего ядерного топлива в рамках концепции KBS-3, разработанной в Швеции и Финляндии для захоронения высокоактивных радиоактивных отходов в кристаллических породах.
Смотрите также
- Медный провод и кабель
Рекомендации
- ^ «Инновации: Введение в медь: типы меди» . Copper.org. 2010-08-25. Архивировано из оригинала на 2007-11-02 . Проверено 5 июля 2011 .
- ^ «Стандартное обозначение ASTM для деформируемой и литой меди и медных сплавов» . Ресурсы: стандарты и свойства . Copper.org. 2010-08-25 . Проверено 5 июля 2011 .
- ^ «Стандартное обозначение ASTM для деформируемой и литой меди и медных сплавов: Введение» . Copper.org. 2010-08-25 . Проверено 5 июля 2011 .
- ^ «Бескислородная медь» . Anchorbronze.com . Проверено 5 июля 2011 .
- ^ «Инновации в меди: электротехника и металлургия меди: сплавы с высоким содержанием меди» . Copper.org. 2010-08-25. Архивировано из оригинала на 2008-10-10 . Проверено 5 июля 2011 .
- ^ «Инновации: Металлургия медной проволоки» . Copper.org. 2010-08-25. Архивировано из оригинала на 2007-11-27 . Проверено 5 июля 2011 .
- ^ Таннер, Б.К. (1972). «Совершенство монокристаллов меди, выращенных Чохральским». Журнал роста кристаллов . 16 (1): 86–87. DOI : 10.1016 / 0022-0248 (72) 90094-2 .
- ^ Акита, H .; Сампар, DS; Фиоре, Н. Ф. (1973). «Контроль субструктуры путем контроля затвердевания в кристаллах Cu». Металлургические операции . 4 (6): 15935–15937. DOI : 10.1007 / BF02668013 .
- ^ Като, Масанори (1995). «Производство меди сверхвысокой чистоты для перспективных применений». JOM . 47 (12): 44–46. DOI : 10.1007 / BF03221340 .
- ^ Исохара. «Характеристики нашего 9N-Cu (99.9999999%)» (PDF) . ACROTEC Высокочистые металлы . Проверено 21 мая +2016 .
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 29 сентября 2007 года . Проверено 26 мая 2007 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ а б в Рассел, Роджер. «Проволока спикера - История» . Проверено 25 августа 2011 года .
- ^ «Медь с высокой проводимостью для электротехники» . Ассоциация развития меди. 2016-02-01 . Проверено 11 февраля 2016 .