Бескислородная медь ( OFC ) или бескислородная медь с высокой теплопроводностью ( OFHC ) — это группа деформируемых медных сплавов с высокой проводимостью, которые были электролитически очищены для снижения уровня кислорода до 0,001% или ниже. [1] [2] Бескислородная медь — это высококачественный сорт меди, который имеет высокий уровень проводимости и практически не содержит кислорода. Содержание кислорода в меди влияет на ее электрические свойства и может снизить проводимость.
Бескислородная медь обычно специфицируется в соответствии с базой данных ASTM/ UNS . [3] База данных UNS включает в себя множество различных составов высокопроводящей электротехнической меди . Из них три широко используются, а два считаются бескислородными:
Бескислородная медь с высокой теплопроводностью (OFHC) широко используется в криогенике . OFHC производится путем прямого преобразования выбранных очищенных катодов и отливок в тщательно контролируемых условиях для предотвращения загрязнения чистого бескислородного металла во время обработки. Метод производства OFHC-меди обеспечивает сверхвысокий сорт металла с содержанием меди 99,99%. При таком малом содержании посторонних элементов присущие элементарной меди свойства проявляются в высокой степени. На практике содержание кислорода обычно составляет от 0,001 до 0,003% с общим максимальным уровнем примесей 0,03%. Эти характеристики включают высокую пластичность , высокую электро- и теплопроводность , высокую ударную вязкость , хорошее сопротивление ползучести , простоту сварки и низкую относительную летучесть в условиях сверхвысокого вакуума . [4]
Проводимость обычно указывается относительно Международного стандарта отожженной меди 1913 года5,8 × 10 7 См / м . Достижения в области процесса очистки теперь позволяют получать OF и ETP медь, которая может соответствовать или превышать 101% этого стандарта. (Ультрачистая медь имеет проводимость5,865 × 10 7 См/м, 102,75% IACS.) Обратите внимание, что требования к проводимости у OF и ETP меди идентичны. [5]
Кислород играет полезную роль в улучшении проводимости меди. В процессе плавки меди кислород намеренно впрыскивается в расплав для удаления примесей, которые в противном случае ухудшали бы проводимость. [6]
Существуют передовые процессы очистки, такие как процесс Чохральского , которые позволяют достичь уровней примесей ниже спецификации C10100 за счет снижения плотности зерна меди. [7] [8] [9] [10] В настоящее время не существует классификаций UNS/ASTM для этих специальных сортов меди, а проводимость этих сортов меди по IACS не является легкодоступной. [ необходима ссылка ]
Для промышленного применения бескислородная медь ценится больше за ее 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 других сверхвысоковакуумных устройствах, таких как ускорители частиц . В любом из этих применений выделение кислорода или других примесей может вызвать нежелательные химические реакции с другими материалами в местной среде. [11]
Индустрия высококачественных акустических проводов продает бескислородную медь как имеющую повышенную проводимость или другие электрические свойства, которые предположительно выгодны для передачи аудиосигнала . Фактически, характеристики проводимости для обычной бескислородной меди C11000 (ETP) и более дорогой бескислородной меди C10200 (OF) идентичны; [12] и даже гораздо более дорогой C10100 имеет проводимость всего на один процент выше, что незначительно в аудиоприложениях. [12]
Тем не менее OFC продается как для аудио-, так и для видеосигналов в системах воспроизведения звука и домашних кинотеатрах . [12]
Медь с высокой электропроводностью отличается от меди, раскисленной 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 водородную хрупкость или, точнее, паровую хрупкость . Примерами служат сварочные / паяльные прутки и трубки теплообменников . [13]
Медные сплавы, содержащие кислород в качестве примеси (в виде остаточных оксидов, присутствующих в металлической матрице), могут стать хрупкими при воздействии горячего водорода . Водород диффундирует через медь и реагирует с включениями Cu2O , образуя H2O ( воду ), которая затем образует пузырьки водяного пара под давлением на границах зерен . Этот процесс может привести к тому, что зерна будут отталкиваться друг от друга, и известен как паровая хрупкость (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 концепции KBS-3, разработанной в Швеции и Финляндии для утилизации высокоактивных радиоактивных отходов в кристаллических горных породах.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )