Бескислородная медь

Капсула CuOFP , используемая в качестве упаковки для утилизации отработавшего ядерного топлива в концепции KBS-3 (шведская версия)

Бескислородная медь ( OFC ) или бескислородная медь с высокой теплопроводностью ( OFHC ) представляет собой группу деформируемых медных сплавов с высокой проводимостью, которые были подвергнуты электролитической очистке для снижения уровня кислорода до 0,001% или ниже. ^[1]^[2]Бескислородная медь – это медь премиум-класса, обладающая высоким уровнем проводимости и практически не содержащая кислорода. Содержание кислорода в меди влияет на ее электрические свойства и может снизить проводимость. ^[3]^{[ ненадежный источник? ]}

Спецификация

Бескислородная медь обычно указывается в соответствии с базой данных ASTM/ UNS . ^[4] База данных UNS включает множество различных составов электротехнической меди с высокой проводимостью . Из них три широко используются и два считаются бескислородными:

C10100 – также известный как бескислородная электроника (OFE). Это медь чистотой 99,99% с содержанием кислорода 0,0005%. Он достигает минимального IACS уровня проводимости 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 сортов, перечисленных здесь.
C10200 – также известный как бескислородный (OF). Хотя OF считается бескислородным, его рейтинг проводимости не лучше, чем у более распространенного класса ETP, указанного ниже. Он имеет содержание кислорода 0,001%, чистоту 99,95% и проводимость минимум 100% по IACS. Для определения процента чистоты содержание серебра (Ag) учитывается как медь (Cu).
C11000 – также известный как электролитический твердый пек (ETP). Это самая распространенная медь. Он повсеместно используется в электротехнике. ETP имеет минимальный рейтинг проводимости 100% IACS и должен иметь чистоту 99,9%. Содержание кислорода в нем составляет от 0,02% до 0,04% (типично). Большинство продаваемых сегодня ETP соответствуют требованиям IACS на 101% или превышают их. Как и в случае с медью, содержание серебра (Ag) для целей чистоты учитывается как медь (Cu).

Бескислородная высокая теплопроводность

Бескислородная медь с высокой теплопроводностью (БГК) широко используется в криогенике . OFHC производится путем прямой переработки выбранных очищенных катодов и отливок в тщательно контролируемых условиях, чтобы предотвратить загрязнение чистого бескислородного металла во время обработки. Способ получения меди OFHC обеспечивает получение металла повышенной чистоты с содержанием меди 99,99%. При столь малом содержании посторонних элементов в высокой степени проявляются присущие элементарной меди свойства. На практике содержание кислорода обычно составляет от 0,001 до 0,003% при общем максимальном уровне примесей 0,03%. Этими характеристиками являются высокая пластичность , высокая электро- и теплопроводность , высокая ударная вязкость , хорошее сопротивление ползучести , простота сварки и низкая относительная летучесть в сверхвысоком вакууме . ^[5]

Стандарты

Проводимость обычно указывается относительно Международного стандарта отожженной меди 1913 года, равного 5,8 × 10. ⁷ С / м . Благодаря достижениям в процессе рафинирования теперь получается медь OF и ETP, содержание которой может соответствовать этому стандарту или превышать его на 101%. (Сверхчистая медь имеет проводимость 5,865 × 10 ⁷ См/м, 102,75% IACS.) Обратите внимание, что к медям OF и ETP предъявляются одинаковые требования к проводимости. ^[6]

Кислород играет полезную роль в улучшении проводимости меди. меди В процессе выплавки в расплав намеренно вводят кислород для удаления примесей, которые в противном случае могли бы ухудшить проводимость. ^[7]

Существуют передовые процессы рафинирования, такие как процесс Чохральского , которые позволяют достичь уровня примесей ниже спецификации C10100 за счет снижения плотности зерен меди. ^[8]^[9]^[10]^[11] В настоящее время для этих специальных медей не существует классификации UNS/ASTM, и данные о проводимости этих медей по стандарту IACS недоступны. ^{[ нужна ссылка ]}

Промышленное применение

Для промышленного применения бескислородная медь ценится больше за ее химическую чистоту, чем за электропроводность. Медь марки OF/OFE используется в процессах плазменного осаждения ( напыления ), включая производство полупроводников и сверхпроводниковых компонентов, а также в других устройствах сверхвысокого вакуума, таких как ускорители частиц . В любом из этих применений выброс кислорода или других примесей может вызвать нежелательные химические реакции с другими материалами в окружающей среде. ^[12]

Использование в домашнем аудио

Производители высококачественных акустических проводов продают бескислородную медь как обладающую повышенной проводимостью или другими электрическими свойствами, которые предположительно полезны для передачи аудиосигнала . Фактически, характеристики проводимости обычной C11000 (ETP) и более дорогой бескислородной (OF) меди C10200 идентичны; ^[13] и даже гораздо более дорогой C10100 имеет проводимость всего на один процент выше, что несущественно для аудиоприложений. ^[13]

Тем не менее, OFC продается как для аудио, так и для видеосигналов в системах воспроизведения звука и домашних кинотеатрах . ^[13]

Бескислородная фосфорсодержащая медь

Меди с высокой электропроводностью отличаются от меди, раскисленной добавлением фосфора в процессе плавки. Бескислородная фосфорсодержащая медь (CuOFP) обычно используется для конструкционных и термических применений, где медный материал будет подвергаться воздействию температур, достаточно высоких, чтобы вызвать водородное охрупчивание или, точнее, паровое охрупчивание . Примеры включают сварочные / паяльные стержни и теплообменника . трубки ^[14]

Медные сплавы, содержащие кислород в качестве примеси (в виде остаточных оксидов, присутствующих в металлической матрице), могут стать хрупкими под воздействием 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 охрупчивание паром (потому что образуется пар , а не потому, что воздействие пара вызывает проблему).

CuOFP был выбран в качестве коррозионностойкого материала для упаковки отработавшего ядерного топлива в концепции KBS-3, разработанной в Швеции и Финляндии для захоронения высокоактивных радиоактивных отходов в кристаллических горных породах.

См. также

Медная проволока и кабель

Ссылки

^ «Инновации: Знакомство с медью: виды меди» . Медь.орг. 25 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 2 ноября 2007 г. Проверено 5 июля 2011 г.
^ «Стандартное обозначение ASTM для деформируемой и литой меди и медных сплавов» . Ресурсы: Стандарты и свойства . Медь.орг. 25 августа 2010 г. Проверено 5 июля 2011 г.
^ «Возможности и прогноз рынка бескислородной меди на 2023-2030 годы» . reportprime.com . 25 июля 2023 г.
^ «Стандартное обозначение ASTM для деформируемой и литой меди и медных сплавов: Введение» . Медь.орг. 25 августа 2010 г. Проверено 5 июля 2011 г.
^ «Бескислородная медь» . Anchorbronze.com . Проверено 5 июля 2011 г.
^ «Инновации в меди: электротехника и металлургия меди: сплавы с высоким содержанием меди» . Медь.орг. 25 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 10 октября 2008 г. Проверено 5 июля 2011 г.
^ «Инновации: Металлургия медной проволоки» . Медь.орг. 25 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 27 ноября 2007 г. Проверено 5 июля 2011 г.
^ Таннер, БК (1972). «Совершенство монокристаллов меди, выращенных Чохральским». Журнал роста кристаллов . 16 (1): 86–87. дои : 10.1016/0022-0248(72)90094-2 .
^ Акита, Х.; Сампар, Д.С.; Фиоре, Северная Каролина (1973). «Контроль субструктуры путем контроля затвердевания кристаллов меди». Металлургические операции . 4 (6): 15935–15937. дои : 10.1007/BF02668013 . S2CID 137114174 .
^ Като, Масанори (1995). «Производство меди сверхвысокой чистоты для перспективных применений». ДЖОМ . 47 (12): 44–46. дои : 10.1007/BF03221340 . S2CID 138140372 .
^ Исохара. «Характеристики нашего 9N-Cu (99,9999999%)» (PDF) . ACROTEC Металлы высокой чистоты . Проверено 21 мая 2016 г.
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 сентября 2007 г. Проверено 26 мая 2007 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б ^с Рассел, Роджер. «Speaker Wire – История» . Проверено 25 августа 2011 г.
^ «Медь высокой проводимости для электротехники» . Ассоциация развития меди. 01 февраля 2016 г. Проверено 11 февраля 2016 г.

[1] «Инновации: Знакомство с медью: виды меди» . Медь.орг. 25 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 2 ноября 2007 г. Проверено 5 июля 2011 г.

[2] «Стандартное обозначение ASTM для деформируемой и литой меди и медных сплавов» . Ресурсы: Стандарты и свойства . Медь.орг. 25 августа 2010 г. Проверено 5 июля 2011 г.

[3] «Возможности и прогноз рынка бескислородной меди на 2023-2030 годы» . reportprime.com . 25 июля 2023 г.

[4] «Стандартное обозначение ASTM для деформируемой и литой меди и медных сплавов: Введение» . Медь.орг. 25 августа 2010 г. Проверено 5 июля 2011 г.

[5] «Бескислородная медь» . Anchorbronze.com . Проверено 5 июля 2011 г.

[6] «Инновации в меди: электротехника и металлургия меди: сплавы с высоким содержанием меди» . Медь.орг. 25 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 10 октября 2008 г. Проверено 5 июля 2011 г.

[7] «Инновации: Металлургия медной проволоки» . Медь.орг. 25 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 27 ноября 2007 г. Проверено 5 июля 2011 г.

[8] Таннер, БК (1972). «Совершенство монокристаллов меди, выращенных Чохральским». Журнал роста кристаллов . 16 (1): 86–87. дои : 10.1016/0022-0248(72)90094-2 .

[9] Акита, Х.; Сампар, Д.С.; Фиоре, Северная Каролина (1973). «Контроль субструктуры путем контроля затвердевания кристаллов меди». Металлургические операции . 4 (6): 15935–15937. дои : 10.1007/BF02668013 . S2CID 137114174 .

[10] Като, Масанори (1995). «Производство меди сверхвысокой чистоты для перспективных применений». ДЖОМ . 47 (12): 44–46. дои : 10.1007/BF03221340 . S2CID 138140372 .

[11] Исохара. «Характеристики нашего 9N-Cu (99,9999999%)» (PDF) . ACROTEC Металлы высокой чистоты . Проверено 21 мая 2016 г.

[12] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 сентября 2007 г. Проверено 26 мая 2007 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[Russell-13] Jump up to: ^а ^б ^с Рассел, Роджер. «Speaker Wire – История» . Проверено 25 августа 2011 г.

[14] «Медь высокой проводимости для электротехники» . Ассоциация развития меди. 01 февраля 2016 г. Проверено 11 февраля 2016 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]