1. Wymagania dotyczące składu miedzi-o wysokiej przewodności
Miedź o wysokiej-przewodności ogólnie odnosi się do miedzi o przewodności elektrycznej nie mniejszej niż 100% IACS (międzynarodowy standard miedzi wyżarzanej). Aby spełnić ten wymóg, niezbędna jest ścisła kontrola składu chemicznego.
Po pierwsze, podstawowa czystość miedzi musi być wystarczająco wysoka. W przypadku standardowej miedzi-o wysokiej przewodności udział masowy miedzi powinien wynosić co najmniej 99,90%. W-precyzyjnych zastosowaniach elektronicznych i elektrycznych czystość często przekracza 99,95% lub nawet osiąga 99,99%. Wyższa czystość miedzi zmniejsza rozpraszanie elektronów spowodowane zanieczyszczeniami i defektami sieci, poprawiając w ten sposób przewodność.
Po drugie, zawartość szkodliwych elementów zanieczyszczeń musi być ściśle ograniczona. Typowe zanieczyszczenia, takie jak fosfor, żelazo, siarka, tlen, ołów, bizmut, antymon, arsen i nikiel, znacznie zmniejszają przewodność elektryczną.
Typowe limity składu miedzi-o wysokiej przewodności obejmują:
Fosfor Mniejszy lub równy 0,005%
Żelazo Mniejsze lub równe 0,005%
Siarka Mniejsza lub równa 0,005%
Tlen Mniejszy lub równy 0,02% (dla miedzi- zawierającej tlen) lub niższy dla miedzi-beztlenowej
Całkowita zawartość zanieczyszczeń innych niż-miedź Mniejsza lub równa 0,05%–0,10%
Miedź{{0}beztlenowa (OFC) dodatkowo kontroluje zawartość tlenu poniżej 0,001%, aby uniknąć kruchości i utraty przewodności podczas-obróbki w wysokiej temperaturze.
2. Czy wyższa zawartość miedzi jest zawsze lepsza?
W czystej miedzi wyższa zawartość miedzi rzeczywiście poprawia przewodność elektryczną i cieplną, ale nie zawsze jest lepsza dla wszystkich zastosowań.
W pewnym zakresie zwiększenie czystości miedzi zmniejsza rozpraszanie zanieczyszczeń i znacznie poprawia przewodność. Jednak zbyt wysoka czystość stwarza problemy:
Koszty gwałtownie rosną, ponieważ-bardzo wysokie oczyszczanie wymaga skomplikowanych procesów, takich jak rafinacja elektrolityczna i topienie próżniowe.
Wytrzymałość mechaniczna maleje, ponieważ czysta miedź jest bardzo miękka i ma niską twardość i odporność na zużycie.
W niektórych przypadkach korzystne pierwiastki śladowe (takie jak niewielkie ilości srebra lub kadmu w kontrolowanych stężeniach) mogą poprawić wytrzymałość i odporność na mięknięcie bez poważnego uszkodzenia przewodności.
Dlatego też czystość miedzi należy dobierać w zależności od rzeczywistych potrzeb. Na przykład typowe komponenty elektryczne charakteryzują się czystością na poziomie 99,90–99,95%, podczas gdy sygnały-o wysokiej częstotliwości i urządzenia ultra{4}}precyzyjne wymagają czystości na poziomie 99,99% lub więcej.
3. Wpływ pierwiastków zanieczyszczeń na przewodność
Prawie wszystkie pierwiastki zanieczyszczające w roztworze stałym lub w postaci opadów zmniejszają przewodność elektryczną czystej miedzi.
Rozpuszczalne zanieczyszczenia (fosfor, żelazo, nikiel, arsen, antymon, bizmut) zniekształcają siatkę miedzianą i silnie rozpraszają elektrony, co prowadzi do gwałtownego spadku przewodności. Nawet 0,01% fosforu może powodować oczywistą utratę przewodności.
Nierozpuszczalne lub słabo rozpuszczalne zanieczyszczenia (ołów, siarka) tworzą cząstki drugiej-fazy na granicach ziaren, zwiększając rozpraszanie elektronów, a także zmniejszając przewodność.
Tlen tworzy cząstki Cu₂O, które wpływają zarówno na przewodność, jak i wydajność przetwarzania. Aby uniknąć takich efektów, w specjalnych zastosowaniach stosuje się miedź-beztlenową.
Ogólnie rzecz biorąc, im mniejsza różnica promieni atomowych i różnica rozpuszczalności między zanieczyszczeniem a miedzią, tym mniejsze uszkodzenie przewodności; w przeciwnym razie wpływ jest poważniejszy. W przypadku zastosowań o wysokiej-przewodności najskuteczniejszym sposobem zapewnienia wydajności jest minimalizacja zawartości zanieczyszczeń.
