Wpływ zawartości tlenu na właściwości czystej miedzi
Tlen jest jednym z najpowszechniejszych i najbardziej wpływowych pierwiastków zanieczyszczających czystą miedź. Nawet bardzo niskie stężenie tlenu może znacząco zmienić właściwości fizyczne, mechaniczne, elektryczne, termiczne i przetwórcze miedzi. W produkcji przemysłowej zawartość tlenu jest zwykle ściśle kontrolowana zgodnie ze scenariuszami zastosowania, a jej wpływ odzwierciedla się głównie w następujących aspektach.
Po pierwsze, tlen ma oczywisty wpływ na przewodność elektryczną czystej miedzi.
Tlenek miedzi tworzony przez tlen i miedź jest związkiem półprzewodnikowym o znacznie wyższej rezystywności niż osnowa miedziana. Kiedy tlen rozpuszcza się w miedzi w postaci stałego roztworu lub wytrąca się w postaci cząstek tlenku miedzi na granicach ziaren, utrudnia ruch wolnych elektronów, zwiększa rozpraszanie elektronów, a tym samym zmniejsza przewodność elektryczną. Ogólnie rzecz biorąc, wraz ze wzrostem zawartości tlenu przewodność miedzi stopniowo maleje. W przypadku miedzi-o wysokiej przewodności stosowanej w kablach, przewodach, silnikach i transformatorach zawartość tlenu musi być ściśle ograniczona, zwykle kontrolowana poniżej 10 ppm, w przeciwnym razie będzie to miało bezpośredni wpływ na wydajność transmisji i zużycie energii przez produkty elektryczne.
Po drugie, zawartość tlenu określa przewodność cieplną czystej miedzi.
Podobnie jak w przypadku przewodnictwa, obecność tlenu i tlenku miedzi będzie zakłócać propagację przepływu ciepła w krysztale. Wysoka zawartość tlenu zmniejsza przewodność cieplną miedzi, przez co jest mniej odpowiednia na elementy rozpraszające ciepło, takie jak radiatory, wymienniki ciepła i elektroniczne materiały opakowaniowe. Natomiast miedź o niskiej zawartości-tlenu lub-beztlenowa ma niezwykle wysoką przewodność cieplną i może szybko oddawać ciepło, co jest niezbędne w przypadku-wysokiej wydajności sprzętu elektronicznego i elektrycznego.
Po trzecie, tlen ma krytyczny wpływ na właściwości mechaniczne czystej miedzi, zwłaszcza na plastyczność i wytrzymałość.
Gdy zawartość tlenu jest niska, miedź nadal zachowuje dobrą ciągliwość i kowalność, nadającą się do tłoczenia, ciągnienia, gięcia i innej obróbki na zimno. Jednak gdy tlen przekroczy pewien zakres, na granicach ziaren tworzy się duża liczba wtrąceń tlenku miedzi i faz kruchych, co znacznie zmniejsza plastyczność i udarność miedzi. Miedź taka jest podatna na pękanie międzykrystaliczne podczas obróbki, a powierzchnia jest podatna na pęknięcia i defekty skórki pomarańczowej. Jednocześnie wytrzymałość i twardość miedzi nieznacznie wzrośnie wraz ze wzrostem zawartości tlenu, ale dzieje się to kosztem plastyczności, która nie sprzyja głębokiej obróbce.
Po czwarte, zawartość tlenu bezpośrednio wpływa na wydajność spawania i podatność na obróbkę na gorąco czystej miedzi, co jest również jednym z najbardziej istotnych problemów w przetwórstwie przemysłowym.
Miedź zawierająca dużo tlenu bardzo łatwo powoduje kruchość wodorową podczas spawania lub lutowania twardego. Wodór zawarty w atmosferze spawalniczej lub topniku reaguje z tlenkiem miedzi w wysokiej temperaturze, tworząc parę wodną. Wewnątrz materiału gromadzi się duża liczba pęcherzyków pary wodnej, co powoduje mikro-pęknięcia i pory, które poważnie zmniejszają wytrzymałość złącza i szczelność. Dlatego miedź wysokotlenowa-jest trudna do niezawodnego spawania, a także jest podatna na pękanie podczas walcowania na gorąco, kucia na gorąco i innej obróbki cieplnej. Natomiast miedź-beztlenowa lub miedź o niskiej-tlenku ma doskonałe właściwości spawalnicze i jest szeroko stosowana w urządzeniach próżniowych, falowodach i precyzyjnych częściach spawalniczych.
Ponadto tlen wpływa również na odporność na korozję i jakość powierzchni czystej miedzi.
Wtrącenia tlenku miedzi łatwo stają się punktami inicjacji korozji, przyspieszając lokalną korozję, taką jak korozja wżerowa i korozja międzykrystaliczna w wilgotnym, kwaśnym lub zanieczyszczonym środowisku. Materiały o dużej zawartości tlenu są również trudniejsze do uzyskania gładkiej i jasnej powierzchni podczas galwanizacji, polerowania i innych obróbek powierzchni, są podatne na plamy, wżery i słabą przyczepność powłok.
W klasyfikacji przemysłowej czystą miedź często dzieli się na miedź-beztlenową (OF-Cu), miedź o niskiej-tlenku i miedź o wysokiej-tlenku, zgodnie z zawartością tlenu.
Miedź{{0}beztlenowa o zawartości tlenu poniżej 5 ppm ma najlepszą przewodność, przewodność cieplną, plastyczność i parametry spawania i jest stosowana w-najwyższej klasy elektronice, lotnictwie i komunikacji. Miedź o niskiej zawartości-tlenu jest powszechnie stosowana w codziennych przewodach, kablach i sprzęcie ze względu na jej umiarkowany koszt i wydajność. Miedź wysokotlenowa-jest stosowana tylko w sytuacjach, w których wymagania dotyczące przetwarzania i przewodności są niskie, np. w przypadku niektórych części odlewanych.
Podsumowując
Tlen to-pierwiastek obosieczny w czystej miedzi. Nadmiar tlenu pogarsza przewodność elektryczną, przewodność cieplną, plastyczność, wydajność spawania i odporność na korozję, natomiast bardzo-niski poziom tlenu jest kluczem do zapewnienia-wysokiej wydajności miedzi. W produkcji i zastosowaniu dokładna kontrola zawartości tlenu jest ważnym sposobem zrównoważenia kosztów, wydajności i żywotności materiałów z czystej miedzi.
