Вплив вмісту кисню на властивості чистої міді

Кисень є одним із найпоширеніших і найвпливовіших домішок у чистій міді. Навіть дуже низькі концентрації кисню можуть істотно змінити фізичні, механічні, електричні, термічні та технологічні властивості міді. У промисловому виробництві вміст кисню зазвичай суворо контролюється відповідно до сценаріїв застосування, і його вплив в основному відображається в наступних аспектах.

Оксид міді, утворений киснем і міддю, є напівпровідниковою сполукою з набагато вищим питомим опором, ніж мідна матриця. Коли кисень розчиняється в міді у вигляді твердого розчину або випадає у вигляді частинок оксиду міді на границях зерен, це буде перешкоджати руху вільних електронів, посилювати розсіювання електронів і, таким чином, знижувати електропровідність. Взагалі кажучи, зі збільшенням вмісту кисню провідність міді поступово зменшується. Для міді з високою-провідністю, яка використовується в кабелях, проводах, двигунах і трансформаторах, вміст кисню має бути суворо обмеженим, зазвичай контрольованим нижче 10 частин на мільйон, інакше це безпосередньо вплине на ефективність передачі та енергоспоживання електротехнічних виробів.

По-друге, вміст кисню визначає теплопровідність чистої міді. 

Подібно до електропровідності, наявність кисню та оксиду міді заважатиме поширенню теплового потоку в кристалі. Високий вміст кисню знижує теплопровідність міді, роблячи її менш придатною для компонентів розсіювання тепла, таких як радіатори, теплообмінники та електронні пакувальні матеріали. На противагу цьому мідь із низьким-кисневим або-безкисневим вмістом має надзвичайно високу теплопровідність і може швидко відводити тепло, що є важливим для високо-електронного та електричного обладнання.

По-третє, кисень критично впливає на механічні властивості чистої міді, особливо на пластичність і міцність. 

Коли вміст кисню низький, мідь все ще зберігає хорошу пластичність і пластичність, придатну для штампування, волочіння, згинання та іншої холодної обробки. Однак, коли вміст кисню перевищує певний діапазон, на межах зерен утворюється велика кількість включень оксиду міді і крихких фаз, що значно знижує пластичність і ударну в'язкість міді. Така мідь під час обробки схильна до міжкристалічного руйнування, а поверхня – до тріщин і дефектів апельсинової кірки. У той же час міцність і твердість міді трохи зросте зі збільшенням кисню, але це за рахунок пластичності, яка не сприяє глибокій обробці.

По-четверте, вміст кисню безпосередньо впливає на продуктивність зварювання та придатність для гарячої обробки чистої міді, що також є однією з найбільш серйозних проблем у промисловій переробці. 

Мідь, що містить високий вміст кисню, дуже легко виробляє водневу крихкість під час зварювання або пайки. Водень у зварювальній атмосфері або флюсі реагує з оксидом міді при високій температурі з утворенням водяної пари. Велика кількість бульбашок водяної пари накопичується всередині матеріалу, в результаті чого утворюються мікро-тріщини та пори, які серйозно знижують міцність з’єднання та повітронепроникність. Тому мідь із високим -киснем важко надійно зварювати, і вона також схильна до розтріскування під час гарячої прокатки, гарячого кування та іншої термічної обробки. Навпаки, мідь без кисню або мідь із низьким- вмістом кисню має чудові зварювальні характеристики та широко використовується у вакуумних пристроях, хвилеводах і деталях для точного зварювання.

Включення оксиду міді легко стають точками ініціації корозії, прискорюючи локальну корозію, таку як точкова корозія та міжкристалічна корозія у вологому, кислотному або забрудненому середовищі. Матеріалам з високим вмістом кисню також важче отримати гладку та яскраву поверхню під час гальванічного нанесення, полірування та іншої обробки поверхні, і вони схильні до плям, ямок і поганої адгезії покриттів.

Безкиснева-мідь із вмістом кисню нижче 5 частин на мільйон має найкращу електропровідність, теплопровідність, пластичність і ефективність зварювання та використовується в-електроніці високого класу, аерокосмічній галузі та зв’язку. Мідь із низьким-кисневим вмістом широко використовується в повсякденних проводах, кабелях і апаратному забезпеченні завдяки своїй помірній вартості та продуктивності. Мідь із високим-кисневим вмістом використовується лише у випадках із низькими вимогами до обробки та провідності, наприклад, деякі ливарні деталі.

Кисень є подвійним{0}}елементом у чистій міді. Надмірна кількість кисню погіршить електропровідність, теплопровідність, пластичність, ефективність зварювання та стійкість до корозії, тоді як ультра-низький вміст кисню є ключовим фактором для забезпечення високої-ефективності міді. У виробництві та застосуванні точний контроль вмісту кисню є важливим засобом балансування вартості, продуктивності та терміну служби чистих мідних матеріалів.