Бескислородная медь это как

Бескислородная медь: свойства, польза, применение

Медь — это минерал, который присутствует в жизни человека на протяжении многих тысячелетий. В древние времена он в основном использовался для изготовления бронзы, легированной оловом. На латыни он называется Cuprum. Ему дал древний остров Кипр, который был одним из первых мест добычи и выплавки меди из рудников.

Историческая справка, характеристики меди

Медь относится к порядок основных химических элементов. В природном (чистом) виде это металл красно-оранжевого оттенка. Из него изготавливают большое количество изделий, в том числе электрические кабели, пластины, трубы, автомобильные радиаторы и т. д.

Археологические данные свидетельствуют о том, что медь начали использовать более десяти тысяч лет назад. Медный кулон, обнаруженный в северных районах современного Ирака, был изготовлен около 8700 г. до н.э. C.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью, легко обрабатывается как в горячем, так и в холодном состоянии. Обладает очень высокой устойчивостью к коррозии. Это связано с тем, что медь образует на своей поверхности очень тонкий защитный оксидный слой в результате реакции с кислородом.

Медь нашла широкое применение в производстве акустических, электрических и других видов, там присутствует в виде металла высокой чистоты или с небольшими добавками серебра, мышьяка, фосфора, теллура, серы.

Процесс экстракции

Высокоочищенную бескислородную медь получают в процессе, называемом электрическим переработка. Он оседает на катодах электроэлементов, поэтому имеет другое название — медный катод. Чистота достигает около 99,99%. Такой металл еще называют бескислородной медью, которая имеет высокую степень очистки (OFC — Oxygen Free Copper).

Чистая расплавленная медь затем отливается в специальные пресс-формы, имеющие квадратные или прямоугольные детали. Этот процесс происходит в вакууме, в отсутствие кислорода, что препятствует его проникновению в расплавленный металл. Отсутствие в такой меди примесей кислорода значительно увеличивает ее электропроводность и сопротивление.

Чистота

Бескислородная медь OFC имеет различную степень чистоты. Чистота металла маркируется следующим образом: «*N». Вместо звездочки (*) вставлено число, раскрывающее информацию о количестве девяток после запятой. Поэтому в марке бескислородной меди OFC 6N указано, что чистый металл, который она содержит, составляет 99,999999%. Количество посторонних веществ 0,000001%.

Первое производство меди марки 6N было осуществлено в 1985 году в Японии компанией Nippon Mining Co. Высокоочищенная бескислородная медь поступила в серийное производство в 1987 году. Основными областями применения в то время были акустические кабели, сетевые кабели от межблочных соединений. чистой меди

Некоторые компании заявляют, что достигли уровней чистоты выше 6-7N, 8N и т. д. Однако следует отметить, что в настоящее время не существует единицы для определение норм чистоты бескислородной меди и ее качества.В некоторых случаях наличие примесей просто не учитывается. Среди таких инородных включений обычно включает серебро.

Преимущества металла

К преимуществам бескислородной меди OFC относятся:

  • в вакууме при нагревании не ломается и не стать ломким;
  • способный легко изменять форму при холодной деформации (при воздействии давления при комнатной или близкой к ней температуре);
  • не меняет цвет при воздействии различных условий;
  • среднее электрическое сопротивление указанного металла является постоянным;
  • проводимость всегда высокая;
  • этот металл однороден по своей структуре;
  • Свободно обрабатывается пайкой и сваркой.

Области применения

Благодаря своим качествам и свойствам бескислородная медь нашла применение в ряде изделий, а именно:

  • из него изготовлены обмотки трансформатора;
  • используется при производстве коаксиальных кабелей;
  • используемые в электронных устройствах и системах;
  • незаменимый металл в сверхпроводниках и линейных ускорителях;
  • — важный конструктивный элемент телекоммуникационных проводов и кабелей, предназначенных для эксплуатации под водой;
  • является частью соединения трансформатора тока.
Читайте также:  Во сколько раз масса атома меди больше массы атома серы

Бескислородная медь также используется в вакуумной технике. Она незаменима при проектировании полупроводниковых и вакуумных распределительных систем.

Широко применяется в производстве изделий для аэрокосмической промышленности.

К другим областям применения бескислородной меди относятся: радиоэлектроника, микроэлектроника, радио- и приборостроение, атомная энергетика, ювелирное дело и строительство.

Применяется для изготовления кабелей и труб, предназначенных для работы в сильных электромагнитных полях. Бескислородная медь является основой для производства электрохимических анодов.

Применение медных катодов

Современные кабельные изделия из бескислородной меди обладают высокой электропроводностью. Это позволяет передавать электрические сигналы в широкой полосе пропускания при меньших поперечных сечениях кабеля.

Однако следует отметить, что кабели из бескислородной меди не получили широкого распространения. А все потому, что кабели из этого металла очень дорогие. Для достижения требуемых параметров используется простая медь большого диаметра, на дорогие изделия из бескислородной меди лучше не тратиться.

Однако есть и мест, где высокая проводимость сочетается с малым диаметром кабеля. необходимо обеспечить в том числе эстетический вид. К таким направлениям можно отнести производство музыкального оборудования, качественных наушников, а также те, где необходимо получить оборудование, воспроизводящее качественные звуки профессионального уровня.

При использовании такой меди отмечаются ее преимущества перед внутренняя коррозия. Благодаря этому свойству провода из бескислородной меди не теряют своих свойств со временем. По этой причине кабели, заполненные этим металлом, используются в средах с повышенной влажностью.

Источник

БЕСКИСЛОРОДНАЯ МЕДЬ

Свободная медь с кислородом 99 999… это максимально освобожденный от грязи и кислорода проводник. Содержание кислорода в проводнике вызывает увеличение сопротивления при прохождении электричества ток через кристаллическую сетку, а также ускоренное окисление проводника.

Медь, полученная электролизом руды, содержит значительное количество оксида меди, который взаимодействует с ней после последующего отжига в водородной атмосфере (водород легко проходит через металла и восстанавливает Cu2O). Образовавшийся водяной пар портит слиток, образуя трещины, поры и каверны (так называемая «медно-водородная болезнь»). Для предотвращения этого перед отжигом в атмосфере водорода медь плавят в вакууме.

Для снижения содержания кислорода в меди на стадиях ее дальнейшей обработки и тем самым предотвращения «водородной болезни» по отношению к полу- готовая продукция и готовая продукция для раскисления фосфора используется в неэлектротехнических целях. Так, советская (российская) медь марки М1Ф и ее европейский аналог Cu-DHP содержат от 0,012 % (0,015 % для Cu-DHP) до 0,04 % по массе фосфора, из-за чего содержание кислорода в них стремится к нулю и поэтому даже не нормируется. .

Преимущество бескислородной меди:

  • не хрупкая и ломкая
  • не меняет свой оттенок
  • легкая сварка и пайка при высокой температуре
  • характеризуется постоянным средним электрическим сопротивлением
  • имеет высокую однородность
  • обладает высокой электропроводностью.

Медь бескислородная марки М1Ф (по ГОСТ 1173-2006) используется для производства листов, полос и фольги, которые применяются в качестве кровли, экранов и т.п. Трубы для воды, газа (ГОСТ Р 52318-2005) и арматуры (ГОСТ Р 52922-2008) также из бескислородной меди.

Марки: М00б, М0б, М1б

НАЗНАЧЕНИЕ :

Медные слитки изготавливаются из меди М00б, М0б, М1б. из исходных слитков меди этих сортов и сплавов меди с серебром качества МС0,1 изготавливают:

  • профили для токосъемных плит электрических машин, электромеханизмов и электроаппаратов;
  • катанка медная для производства круглого провода в мягком (ММ) и твердом (МТ) состоянии и для воздушных линий электросвязи (ВЛ), а также для производства прямоугольного провода;
  • Горячекатаные и холоднокатаные медные листы и холоднокатаные полосы (мягкие и твердые);
  • медная фольга.
  • коаксиальные и подводные телекоммуникационные кабели
  • электрические распределительные системы и оборудование
  • обмотки трансформаторов тока
  • линии и сверхпроводники.
  • Бескислородная медь рекомендуется также к применению в производстве радиоприборов и приборов, микроэлектроники, атомной энергетики, строительства и ювелирных изделий, используется для изготовления кабелей и труб в сильных электромагнитных полях, анодов в электрохимии.
Читайте также:  Cts xhp что за сталь

Источник

Бескислородная медь

4. Влияние примесей и структура меди в ее пластичности

Наличие примесей в бескислородной меди в количествах, регламентируемых ГОСТ 859-78, не оказывает заметного влияния на ее механические свойства при 20 °С. Однако при испытаниях при высоких температурах и в определенных условиях наблюдаются разные диапазоны падения пластичности, отсутствующие у спектрально чистой меди. Существует ряд гипотез, которые объясняют причину снижения пластичности меди в определенном интервале температур и при статических испытаниях образцов. Эти гипотезы можно условно разделить на две группы:

а) гипотезы, связывающие аномальное снижение пластичности с взаимодействием меда с селеном, теллуром, висмутом, свинцом, серой, кислородом, водородом;

б) гипотезы, объясняющие снижение пластичности в определенных интервалах температур за счет структурных изменений меди.

Гипотезы первой группы основаны на проверенных термодинамических расчетах в [42]. Расчеты показали, что степень пониженной пластичности меда совпадает с температурой, при которой селен и теллур могут существовать между кристаллами газа меди. Теллур и селен присутствуют в меди в тысячных и десятитысячных долях процента, однако тонкие прослойки газовой фазы этих элементов можно рассматривать как заводские трещины критического размера, которые под действием растягивающих усилий при испытании перерастают в микротрещины и вызывают охрупчивание. меди.

Видео-гайд: Бескислородная медь это как


Свинец и висмут слабо растворимы в твердой меди (0,001 %) и поэтому обнаруживаются в виде включений элементарного свинца или висмута. При повышении температуры эти элементы переходят в жидкое состояние и, расположенные по границам зерен, разрывают связь между ними.

При температурах около 800 °С небольшие количества этих элементов растворяются в меди до тех пор, пока жидкая фаза не исчезнет и зона пониженной пластичности растворяется. Исключенный. Однако в случае селена и теллура повышенную пластичность при высоких температурах нельзя объяснить растворением этих элементов в меди. при горячей прокатке и менее 1 х 10-3% S не трескается. Окончание прокатки слитков обычно происходит в зоне снижения пластичности (500-700°С), что объясняет образование микротрещин уже на этой стадии. Висмут даже при содержании 3,8 — 10 -4 % снижает пластичность меди, а при 2,5 — 10 -4 % по границам зерен обнаружены выделения, содержащие до 17 % Bi; наблюдается и в случае серы [2, 3]. Эти примеси являются для меди поверхностно-активными элементами и снижают ее поверхностную энергию, что приводит к снижению межкристаллитного сцепления и, как следствие, к потере пластичности. Если поверхностная энергия чистой меди составляет около 0,135 мДж, то присутствие серы снижает ее до 7 мкДж и тем самым снижает сцепление границ зерен. Зависимость между содержанием примесей и их растворимостью в твердой меди играет важную роль в формировании красной хрупкости бескислородной меди. Чем выше это отношение (особенно для кислорода, висмута, серы и свинца), тем больше склонность к образованию включений, сегрегирующих по границам зерен и коагуляции при высокотемпературной обработке с образованием дефектов.

U в деформированной меди наличие небольшого количества кислорода способствует повышению однородности и уменьшению местного сужения горловины медной проволоки до 55-65 % (в зависимости от степени деформации и содержания кислорода ). Проявление очень низкой пластичности кислородсодержащей меди при комнатной температуре и высокотемпературных испытаниях (ψ = 20 %) позволило предположить [471], что причиной снижения пластичности является эвтектическая хрупкость. (медь + оксид меди), расположенных по границам зерен.

Однако в работах Д.Г.Бутомо [48] было доказано, что медь с содержанием кислорода до 0,12 % обладает высокой пластичностью в интервале 200-800 °С . По их мнению, согласно термодинамическому балансу между кислородом и водородом в расплаве (см. рис. 3), по мере увеличения содержания кислорода в меди содержание водорода уменьшается; в то же время он увеличивает плотность металла и, следовательно, пластичность.

Читайте также:  430 или 439 какая лучше нержавеющая сталь

Плавление меди в атмосфере, содержащей водород, вызывает образование слоев, уменьшающих относительное удлинение и сжатие при 500 °C до 8% . Дефекты при обработке давлением меди под действием действующих растягивающих усилий выступают в качестве концентраторов напряжений, снижающих ее пластичность. Уменьшение содержания водорода в 10 раз приводит к увеличению пластичности меди на 10-15% при незначительном снижении предела прочности.

Водород находится в твердом растворе при комнатной температуре и не влияет на пластичность. При повышении температуры твердый раствор металл-водород начинает разлагаться. Выделившийся водород скапливается в пустотах и ​​по границам зерен: под высоким давлением он разрушает металл. При дальнейшем повышении температуры водород снова переходит в твердый раствор с медью, и снижение пластичности устраняется.

Существует гипотеза, согласно которой водород, вынесенный на поверхность исходной межкристаллитной трещины, адсорбируется на нем и резко снижает его реальную поверхностную энергию. Это уменьшение в сочетании с приложенными растягивающими напряжениями приводит к межкристаллитному разрушению.

Однако предположение о том, что водород вызывает снижение пластичности за счет снижения поверхностной активности границ зерен, не подтверждается, поскольку наряду с наблюдается потеря пластичности, предела прочности и предела текучести меди.

Сравнение (рис. 21) пластических свойств меди, выплавленной в электронно-лучевой печи ЭМО-200 под вакуумом 0,4 Па и в Печь ОКБ-868 в атмосфере аргона с расплавленным слоем сухого или влажного древесного угля показала, что электронно-лучевая плавка меди не имеет интервалов снижения пластичности. Наихудшая пластичность наблюдалась у меди, выплавленной в атмосфере аргона под влажным углеродом [44]. Химический анализ слитков показал практически одинаковый состав для всех случаев плавки по обнаруженным примесям (табл. 16).

Данные, представленные для первой группы гипотез, поэтому противоречивы и не позволяют достоверно доказывают влияние примесей на пластичность бескислородной меди.

Согласно другому комплексу гипотез причиной снижения пластичности являются структурные изменения, связанные с изменением характера разрушения, перелом и его влияние на перелом. которая становится межкристаллитной.

Изменение пластичности бескислородной меди с температурой показало, что до температуры 250 °С пластичность меди изменяется мало. При температурах испытаний выше 250 °С наблюдается значительное изменение пластичности с минимумом при 550 °С. При дальнейшем повышении температуры выше 600 °С пластичность вновь достигает значения 90-95%.

Исследования образцов после разрушения показали, что в области до 250 °С и выше 600 °С излом носит пластический характер, излом превышает объем зерен. В интервале 300–350 °С излом становится хрупким межкристаллитным. Микропоры образуются на границах зерен и на стыке трех зерен, располагаясь преимущественно на границах, поперечных оси напряжение.

При температуре 600 °C уже наблюдается тенденция к уменьшению количества трещин. и поры по границам, а от 700 °С и выше границы зерен полностью лишены пор, а температура начала повышения пластичности совпадает с температурой начала интенсивной миграции границ

Снижение пластичности меди связано с увеличением количества пор за счет скольжения зерен по границам при пластическом деформировании металла при его испытании на растяжение или сжатие.

По температуре испытания возрастает, кроме скольжения зерен начинает развиваться процесс миграции границ зерен. Граничная миграция предотвращает образование пор. Граница отступает от места, где зародилось время, быстрее, чем растет. Поэтому, когда миграция становится более выраженной, уменьшается размер и количество пор, повышается пластичность меди (см. ниже) [45]:

Источник

Поделиться с друзьями
ГроФорум