Syrefri koppar
Syrefri koppar ( OFC ) eller syrefri koppar med hög värmeledningsförmåga ( OFHC ) är en grupp bearbetade högkonduktiva kopparlegeringar som har förfinats elektrolytiskt för att minska syrenivån till 0,001 % eller lägre.
Specifikation
Syrefri koppar specificeras vanligtvis enligt ASTM/ UNS -databasen. UNS-databasen innehåller många olika sammansättningar av elektrisk koppar med hög konduktivitet . Av dessa är tre mycket använda och två anses syrefria:
- C10100 – även känd som syrefri elektronisk (OFE). Detta är en 99,99% ren koppar med 0,0005% syrehalt. Den uppnår minst 101 % IACS- ledningsförmåga. Denna koppar bearbetas till en slutlig form i en noggrant reglerad, syrefri miljö. Silver (Ag) anses vara en förorening i OFE:s kemikaliespecifikation. Detta är också den dyraste av de tre kvaliteter som listas här.
- C10200 – även känd som syrefri (OF). Medan OF anses syrefritt, är dess konduktivitetsklassning inte bättre än den vanligare ETP-klassen nedan. Den har en syrehalt på 0,001 %, 99,95 % renhet och minst 100 % IACS-ledningsförmåga. För renhetsprocent räknas silver (Ag) innehållet som koppar (Cu).
- C11000 – även känd som electrolytic-tough-pitch (ETP). Detta är den vanligaste kopparn. Den är universell för elektriska applikationer. ETP har en lägsta ledningsförmåga på 100 % IACS och måste vara 99,9 % ren. Den har 0,02 % till 0,04 % syrehalt (typiskt). De flesta ETP som säljs idag uppfyller eller överträffar IACS-specifikationen på 101 %. Liksom med OF-koppar, räknas innehållet av silver (Ag) som koppar (Cu) för renhetssyften.
Syrefri hög värmeledningsförmåga
Syrefri koppar med hög värmeledningsförmåga (OFHC) används ofta inom kryogenik . OFHC produceras genom direkt omvandling av utvalda raffinerade katoder och gjutgods under noggrant kontrollerade förhållanden för att förhindra kontaminering av den rena syrefria metallen under bearbetning. Metoden att framställa OFHC-koppar säkerställer en extra hög metallkvalitet med en kopparhalt på 99,99 %. Med ett så litet innehåll av främmande grundämnen framkallas de inneboende egenskaperna hos elementär koppar i hög grad. I praktiken är syrehalten typiskt 0,001 till 0,003 % med en total maximal föroreningsnivå på 0,03 %. Dessa egenskaper är hög duktilitet , hög elektrisk och termisk ledningsförmåga , hög slaghållfasthet , bra krypmotstånd , lätt svetsning och låg relativ flyktighet under ultrahögt vakuum .
Standarder
Konduktiviteten specificeras i allmänhet i förhållande till 1913 års internationella glödgade kopparstandard på 5,8 × 10 7 S / m . Framsteg i raffineringsprocessen ger nu OF- och ETP-koppar som kan uppfylla eller överstiga 101 % av denna standard. (Ultraren koppar har en konduktivitet på 5,865 × 10 7 S/m, 102,75 % IACS.) Observera att OF- och ETP-koppar har identiska konduktivitetskrav.
Syre spelar en fördelaktig roll för att förbättra kopparledningsförmågan. Under kopparsmältningsprocessen injiceras syre avsiktligt i smältan för att avlägsna föroreningar som annars skulle försämra konduktiviteten.
Det finns avancerade raffineringsprocesser som Czochralski-processen som kan uppnå föroreningsnivåer under C10100-specifikationen genom att minska kopparkorndensiteten. För närvarande finns det för närvarande inga UNS/ASTM-klassificeringar för dessa specialkoppar och IACS-ledningsförmågan för dessa koppar är inte lätt tillgänglig.
Industriella tillämpningar
För industriella tillämpningar värderas syrefri koppar mer för sin kemiska renhet än sin elektriska ledningsförmåga. Koppar av OF/OFE-kvalitet används i plasmaavsättningsprocesser ( förstoftningsprocesser ), inklusive tillverkning av halvledare och supraledarkomponenter , såväl som i andra enheter med ultrahögt vakuum som partikelacceleratorer . I någon av dessa applikationer kan frisättning av syre eller andra föroreningar orsaka oönskade kemiska reaktioner med andra material i den lokala miljön.
Använd ljud i hemmet
Den avancerade högtalartrådsindustrin marknadsför syrefri koppar som har förbättrad ledningsförmåga eller andra elektriska egenskaper som antas vara fördelaktiga för ljudsignalöverföring . Konduktivitetsspecifikationerna för vanliga C11000 (ETP) och dyrare C10200 syrefri (OF) koppar är faktiskt identiska; och även den mycket dyrare C10100 har bara en procent högre konduktivitet – obetydlig i ljudapplikationer.
OFC säljs ändå för både ljud- och videosignaler i ljuduppspelningssystem och hemmabio .
Syrefri fosforhaltig koppar
Koppar med hög elektrisk ledningsförmåga skiljer sig från koppar som deoxiderats genom tillsats av fosfor i smältningsprocessen. Syrefri fosforhaltig koppar (CuOFP) används vanligtvis för strukturella och termiska tillämpningar där kopparmaterialet kommer att utsättas för temperaturer som är tillräckligt höga för att orsaka väteförsprödning eller mer exakt ångförsprödning . Exempel inkluderar svets- / lödstänger och värmeväxlarrör .
Kopparlegeringar som innehåller syre som en förorening (i form av kvarvarande oxider som finns i metallmatrisen) kan bli spröda om de utsätts för hett väte . Vätet diffunderar genom kopparn och reagerar med inneslutningar av Cu 2 O och bildar H 2 O ( vatten ), som sedan bildar trycksatta vattenångbubblor vid korngränserna . Denna process kan göra att kornen tvingas bort från varandra och är känd som ångförsprödning (eftersom ånga produceras, inte för att exponering för ånga orsakar problemet).
CuOFP har valts ut som korrosionsbeständigt material för överpackningen av använt kärnbränsle i KBS-3- konceptet som utvecklats i Sverige och Finland för att slutförvara högaktivt radioaktivt avfall i kristallina bergformationer.