Oksijensiz bakır

Oksijensiz bakır (OFC) veya oksijensiz yüksek termal iletkenlikli (OFHC) bakır, oksijen seviyesini %0,001'e veya altına düşürmek için elektrolitik olarak rafine edilmiş ve işlenmiş yüksek iletkenlikli bakır alaşımları grubuna verilen isimdir.
Şartname
Oksijensiz bakır tipik olarak ASTM/UNS veri tabanına göre belirlenir. UNS veritabanı, yüksek iletkenliğe sahip elektriksel bakırın birçok farklı bileşimini içerir. Bunlardan üçü yaygın olarak kullanılır ve ikisi oksijensiz olarak kabul edilir:
C10100 - oksijensiz elektronik (OFE, oxygen-free electronic) olarak da bilinir. Bu, %0,0005 oksijen içeriğine sahip %99,99 saf bakırdır. Minimum %101 IACS iletkenlik derecesine ulaşır. Bu bakır, dikkatle düzenlenmiş, oksijensiz bir ortamda son haline getirilir. Gümüş (Ag) OFE kimyasal spesifikasyonunda bir safsızlık olarak kabul edilir. Bu aynı zamanda burada listelenen üç kalitenin en pahalısıdır.
C10200 - oksijensiz (OF, oxygen-free) olarak da bilinir. OF oksijensiz olarak kabul edilse de, iletkenlik derecesi aşağıdaki daha yaygın ETP derecesinden daha iyi değildir. 0,001 oksijen içeriğine, %99,95 saflığa ve minimum %100 IACS iletkenliğine sahiptir. Saflık yüzdesi açısından gümüş (Ag) içeriği bakır (Cu) olarak sayılır..
C11000 - elektrolitik tok bakır (ETP, electrolytic tough pitch) olarak da bilinir. Bu en yaygın bakırdır. Elektrik uygulamaları için evrenseldir. ETP minimum %100 IACS iletkenlik derecesine sahiptir ve %99,9 saf olması gerekir. 0,02 ila %0,04 oksijen içeriğine sahiptir. Günümüzde satılan ETP'nin çoğu %101 IACS spesifikasyonunu karşılamakta veya aşmaktadır. OF bakırda olduğu gibi, gümüş (Ag) içeriği saflık amacıyla bakır (Cu) olarak sayılır.
Oksijensiz yüksek ısı iletkenlikli
Oksijensiz yüksek ısı iletkenlikli (OFHC) bakır kriyojenikte yaygın olarak kullanılmaktadır. OFHC, işleme sırasında saf oksijensiz metalin kontaminasyonunu önlemek için dikkatle kontrol edilen koşullar altında seçilen rafine katotların ve dökümlerin doğrudan dönüştürülmesiyle üretilir. OFHC bakır üretim yöntemi, %99,99 bakır içeriğine sahip ekstra yüksek kaliteli bir metal sağlar. Bu kadar az yabancı element içeriğiyle, elementel bakırın doğal özellikleri yüksek derecede ortaya çıkarılır. Uygulamada oksijen içeriği tipik olarak %0,001 ila %0,003 arasındadır ve toplam maksimum safsızlık seviyesi %0,03'tür. Bu özellikler yüksek süneklik, yüksek elektrik ve ısı iletkenliği, yüksek darbe dayanımı, iyi sürünme direnci, kaynak kolaylığı ve ultra yüksek vakum altında düşük bağıl uçuculuktur.
Standartlar
İletkenlik genellikle 1913 Uluslararası Tavlı Bakır Standardı olan 5,8107 S/m'ye göre belirlenir. Rafine etme sürecindeki gelişmeler artık bu standardın %101'ini karşılayabilen veya aşabilen OF ve ETP bakır üretmektedir. (Ultra saf bakırın iletkenliği 5,865107 S/m, %102,75 IACS'dir.) OF ve ETP bakırlarının aynı iletkenlik gereksinimlerine sahip olduğu göz önünde bulundurulmalıdır.
Oksijen, bakır iletkenliğini iyileştirmek için faydalı bir rol oynar. Bakır eritme işlemi sırasında, aksi takdirde iletkenliği bozacak safsızlıkları temizlemek için eriyiğin içine kasıtlı olarak oksijen verilir.
Bakır tane yoğunluğunu azaltarak C10100 spesifikasyonunun altında safsızlık seviyelerine ulaşabilen Czochralski yöntemi gibi gelişmiş arıtma işlemleri vardır. Şu anda, bu özel bakırlar için UNS/ASTM sınıflandırması bulunmamaktadır ve bu bakırların IACS iletkenliği kolayca elde edilememektedir.
Sınai uygulamalar
Endüstriyel uygulamalar için oksijensiz bakır, elektrik iletkenliğinden çok kimyasal saflığı açısından değerlidir. OF/OFE sınıfı bakır, yarı iletkenlerin ve süper iletken bileşenlerin üretimi de dahil olmak üzere plazma biriktirme (püskürtme) işlemlerinde ve ayrıca parçacık hızlandırıcılar gibi diğer ultra yüksek vakumlu cihazlarda kullanılır. Bu uygulamaların herhangi birinde, oksijen veya diğer safsızlıkların salınması, yerel ortamdaki diğer malzemelerle istenmeyen kimyasal reaksiyonlara neden olabilir.
Ev ses sisteminde kullanım
Üst düzey hoparlör teli endüstrisi oksijensiz bakırı gelişmiş iletkenliğe veya ses sinyali iletimi için avantajlı olduğu varsayılan diğer elektriksel özelliklere sahip olarak pazarlamaktadır. Aslında, yaygın C11000 (ETP) ve daha yüksek maliyetli C10200 oksijensiz (OF) bakırların iletkenlik özellikleri aynıdır; ve çok daha pahalı olan C10100 bile sadece yüzde bir daha yüksek iletkenliğe sahiptir - bu da ses uygulamalarında önemsizdir.
Yine de OFC, ses oynatma sistemlerinde ve ev sinemasında hem ses hem de video sinyalleri için satılmaktadır.
Oksijensiz fosforlu bakır
Yüksek elektrik iletkenliğine sahip bakırlar, eritme işleminde fosforeklenerek oksijeni giderilmiş bakırlardan farklıdır. Oksijensiz fosfor içeren bakır (CuOFP) genellikle bakır malzemenin hidrojen gevrekliğine neden olacak kadar yüksek sıcaklıklara maruz kalacağı yapısal ve termal uygulamalar için kullanılır. Örnekler arasında kaynak/sert lehim çubukları ve eşanjör boruları bulunur.
Safsızlık olarak oksijen içeren bakır alaşımları (metal matrisinde bulunan kalıntı oksitler şeklinde) sıcak hidrojene maruz kalırsa gevrekleşebilir. Hidrojen bakırın içinde yayılır ve Cu2O kalıntılarıyla reaksiyona girerek H2O oluşturur, bu da tane sınırlarında basınçlı su buharı kabarcıkları oluşturur. Bu süreç tanelerin birbirinden uzaklaşmasına neden olabilir ve buhar gevrekleşmesi olarak bilinir.
CuOFP, İsveç ve Finlandiya'da yüksek seviyeli radyoaktif atıkları kristal kaya oluşumlarında bertaraf etmek için geliştirilen KBS-3 konseptinde tüketilmiş nükleer yakıtın dış koruması için korozyona dayanıklı malzeme olarak seçilmiştir.