Utjecaj sadržaja kisika na svojstva čistog bakra
Kiseonik je jedan od najčešćih i najuticajnijih elemenata nečistoće u čistom bakru. Čak i vrlo niske koncentracije kisika mogu značajno promijeniti fizička, mehanička, električna, termička i procesna svojstva bakra. U industrijskoj proizvodnji sadržaj kiseonika se obično strogo kontroliše u skladu sa scenarijima primene, a njegov uticaj se uglavnom ogleda u sledećim aspektima.
Prvo, kiseonik ima očigledan uticaj na električnu provodljivost čistog bakra.
Bakarni oksid formiran od kiseonika i bakra je poluvodičko jedinjenje sa mnogo većom otpornošću od bakrene matrice. Kada se kisik otopi u bakru u obliku čvrste otopine ili precipitira kao čestice oksida bakra na granicama zrna, to će ometati kretanje slobodnih elektrona, povećati raspršivanje elektrona, a time i smanjiti električnu provodljivost. Uopšteno govoreći, sa povećanjem sadržaja kiseonika, provodljivost bakra se postepeno smanjuje. Za bakar visoke -provodljivosti koji se koristi u kablovima, žicama, motorima i transformatorima, sadržaj kiseonika mora biti strogo ograničen, obično kontrolisan ispod 10 ppm, inače će direktno uticati na efikasnost prenosa i potrošnju energije električnih proizvoda.
Drugo, sadržaj kiseonika određuje toplotnu provodljivost čistog bakra.
Slično provodljivosti, postojanje kiseonika i oksida bakra ometaće širenje toplotnog toka u kristalu. Visok sadržaj kiseonika smanjuje toplotnu provodljivost bakra, čineći ga manje pogodnim za komponente za rasipanje toplote kao što su hladnjaci, izmenjivači toplote i elektronski materijali za pakovanje. Za razliku od toga, bakar bez-kiseonika ili kiseonika-ima izuzetno visoku toplotnu provodljivost i može brzo izvesti toplotu, što je neophodno za elektronsku i električnu opremu visokih{4}}oprema visokih performansi.
Treće, kiseonik ima kritičan uticaj na mehanička svojstva čistog bakra, posebno na plastičnost i žilavost.
Kada je sadržaj kiseonika nizak, bakar i dalje održava dobru duktilnost i savitljivost, pogodan za štancanje, izvlačenje, savijanje i drugu hladnu obradu. Međutim, kada kisik prijeđe određeni raspon, na granicama zrna se formira veliki broj inkluzija bakrenog oksida i krhkih faza, što značajno smanjuje plastičnost i udarnu žilavost bakra. Takav bakar je sklon intergranularnom lomu tokom obrade, a površina je sklona pucanju i defektima narandžine kore. U isto vrijeme, čvrstoća i tvrdoća bakra će se malo povećati s povećanjem kisika, ali to je po cijenu plastičnosti, koja ne pogoduje dubokoj preradi.
Četvrto, sadržaj kiseonika direktno utiče na performanse zavarivanja i vruću obradivost čistog bakra, što je takođe jedan od najzabrinjavajućih problema u industrijskoj preradi.
Bakar koji sadrži visoku količinu kiseonika je vrlo lako proizvesti vodoničnu krtost tokom zavarivanja ili lemljenja. Vodik u atmosferi zavarivanja ili fluksu reaguje sa bakarnim oksidom na visokoj temperaturi da nastane vodena para. Unutar materijala nakuplja se veliki broj mjehurića vodene pare, što rezultira mikro-pukotinama i porama, što ozbiljno smanjuje čvrstoću spoja i nepropusnost zraka. Zbog toga je bakar sa visokim-kiseonikom teško pouzdano zavariti, a takođe je sklon pucanju tokom vrućeg valjanja, toplog kovanja i drugih termičkih obrada. Nasuprot tome, bakar-bez kiseonika ili bakar sa malo-kiseonika ima odlične performanse zavarivanja i široko se koristi u vakuum uređajima, talasovodima i preciznim delovima za zavarivanje.
Osim toga, kisik također utiče na otpornost na koroziju i kvalitet površine čistog bakra.
Inkluzije bakrenog oksida lako postaju tačke iniciranja korozije, ubrzavajući lokalnu koroziju kao što je korozija u obliku jačaka i intergranularna korozija u vlažnom, kiselom ili zagađenom okruženju. Materijali sa visokim sadržajem kiseonika takođe teže dobijaju glatku i svetlu površinu tokom galvanizacije, poliranja i drugih površinskih tretmana, a skloni su i flekama, udubljenjima i slabom prionjivanju premaza.
U industrijskoj klasifikaciji, čisti bakar se često dijeli na bakar-bez kiseonika (OF-Cu), bakar sa niskim-bakarom i bakar sa visokim-kiseonikom prema sadržaju kiseonika.
Bakar bez kiseonika-sa sadržajem kiseonika ispod 5 ppm ima najbolju provodljivost, toplotnu provodljivost, plastičnost i performanse zavarivanja, i koristi se u vrhunskoj-elektronici, vazduhoplovstvu i komunikacijskim poljima. Bakar sa malo-kiseonika se široko koristi u svakodnevnim žicama, kablovima i hardveru zbog svoje umjerene cijene i performansi. Bakar sa visokim -kiseonikom se koristi samo u slučajevima sa niskim zahtjevima za obradu i provodljivost, kao što su neki dijelovi za livenje.
Ukratko
Kiseonik je dvostruki-element u čistom bakru. Višak kiseonika će oštetiti električnu provodljivost, toplotnu provodljivost, plastičnost, performanse zavarivanja i otpornost na koroziju, dok je ultra-nizak kiseonik ključ za osiguranje bakra visokih{3}}bakara. U proizvodnji i primjeni, precizna kontrola sadržaja kisika je važno sredstvo za balansiranje troškova, performansi i vijeka trajanja materijala od čistog bakra.
