Utjecaj elemenata na svojstva bakra
Neizbežno je da elementi u tragovima uđu u bakar. Zbog različitih karakteristika elemenata, oni se ne mogu rastvoriti u bakru, imati tragove čvrstog rastvora, veliku količinu čvrstog rastvora ili beskonačnu međusobnu rastvorljivost. Rastvorljivost krute tvari drastično opada kako temperatura pada, a u čvrstoj fazi dolazi do složenih faznih promjena. itd., tako da uticaj na svojstva bakra veoma varira.
vodonik
Ponašanje vodonika u bakru je predmet koji se proučava. Vodik i bakar ne stvaraju hidride. Rastvorljivost vodonika u tekućem i čvrstom bakru raste kako temperatura raste, posebno u tekućem bakru, koji ima veliku topljivost. , tokom skrućivanja, u bakru će se formirati pore, što će rezultirati krhkošću i površinskim ljuštenjem proizvoda od bakra;
U čvrstom bakru, vodonik postoji u protonskom stanju. Elektroni vodika ispunjavaju orbitu S-sloja atoma bakra i formiraju čvrstu otopinu protona. Iako vodonik ima mali uticaj na performanse bakra, vodonik je štetan za bakar i legure bakra. Bakar koji sadrži kiseonik će proizvesti pukotine kada se žari u vodiku, što se naziva "vodikova bolest". Razlog je taj što dolazi do reakcije Cu2O+H2 ⇌ 2Cu+H2O, a stvorena vodena para će uzrokovati pore i pukotine;
Različiti elementi imaju različite efekte na rastvorljivost vodonika u bakru. Elementi kao što su Ni i Mn povećavaju rastvorljivost, dok elementi kao što su P i Si smanjuju rastvorljivost vodonika u bakru. Vodik u punjenju može se kontrolisati smanjenjem vremena topljenja i podešavanjem sastava. sadržaja, površina taline je prekrivena drvenim ugljem kako bi se smanjio sadržaj vodika u bakru.
kiseonik
Kiseonik je neizbežan u procesu proizvodnje bakra, a njegov uticaj je takođe veoma važan. Kiseonik je rijetko u krutom stanju otopljen u bakru. To je {{0}}.06% na 1065 stepeni i 0,002% (težinski odnos) na 600 stepeni; kiseonik je depolarizovan u bakru. Osim što se teže rastvaraju u čvrstom rastvoru, svi oni postoje u obliku Cu2O. Bakarni oksidi nisu čvrsto rastvorljivi u bakru i predstavljaju Cu+Cu2O eutektičku strukturu, raspoređenu na granicama zrna. Eutektička reakcija je: L koji sadrži kiseonik 0,39% 1065 stepeni sadrži kiseonik 0,01%+Cu2O, sadržaj kiseonika u hipoeutektičkom bakru je proporcionalan količini eutektika, a sadržaj kiseonika u bakru može se precizno odrediti upoređivanjem sa standardnim slikama ispod mikroskop.
Utjecaj kisika na svojstva bakra i legura je složen. Količine kiseonika u tragovima imaju mali uticaj na električnu provodljivost i mehanička svojstva bakra. Industrijski bakar ima visoku električnu provodljivost. Razlog je taj što kisik, kao deterdžent, može ukloniti mnoge elemente iz bakra. Štetne nečistoće ulaze u šljaku u obliku oksida, posebno onih koji mogu ukloniti arsen, antimon, bizmut i druge elemente. Provodljivost bakra koji sadrži malu količinu kiseonika može dostići 100-103% ± ACS. Bakar visoke čistoće kao što je 6N bakar u kriogenim uslovima Vrijednost otpora je prilično niska.
Sadržaj kisika u bakru koji se koristi u električnim vakuumskim komponentama treba strogo kontrolirati. Razlog je taj što električni vakuum uređaji moraju biti zapečaćeni vodonikom. Prisutnost kisika u bakru će uzrokovati vodikovu bolest i oštetiti okruženje visokog vakuuma uređaja. Stoga bi bakar koji se koristi u električnim vakuumskim komponentama trebao biti bakar bez kisika, kineski nacionalni standardi propisuju da je sadržaj kisika u bakru bez kisika manji od 20ppm, a američki ASTM standard propisuje da je sadržaj kisika 3ppm. Kako bi se kontrolirao sadržaj kisika, u proizvodnji bakra bez kisika treba odabrati visokokvalitetne elektrolitičke bakrene sirovine. U procesu topljenja usvojena je redukujuća atmosfera kako bi se poboljšala pokrivenost površine rastopljenog bazena, a drveni ugalj se općenito koristi za zaštitu;
Kada se bakar i legure bakra tope, generalno treba izvršiti deoksidaciju. Deoksidansi uključuju fosfor, bor, magnezij, itd., koji se dodaju u obliku matičnih legura. Fosfor je najefikasniji deoksidizator, ali zaostalu količinu fosfora treba strogo kontrolisati jer može snažno smanjiti provodljivost bakra i legura.
fosfor
Čvrsta bakar-fosfor binarna faza pokazuje da postoji eutektička reakcija na 714 stepeni: L8,4%→ 1,75%+Cu3P. Kako temperatura pada, količina čvrstog rastvora fosfora u bakru brzo opada. Na 300 stepenu, to je 0,6%, 0,4% na 200 stepeni; fosfor rastvoren u bakru značajno smanjuje njegovu provodljivost. Provodljivost mekane trake koja sadrži P0,014% je 94% IACS, a provodljivost mekane trake koja sadrži P0,14% je samo 45,2%;
Fosfor je najefikasniji i najjeftiniji deoksidans. Prisustvo fosfora u tragovima može poboljšati fluidnost taline, poboljšati performanse zavarivanja, otpornost na koroziju i otpornost na omekšavanje bakra i legura, pa je fosfor vrijedan aditivni elementi bakra i legura, fosfor legura bakra koja sadrži P{{1 }}.015-0.04%, široko se koristi u proizvodnji vodovodnih cijevi za zgrade, toplinskih cijevi za hlađenje i klimatizaciju i brodskih cijevi za morsku vodu;
Ploče i trake od legure bakra sa niskim sadržajem fosfora se široko koriste u elektronskoj i hemijskoj industriji. Legure bakra sa niskim sadržajem fosfora takođe se široko koriste u bakarnim trakama sa olovnim okvirom integrisanog kola. Legure fosfora i bakra eutektičkog sastava su odlični materijali za zavarivanje. Koriste se legure bakra sa visokim sadržajem fosfora. Ima superplastičnost između 580-620 stepena i može se vruće ekstrudirati u φ3-φ5 mm žicu za zavarivanje. Važan je materijal za zavarivanje bakra i legura bakra, čelika i bakrenih dijelova.
Utjecaj ostalih metalnih elemenata na bakar
Magnezijum, litijum i kalcijum su ograničeno rastvorljivi u bakru, a mangan i bakar su beskonačno rastvorljivi jedan u drugom. Sva ova četiri elementa mogu se koristiti kao deoksidatori bakra; mangan može poboljšati snagu bakra. Legure bakra sa niskim sadržajem mangana imaju visoku čvrstoću i otpornost na koroziju i koriste se u hemijskom inženjerstvu. Koristi se u mnogim aplikacijama. Mangan-bakar ima vrlo malo otpornih temperaturnih sistema i odlična je legura otpornosti. Zbog alotropske transformacije, fazna transformacija legure bakra i mangana u čvrstom stanju je vrlo složena. U čvrstoj fazi ima dekompoziciju amplitudne modulacije, transformaciju kristala i druge procese. , ima svojstva smanjenja vibracija i buke i odličan je kompozitni materijal za prigušivanje.
Rijetki zemni elementi predstavljeni cerijumom gotovo da nisu u čvrstom stanju rastvorljivi u bakru. Njihova uloga u bakru je metamorfoza i pročišćavanje. Oni mogu odsumporavati i deoksidirati, i mogu formirati spojeve visoke tačke topljenja sa nečistoćama niske tačke topljenja kako bi eliminisali štetne efekte i poboljšali performanse bakra i legura. Plastičnost, dodavanjem rijetkih zemljanih elemenata u gornji dio žice za livenje može poboljšati plastičnost i smanjiti pukotine u hladnom radu.
