Utjecaj elemenata na svojstva bakra
Neizbježno je da elementi u tragovima uđu u bakar. Zbog različitih svojstava elemenata, oni se možda neće otapati u bakru, imati krutu otopinu u tragovima, veliku količinu krute otopine ili beskonačnu međusobnu topljivost. Topljivost čvrste tvari drastično se smanjuje kako se temperatura smanjuje, au čvrstoj fazi dolazi do složenih faznih promjena. itd., tako da utjecaj na svojstva bakra jako varira.
vodik
Ponašanje vodika u bakru predmet je koji se proučava. Vodik i bakar ne tvore hidride. Topljivost vodika u tekućem i čvrstom bakru raste s porastom temperature, posebno u tekućem bakru, koji ima veliku topljivost. , tijekom skrućivanja, u bakru će se formirati pore, što će rezultirati lomljivošću i površinskim ljuštenjem bakrenih proizvoda;
U čvrstom bakru, vodik postoji u protonskom stanju. Elektroni vodika ispunjavaju orbitu S-sloja atoma bakra i tvore čvrstu otopinu protona. Iako vodik malo utječe na performanse bakra, vodik je štetan za bakar i bakrene legure. Bakar koji sadržava kisik stvara 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 uzrokovat će pore i pukotine;
Razni elementi imaju različite učinke na topljivost vodika u bakru. Elementi poput Ni i Mn povećavaju topljivost, dok elementi poput P i Si smanjuju topljivost vodika u bakru. Vodik u šarži može se kontrolirati smanjenjem vremena taljenja i podešavanjem sastava. sadržajem, površina taline je prekrivena ugljenom kako bi se smanjio sadržaj vodika u bakru.
kisik
Kisik je neizbježan u procesu proizvodnje bakra, a njegov utjecaj je također vrlo važan. Kisik je rijetko čvrst otopljen u bakru. To je {{0}}.06% na 1065 stupnjeva i 0,002% (težinski omjer) na 600 stupnjeva; kisik je depolariziran u bakru. Osim što se teže otapaju u čvrstoj otopini, svi oni postoje u obliku Cu2O. Bakreni oksidi nisu čvrsto topljivi u bakru i predstavljaju eutektičku strukturu Cu+Cu2O, raspoređenu na granicama zrna. Eutektička reakcija je: L sadrži kisik 0,39% 1065 stupnjeva sadrži kisik 0,01%+Cu2O, sadržaj kisika u hipoeutektičkom bakru proporcionalan je količini eutektika, a sadržaj kisika u bakru može se točno odrediti usporedbom sa standardnim slikama ispod mikroskop.
Utjecaj kisika na svojstva bakra i legura je složen. Količine kisika u tragovima imaju mali učinak na električnu vodljivost i mehanička svojstva bakra. Industrijski bakar ima visoku električnu vodljivost. Razlog je taj što kisik, kao deterdžent, može ukloniti mnoge elemente iz bakra. Štetne nečistoće ulaze u trosku u obliku oksida, posebno onih koji mogu ukloniti arsen, antimon, bizmut i druge elemente. Vodljivost bakra koji sadrži malu količinu kisika može doseći 100-103% ± ACS. Bakar visoke čistoće kao što je 6N bakar u kriogenim uvjetima. Vrijednost otpora je prilično niska.
Sadržaj kisika u bakru koji se koristi u električnim vakuumskim komponentama treba strogo kontrolirati. Razlog je taj što električni vakuumski uređaji moraju biti zatvoreni u vodiku. Prisutnost kisika u bakru uzrokovat će 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 20 ppm, a američki standard ASTM propisuje da je sadržaj kisika 3 ppm. Kako bi se kontrolirao sadržaj kisika, u proizvodnji bakra bez kisika treba odabrati visokokvalitetne elektrolitske bakrene sirovine. U procesu taljenja redukcijska atmosfera se usvaja kako bi se povećala površinska pokrivenost rastaljene posude, a drveni ugljen se općenito koristi za zaštitu;
Kada se bakar i bakrene legure tale, općenito treba provesti deoksidaciju. Deoksidansi uključuju fosfor, bor, magnezij itd., koji se dodaju u obliku osnovnih legura. Fosfor je najučinkovitiji dezoksidant, ali zaostalu količinu fosfora treba strogo kontrolirati jer može snažno smanjiti vodljivost bakra i legura.
fosfor
Krutina binarne faze bakra i fosfora pokazuje da postoji eutektička reakcija na 714 stupnjeva: L8,4%→ 1,75%+Cu3P. Kako se temperatura smanjuje, količina krute otopine fosfora u bakru brzo se smanjuje. Na 300 stupnjeva, to je 0.6%, 0.4% na 200 stupnjeva; fosfor otopljen u bakru značajno smanjuje njegovu vodljivost. Vodljivost meke trake koja sadrži P0,014% je 94% IACS, a vodljivost meke trake koja sadrži P0,14% je samo 45,2%;
Fosfor je najučinkovitiji i najjeftiniji dezoksidant. Prisutnost fosfora u tragovima može poboljšati fluidnost taline, poboljšati učinak zavarivanja, otpornost na koroziju i otpornost na omekšavanje bakra i legura, stoga je fosfor vrijedan aditivni element bakra i legura, fosfor bakrena legura koja sadrži P{{1 }}.015-0.04%, naširoko se koristi u proizvodnji građevinskih vodovodnih cijevi, rashladnih i klimatizacijskih toplinskih cijevi te brodskih cijevi za morsku vodu;
Ploče i trake od legure bakra s niskim udjelom fosfora naširoko se koriste u elektroničkoj i kemijskoj industriji. Bakrene legure s niskim sadržajem fosfora također se naširoko koriste u bakrenim trakama okvira integriranih krugova. Legure fosfora i bakra eutektičkog sastava izvrsni su materijali za zavarivanje. Bakrene legure s visokim udjelom fosfora koriste se u Ima superplastičnost između 580-620 stupnjeva i može se vruće ekstrudirati u žicu za zavarivanje φ3-φ5 mm. Važan je materijal za zavarivanje bakra i bakrenih legura, čelika i bakrenih dijelova.
Utjecaj drugih metalnih elemenata na bakar
Magnezij, litij i kalcij ograničeno su topljivi u bakru, a mangan i bakar međusobno su beskonačno topljivi. Ova četiri elementa mogu se koristiti kao deoksidansi za bakar; mangan može poboljšati čvrstoću bakra. Bakrene legure s niskim sadržajem mangana imaju visoku čvrstoću i otpornost na koroziju te se koriste u kemijskom inženjerstvu. Koristi se u mnogim primjenama. Mangan-bakar ima vrlo malo otpornih temperaturnih sustava i izvrsna je otporna legura. Zbog alotropske transformacije, fazna transformacija legure bakra i mangana u čvrstom stanju je vrlo komplicirana. U čvrstoj fazi dolazi do razgradnje amplitudne modulacije, kristalne transformacije i drugih procesa. , ima svojstva smanjenja vibracija i buke te je izvrstan kompozitni materijal za prigušivanje.
Elementi rijetkih zemalja predstavljeni cerijem gotovo da i nisu topljivi u čvrstom stanju u bakru. Njihova uloga u bakru je metamorfoza i pročišćavanje. Oni mogu desulfurizirati i deoksidirati i mogu formirati spojeve visokog tališta s nečistoćama niskog tališta kako bi se uklonili štetni učinci i poboljšala učinkovitost bakra i legura. Plastičnost, dodavanje elemenata rijetke zemlje u gornji sirovi žičani žicu može poboljšati plastičnost i smanjiti pukotine pri hladnom radu.
