Efectul elementelor asupra proprietăților cuprului
Este inevitabil ca oligoelemente să intre în cupru. Datorită diferitelor caracteristici ale elementelor, acestea pot să nu se dizolve în cupru, să aibă o cantitate mică de soluție solidă, o cantitate mare de soluție solidă sau o solubilitate reciprocă infinită. Solubilitatea solidului scade drastic pe măsură ce temperatura scade și există schimbări complexe de fază în faza solidă. etc., astfel încât impactul asupra proprietăților cuprului variază foarte mult.
hidrogen
Comportarea hidrogenului în cupru este un subiect care se studiază. Hidrogenul și cuprul nu formează hidruri. Solubilitatea hidrogenului în cuprul lichid și solid crește pe măsură ce temperatura crește, în special în cuprul lichid, care are o solubilitate mare. , în timpul solidificării, se vor forma pori în cupru, având ca rezultat fragilitatea și decojirea suprafeței produselor din cupru;
În cuprul solid, hidrogenul există în stare de proton. Electronii hidrogenului umplu orbita stratului S a atomilor de cupru pentru a forma o soluție solidă de protoni. Deși hidrogenul are un efect redus asupra performanței cuprului, hidrogenul este dăunător cuprului și aliajelor de cupru. Cuprul care conține oxigen va produce fisuri atunci când este recoapt în hidrogen, ceea ce se numește „boala hidrogenului”. Motivul este că are loc reacția Cu2O+H2 ⇌ 2Cu+H2O, iar vaporii de apă generați vor provoca pori și fisuri;
Diverse elemente au efecte diferite asupra solubilității hidrogenului în cupru. Elemente precum Ni și Mn cresc solubilitatea, în timp ce elemente precum P și Si reduc solubilitatea hidrogenului în cupru. Hidrogenul din încărcătură poate fi controlat prin reducerea timpului de topire și ajustarea compoziției. conținut, suprafața topiturii este acoperită cu cărbune pentru a reduce conținutul de hidrogen din cupru.
oxigen
Oxigenul este inevitabil în procesul de producție a cuprului, iar influența acestuia este, de asemenea, foarte importantă. Oxigenul este rareori solid dizolvat în cupru. Este {{0}}.06% la 1065 de grade și 0,002% (raport greutate) la 600 de grade; oxigenul este depolarizat în cupru. Cu excepția faptului că se dizolvă mai puțin ușor în soluție solidă, toate există sub formă de Cu2O. Oxizii de cupru nu sunt solid solubili în cupru și prezintă o structură eutectică Cu+Cu2O, distribuită la limitele granulelor. Reacția eutectică este: L care conține oxigen 0,39% 1065 grade care conține oxigen 0,01% + Cu2O, conținutul de oxigen din cuprul hipoeutectic este proporțional cu cantitatea de eutectic, iar conținutul de oxigen din cupru poate fi determinat cu precizie comparându-l cu imaginile standard de sub un microscop.
Efectul oxigenului asupra proprietăților cuprului și aliajelor este complex. Urmele de oxigen au un efect redus asupra conductivității electrice și proprietăților mecanice ale cuprului. Cuprul industrial are o conductivitate electrică ridicată. Motivul este că oxigenul, ca detergent, poate elimina multe elemente din cupru. Impuritățile nocive pătrund în zgură sub formă de oxizi, în special cei care pot elimina arsenicul, antimoniul, bismutul și alte elemente. Conductivitatea cuprului care conține o cantitate mică de oxigen poate atinge 100-103% ± ACS. Cupru de înaltă puritate, cum ar fi cuprul 6N în condiții criogenice. Valoarea rezistenței este destul de scăzută.
Conținutul de oxigen al cuprului utilizat în componentele electrice de vid trebuie controlat strict. Motivul este că dispozitivele electrice de vid trebuie sigilate în hidrogen. Prezența oxigenului în cupru va provoca boala hidrogenului și va cauza deteriorarea mediului cu vid înalt al dispozitivului. Prin urmare, cuprul utilizat în componentele electrice de vid ar trebui să fie cupru fără oxigen, standardele naționale chineze stipulează că conținutul de oxigen din cuprul fără oxigen este mai mic de 20 ppm, iar standardul american ASTM stipulează că conținutul de oxigen este de 3 ppm. Pentru a controla conținutul de oxigen, materii prime de cupru electrolitic de înaltă calitate trebuie selectate în producția de cupru fără oxigen. În procesul de topire, se adoptă o atmosferă reducătoare pentru a spori acoperirea suprafeței bazinului topit, iar cărbunele este utilizat în general pentru protecție;
Când cuprul și aliajele de cupru sunt topite, dezoxidarea trebuie efectuată în general. Dezoxidanții includ fosfor, bor, magneziu etc., care sunt adăugate sub formă de aliaje principale. Fosforul este cel mai eficient dezoxidant, dar cantitatea reziduală de fosfor trebuie controlată cu strictețe, deoarece poate reduce puternic conductivitatea cuprului și aliajelor.
fosfor
Solidul în fază binară cupru-fosfor arată că există o reacție eutectică la 714 grade: L8,4%→ 1,75%+Cu3P. Pe măsură ce temperatura scade, cantitatea de soluție solidă de fosfor din cupru scade rapid. La 300 grade , este de 0,6%, 0,4% la 200 de grade ; fosforul dizolvat în cupru îi reduce semnificativ conductivitatea. Conductivitatea benzii moale care conține P0,014% este de 94% IACS, iar conductivitatea benzii moale care conține P0,14% este de numai 45,2%;
Fosforul este cel mai eficient și cel mai ieftin dezoxidant. Prezența unor urme de fosfor poate îmbunătăți fluiditatea topiturii, îmbunătățirea performanței de sudare, rezistența la coroziune și rezistența la înmuiere a cuprului și aliajelor, astfel încât fosforul este Elemente aditive valoroase de cupru și aliaje, aliaj de cupru fosfor care conține P{{1 }}.015-0.04%, este utilizat pe scară largă în producția de conducte de apă pentru clădiri, conducte de căldură pentru refrigerare și aer condiționat și conducte de apă de mare pentru nave;
Plăcile și benzile din aliaj de cupru cu conținut scăzut de fosfor sunt utilizate pe scară largă în industria electronică și chimică. Aliajele de cupru cu conținut scăzut de fosfor sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în benzile de cupru cu cadru de plumb de circuite integrate. Aliajele fosfor-cupru cu compoziție eutectică sunt materiale excelente de sudare. Aliajele de cupru cu conținut ridicat de fosfor sunt utilizate în Are o superplasticitate între 580-620 grade și pot fi extrudate la cald în sârmă de sudură φ{3-φ5 mm. Este un material important pentru sudarea cupru și aliaje de cupru, oțel și piese din cupru.
Influența altor elemente metalice asupra cuprului
Magneziul, litiul și calciul sunt solubile limitat în cupru, iar manganul și cuprul sunt infinit solubile unul în celălalt. Aceste patru elemente pot fi toate folosite ca dezoxidanți pentru cupru; manganul poate îmbunătăți rezistența cuprului. Aliajele de cupru cu conținut scăzut de mangan au rezistență ridicată și rezistență la coroziune și sunt utilizate în inginerie chimică. Este folosit în multe aplicații. Mangan-cuprul are foarte puține sisteme de rezistență la temperatură și este un aliaj de rezistență excelent. Datorită transformării alotropice, transformarea de fază a aliajului cupru-mangan în stare solidă este foarte complicată. În faza solidă, are descompunere cu modulație de amplitudine, transformare de cristal și alte procese. , are proprietăți de reducere a vibrațiilor și a zgomotului și este un material compozit de amortizare excelent.
Elementele pământurilor rare reprezentate de ceriu aproape că nu sunt solubile în solid în cupru. Rolul lor în cupru este de a metamorfoza și de a purifica. Ele pot desulfura și dezoxida și pot forma compuși cu punct de topire înalt cu impurități cu punct de topire scăzut pentru a elimina efectele nocive și pentru a îmbunătăți performanța cuprului și aliajelor. Plasticitatea, adăugarea de elemente de pământ rare la semifabricatul superior al sârmei de turnare poate îmbunătăți plasticitatea și reduce fisurile de lucru la rece.
