Επίδραση στοιχείων στις ιδιότητες του χαλκού
Είναι αναπόφευκτη η είσοδος ιχνοστοιχείων στον χαλκό. Λόγω των διαφορετικών χαρακτηριστικών των στοιχείων, μπορεί να μην διαλύονται στον χαλκό, να μην έχουν ίχνη στερεού διαλύματος, μεγάλη ποσότητα στερεού διαλύματος ή άπειρη αμοιβαία διαλυτότητα. Η διαλυτότητα του στερεού μειώνεται δραστικά καθώς μειώνεται η θερμοκρασία και υπάρχουν σύνθετες αλλαγές φάσης στη στερεά φάση. κ.λπ., επομένως ο αντίκτυπος στις ιδιότητες του χαλκού ποικίλλει ευρέως.
υδρογόνο
Η συμπεριφορά του υδρογόνου στον χαλκό είναι ένα θέμα που μελετάται. Το υδρογόνο και ο χαλκός δεν σχηματίζουν υδρίδια. Η διαλυτότητα του υδρογόνου σε υγρό και στερεό χαλκό αυξάνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, ιδιαίτερα στον υγρό χαλκό, ο οποίος έχει μεγάλη διαλυτότητα. , κατά τη στερεοποίηση, θα σχηματιστούν πόροι στον χαλκό, με αποτέλεσμα την ευθραυστότητα και το επιφανειακό ξεφλούδισμα των προϊόντων χαλκού.
Στον στερεό χαλκό, το υδρογόνο υπάρχει σε κατάσταση πρωτονίου. Τα ηλεκτρόνια του υδρογόνου γεμίζουν την τροχιά της στιβάδας S των ατόμων χαλκού για να σχηματίσουν ένα στερεό διάλυμα πρωτονίων. Αν και το υδρογόνο έχει μικρή επίδραση στην απόδοση του χαλκού, το υδρογόνο είναι επιβλαβές για τον χαλκό και τα κράματα χαλκού. Ο χαλκός που περιέχει οξυγόνο θα δημιουργήσει ρωγμές κατά την ανόπτηση σε υδρογόνο, το οποίο ονομάζεται «νόσος του υδρογόνου». Ο λόγος είναι ότι συμβαίνει η αντίδραση Cu2O+H2 ⇌ 2Cu+H2O και οι υδρατμοί που δημιουργούνται θα προκαλέσουν πόρους και ρωγμές.
Διάφορα στοιχεία έχουν διαφορετικές επιδράσεις στη διαλυτότητα του υδρογόνου στον χαλκό. Στοιχεία όπως το Ni και το Mn αυξάνουν τη διαλυτότητα, ενώ στοιχεία όπως το P και το Si μειώνουν τη διαλυτότητα του υδρογόνου στον χαλκό. Το υδρογόνο στο φορτίο μπορεί να ελεγχθεί με τη μείωση του χρόνου τήξης και τη ρύθμιση της σύνθεσης. περιεχόμενο, η επιφάνεια του τήγματος καλύπτεται με άνθρακα για να μειωθεί η περιεκτικότητα σε υδρογόνο στον χαλκό.
οξυγόνο
Το οξυγόνο είναι αναπόφευκτο στη διαδικασία παραγωγής του χαλκού και η επιρροή του είναι επίσης πολύ σημαντική. Το οξυγόνο σπάνια είναι στερεό διαλυμένο στον χαλκό. Είναι {{0}}.06% σε 1065 μοίρες και 0,002% (αναλογία βάρους) σε 600 μοίρες ; Το οξυγόνο αποπολώνεται στον χαλκό. Εκτός από το ότι διαλύονται λιγότερο εύκολα σε στερεό διάλυμα, υπάρχουν όλα με τη μορφή Cu2O. Τα οξείδια του χαλκού δεν είναι στερεά διαλυτά στον χαλκό και παρουσιάζουν ευτηκτική δομή Cu+Cu2O, κατανεμημένη στα όρια των κόκκων. Η ευτηκτική αντίδραση είναι: L που περιέχει οξυγόνο 0,39% 1065 μοίρες που περιέχει οξυγόνο 0,01%+Cu2O, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στον υποευτηκτικό χαλκό είναι ανάλογη με την ποσότητα της ευτηκτικής και η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στον χαλκό μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια συγκρίνοντάς την με τις τυπικές εικόνες παρακάτω ένα μικροσκόπιο.
Η επίδραση του οξυγόνου στις ιδιότητες του χαλκού και των κραμάτων είναι πολύπλοκη. Μικρές ποσότητες οξυγόνου έχουν μικρή επίδραση στην ηλεκτρική αγωγιμότητα και τις μηχανικές ιδιότητες του χαλκού. Ο βιομηχανικός χαλκός έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Ο λόγος είναι ότι το οξυγόνο, ως απορρυπαντικό, μπορεί να αφαιρέσει πολλά στοιχεία από τον χαλκό. Οι επιβλαβείς ακαθαρσίες εισέρχονται στη σκωρία με τη μορφή οξειδίων, ειδικά εκείνων που μπορούν να αφαιρέσουν το αρσενικό, το αντιμόνιο, το βισμούθιο και άλλα στοιχεία. Η αγωγιμότητα του χαλκού που περιέχει μικρή ποσότητα οξυγόνου μπορεί να φτάσει το 100-103% ± ACS. Χαλκός υψηλής καθαρότητας όπως χαλκός 6Ν υπό κρυογονικές συνθήκες Η τιμή αντίστασης είναι αρκετά χαμηλή.
Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο του χαλκού που χρησιμοποιείται στα ηλεκτρικά εξαρτήματα κενού θα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά. Ο λόγος είναι ότι οι ηλεκτρικές συσκευές κενού πρέπει να σφραγίζονται σε υδρογόνο. Η παρουσία οξυγόνου στον χαλκό θα προκαλέσει ασθένεια υδρογόνου και θα προκαλέσει βλάβη στο περιβάλλον υψηλού κενού της συσκευής. Επομένως, ο χαλκός που χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικά εξαρτήματα κενού θα πρέπει να είναι χαλκός χωρίς οξυγόνο, τα κινεζικά εθνικά πρότυπα ορίζουν ότι η περιεκτικότητα σε οξυγόνο σε χαλκό χωρίς οξυγόνο είναι μικρότερη από 20 ppm και το αμερικανικό πρότυπο ASTM ορίζει ότι η περιεκτικότητα σε οξυγόνο είναι 3 ppm. Για τον έλεγχο της περιεκτικότητας σε οξυγόνο, θα πρέπει να επιλέγονται υψηλής ποιότητας πρώτες ύλες ηλεκτρολυτικού χαλκού στην παραγωγή χαλκού χωρίς οξυγόνο. Στη διαδικασία τήξης υιοθετείται μια αναγωγική ατμόσφαιρα για την ενίσχυση της επιφανειακής κάλυψης της λιωμένης δεξαμενής, και ο άνθρακας χρησιμοποιείται γενικά για προστασία.
Όταν ο χαλκός και τα κράματα χαλκού τήκονται, θα πρέπει γενικά να πραγματοποιείται αποξείδωση. Τα αποοξειδωτικά περιλαμβάνουν φώσφορο, βόριο, μαγνήσιο κ.λπ., τα οποία προστίθενται με τη μορφή κύριων κραμάτων. Ο φώσφορος είναι ο πιο αποτελεσματικός αποοξειδωτικός παράγοντας, αλλά η υπολειπόμενη ποσότητα φωσφόρου θα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά γιατί μπορεί να μειώσει σημαντικά την αγωγιμότητα του χαλκού και των κραμάτων.
φώσφορος
Το στερεό δυαδικής φάσης χαλκού-φωσφόρου δείχνει ότι υπάρχει ευτηκτική αντίδραση στους 714 βαθμούς : L8,4%→ 1,75%+Cu3P. Καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, η ποσότητα του στερεού διαλύματος φωσφόρου στον χαλκό μειώνεται γρήγορα. Σε 300 βαθμούς , είναι 0,6%, 0,4% στις 200 μοίρες ; ο φώσφορος διαλυμένος στον χαλκό μειώνει σημαντικά την αγωγιμότητά του. Η αγωγιμότητα της μαλακής ταινίας που περιέχει P0,014% είναι 94% IACS, και η αγωγιμότητα της μαλακής ταινίας που περιέχει P0,14% είναι μόνο 45,2%.
Ο φώσφορος είναι ο πιο αποτελεσματικός και φθηνότερος αποοξειδωτικός παράγοντας. Η παρουσία ιχνών ποσοτήτων φωσφόρου μπορεί να βελτιώσει τη ρευστότητα του τήγματος, να βελτιώσει την απόδοση συγκόλλησης, την αντίσταση στη διάβρωση και την αντίσταση μαλακώματος του χαλκού και των κραμάτων, επομένως ο φώσφορος είναι πολύτιμα πρόσθετα στοιχεία χαλκού και κραμάτων, κράμα χαλκού φωσφόρου που περιέχει P{{1 }}.015-0.04%, χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή σωλήνων ύδρευσης κτιρίων, σωλήνων θερμότητας ψύξης και κλιματιστικών και σωλήνων θαλασσινού νερού πλοίων.
Οι πλάκες και οι ταινίες από κράμα χαλκού χαμηλής περιεκτικότητας σε φώσφορο χρησιμοποιούνται ευρέως στις βιομηχανίες ηλεκτρονικών και χημικών. Τα κράματα χαλκού χαμηλής περιεκτικότητας σε φώσφορο χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε χάλκινες λωρίδες πλαισίου μολύβδου ολοκληρωμένου κυκλώματος. Τα κράματα φωσφόρου-χαλκού με ευτηκτική σύνθεση είναι εξαιρετικά υλικά συγκόλλησης. Χρησιμοποιούνται κράματα χαλκού με υψηλή περιεκτικότητα σε φώσφορο στο Έχει υπερπλαστικότητα μεταξύ 580-620 βαθμών και μπορεί να εξωθείται εν θερμώ σε φ3-φ5 mm σύρμα συγκόλλησης. Είναι ένα σημαντικό υλικό για τη συγκόλληση χαλκού και κραμάτων χαλκού, χάλυβα και εξαρτημάτων χαλκού.
Η επίδραση άλλων μεταλλικών στοιχείων στον χαλκό
Το μαγνήσιο, το λίθιο και το ασβέστιο είναι περιορισμένα διαλυτά στον χαλκό και το μαγγάνιο και ο χαλκός είναι απείρως διαλυτά μεταξύ τους. Αυτά τα τέσσερα στοιχεία μπορούν όλα να χρησιμοποιηθούν ως αποοξειδωτές για τον χαλκό. Το μαγγάνιο μπορεί να βελτιώσει την αντοχή του χαλκού. Τα κράματα χαλκού χαμηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο έχουν υψηλή αντοχή και αντοχή στη διάβρωση και χρησιμοποιούνται στη χημική μηχανική. Χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές. Το μαγγάνιο-χαλκός έχει πολύ λίγα συστήματα θερμοκρασίας αντίστασης και είναι ένα εξαιρετικό κράμα αντοχής. Λόγω του αλλοτροπικού μετασχηματισμού, ο μετασχηματισμός φάσης του κράματος χαλκού-μαγγανίου στη στερεά κατάσταση είναι πολύ περίπλοκος. Στη στερεά φάση, έχει αποσύνθεση διαμόρφωσης πλάτους, μετασχηματισμό κρυστάλλων και άλλες διεργασίες. , έχει ιδιότητες μείωσης κραδασμών και θορύβου και είναι ένα εξαιρετικό σύνθετο υλικό απόσβεσης.
Τα στοιχεία σπανίων γαιών που αντιπροσωπεύονται από το δημήτριο είναι σχεδόν μη στερεοδιαλυτά στον χαλκό. Ο ρόλος τους στον χαλκό είναι να μεταμορφώνουν και να καθαρίζουν. Μπορούν να αποθείωθούν και να αποοξειδωθούν και μπορούν να σχηματίσουν ενώσεις υψηλού σημείου τήξης με ακαθαρσίες χαμηλού σημείου τήξης για την εξάλειψη των επιβλαβών επιπτώσεων και τη βελτίωση της απόδοσης του χαλκού και των κραμάτων. Η πλαστικότητα, η προσθήκη στοιχείων σπάνιων γαιών στο επάνω κάλυμμα καλωδίου χύτευσης μπορεί να βελτιώσει την πλαστικότητα και να μειώσει τις ρωγμές ψυχρής εργασίας.
