נחושת נטולת חמצן: תכונות, יתרונות, יישומים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

נחושת היא מינרל שקיים בחיי אדם במשך אלפי שנים. בימי קדם, הוא שימש בעיקר לייצור ברונזה סגסוגת בדיל. בלטינית, שמו הוא Cuprum. הוא ניתן לו על ידי האי העתיק קפריסין, שהיה אחד המקומות הראשונים שבהם נכרה והותך נחושת ממכרות.

רקע היסטורי, אפיון של נחושת

נחושת שייכת לסדר היסודות הכימיים הבסיסיים. בצורתה הטבעית (הטהורה), זוהי מתכת בעלת גוון אדום-כתום. הוא משמש לייצור מגוון רחב מאוד של מוצרים, הכוללים חוטי חשמל, כלים, צינורות, רדיאטורים לרכב וכו'.

מידע מארכיאולוגים מצביע על כך שהחל להשתמש בנחושת לפני יותר מעשרת אלפים שנה. אז תליון הנחושת, שהתגלה באזורים הצפוניים של עיראק המודרנית, נוצר בסביבות 8700 לפני הספירה.

לנחושת מוליכות תרמית וחשמלית גבוהה והיא קלה לעיבוד חמה וקרה. יש להעמידות בפני קורוזיה גבוהה מאוד. זאת בשל העובדה שנחושת יוצרת שכבת הגנה תחמוצת דקה מאוד על פני השטח שלה כתוצאה מהתגובה שלה עם חמצן.

נחושת מצאה שימוש נרחב בייצור חוטים אקוסטיים, חשמליים ואחרים, הקיימים שם כמתכת בעלת טוהר גבוה או עם תוספות קטנות של כסף, ארסן, זרחן, טלוריום, גופרית.

תהליך קבלת

נחושת נטולת חמצן מטוהרת במיוחד מיוצרת בתהליך הנקרא זיקוק חשמלי. הוא מתיישב על הקתודות של תאים חשמליים, וכתוצאה מכך יש לו שם אחר - נחושת קתודית. הטוהר מגיע לכ-99.99%. מתכת כזו נקראת גם נחושת נטולת חמצן, בעלת דרגת טיהור גבוהה (OFC - Oxygen-Free Copper).

נחושת טהורה מותכת לאחר מכן יוצקים לתבניות מיוחדות בעלות חלקים מרובעים או מלבניים. תהליך זה מתרחש בוואקום, בהיעדר חמצן, המונע את חדירתו למתכת המותכת. היעדר זיהומי חמצן בנחושת כזו מגביר באופן משמעותי את המוליכות החשמלית והחוזק שלה.

ניקיון

לנחושת OFC ללא חמצן יש דרגות טיהור שונות. טוהר המתכת מצוין באופן הבא: " N". במקום כוכבית (), מוכנס מספר שחושף מידע על מספר התשע אחרי הנקודה העשרונית. לפיכך, המותג של נחושת נטולת חמצן OFC 6N מדווח כי המתכת הטהורה בו היא 99.999999%. כמות החומר הזר היא 0.000001%.

הייצור הראשון של נחושת באיכות 6N בוצע בשנת 1985 ביפן על ידי חברת Nippon Mining Co. נחושת מטוהרת נטולת חמצן נכנסה לייצור המוני ב-1987. תחומי היישום העיקריים אז היו חוטים אקוסטיים, כבלי רשת מקושרים.

כיום, די הרבה יצרנים בעולם, כולל הפדרציה הרוסית, מייצרים נחושת טהורה כזו.

חברות מסוימות טוענות שהן השיגו דרגת טיהור מעל 6 -7N, 8N וכו'. אבל יש לזכור שכרגע אין אחדות בקביעת הסטנדרטים לטוהר הנחושת נטולת החמצן והאיכות שלו. במקרים מסוימים, נוכחותם של כל זיהומים פשוט לא נלקחת בחשבון. בדרך כלל, תכלילים זרים כאלה כוללים כסף.

Metal Virtues

הטבות OFC נחושת ללא חמצן כוללות:

• בוואקום, כאשר הוא מחומם, הוא אינו נשבר או הופך שביר;
• יכול לשנות צורה בקלות במהלך דפורמציה קרה (כאשר נחשף ללחץ בטמפרטורת החדר או קרוב אליהם);
• לא משנה צבע בתנאים שונים;
• ההתנגדות החשמלית הממוצעת של מתכת כזו קבועה;
• המוליכות תמיד גבוהה;
• מתכת זו הומוגנית במבנה שלה;
• עובד בחופשיות על ידי הלחמה וריתוך.

Applications

בשל איכויותיו ותכונותיו, ללא חמצןנחושת מצאה יישום במגוון מוצרים, כלומר:

• עשויות ממנו פיתולי שנאי;
• בשימוש בייצור כבלים קואקסיאליים;
• בשימוש במערכות והתקנים אלקטרוניים;
• מתכת חיונית במוליכי-על ובמאיצים ליניאריים;
• היא מרכיב מבני חשוב של חוטי תקשורת וכבלים המיועדים לפעולה מתחת למים;
• הוא חלק מחיווט השנאי הנוכחי.

נחושת נטולת חמצן משמשת גם בטכנולוגיית ואקום. זה הכרחי בתכנון של מערכות הפצת ואקום ומוליכים למחצה.

הוא נמצא בשימוש נרחב בייצור מוצרים לתעשיית החלל.

בין התחומים האחרים שבהם נעשה שימוש בנחושת נטולת חמצן הם: רדיו אלקטרוניקה, מיקרואלקטרוניקה, רדיו ומכשור, אנרגיה גרעינית, תעשיות תכשיטים ובנייה.

מחוטים וצינורות עשויים ממנו, המיועדים לעבוד בשדות אלקטרומגנטיים חזקים. נחושת נטולת חמצן היא הבסיס לייצור אנודות אלקטרוכימיות.

יישומי קתודה נחושת

מוצרי כבלים מודרניים המיוצרים באמצעות נחושת נטולת חמצן הם בעלי מוליכות גבוהה. זה מאפשר לבצע אותות חשמליים ברוחב פס גבוה עם חתכי חוטים קטנים יותר.

עם זאת, ראוי לציין שלא נעשה שימוש נרחב בכבלי נחושת נטולי חמצן. והכל בגללחוטים העשויים ממתכת זו יקרים. כדי להשיג את הפרמטרים הרצויים, הם משתמשים בנחושת פשוטה בקוטר גדול, ומעדיפים לא להוציא כסף על מוצרי נחושת יקרים ללא חמצן.

אבל יש גם אזורים שבהם מועדפת מוליכות גבוהה בשילוב עם קוטרי חוטים קטנים. זה הכרחי כדי להבטיח, בין היתר, מראה אסתטי. תחומים אלה כוללים ייצור של ציוד מוזיקלי, אוזניות איכותיות, וכן כאלה שבהם אתה צריך להשיג מכשירים המשחזרים צלילים באיכות גבוהה ברמה מקצועית.

כאשר משתמשים בנחושת כזו, היתרונות שלה בעמידה בפני קורוזיה פנימיים מצוינים. בשל תכונה זו, חוטי נחושת נטולי חמצן אינם מאבדים את המאפיינים שלהם לאורך זמן. מסיבה זו, כבלים מלאים במתכת זו משמשים בסביבות שבהן יש לחות גבוהה.