Утицај садржаја кисеоника на својства чистог бакра

Кисеоник је један од најчешћих и најутицајнијих елемената нечистоће у чистом бакру. Чак и веома ниске концентрације кисеоника могу значајно да промене физичка, механичка, електрична, термичка и процесна својства бакра. У индустријској производњи, садржај кисеоника се обично строго контролише у складу са сценаријима примене, а његов утицај се углавном огледа у следећим аспектима.

Оксид бакра формиран од кисеоника и бакра је полупроводничко једињење са много већом отпорношћу од бакарне матрице. Када се кисеоник раствори у бакру у облику чврстог раствора или преципитира као честице оксида бакра на границама зрна, то ће ометати кретање слободних електрона, повећати расејање електрона и тако смањити електричну проводљивост. Уопштено говорећи, са повећањем садржаја кисеоника, проводљивост бакра се постепено смањује. За бакар високе{3}}проводљивости који се користи у кабловима, жицама, моторима и трансформаторима, садржај кисеоника мора бити строго ограничен, обично контролисан испод 10 ппм, иначе ће директно утицати на ефикасност преноса и потрошњу енергије електричних производа.

Друго, садржај кисеоника одређује топлотну проводљивост чистог бакра. 

Слично проводљивости, постојање кисеоника и оксида бакра ометаће ширење топлотног тока у кристалу. Висок садржај кисеоника смањује топлотну проводљивост бакра, чинећи га мање погодним за компоненте за расипање топлоте као што су хладњаци, измењивачи топлоте и електронски материјали за паковање. Насупрот томе, бакар без-кисеоника или кисеоника-има изузетно високу топлотну проводљивост и може брзо да изнесе топлоту, што је неопходно за електронску и електричну опрему високих{4}}опрема високих перформанси.

Треће, кисеоник има критичан утицај на механичка својства чистог бакра, посебно на пластичност и жилавост. 

Када је садржај кисеоника низак, бакар и даље одржава добру дуктилност и савитљивост, погодан за штанцање, извлачење, савијање и другу хладну обраду. Међутим, када кисеоник пређе одређени опсег, на границама зрна се формира велики број инклузија оксида бакра и крхких фаза, што значајно смањује пластичност и ударну жилавост бакра. Такав бакар је склон интергрануларном ломљењу током обраде, а површина је склона пуцању и дефектима наранџасте коре. Истовремено, јачина и тврдоћа бакра ће се благо повећати са повећањем кисеоника, али то је по цену пластичности, која не погодује дубокој преради.

Четврто, садржај кисеоника директно утиче на перформансе заваривања и врућу обрадивост чистог бакра, што је такође један од најзабрињавајућих проблема у индустријској преради. 

Бакар који садржи високу количину кисеоника је веома лако за стварање водоничне кртости током заваривања или лемљења. Водоник у атмосфери заваривања или флуксу реагује са оксидом бакра на високој температури да би се произвела водена пара. Велики број мехурића водене паре акумулира се унутар материјала, што доводи до микро-пукотина и пора, што озбиљно смањује чврстоћу споја и непропусност ваздуха. Због тога је бакар са високим{4}}кисеоником тешко поуздано заварити, а такође је подложан пуцању током топлог ваљања, топлог ковања и друге термичке обраде. Насупрот томе, бакар-без кисеоника или бакар са мало-кисеоника има одличне перформансе заваривања и широко се користи у вакуум уређајима, таласоводима и деловима за прецизно заваривање.

Инклузије оксида бакра лако постају тачке иницирања корозије, убрзавајући локалну корозију као што је корозија у облику јамичака и интергрануларна корозија у влажним, киселим или загађеним срединама. Материјали са високим садржајем кисеоника такође теже добијају глатку и светлу површину током галванизације, полирања и других површинских третмана, а склони су пегама, удубљењима и лошем пријањању премаза.

Бакар без кисеоника-са садржајем кисеоника испод 5 ппм има најбољу проводљивост, топлотну проводљивост, пластичност и перформансе заваривања и користи се у врхунској-електроници, ваздухопловству и комуникацијама. Бакар са мало-кисеоника се широко користи у свакодневним жицама, кабловима и хардверу због своје умерене цене и перформанси. Бакар са високим{6}}кисеоником се користи само у случајевима са ниским захтевима за обраду и проводљивост, као што су неки делови за ливење.

Кисеоник је двоструки{0}}елемент у чистом бакру. Превише кисеоника ће оштетити електричну проводљивост, топлотну проводљивост, пластичност, перформансе заваривања и отпорност на корозију, док је ултра-низак кисеоник кључ за обезбеђење бакра високих{3}}бакара. У производњи и примени, прецизна контрола садржаја кисеоника је важно средство за балансирање трошкова, перформанси и века трајања материјала од чистог бакра.