तांबे के गुणों पर तत्वों का प्रभाव

तांबे के गुणों पर तत्वों का प्रभाव

तांबे में सूक्ष्म तत्वों का प्रवेश अपरिहार्य है। तत्वों की विभिन्न विशेषताओं के कारण, वे तांबे में नहीं घुल सकते हैं, उनमें ठोस घोल की थोड़ी मात्रा, ठोस घोल की एक बड़ी मात्रा या अनंत पारस्परिक घुलनशीलता होती है। जैसे-जैसे तापमान घटता है, ठोस घुलनशीलता काफी कम हो जाती है, और ठोस चरण में जटिल चरण परिवर्तन होते हैं। आदि, इसलिए तांबे के गुणों पर प्रभाव व्यापक रूप से भिन्न होता है।

हाइड्रोजन

तांबे में हाइड्रोजन का व्यवहार एक ऐसा विषय है जिसका अध्ययन किया जा रहा है। हाइड्रोजन और कॉपर हाइड्राइड नहीं बनाते हैं। तापमान बढ़ने पर तरल और ठोस तांबे में हाइड्रोजन की घुलनशीलता बढ़ जाती है, खासकर तरल तांबे में, जिसकी घुलनशीलता बहुत अधिक होती है। जमने के दौरान, तांबे में छिद्र बन जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप तांबे के उत्पादों की भंगुरता और सतह छिल जाएगी;

ठोस तांबे में हाइड्रोजन प्रोटॉन अवस्था में मौजूद होता है। हाइड्रोजन के इलेक्ट्रॉन एक प्रोटॉन ठोस घोल बनाने के लिए तांबे के परमाणुओं की एस-परत कक्षा को भरते हैं। हालाँकि हाइड्रोजन का तांबे के प्रदर्शन पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, हाइड्रोजन तांबे और तांबे की मिश्र धातुओं के लिए हानिकारक है। ऑक्सीजन युक्त तांबा हाइड्रोजन में घुलने पर दरारें उत्पन्न करेगा, जिसे "हाइड्रोजन रोग" कहा जाता है। इसका कारण यह है कि Cu2O+H2 ⇌ 2Cu+H2O प्रतिक्रिया होती है, और उत्पन्न जल वाष्प छिद्रों और दरारों का कारण बनेगा;

तांबे में हाइड्रोजन की घुलनशीलता पर विभिन्न तत्वों का अलग-अलग प्रभाव पड़ता है। Ni और Mn जैसे तत्व घुलनशीलता को बढ़ाते हैं, जबकि P और Si जैसे तत्व तांबे में हाइड्रोजन की घुलनशीलता को कम करते हैं। आवेश में हाइड्रोजन को गलाने के समय को कम करके और संरचना को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है। सामग्री, तांबे में हाइड्रोजन सामग्री को कम करने के लिए पिघली हुई सतह को चारकोल से ढक दिया जाता है।

ऑक्सीजन

तांबे की उत्पादन प्रक्रिया में ऑक्सीजन अपरिहार्य है और इसका प्रभाव भी बहुत महत्वपूर्ण है। तांबे में ऑक्सीजन शायद ही कभी ठोस रूप में घुलती है। यह {0}} है।1065 डिग्री पर 6% और 600 डिग्री पर 0.002% (भार अनुपात); तांबे में ऑक्सीजन का विध्रुवण होता है। ठोस घोल में कम आसानी से घुलने के अलावा, वे सभी Cu2O के रूप में मौजूद होते हैं। कॉपर ऑक्साइड तांबे में ठोस रूप से घुलनशील नहीं होते हैं और एक Cu+Cu2O यूटेक्टिक संरचना प्रस्तुत करते हैं, जो अनाज की सीमाओं पर वितरित होती है। गलनक्रांतिक प्रतिक्रिया है: एल युक्त ऑक्सीजन 0.39% 1065 डिग्री युक्त ऑक्सीजन 0.01%+Cu2O, हाइपोयूटेक्टिक तांबे में ऑक्सीजन सामग्री यूटेक्टिक की मात्रा के समानुपाती होती है, और तांबे में ऑक्सीजन सामग्री को मानक चित्रों के साथ तुलना करके सटीक रूप से निर्धारित किया जा सकता है एक माइक्रोस्कोप.

तांबे और मिश्र धातुओं के गुणों पर ऑक्सीजन का प्रभाव जटिल है। ऑक्सीजन की थोड़ी मात्रा का तांबे की विद्युत चालकता और यांत्रिक गुणों पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। औद्योगिक तांबे में उच्च विद्युत चालकता होती है। इसका कारण यह है कि ऑक्सीजन, डिटर्जेंट के रूप में, तांबे से कई तत्वों को हटा सकती है। हानिकारक अशुद्धियाँ ऑक्साइड के रूप में स्लैग में प्रवेश करती हैं, विशेष रूप से वे जो आर्सेनिक, सुरमा, बिस्मथ और अन्य तत्वों को हटा सकती हैं। थोड़ी मात्रा में ऑक्सीजन युक्त तांबे की चालकता 100-103% ± ACS तक पहुंच सकती है। क्रायोजेनिक परिस्थितियों में उच्च शुद्धता वाले तांबे जैसे 6N तांबे का प्रतिरोध मान काफी कम है।

इलेक्ट्रिक वैक्यूम घटकों में प्रयुक्त तांबे की ऑक्सीजन सामग्री को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए। इसका कारण यह है कि विद्युत वैक्यूम उपकरणों को हाइड्रोजन में सील करने की आवश्यकता होती है। तांबे में ऑक्सीजन की उपस्थिति हाइड्रोजन रोग का कारण बनेगी और डिवाइस के उच्च वैक्यूम वातावरण को नुकसान पहुंचाएगी। इसलिए, इलेक्ट्रिक वैक्यूम घटकों में उपयोग किया जाने वाला तांबा ऑक्सीजन मुक्त तांबा होना चाहिए, चीनी राष्ट्रीय मानक निर्धारित करते हैं कि ऑक्सीजन मुक्त तांबे में ऑक्सीजन सामग्री 20 पीपीएम से कम है, और अमेरिकी एएसटीएम मानक निर्धारित करता है कि ऑक्सीजन सामग्री 3 पीपीएम है। ऑक्सीजन सामग्री को नियंत्रित करने के लिए, ऑक्सीजन मुक्त तांबे के उत्पादन में उच्च गुणवत्ता वाले इलेक्ट्रोलाइटिक तांबे के कच्चे माल का चयन किया जाना चाहिए। गलाने की प्रक्रिया में पिघले हुए पूल की सतह कवरेज को बढ़ाने के लिए एक कम करने वाला वातावरण अपनाया जाता है, और लकड़ी का कोयला आमतौर पर सुरक्षा के लिए उपयोग किया जाता है;

जब तांबे और तांबे की मिश्रधातुओं को गलाया जाता है, तो आम तौर पर डीऑक्सीडेशन किया जाना चाहिए। डीऑक्सीडाइज़र में फॉस्फोरस, बोरान, मैग्नीशियम आदि शामिल हैं, जिन्हें मास्टर मिश्र धातु के रूप में जोड़ा जाता है। फॉस्फोरस सबसे प्रभावी डीऑक्सीडाइज़र है, लेकिन फॉस्फोरस की अवशिष्ट मात्रा को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए क्योंकि यह तांबे और मिश्र धातुओं की चालकता को दृढ़ता से कम कर सकता है।

फास्फोरस

कॉपर-फॉस्फोरस बाइनरी चरण ठोस से पता चलता है कि 714 डिग्री पर एक यूटेक्टिक प्रतिक्रिया होती है: L8.4%→ 1.75%+Cu3P। जैसे-जैसे तापमान घटता है, तांबे में फास्फोरस के ठोस घोल की मात्रा तेजी से कम हो जाती है। 3° पर यह 14% .6%, 200 डिग्री पर 17% .4% है; तांबे में घुला फास्फोरस इसकी चालकता को काफी कम कर देता है। P0.014% वाले सॉफ्ट टेप की चालकता 94% IACS है, और P0.14% वाले सॉफ्ट टेप की चालकता केवल 45.2% है;

फॉस्फोरस सबसे प्रभावी और सबसे कम लागत वाला डीऑक्सीडाइज़र है। फॉस्फोरस की सूक्ष्म मात्रा की उपस्थिति पिघल की तरलता में सुधार कर सकती है, वेल्डिंग प्रदर्शन, संक्षारण प्रतिरोध और तांबे और मिश्र धातुओं के नरम प्रतिरोध में सुधार कर सकती है, इसलिए फॉस्फोरस तांबे और मिश्र धातुओं के मूल्यवान योजक तत्व हैं, फॉस्फोरस तांबा मिश्र धातु जिसमें पी {{1 }}.015-0.04%, व्यापक रूप से पानी के पाइप, प्रशीतन और एयर कंडीशनर ताप पाइप, और जहाज समुद्री जल पाइप के उत्पादन में उपयोग किया जाता है;

कम-फॉस्फोरस तांबा मिश्र धातु प्लेट और स्ट्रिप्स का व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स और रासायनिक उद्योगों में उपयोग किया जाता है। एकीकृत सर्किट लीड फ्रेम कॉपर स्ट्रिप्स में कम-फॉस्फोरस कॉपर मिश्र धातुओं का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यूटेक्टिक संरचना वाले फास्फोरस-तांबा मिश्र धातु उत्कृष्ट वेल्डिंग सामग्री हैं। इसमें उच्च-फॉस्फोरस तांबे की मिश्रधातुओं का उपयोग किया जाता है, इसमें 580-620 डिग्री के बीच सुपरप्लास्टिकिटी होती है और इसे φ{6}}φ5 मिमी वेल्डिंग तार में गर्म-बाहर निकाला जा सकता है। यह तांबे और तांबे की मिश्र धातु, स्टील और तांबे के हिस्सों की वेल्डिंग के लिए एक महत्वपूर्ण सामग्री है।

तांबे पर अन्य धातु तत्वों का प्रभाव

मैग्नीशियम, लिथियम और कैल्शियम तांबे में सीमित रूप से घुलनशील होते हैं, और मैंगनीज और तांबा एक दूसरे में असीम रूप से घुलनशील होते हैं। इन चार तत्वों का उपयोग तांबे के लिए डीऑक्सीडाइज़र के रूप में किया जा सकता है; मैंगनीज तांबे की ताकत में सुधार कर सकता है। कम-मैंगनीज तांबा मिश्र धातुओं में उच्च शक्ति और संक्षारण प्रतिरोध होता है, और इसका उपयोग रासायनिक इंजीनियरिंग में किया जाता है। इसका उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है। मैंगनीज-तांबा में बहुत कम प्रतिरोध तापमान प्रणाली होती है और यह एक उत्कृष्ट प्रतिरोधी मिश्र धातु है। एलोट्रोपिक परिवर्तन के कारण, ठोस अवस्था में तांबा-मैंगनीज मिश्र धातु का चरण परिवर्तन बहुत जटिल है। ठोस चरण में, इसमें आयाम मॉड्यूलेशन अपघटन, क्रिस्टल परिवर्तन और अन्य प्रक्रियाएं होती हैं। , इसमें कंपन और शोर कम करने के गुण हैं, और यह एक उत्कृष्ट डंपिंग मिश्रित सामग्री है।

सेरियम द्वारा प्रस्तुत दुर्लभ पृथ्वी तत्व तांबे में लगभग घुलनशील नहीं होते हैं। तांबे में उनकी भूमिका कायापलट करना और शुद्ध करना है। वे डीसल्फराइज़ और डीऑक्सीडाइज़ कर सकते हैं, और हानिकारक प्रभावों को खत्म करने और तांबे और मिश्र धातुओं के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए कम पिघलने बिंदु वाली अशुद्धियों के साथ उच्च पिघलने बिंदु वाले यौगिक बना सकते हैं। प्लास्टिसिटी, ऊपरी कास्टिंग वायर ब्लैंक में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को जोड़ने से प्लास्टिसिटी में सुधार हो सकता है और ठंड में काम करने वाली दरारें कम हो सकती हैं।