О ХИМИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЕ
Есть определенное непонимание, что такое химическая чистота меди, как она определяется и для чего она нужна…
Для «красоты» или «конкурса у кого больше девяток…»…?
|
ХИМИЧЕСКАЯ ЧИСТОТА
|
||||
|
Химическая чистота определяется содержанием основного вещества, выражается в процентах и определяется как разница между 100% и суммой в % содержания
КОНКРЕТНОГО СПИСКА ВЫБРАННЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ.
Выбранный список химических элементов по которому определяется химическая чистота называют Контролируемыми (или Управляемыми) примесями. |
Таким образом :
«Химическая чистота» - некоторое «НАЗНАЧАЕМОЕ ЧИСЛО», получаемое вычетом из 100% суммы в % содержания химических элементов (примесей) из некоторого выбранного списка. Выбирая различные списки примесей и определяя по ним химическую чистоту, можно получить сильно отличающиеся такие «числа чистоты». Если не очевидно, по каким примесям определена чистота, то стоит выяснять согласно какому списку. |
|||
|
Каким либо образом необходимо измерять, получать количественные значения содержания примесей из выбранного списка. Необходим некоторый "инструмент и правила им пользоваться".
|
||||
|
МЕТОДЫ АНАЛИЗА
|
||||
|
Метод анализа – способ получения информации о химическом составе вещества на основе использования тех или иных химических и физических процессов и законов.
Методика анализа - последовательность из подготовительных мероприятий, измерения и интерпретации результатов с помощью соответствующих расходных материалов, инструментов и оборудования, основанная на конкретном физико-химическом способе для получения регламентированных характеристик результатов анализа. Другими словами: Метод анализа - некоторый физико-химичесский способ анализа химического состава, основанный на соответствующих физических и химических законах Методика анализа - подробное описание всех этапов анализа с использованием выбранного метода анализа: какие, как и какого качества использовать расходные материалы, инструменты работы, оборудование при подготовке образца и проведения анализа для достижения регламентированных характеристик. Говоря о том или ином методе анализа, всегда надо иметь ввиду и методику этого анализа, и для какого результата она разработана. Один и тот же метод анализа может дать сильно отличающиеся результаты анализа из-за различного уровня оборудования и качества расходных материалов, а также из-за квалификации исполнительного персонала. Некоторые методы анализа не могут в принципе определять некоторые примеси корректно или совсем, в виду заложенных в них химических и физических процессов и законов. Метод анализа должен соответствовать уровню химической чистоты проверяемого образца и списку измеряемых примесей. Чтобы проверить очень чистые образцы по некоторому списку элементов, часто необходима комбинация методов анализа. |
В основном, методы по сути характеризуются следующими количественными и качественными характеристиками:
Пределы Обнаружения - минимальные количественные значения измеряемых примесей, по которым могут быть определены с заданной вероятностью присутствие или отсутствие примеси в образце. Пределы Определения - минимальные количественные значения измеряемых примесей, которые могут быть определены с погрешностью не превышающей заданную. Повторяемость - близость измерений одного и того же образца тем же методом в тех же условиях (та же аналитическая лаборатория, то же оборудование, те же аналитики, в пределах короткого промежутка времени). Воспроизводимость - близость измерений одного и того же образца тем же методом, но в различных условиях (различные аналитические лаборатории, различное оборудование, различные аналитики, различное время). |
|||
|
Имеем некоторый список химических элементов, определили некоторым методом химическую чистоту. Что мы хотим? Очевидно, хотим иметь определенные характеристики и свойства. На основании чего-то необходимо сделать выводы, с чем-то соотнести.
|
||||
|
СТАНДАРТЫ и ТУ
|
||||
|
Стандарт или ТУ (технические условия) в широком смысле слова - образец, эталон, нормы и т. п., принимаемые за исходные для сопоставления с ними других подобных объектов по определенным правилам.
Особенности меди определяются не столько содержанием меди (химической чистотой), а сколько содержанием конкретных примесей и их конкретного количества, то есть конкретным химическим составом. Разные химические элементы по-разному влияют на разные характеристики как изделия, так и на сами технологические процессы различных переделов. s
Необходимо определять химическую чистоту не только по «правильному списку примесей», но и определять количественные ограничения на содержание примесей из этого списка.
Стандарты и ТУ (технические условия) определяют такие списки примесей и эталонное содержание этих примесей. |
Стандарты и ТУ (технические условия) определяют следующие основные эталонные параметры:
Химический состав примесей - список примесей с их максимальными значениями (некоторых, определенных групп или каждой) Минимальная химическая чистота (максимальное содержание всех примесей) согласно этому списку управляемых примесей Как именно и по каким правилам производится сопоставление испытуемого объекта эталонным параметрам: рекомендуемые методы анализа, правила подсчета чистоты и т. п. Несколько вариантов "состав примесей + min химическая чистота" - различные Марки и/или Категории согласно этому Стандарту или ТУ.
|
|||
ТАКИМ ОБРАЗОМ :
Химическая чистота - некоторое Число, связанное с конкретным списком примесей, методом анализа и правилами подсчета.
Выбирая различные списки примесей можно получить сильно отличающиеся такие Числа. Методы анализа также влияют на назначаемое Число и должны соответсвовать измерению требуемой чистоты. Правила подсчета примесей должны быть корректными, по крайней мере, одинаковыми для сравнения образцов меди.
Очевидная цель определения химической чистоты - по "Числу химической чистоты" и соответствию некоторому Стандарту или ТУ получить ожидаемые характеристики меди. Колебания значений характеристик могут быть, но вполне естественно ожидать определенные значения, в частности не хуже чего могут быть. Требуемые характеристики меди определяются областью применения и задачей.
Только по химической чистоте невозможно сказать о характеристиках и свойствах меди. Характеристики и свойства меди определяются не столько содержанием меди (химической чистотой), а сколько содержанием конкретных примесей и их конкретного количества. Требуется знание химического состава по правильному списку. Стандарты и ТУ определяют некоторые такие эталонные параметры химического состава и химической чистоты.
Химическая чистота - некоторое Число, связанное с конкретным списком примесей, методом анализа и правилами подсчета.
Выбирая различные списки примесей можно получить сильно отличающиеся такие Числа. Методы анализа также влияют на назначаемое Число и должны соответсвовать измерению требуемой чистоты. Правила подсчета примесей должны быть корректными, по крайней мере, одинаковыми для сравнения образцов меди.
Очевидная цель определения химической чистоты - по "Числу химической чистоты" и соответствию некоторому Стандарту или ТУ получить ожидаемые характеристики меди. Колебания значений характеристик могут быть, но вполне естественно ожидать определенные значения, в частности не хуже чего могут быть. Требуемые характеристики меди определяются областью применения и задачей.
Только по химической чистоте невозможно сказать о характеристиках и свойствах меди. Характеристики и свойства меди определяются не столько содержанием меди (химической чистотой), а сколько содержанием конкретных примесей и их конкретного количества. Требуется знание химического состава по правильному списку. Стандарты и ТУ определяют некоторые такие эталонные параметры химического состава и химической чистоты.
КЛАССИЧЕСКАЯ МЕДЬ 99,50 - 99,99%
Классическая медь и ее марки описываются известными общепринятыми стандартами и имеют чистоту в диапазоне 99,50-99,99%.
Классическая медь и ее марки описываются известными общепринятыми стандартами и имеют чистоту в диапазоне 99,50-99,99%. Общепринятые стандарты описывают определенный список химических элементов (контролируемые примеси) по которым для каждой марки меди определяются химическая чистота и конкретные ограничения по содержанию некоторых примесей, определенных групп или каждой из примесей.
При классическом производстве отдельные результаты чистоты марок меди могут быть и выше заявленных в стандартах, но гарантируется лишь то, что там указано, и для лучших марок меди это только "не менее 99,99%". Обеспечить гарантировано соответствие чистоте 99,99% по этим стандартам тоже не так просто: кроме общей чистоты по заявленным примесям необходимо соблюдать ограничения для каждой из них, что также не просто и требует высокого уровня производства и контроля.
При классическом производстве отдельные результаты чистоты марок меди могут быть и выше заявленных в стандартах, но гарантируется лишь то, что там указано, и для лучших марок меди это только "не менее 99,99%". Обеспечить гарантировано соответствие чистоте 99,99% по этим стандартам тоже не так просто: кроме общей чистоты по заявленным примесям необходимо соблюдать ограничения для каждой из них, что также не просто и требует высокого уровня производства и контроля.
Наиболее известные стандарты - ASTM B170 (USA) и ГОСТ 859 (Россия). Аналогичные стандарты есть и в других странах: Японии, Великобритании, Германии и т.д.
Контролируемые примеси (16) по ГОСТ 859 и ASTM B170 :
Контролируемые примеси (16) по ГОСТ 859 и ASTM B170 :
P, Mn, Fe, Ni, Zn, As, Ag, Cd, Sn, Sb, Pb, Bi + O, S, Se, Te
Контролируемые примеси из этих стандартов являются наиболее трудно удаляемыми и влияющими на характеристики изделий из меди, используемых в различных областях и условиях. Остальные элементы, за исключением случаев специального легирования, содержатся в значительно меньших количествах и практически не оказывают влияния на характеристики меди, а также на саму химическую чистоту при соответствующих методах анализа.
В таблице ниже, приведены требования к некоторым маркам стандартов ГОСТ 859 и ASTM B170, и некоторые характеристики в сравнении.
|
МЕДЬ ЛИТАЯ и ДЕФОРМИРОВАННАЯ (некоторые марки)
|
|||||||||||||||||||||||||
|
не менее, %
|
примеси, не более (ppm=0,0001% )
|
Некоторые характеристики
|
|||||||||||||||||||||||
|
Марки
|
Cu
|
Cu + Ag
|
|
|
|
|
%IACS
|
RRR
|
λ, W/m*K
|
||||||||||||||||||
|
|
|
O
|
P
|
S
|
Mn
|
Fe
|
Ni
|
Zn
|
As
|
Se
|
Ag
|
Cd
|
Sn
|
Sb
|
Te
|
Pb
|
Bi
|
|
|
20 ° C
|
4,2K
|
20 ° C
|
4,2K
|
||||
|
ASTM B170
|
|
|
|
|
~
|
~
|
~
|
~
|
|||||||||||||||||||
|
C10100
|
99,99
|
–
|
|
|
5
|
3
|
15
|
0,5
|
10
|
10
|
1
|
5
|
3
|
25
|
1
|
2
|
4
|
2
|
5
|
1
|
102
|
250
|
400
|
1500-2000
|
||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
ГОСТ 859-2001
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
М00б
|
99,99
|
–
|
|
|
10
|
3
|
10
|
10
|
10
|
10
|
10
|
5
|
20
|
10
|
10
|
5
|
10
|
5
|
|
|
102
|
200
|
400
|
1500-2000
|
|||
|
М0б
|
–
|
99,97
|
|
|
10
|
20
|
30
|
40
|
20
|
30
|
20
|
–
|
20
|
20
|
30
|
10
|
|
|
100
|
100
|
400
|
400
|
|||||
|
М1б
|
–
|
99,95
|
|
|
30
|
20
|
40
|
40
|
20
|
30
|
20
|
–
|
20
|
20
|
40
|
10
|
|
|
|||||||||
|
М00
|
99,96
|
–
|
|
|
300
|
5
|
20
|
10
|
10
|
10
|
10
|
5
|
20
|
10
|
10
|
5
|
10
|
5
|
|
|
|||||||
|
М0
|
–
|
99,93
|
|
|
400
|
–
|
30
|
40
|
20
|
30
|
10
|
–
|
10
|
20
|
30
|
5
|
|
|
|||||||||
|
М1
|
–
|
99,90
|
|
|
500
|
–
|
40
|
50
|
20
|
40
|
20
|
–
|
20
|
20
|
50
|
10
|
|
|
99?
|
50?
|
400
|
400
|
|||||
БЕСКИСЛОРОДНАЯ МЕДЬ
МЕДЬ БЕСКИСЛОРОДНАЯ
Наиболее высокими характеристиками среди классической меди обладает бескислородная медь, что объясняется более высокими требованиями к меди в ряде областей применения, соответственно к составу примесей, как по общей чистоте, так и по конкретному содержанию примесей.
Наиболее высокими характеристиками среди классической меди обладает бескислородная медь, что объясняется более высокими требованиями к меди в ряде областей применения, соответственно к составу примесей, как по общей чистоте, так и по конкретному содержанию примесей.
|
Международная спецификация OFC
|
|||||||||||||||
|
Страна
|
Russia
|
USA
|
Japan
|
UK
|
Germany
|
||||||||||
|
Стандарт
|
GOST 859
|
ASTM B170
|
JISH2123
|
BS6017
|
DINI787
|
||||||||||
|
Классификация
|
|||||||||||||||
|
Grade 1
|
Grade 2
|
Grade 1
|
Grade 2
|
Cu-OFE
|
Cu-OF
|
OF-Cu
|
|||||||||
|
М00Б
|
M0Б
|
C10100
|
C10200
|
C1011
|
C1020
|
C103
|
C110
|
2.0040
|
|||||||
|
Cu, % min
|
99,99
|
99,97
|
99,99
|
99,95
|
99,99
|
99,96
|
99,99
|
99,95
|
99,95
|
||||||
|
В том числе:
|
|||||||||||||||
|
P, ppm
|
3 max
|
20 max
|
3 max
|
NA
|
3 max
|
NA
|
3 max
|
NA
|
NA
|
||||||
|
O2, ppm
|
10 max
|
10 max
|
5 max
|
10 max
|
10 max
|
10 max
|
10 max
|
NA
|
NA
|
||||||
МЕДЬ БЕСКИСЛОРОДНАЯ ЛЕГИРОВАННАЯ
Для улучшения некоторых характеристик для некоторых задач проводится легирование примесями. При этом, могут ухудшаться другие незначимые для этой задачи характеристики. Как правило, легирование проводят с наиболее чистыми марками классической меди, где более строгое ограничение других примесей, для улучшения контроля изменяемой характеристики.
В таблице приведены примеры Cu OF для криогеники, Cu OF классической и Cu OF классической, легированной для увеличения температуры размягчения.
Для улучшения некоторых характеристик для некоторых задач проводится легирование примесями. При этом, могут ухудшаться другие незначимые для этой задачи характеристики. Как правило, легирование проводят с наиболее чистыми марками классической меди, где более строгое ограничение других примесей, для улучшения контроля изменяемой характеристики.
В таблице приведены примеры Cu OF для криогеники, Cu OF классической и Cu OF классической, легированной для увеличения температуры размягчения.
|
Cu OF для криогеники, классическая и классическая легированная
|
||||||||||||
|
не менее, %
|
примеси, % масс
|
Характеристики
|
||||||||||
|
Марки
|
Cu
|
Cu + Ag
|
Cu + Sn
|
Cu + Zr
|
|
|
|
|
%IACS
~ |
Температура
размягчения |
||||
|
|
|
|
Ag
|
Sn
|
Zr
|
|
|
20 ° C
|
° C
|
|||||
|
Для криогеники и классическая
|
|
|
|
|
||||||||||
|
CG-OFC
|
99,99+
|
--
|
--
|
--
|
|
|
?
|
?
|
(<0,00001)
|
|
|
102+
|
200
|
|
|
C10100
|
99,99
|
--
|
--
|
--
|
|
|
<0,00025
|
<0,0002
|
(<0,00001)
|
|
|
102
|
200
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Классическая легированная
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Ag-Cu OF
|
--
|
99,96
|
--
|
--
|
|
|
0,02 - 0,25
|
|
|
97 - 99
|
250 - 350
|
|||
|
Sn-Cu OF
|
--
|
--
|
99,96
|
--
|
|
|
0,10 - 0,15
|
|
|
90
|
350
|
|||
|
Zr-Cu Of
|
--
|
--
|
--
|
99,96
|
0,015 - 0,20
|
92 - 97
|
450 - 500
|
|||||
Cu 4N5 - 9N ? Мировые лидеры ?
Химическая чистота - "Назначенное ЧИСЛО", связанное с конкретным списком химических элементов, методом анализа и правилами подсчета. Выбирая разные списки примесей и методы анализа, можно получить очень разные такие Числа.
Список контролируемых примесей
Список контролируемых примесей практически такой же, как у ASTM B170. Se и Te исключены: в доочищенной меди их, как правило, нет в значительных количествах с точки зрения их влияния на какие-то характеристики. "С-Углерод" добавлен, для какой задачи мы не знаем.
Правила подсчета чистоты
Изменены правила подсчета - O, S, C не учитываются. Это предложение по техническим условиям, хотя и корректное - изменены правила подсчета чистоты, но учтены наиболее существенные примеси.
Заявляемая и фактическая чистота
Химическая чистота:
Заявляемая чистота - Cu OF, 2N5 / 4N5 / 6N металлическая основа ГОСТ 859
Фактическая чистота - Cu OF, 2N5 / 4N5 / 6N металлическая основа ГОСТ 859
Заявляемая и фактическая чистота совпадают.
Указаны типичные значения? "Типичные значения" - какой % продукта? Какие гарантированные минимальная чистота и химический состав?
Это предложение по техническим условиям. Такой подход можно принять, так как О и S, как правило, измеряются с гораздо худшими пределами и далеко не всеми методами анализа. Для меди 5N5 и выше фактически "O и S фиксируют чистоту", если даже с остальными происходят изменения. Отдельный подсчет следов металлических примесей дает некоторое представление о том, что происходит в целом.
Список контролируемых примесей практически такой же, как у ASTM B170. Se и Te исключены: в доочищенной меди их, как правило, нет в значительных количествах с точки зрения их влияния на какие-то характеристики. "С-Углерод" добавлен, для какой задачи мы не знаем.
Правила подсчета чистоты
Изменены правила подсчета - O, S, C не учитываются. Это предложение по техническим условиям, хотя и корректное - изменены правила подсчета чистоты, но учтены наиболее существенные примеси.
Заявляемая и фактическая чистота
Химическая чистота:
Заявляемая чистота - Cu OF, 2N5 / 4N5 / 6N металлическая основа ГОСТ 859
Фактическая чистота - Cu OF, 2N5 / 4N5 / 6N металлическая основа ГОСТ 859
Заявляемая и фактическая чистота совпадают.
Указаны типичные значения? "Типичные значения" - какой % продукта? Какие гарантированные минимальная чистота и химический состав?
Это предложение по техническим условиям. Такой подход можно принять, так как О и S, как правило, измеряются с гораздо худшими пределами и далеко не всеми методами анализа. Для меди 5N5 и выше фактически "O и S фиксируют чистоту", если даже с остальными происходят изменения. Отдельный подсчет следов металлических примесей дает некоторое представление о том, что происходит в целом.
* * *
СИБНЕОТЭК
Фактически Umicore предлагает :
Cu OF, 2N5 - 6N металлическая основа ГОСТ 859.
Мы фактически предлагаем :
Cu OF, 5N5 - 7N металлическая основа ГОСТ 859.
Список контролируемых примесей
Список контролируемых примесей значительно отличается от ASTM B170. O, P, Zn, Sn, Te, Bi исключаются - очень важные элементы... Добавляются Si, Al - важные элементы, но на самом деле, в доочищенной меди, их всегда немного с точки зрения их влияния на какие-то характеристики.
Правила подсчета чистоты
Изменены правила подсчета. Пределы определения для 9N не учитываются при указании чистоты: элементы <0,001 ppm или <0,005 ppm, их сумма <0,030 ppm, но «считается сумма <0,0015 ppm» как у "правильной 9N".
Заявляемая и фактическая чистота
Химическая чистота:
Заявляемая чистота - Cu 6N / 9N согласно заявленному ТУ
Фактическая чиcтота - Cu 6N6 / 7N7 согласно заявленному ТУ
Заявляемая и фактическая чистота не совпадают.
Какая гарантированная чистота? Конкретно сделанные единичные образцы? Если не опечатка, кубики 2*2*2 мм?
Это технические условия. Если не проверять исключенные здесь из ASTM B170 элементы (O, P, Zn, Sn, Te, Bi), то о характеристиках ничего не скажешь и такое 9N легко может быть хуже значимых характеристик 4N по ASTM. Указанные пределы измерений и ряд значений некоторых примесей говорят о том, что многих других примесей тоже должно быть мало, но сколько их надо проверять... Так же, если не опечатка, то предлагается стандартная форма 2*2*2 мм....
Список контролируемых примесей значительно отличается от ASTM B170. O, P, Zn, Sn, Te, Bi исключаются - очень важные элементы... Добавляются Si, Al - важные элементы, но на самом деле, в доочищенной меди, их всегда немного с точки зрения их влияния на какие-то характеристики.
Правила подсчета чистоты
Изменены правила подсчета. Пределы определения для 9N не учитываются при указании чистоты: элементы <0,001 ppm или <0,005 ppm, их сумма <0,030 ppm, но «считается сумма <0,0015 ppm» как у "правильной 9N".
Заявляемая и фактическая чистота
Химическая чистота:
Заявляемая чистота - Cu 6N / 9N согласно заявленному ТУ
Фактическая чиcтота - Cu 6N6 / 7N7 согласно заявленному ТУ
Заявляемая и фактическая чистота не совпадают.
Какая гарантированная чистота? Конкретно сделанные единичные образцы? Если не опечатка, кубики 2*2*2 мм?
Это технические условия. Если не проверять исключенные здесь из ASTM B170 элементы (O, P, Zn, Sn, Te, Bi), то о характеристиках ничего не скажешь и такое 9N легко может быть хуже значимых характеристик 4N по ASTM. Указанные пределы измерений и ряд значений некоторых примесей говорят о том, что многих других примесей тоже должно быть мало, но сколько их надо проверять... Так же, если не опечатка, то предлагается стандартная форма 2*2*2 мм....
* * *
СИБНЕОТЭК
По предложенному списку контролируемых примесей в качестве аналога такой меди 6N и 9N у нас есть :
Экстра + ( > 6N5 металлическая основа ГОСТ 859 )
Экстра 7N* ( ~ 7N5 металлическая основа ГОСТ 859 )
Экстра + и Экстра 7N* будут соответствовать или очень близко меди 6N6 и 7N7 по предложенному Acrotec списку примесей. Но не Факт, что их медь сможет соответствовать этим нашим аналогам по металлической основе ГОСТ 859, и их характеристикам, тем более, что мы предлагаем еще и Бескислородную медь.
Также, мы предлагаем Бескислородную медь в слитках схожих с монокристаллом диаметром ~90мм, из которых уже можно изготовить изделие, а не кубики 2*2*2 мм, если не опечатка в буклете Acrotec ( JX Advanced Metals ).
Будьте осторожны, когда видите «красивые цифры» даже от ведущих мировых компаний-лидеров: «правда» кроется в деталях. И вот уже более 15 лет, с тех пор как мы начали НИОКР в 2009 году, нам приходится объяснять, что такое качество, а также то, что «повторить это будет непросто...». Когда в 12 году получили первые убедительные результаты, то думали, что опоздали...
В середине прошлого десятилетия к нам обращались с предложением через нас предлагать самую качественную медь от одного из трех мировых лидеров. Мы отказались, мы отвечаем только за то, что произвели сами. Более того, мы были рады, что предложенное нам их качество было хуже нашего худшего.
Мы вполне обоснованно утверждаем, что предложенное нами качество - одно из лучших в мире, и возможно лучшее в таком виде. Заявленная нами химическая чистота даже занижена, указано все корректно и по всем правилам, и проверено. Для такой чистоты и форма значимая - не лабораторные образцы, а слитки и структура схожая с монокристаллом.
В середине прошлого десятилетия к нам обращались с предложением через нас предлагать самую качественную медь от одного из трех мировых лидеров. Мы отказались, мы отвечаем только за то, что произвели сами. Более того, мы были рады, что предложенное нам их качество было хуже нашего худшего.
Мы вполне обоснованно утверждаем, что предложенное нами качество - одно из лучших в мире, и возможно лучшее в таком виде. Заявленная нами химическая чистота даже занижена, указано все корректно и по всем правилам, и проверено. Для такой чистоты и форма значимая - не лабораторные образцы, а слитки и структура схожая с монокристаллом.
Site is under
development