СибНеоТэк
Специальные материалы
RU    EN
Сверхчистая
Бескислородная
  медь
Некоторые  физические  характеристики



Не все методы, оборудование и квалификация позволяют измерять химическую чистоту меди одинаково. Особенно это касается чистоты 5N + и выше. Более того, если требуются физические характеристики, то не всегда о них можно сказать с нужной точностью основываясь только на химическом анализе, особенно в криогенике. Часто требуется прямое измерение.

Подтверждением качества нашего продукта является электрическая проводимость, независимая от методов анализа. Мы провели измерение электрической проводимости образцов нашей меди, отражающих колебания химического состава качества экспериментальной партии. Измерение было выполнено с использованием оборудования, соответствующего этой задаче. Результат крайне высок.

Также ИПФ РАН (Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук) провел испытания потерь на отражение нашего образца при 4-300K. Результат также очень высок и близок к расчетам для «теоретической меди».
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ   ПРОВОДИМОСТЬ     104 - 105%  IACS



Измерения электропроводности проведены для репрезентативной выборки для качества BASIC, отожженное состояние. Репрезентативная выборка формировалась на основании достаточного количества и качества массива данных химических анализов, отражающих химический состав экспериментального продукта. При формировании выборки также учитывалось известное различное влияние различных примесей на электропроводность, что подтвердилось при измерении и является признаком качества выборки и измерений. Структура тела слитков выборки идентична другим слиткам.
Исследования электрической проводимости :
ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ   СПОСОБНОСТЬ



ИПФ РАН (Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук) были проведены испытания потерь на отражение нашего образца при 4-300K. Результат также очень высок и близок к расчетам для «теоретической меди». В приложении  приведены некоторые данные из исследований потерь на отражение и поверхностного сопротивления нашей меди на некоторых частотах от температуры. В оригинальных статьях наша медь упомянута как высокочистая медь 0,99999 или особо чистая медь 99,999. В нашей текущей классификации исследованный образец -  сверхчистая медь.

Исследования отражательной способности (потерь на отражение) :
RRR ( R 293K / R T )  и   ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ   в криогенике



Для классической массово производимой меди, то есть меди чистоты 99,9-99,99% по общепринятым стандартам, данные характеристики более или менее исследованы. Для конкретных марок с учетом стандартов могут быть некоторые отличия, обусловленные конкретными требованиями к содержанию некоторых примесей. Если медь изготовлена классическим способом руда-металл, то другие "вредные" примеси вне общепринятых стандартов содержатся в  значительно меньшем количестве и фактически не оказывают влияние по сравнению к подлежащими к контролю, для которых определено максимальное содержание. При переработке вторсырья необходимо дополнительное внимание к этим моментам. Структура массово производимой меди как правило близка. 
 
Для более чистой меди данные отрывочны, могут сильно  отличаться и есть сложности сравнения. Частично объясняется тем, что даже лабораторные образцы чистотой 5N и тем более выше, согласно общепринятым стандартам с управляемым примесными составом и кристалической структурой, произвести не просто. Часто сообщается некая общая чистота, но не конкретный химический состав, или просто упоминается, что измерены  и относятся к наиболее чистым и совершенным образцам. При низких температурах характеристики сильно зависят от примесей (конкретного содержания их), от степени совершенства кристалла и других дефектов. С учетом этого, ниже приведем некоторые данные не для инженерных расчетов, а для общего представления.
 
Данные для Некая чистая медь 1,2,3 приведены из источников заслуживающих доверия, и с учетом сложностей измерения таких величин, в целом можно принять. Данные Некая чистая медь 1 приведены для очень чистого образца, кристаллическая структура неизвестна. Некая чистая медь 2 - в одной из исследовательских работ была получена медь чистотой 99,999% в виде монокристалла с RRR 273K/4,2K  ~2000. Данные для Некая чистая медь 3 приведены как для наиболее чистого и совершенного образца с остаточным сопротивлением 0,589 * 10(-9) Ом*см. К сожалению, у нас нет данных и ясности насколько чисты (точный химический состав, что важно) и совершенны образцы, и насколько являются характеристики Некая чистая медь 3 предельными. 
Температура
К
4
8
10
15
20
25
30
40
99,95 - 99,97%, 100% IACS
М0б/М0 (RF), С10200 (USA),
Cu-OF/C110 (UK), C1020 (Japan)
RRR  ~
80-120
W /m*K ~
400
1000
1300
1800
2000
2000
1900
1500
min  99,99%,  101-102% IACS
М00б/М00 (RF), С10100 (USA),
Cu-OFE/C103 (UK), C1011 (Japan)
RRR  ~
200-300
W  /m*K ~
1200-2000
2500-4000
3500-4500
4500-5000
4500-5000
3500-4000
2600-3100
1500-1700
Специальная  марка  меди для применения в криогенике  :
CG-OFG, Hitachi Cable Ltd
RRR  ~
500
240-250
220
160
120
100
90
80
W /m*K ~
3000
5000
6500
7700
7000
6000
4000
2000
Некая чистая медь :
Некая чистая медь 1
RRR  ~
---
W /m*K ~
7500
12500
14000
12500
9000
7000
5500
2600
Некая чистая медь 2
RRR  ~
2100-2200
W /m*K ~
---
Произведенная медь
Прогноз
Некая чистая медь 3
RRR  ~
2900-3000
W /m*K ~
16200
24000
10800
ПРОИЗВЕДЕННАЯ   МЕДЬ

RRR и Теплопроводность ожидаются  ~65-95%  от максимально возможного для меди (для М00б: RRR ~200 или < 7%). Прогнозные ожидания в 65-95% max меди имеют под собой основания и вполне обоснованы. Данные  характеристики нашей меди ожидаются в диапазоне Некая чистая медь 2 - Некая чистая медь 3.

Из соображений проистекающих из нашей Технологии, мы уверены что и близкий к Некая чистая медь 3 продукт у нас уже произведен. В любом случае, такие результаты могут быть получены.
P.S. RRR может быть повышена и до 1000 путем отжига и "насыщением кислородом" меди чистотой 99,99%, когда формирование оксидов приводит к уменьшению сопротивления. Но это не для очень чистой меди (примеси остаются, повышенное содержание кислорода) с вытекающими последствиями для других характеристик и свойств: "водородная болезнь", снижение пластичности и т. п. Для очень чистой меди 99,99999% (?) с RRR 2000 растворение кислорода в 25 ppm ведет к уменьшению RRR до 50. Поэтому с медью 5N и выше по техническим условиям нужно обращаться с осторожностью, в зависимости от задач: если нужно RRR, то может оказаться и хуже М0б или еще хуже, и т. п.
В некоторых задачах одновременно высокие характеристики по RRR и Теплопроводности могут входить в конфликт, в некоторых наоборот. Сверхчистость и совершенство структуры не является также одновременным требованием для некоторых других задач, но в некоторых  нужны.  Мы исходим из того, что для тех задач где нужна максимальная чистота и структура, с вытекающими характеристиками и свойствами, когда она понадобиться в таком качестве, то лучше чтобы она уже была, и мы ее произвели. Тем более что это не просто, что могло явиться ограничением в планировании задач и использования такого качества. В целом, она полезна и для многих уже существующих задач, но каждую надо смотреть оценивая необходимые параметры и выгоды, где то и потери (как упомянутый конфликт и другие), и не только упомянутые характеристики.
Site is under
development