1. Изисквания за състава на медта с висока-проводимост
Медта с висока-проводимост обикновено се отнася до мед с електрическа проводимост не по-малка от 100% IACS (Международен стандарт за отгрята мед). За да се изпълни това изискване, е от съществено значение строг контрол на химическия състав.
Първо, чистотата на основната мед трябва да бъде достатъчно висока. За стандартна мед с висока-проводимост масовият дял на медта трябва да бъде поне 99,90%. За високо-прецизни електронни и електрически приложения чистотата често е по-висока от 99,95% или дори достига 99,99%. По-високата чистота на медта намалява разсейването на електрони, причинено от примеси и дефекти на решетката, като по този начин подобрява проводимостта.
Второ, съдържанието на вредни примесни елементи трябва да бъде строго ограничено. Обичайните примеси като фосфор, желязо, сяра, кислород, олово, бисмут, антимон, арсен и никел значително намаляват електрическата проводимост.
Типичните граници на състава на медта с висока{0}}проводимост включват:
Фосфор По-малко или равно на 0,005%
Желязо По-малко или равно на 0,005%
Сяра По-малко или равно на 0,005%
Кислород По-малко или равно на 0,02% (за кислород{1}}съдържаща мед) или по-ниско за -безкислородна мед
Общо не{0}}медни примеси По-малко или равно на 0,05%–0,10%
Безкислородната{0}}мед (OFC) допълнително контролира кислорода под 0,001%, за да се избегне крехкостта и загубата на проводимост по време на високо{2}}температурна обработка.
2. По-високото съдържание на мед винаги ли е по-добро?
В чистата мед по-високото съдържание на мед подобрява електрическата и топлопроводимостта, но не винаги е по-добро за всички приложения.
В определен диапазон увеличаването на чистотата на медта намалява разсейването на примесите и значително подобрява проводимостта. Прекомерно високата чистота обаче създава проблеми:
Разходите нарастват рязко, тъй като ултра{0}}високото пречистване изисква сложни процеси като електролитно рафиниране и вакуумно топене.
Механичната якост намалява, тъй като чистата мед е много мека и има ниска твърдост и устойчивост на износване.
В някои случаи следи от полезни елементи (като малки количества сребро или кадмий в контролирани концентрации) могат да подобрят здравината и устойчивостта на омекване, без сериозно да увреждат проводимостта.
Следователно чистотата на медта трябва да се избира според действителните нужди. Например обикновените електрически компоненти използват 99,90%–99,95% чистота, докато високо-честотните сигнали и ултра-прецизните устройства изискват 99,99% или по-висока.
3. Ефекти на примесните елементи върху проводимостта
Почти всички примесни елементи в твърд разтвор или форма на утаяване намаляват електрическата проводимост на чистата мед.
Разтворимите примеси (фосфор, желязо, никел, арсен, антимон, бисмут) изкривяват медната решетка и силно разпръскват електрони, което води до рязък спад на проводимостта. Дори 0,01% фосфор може да причини очевидна загуба на проводимост.
Неразтворимите или слабо разтворимите примеси (олово, сяра) образуват частици от втора-фаза по границите на зърната, увеличавайки разсейването на електрони и също така намалявайки проводимостта.
Кислородът образува Cu₂O частици, които влияят както на проводимостта, така и на ефективността на обработката. Безкислородната-мед се използва в специални приложения, за да се избегнат тези ефекти.
Като цяло, колкото по-малка е разликата в атомния радиус и разликата в разтворимостта между примеса и медта, толкова по-малка е вредата за проводимостта; в противен случай въздействието е по-сериозно. За приложения с висока-проводимост минимизирането на съдържанието на примеси е най-ефективният начин за осигуряване на производителност.
