เหตุใดจึงต้องมีการควบคุมปริมาณออกซิเจนอย่างเข้มงวด

1. ปริมาณออกซิเจนสูงสุดที่อนุญาตสำหรับทองแดงอิสระ TU1 ออกซิเจน-

2. เหตุผลในการควบคุมปริมาณออกซิเจนอย่างเข้มงวด

(1) การป้องกันการแตกตัวของไฮโดรเจน (ความเสี่ยงหลัก)

กลไก: เมื่อทองแดงที่มีออกซิเจน-สัมผัสกับก๊าซไฮโดรเจน (เช่น ในบรรยากาศที่เต็มไปด้วยไฮโดรเจน- กระบวนการบำบัดความร้อน หรือการเชื่อม) ออกซิเจนจะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูง ( มากกว่าหรือเท่ากับ 200 องศา ) เพื่อสร้างไอน้ำ (H₂ + O → H₂O)

ผลที่ตามมา: ไอน้ำติดอยู่ในขอบเขตของเมล็ดทองแดงหรือข้อบกพร่องภายใน ทำให้เกิดแรงดันภายในสูง ซึ่งทำให้เกิดการแยกขอบเขตของเกรน รอยแตกขนาดเล็ก และแตกหักแบบเปราะในที่สุด-แม้อยู่ภายใต้ความเค้นเชิงกลต่ำ สำหรับการใช้งานเช่นระบบสุญญากาศ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ หรือส่วนประกอบกักเก็บไฮโดรเจน (ซึ่งมักใช้ TU1) การแตกตัวของไฮโดรเจนสามารถนำไปสู่ความล้มเหลวร้ายแรง (เช่น การรั่วไหล โครงสร้างพังทลาย)

(2) การรักษาค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนสูงพิเศษ-

ผลกระทบของออกซิเจน: ออกซิเจนก่อให้เกิดการรวมตัวของออกไซด์ที่เปราะ (เช่น Cu₂O) กับทองแดง สิ่งเจือปนเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น "กำแพงกั้นสิ่งเจือปน" ที่ขัดขวางการไหลของอิเล็กตรอนและความร้อน ส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าลดลง แม้แต่ออกซิเจนปริมาณน้อย (เกิน 10 ppm) ก็อาจทำให้ค่าการนำไฟฟ้าลดลงอย่างวัดได้-ซึ่งเป็นที่ยอมรับไม่ได้สำหรับการใช้งานที่มีสมรรถนะสูง- เช่น สายเคเบิลตัวนำยิ่งยวด ตัวต้านทานที่มีความแม่นยำ หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในอวกาศ

(3) เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน

การรวมออกไซด์ (เช่น Cu₂O) มีความเสถียรทางเคมีไฟฟ้าน้อยกว่าทองแดงบริสุทธิ์ ในสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (เช่น อากาศชื้น สารเคมีอุตสาหกรรม หรือสภาพแวดล้อมที่มีน้ำเกลือ) สารเหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นขั้วบวกในเซลล์กัลวานิก ซึ่งเร่งการกัดกร่อนเฉพาะที่ (เช่น การกัดกร่อนแบบรูพรุน การกัดกร่อนตามขอบเกรน)

การควบคุมออกซิเจนอย่างเข้มงวดช่วยลดการเกิดออกไซด์ ทำให้มั่นใจได้ว่า TU1 จะรักษาความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมเพื่อความน่าเชื่อถือในระยะยาว-ในการใช้งานที่สำคัญ (เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางทะเล อุปกรณ์แปรรูปทางเคมี)

(4) การปรับปรุงคุณสมบัติทางกลและความสามารถในการใช้งานได้

การรวมออกไซด์ทำให้เกิดความเครียดในระหว่างกระบวนการผลิต (เช่น การรีด การดึง การดัดงอ) เพิ่มความเสี่ยงที่จะเกิดการแตกร้าว การฉีกขาด หรือการแตกหัก ปริมาณออกซิเจนต่ำพิเศษ-ช่วยให้มั่นใจได้ถึงโครงสร้างเกรนที่สม่ำเสมอและความเหนียวสูง (การยืดตัวมากกว่าหรือเท่ากับ 45%) ทำให้ TU1 ขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้ง่าย (เช่น ลวดเส้นเล็ก ท่อที่มีความแม่นยำ) โดยไม่มีข้อบกพร่อง

ในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง- ออกซิเจนจะเร่งการเจริญเติบโตและทำให้เมล็ดพืชอ่อนตัวลง ส่งผลให้ความแข็งแรงเชิงกลและความคงตัวของมิติลดลง ปริมาณออกซิเจนต่ำช่วยรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างของ TU1 แม้ภายใต้วงจรความร้อน

(5) ตรงตามข้อกำหนดการใช้งานที่แม่นยำ

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์: ใช้สำหรับห้องสุญญากาศ อุปกรณ์จัดการเวเฟอร์ และหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า-การรวมออกซิเจนและออกไซด์อาจทำให้เวเฟอร์ปนเปื้อนหรือรบกวนความสมบูรณ์ของสุญญากาศ

การบินและอวกาศและกลาโหม: นำไปใช้ในระบบการบิน เครื่องยนต์จรวด และส่วนประกอบดาวเทียม-การเปราะของไฮโดรเจนและการสูญเสียการนำไฟฟ้าเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้สำหรับระบบความปลอดภัย-

อุปกรณ์การแพทย์: ใช้สำหรับอุปกรณ์วินิจฉัย (เช่น เครื่อง MRI) และเครื่องมือผ่าตัด-ความต้านทานการกัดกร่อนและความเข้ากันได้ทางชีวภาพ (การชะล้างออกไซด์ที่ลดลง) เป็นสิ่งจำเป็น

สรุป

ปริมาณออกซิเจนของทองแดงปลอดออกซิเจน TU1- ถูกจำกัดไว้อย่างเคร่งครัดน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.001% (10 ppm)ตามข้อกำหนดมาตรฐาน โดยมีขีดจำกัดที่เข้มงวดมากขึ้น (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 ppm) สำหรับแอปพลิเคชันระดับไฮเอนด์-

การควบคุมออกซิเจนอย่างเข้มงวดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อ: (1) ป้องกันการแตกตัวของไฮโดรเจนและความล้มเหลวจากภัยพิบัติ; (2) รักษาค่าการนำไฟฟ้า/ความร้อนสูงพิเศษ- (3) เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน (4) ปรับปรุงคุณสมบัติทางกลและความสามารถในการใช้งานได้ (5) ปฏิบัติตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของความแม่นยำและความปลอดภัย-การใช้งานที่สำคัญ