مس بدون اکسیژن نوعی مس است که به‌منظور بهبود برخی خواص در آن، مقدار زیادی از اکسیژن آن حذف شده است. اگرچه که این نوع مس را به اسم بدون اکسیژن می‌شناسند، اما حاوی مقادیر بسیار کمی اکسیژن است. انواع مس بدون اکسیژن در کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

مس بدون اکسیژن چیست ؟

مس بدون اکسیژن نوعی آلیاژ مس خالص تصفیه شده است که غلظت اکسیژن آن کمتر از ۰٫۵ درصد است. در این حالت، آلیاژهای مس خواص فلزی خود را حفظ می‌کنند اما فاقد اکسیژن بوده و به‌صورت اکسید نشده هستند. مس خالص با رطوبت بسیار واکنش‌پذیر است و آن را به‌عنوان یک الکترود در کاربردهای الکتروشیمیایی متعدد غیرقابل استفاده می‌کند. انواع مس بدون اکسیژن مقاومت بهتری در برابر اکسیژن از خود نشان می‌دهند و بنابراین به‌عنوان یک هادی یونی ضد اکسیژن در بسیاری از کاربردها استفاده می‌شود.

فرآیند تولید

پردازش مس بدون اکسیژن C101 تنها در مرحله نهایی پالایش متفاوت است. در جایی که مس با خلوص بالا، با استفاده از شرایط جوی استاندارد تصفیه می‌شود تا میزان اکسیژن آن بیشتر کاهش یابد. فرآیند تصفیه نهایی باید در محیطی بدون اکسیژن انجام شود.

این امر می‌تواند شامل ذوب و ریختن مس مذاب در قالب‌های ریخته‌گری در یک محیط بدون اکسیژن، مانند خلاء یا اتمسفر بی‌اثر با دقت کنترل شده باشد. به دلیل پیچیدگی پردازش اضافی برای تولید خلوص محصول مورد نیاز، مس بدون اکسیژن C101 گران‌ترین گرید مس موجود در بازار است.

برای تولید تمام آلیاژهای مس، در طول فرآیند ریخته‌گری به آن‌ها اکسیژن اضافه می‌کنند، اما این امر برای مس بدون اکسیژن مقدار کمتری است و فرآیند ذوب آن نیز متفاوت است. در طی این فرآیند متفاوت، فلز داغ به داخل یک بوته ریخته می‌شود و درحالی‌که قسمت بالایی آن داغ می‌ماند، اجازه داده می‌شود تا بقیه نواحی آن به‌مرور سرد شود. درنتیجه، کل بوته به‌آرامی خنک می‌شود که اجازه می‌دهد تا محتوای اکسیژن کمتر شود. با فرآیند ریخته گری مس و آلیاژهای آن در این صفحه آشنا شوید.

انواع مس بدون اکسیژن

هر مسی که سطح اکسیژن آن به کمتر از ۰٫۰۰۱ درصد کاهش یابد، به‌عنوان بدون اکسیژن در نظر گرفته می‌شود. دو نوع رایج مس بدون اکسیژن وجود دارد که شامل مس بدون اکسیژن و مس بدون اکسیژن الکترونیکی می‌شوند.

الکترونیک بدون اکسیژن دارای ۰٫۰۰۰۵ درصد محتوای اکسیژن است و در یک محیط بدون اکسیژن ساخته می‌شود. نوع بدون اکسیژن معمولی نیز دارای محتوای اکسیژن ۰٫۰۰۱ درصد است و میزان رسانایی آن کمی کمتر از مس الکترونیک بدون اکسیژن است.

انواع گرید مس بدون اکسیژن عبارت‌اند از:

• C10100 (الکترونیکی بدون اکسیژن یا OFE): مس با خلوص ۹۹٫۹۹ درصد. نقره موجود در این نوع مس نیز ناخالصی محسوب می‌شود. این گرید، گران‌ترین نوع مس است، زیرا مس باید در شرایط بدون اکسیژن تصفیه شود.
• C10200 (بدون اکسیژن یا OF): مس خالص با خلوص ۹۹٫۹۵ درصد. OF ممکن است حاوی نقره باشد.
• C1100 (مس الکترولیتی یا ETP): مس با خلوص ۹۹٫۹ درصد. ETP ممکن است حاوی نقره باشد.

راهنمای محصولات مس C11000 می تواند در انتخاب و خرید این آلیاژ مفید باشد.

خواص و کاربردهای مس بدون اکسیژن

رسانایی الکتریکی

رسانایی و اتلاف انرژی دو ویژگی مهم مس بدون اکسیژن هستند. هرچه خلوص بالاتر باشد، رسانایی کمتر است، اما اتلاف انرژی نیز بیشتر است. هادی‌های بدون اکسیژن با اندازه منافذ کمتر نسبت به اکسیدهای فلزی با اندازه منافذ بزرگ‌تر کارآمدتر هستند و ازاین‌رو اتلاف توان کمتری دارند. آن‌ها همچنین عایق‌ها و نیمه‌هادی‌های عالی را تشکیل می‌دهند. با فشرده‌سازی بخار و خنک‌سازی مناسب، مس بدون اکسیژن می‌تواند تحت ‌فشار اتمسفر به دمای ۵۰۰ کلوین برسد.

سیم مسی بدون اکسیژن در صنایع مختلف مانند الکترونیک و صنایع برق کارایی دارد. این نوع سیم مسی توانایی ایجاد یک مسیر جریان کارآمدتر در انواع تجهیزات الکترونیکی را دارد. به‌عنوان‌مثال، این پتانسیل را دارد که از طریق انتقال انرژی در مسیرهای هدایت خود، به انتقال داده با سرعت بالا کمک کند. با این نوع ویژگی، به‌ویژه برای صنایع مخابراتی و کامپیوتری مفید است. پهنای باند بالا و مقاومت درج کم، آن را به یک جزء ایدئال برای هر دو برد مدار و سیم بلندگو تبدیل کرده است.

مس یکی از بالاترین مقادیر هدایت الکتریکی را در بین تمام فلزات شناخته‌شده دارد. این کیفیت به مس این توانایی را می‌دهد که تعداد زیادی جریان الکتریکی را به‌راحتی هدایت کند. بنابراین، برای کابل‌های باتری، کویل‌های القایی، ترانزیستورهای لایه‌نازک، لوله‌های خلاء، طرح‌های موتور لوله نازک، کوره‌های گرمایش القایی، بخاری‌های فضایی و در سیستم گرمایش برای کاربردهای فضایی استفاده می‌شود.

رسانایی حرارتی

علاوه بر اینکه مواد مسی بدون اکسیژن رسانای الکتریسیته بالایی هستند، هنگامی‌که به‌عنوان الکترود استفاده می‌شوند، رسانایی حرارتی بالایی نیز دارند. این ویژگی امکان استفاده از مس بدون اکسیژن را در الکترونیک فراهم می‌کند. علاوه بر این، کشش سطحی فلز به آن توانایی ایجاد استحکام کششی و سختی بالا را می‌دهد.

هنگامی‌که مس به ورق تبدیل می‌شود، می‌توان آن را به ورق‌های مسطح و همچنین روبان‌هایی تبدیل کرد که می‌توانند برای طرح‌های پیچیده استفاده شوند. این فلز قادر است خواص مکانیکی مشابه آنچه در محصولات فولاد ضد زنگ و آلیاژ نیکل یافت می‌شود را ارائه دهد. با کاربرد ورق مس در این لینک آشنا شوید.

خواص مکانیکی

این فلز خواص مکانیکی بسیار خوبی نیز از خود نشان می‌دهد. این امر منجر به ایجاد تنوع در این مواد در حالت‌های سخت و نرمی می‌شود که آن را برای ساخت جواهرات، لوله‌کشی، تولید قطعات خودرو و ساخت CNC ایدئال می‌کند.

ازآنجایی‌که مس بدون اکسیژن می‌تواند رسانایی الکتریکی و خواص مکانیکی مشابه نیکل و فولاد ضد زنگ از خود نشان دهد، می‌توان از آن در انواع کاربردهای صنعتی استفاده کرد. به‌عنوان‌مثال، می‌توان از آن برای پشتیبانی از مقاومت در برابر خوردگی در جایگاه‌های موتور استفاده کرد، زیرا هم انعطاف‌پذیر و هم مقاوم در برابر خوردگی است.

دوام و پایداری

مس بدون اکسیژن می‌تواند دوام و قابلیت استفاده کانکتورهای الکتریکی را افزایش دهد، به‌خصوص زمانی که در معرض دماهای بالا قرار می‌گیرند. سیم مسی بدون اکسیژن به دلیل عملکرد باکیفیت بالا و همچنین طیف وسیعی از کاربردها به‌طور فزاینده‌ای در بین مصرف‌کنندگان و تولیدکنندگان محبوب شده است.

دوام سیم‌های مسی بدون اکسیژن، آن‌ها را به انتخابی عالی برای سیم‌های بلندگو و سایر اشکال هدایت الکتریکی تبدیل می‌کند. علاوه بر این، خلوص آن به این معنی است که سطوح قابل‌توجهی از فلزات سمی یا آلاینده وجود ندارد. به‌عنوان‌مثال، یک سیم با خلوص بالا فاقد کروم، نیکل، آهن یا قلع خواهد بود. این بدان معنی است که می‌توان از آن در طیف گسترده‌ای از کاربردهای الکترونیکی و صنعتی استفاده کرد. علاوه بر این، این یک راه‌حل مقرون‌به‌صرفه برای عایق‌کاری کابل‌ها و سیم‌کشی‌ها است.

کاربردهای پزشکی

علاوه بر این کاربردهای صنعتی، مس بدون اکسیژن به دلیل خاصیت ضد میکروبی در کاربردهای پزشکی نیز قابل‌استفاده است. مطالعه‌ای که در مجله Applied Materials منتشر شد نشان داد که این فلز فعالیت ضد باکتریایی و ضد توموری در برابر انواع پاتوژن ها از جمله ویروس آنفولانزای A، E. coli و سودوموناس آئروژینوزا از خود نشان می‌دهد.

جمع بندی

مس بدون اکسیژن که مقدار اکسیژن آن به کمتر از ۰٫۰۰۱ درصد می‌رسد، دارای خواص ویژه‌ای نظیر رسانایی الکتریکی، رسانایی حرارتی، دوام و پایداری خیلی خوب، خواص مکانیکی مناسب و نیز خواص ضدباکتری است. ازاین‌رو، کاربردهای فراوانی در صنایع برق و الکترونیک، مخابرات، ساخت انواع کابل و کویل، قطعات خودرو و… دارد. مس C101 گران‌ترین گرید مس بدون اکسیژن است.