無酸素銅

無酸素銅（OFC）または無酸素高熱伝導率（OFHC ）銅は、電解精製により酸素レベルを0.001％以下に低減した、鍛造された高伝導性銅合金のグループです。 ^{[1] [2]} 無酸素銅は、高レベルの伝導性を持ち、実質的に酸素含有量のないプレミアムグレードの銅です。銅の酸素含有量は電気特性に影響を与え、伝導性を低下させる可能性があります。

無酸素銅は、通常、ASTM / UNSデータベースに従って指定されます。^{[3] UNSデータベースには、}高伝導性の電気銅のさまざまな組成が含まれています。これらのうち、3つは広く使用されており、2つは無酸素と見なされています。

• C10100 –無酸素銅(OFE)とも呼ばれます。これは、酸素含有量が 0.0005% の 99.99% の銅です。最低 101% IACS導電率定格を達成しています。この銅は、慎重に管理された無酸素環境で最終製品に仕上げられます。銀 (Ag) は、OFE 化学仕様では不純物とみなされます。これは、ここに記載した 3 つのグレードの中で最も高価です。
• C10200 –酸素フリー(OF)とも呼ばれます。OF は酸素フリーと見なされますが、その導電率の評価は、以下のより一般的な ETP グレードより優れているわけではありません。酸素含有量は 0.001%、純度は 99.95%、導電率は最低 100% IACS です。純度パーセンテージの目的では、銀 (Ag) 含有量は銅 (Cu) としてカウントされます。
• C11000 –電解タフピッチ(ETP)とも呼ばれます。これは最も一般的な銅です。電気用途では広く使用されています。ETP の最小導電率は 100% IACS で、純度は 99.9% である必要があります。酸素含有量は 0.02% ～ 0.04% (標準) です。現在販売されている ETP のほとんどは、101% IACS 仕様を満たすか、それを上回っています。OF 銅と同様に、銀 (Ag) 含有量は純度の目的で銅 (Cu) としてカウントされます。

無酸素高熱伝導率（OFHC）銅は、極低温工学で広く使用されています。OFHCは、処理中に純粋な無酸素金属が汚染されないように注意深く管理された条件下で、厳選された精製カソードと鋳造品を直接変換することによって生産されます。OFHC銅の製造方法により、銅含有量が99.99％の超高品質の金属が保証されます。異物含有量が非常に少ないため、元素銅の固有の特性が高度に発揮されます。実際には、酸素含有量は通常0.001〜0.003％で、最大不純物レベルは0.03％です。これらの特性は、高延性、高電気伝導性および熱伝導性、高衝撃強度、優れた耐クリープ性、溶接の容易さ、超高真空下での相対揮発性の低さです。^[4]

導電率は、一般的に1913年の国際焼鈍銅規格を基準として規定されます。5.8 × 10 ⁷  S / m。精製プロセスの進歩により、現在ではこの基準の101％を満たすかそれを超えるOF銅とETP銅が生産されています。（超純銅の導電率は5.865 × 10 ⁷  S/m、102.75% IACS。OF銅とETP銅の導電率要件は同じであることに注意してください。^[5]

酸素は銅の導電性を向上させる上で有益な役割を果たします。銅の製錬工程では、導電性を低下させる不純物を除去するために、意図的に酸素が溶融物に注入されます。^[6]

チョクラルスキー法などの高度な精製プロセスでは、銅の粒子密度を下げることでC10100仕様を下回る不純物レベルを達成できます。^{[7] [8] [9] [10]}現時点では、これらの特殊銅に対するUNS / ASTM分類はなく、これらの銅のIACS導電率は容易に入手できません。^{[引用が必要]}

工業用途では、無酸素銅は電気伝導性よりも化学的純度が重視されます。OF/OFEグレードの銅は、半導体や超伝導部品の製造を含むプラズマ蒸着（スパッタリング）プロセスや、粒子加速器などの超高真空装置に使用されます。これらの用途のいずれにおいても、酸素やその他の不純物の放出は、局所環境中の他の材料との望ましくない化学反応を引き起こす可能性があります。^[11]

高級スピーカーケーブル業界では、無酸素銅は導電性が優れている、またはオーディオ信号伝送に有利なその他の電気特性があるとして販売されています。実際、一般的な C11000 (ETP) 銅とより高価な C10200 無酸素 (OF) 銅の導電性仕様は同じです。^[12 ]さらに高価な C10100 でも導電性は 1% 高いだけで、オーディオ用途では重要ではありません。^[12]

OFCはオーディオ再生システムやホームシアターのオーディオ信号とビデオ信号の両方に販売されています。^[12]

高電気伝導銅は、製錬工程でリンを添加して脱酸した銅とは異なります。無酸素リン含有銅（CuOFP）は、銅材料が水素脆化、より正確には蒸気脆化を引き起こすほどの高温にさらされる構造および熱用途に一般的に使用されます。例としては、溶接棒、ろう付け棒、熱交換器チューブなどがあります。^[13]

不純物として酸素を含む銅合金（金属マトリックス中に存在する残留酸化物の形で）は、高温の水素にさらされると脆くなる可能性があります。水素は銅に拡散し、Cu ₂ Oの介在物と反応してH ₂ O（水）を形成し、次に粒界で加圧された水蒸気の泡を形成します。このプロセスにより、粒子が互いに離れる可能性があり、蒸気脆化として知られています（蒸気が発生するためであり、蒸気にさらされることによって問題が発生するためではありません）。

CuOFP は、高レベル放射性廃棄物を結晶質岩層に処分するためにスウェーデンとフィンランドで開発されたKBS-3コンセプトの使用済み核燃料のオーバーパックの耐腐食性材料として選択されました。

• 銅線とケーブル