Deguonies kiekio poveikis gryno vario savybėms

Deguonis yra vienas iš labiausiai paplitusių ir įtakingiausių gryno vario priemaišų elementų. Net ir labai maža deguonies koncentracija gali žymiai pakeisti vario fizines, mechanines, elektrines, šilumines ir apdirbimo savybes. Pramoninėje gamyboje deguonies kiekis paprastai yra griežtai kontroliuojamas pagal taikymo scenarijus, o jo poveikis daugiausia atsispindi šiais aspektais.

Vario oksidas, sudarytas iš deguonies ir vario, yra puslaidininkinis junginys, turintis daug didesnę varžą nei vario matrica. Kai deguonis ištirpsta varyje kieto tirpalo pavidalu arba nusėda kaip vario oksido dalelės ties grūdelių ribomis, tai trukdys laisviesiems elektronams judėti, padidins elektronų sklaidą ir taip sumažins elektros laidumą. Paprastai tariant, didėjant deguonies kiekiui, vario laidumas palaipsniui mažėja. Didelio-laidumo vario, naudojamo kabeliuose, laiduose, varikliuose ir transformatoriuose, deguonies kiekis turi būti griežtai ribojamas, paprastai kontroliuojamas mažesnis nei 10 ppm, kitaip tai turės tiesioginės įtakos elektros gaminių perdavimo efektyvumui ir energijos sąnaudoms.

Antra, deguonies kiekis lemia gryno vario šilumos laidumą. 

Panašiai kaip laidumas, deguonies ir vario oksido buvimas trukdys šilumos srautui plisti kristale. Didelis deguonies kiekis sumažina vario šilumos laidumą, todėl jis mažiau tinkamas šilumos išsklaidymo komponentams, tokiems kaip šilumos kriauklės, šilumokaičiai ir elektroninės pakavimo medžiagos. Priešingai, mažai -deguonies arba deguonies neturintis-varis pasižymi itin dideliu šilumos laidumu ir gali greitai išnešti šilumą, o tai būtina didelio-našumo elektroninei ir elektros įrangai.

Trečia, deguonis turi esminės įtakos gryno vario mechaninėms savybėms, ypač plastiškumui ir kietumui. 

Kai deguonies kiekis yra mažas, varis vis tiek išlaiko gerą plastiškumą ir lankstumą, tinkamas štampuoti, tempti, lenkti ir kitam šaltam apdirbimui. Tačiau kai deguonis viršija tam tikrą diapazoną, grūdelių ribose susidaro daug vario oksido intarpų ir trapių fazių, o tai žymiai sumažina vario plastiškumą ir atsparumą smūgiams. Toks varis yra linkęs į tarpkristalinį lūžį apdorojant, o paviršius linkęs įtrūkimų ir apelsino žievelės defektų. Tuo pačiu metu, padidėjus deguonies kiekiui, vario stiprumas ir kietumas šiek tiek padidės, tačiau tai yra plastiškumo kaina, kuri nėra palanki giliam apdorojimui.

Ketvirta, deguonies kiekis tiesiogiai veikia gryno vario suvirinimo efektyvumą ir karšto apdirbimo galimybes, o tai taip pat yra viena iš labiausiai susirūpinusių pramoninio apdorojimo problemų. 

Varis, kurio sudėtyje yra daug deguonies, labai lengvai sukelia vandenilio trapumą suvirinimo ar litavimo metu. Suvirinimo atmosferoje arba sraute esantis vandenilis aukštoje temperatūroje reaguoja su vario oksidu ir susidaro vandens garai. Medžiagos viduje susikaupia daug vandens garų burbuliukų, dėl kurių susidaro mikro-įtrūkimai ir poros, dėl kurių labai sumažėja jungties stiprumas ir sandarumas. Todėl varį, kuriame yra daug deguonies, sunku patikimai suvirinti, be to, jis gali įtrūkti karšto valcavimo, karšto kalimo ir kito terminio apdorojimo metu. Priešingai, varis be deguonies- arba mažai-deguonies turintis varis pasižymi puikiomis suvirinimo savybėmis ir yra plačiai naudojamas vakuuminiuose įrenginiuose, bangolaidžiuose ir tikslaus suvirinimo dalyse.

Vario oksido intarpai lengvai tampa korozijos pradžios taškais, pagreitina vietinę koroziją, pvz., taškinę koroziją ir tarpkristalinę koroziją drėgnoje, rūgštinėje ar užterštoje aplinkoje. Medžiagas, kuriose yra daug deguonies, taip pat sunkiau gauti lygų ir šviesų paviršių galvanizuojant, poliruojant ir atliekant kitus paviršiaus apdorojimo būdus, jos yra linkusios į dėmes, duobes ir blogą dangų sukibimą.

Varis be deguonies, kurio deguonies kiekis yra mažesnis nei 5 ppm, pasižymi geriausiu laidumu, šilumos laidumu, plastiškumu ir suvirinimo našumu. Jis naudojamas aukščiausios klasės-elektronikos, aviacijos ir ryšių srityse. Mažai -deguonies turintis varis plačiai naudojamas kasdieniuose laiduose, kabeliuose ir techninėje įrangoje dėl nedidelės kainos ir našumo. Daug -deguonies turintis varis naudojamas tik tais atvejais, kai apdorojimo ir laidumo reikalavimai yra žemi, pavyzdžiui, kai kurios liejimo dalys.

Deguonis yra dvipusis elementas{0}} gryname varyje. Perteklinis deguonies kiekis pablogins elektros laidumą, šilumos laidumą, plastiškumą, suvirinimo našumą ir atsparumą korozijai, o ypač mažas deguonies kiekis yra pagrindinis veiksnys siekiant užtikrinti, kad varis būtų kokybiškas. Gaminant ir naudojant tiksliai kontroliuoti deguonies kiekį yra svarbi priemonė subalansuoti gryno vario medžiagų sąnaudas, našumą ir tarnavimo laiką.