1. Keperluan Komposisi untuk Kuprum-Kekonduksian Tinggi
Kuprum-kekonduksian tinggi secara amnya merujuk kepada kuprum dengan kekonduksian elektrik tidak kurang daripada 100% IACS (International Annealed Copper Standard). Untuk memenuhi keperluan ini, kawalan ketat komposisi kimia adalah penting.
Pertama, ketulenan tembaga asas mestilah cukup tinggi. Untuk kuprum kekonduksian tinggi standard-, pecahan jisim kuprum hendaklah sekurang-kurangnya 99.90%. Untuk-aplikasi elektronik dan elektrik berketepatan tinggi, ketulenan selalunya lebih tinggi daripada 99.95% atau bahkan mencapai 99.99%. Ketulenan kuprum yang lebih tinggi mengurangkan penyebaran elektron yang disebabkan oleh kekotoran dan kecacatan kekisi, sekali gus meningkatkan kekonduksian.
Kedua, kandungan unsur kekotoran yang berbahaya mesti dihadkan dengan ketat. Kekotoran biasa seperti fosforus, besi, sulfur, oksigen, plumbum, bismut, antimoni, arsenik dan nikel mengurangkan kekonduksian elektrik dengan ketara.
Had komposisi biasa untuk kuprum-kekonduksian tinggi termasuk:
Fosforus Kurang daripada atau sama dengan 0.005%
Besi Kurang daripada atau sama dengan 0.005%
Sulfur Kurang daripada atau sama dengan 0.005%
Oksigen Kurang daripada atau sama dengan 0.02% (untuk oksigen-kuprum yang mengandungi) atau lebih rendah untuk oksigen-kuprum bebas
Jumlah kekotoran bukan{0}}kuprum Kurang daripada atau sama dengan 0.05%–0.10%
Oksigen-kuprum bebas (OFC) seterusnya mengawal oksigen di bawah 0.001% untuk mengelakkan kerapuhan dan kehilangan kekonduksian semasa pemprosesan-suhu tinggi.
2. Adakah Kandungan Kuprum Lebih Tinggi Sentiasa Lebih Baik?
Dalam kuprum tulen, kandungan kuprum yang lebih tinggi memang meningkatkan kekonduksian elektrik dan haba, tetapi ia tidak selalunya lebih baik untuk semua aplikasi.
Dalam julat tertentu, meningkatkan ketulenan tembaga mengurangkan penyebaran kekotoran dan meningkatkan kekonduksian dengan ketara. Walau bagaimanapun, ketulenan yang terlalu tinggi membawa masalah:
Kos meningkat dengan mendadak kerana penulenan ultra-tinggi memerlukan proses yang kompleks seperti penapisan elektrolitik dan pencairan vakum.
Kekuatan mekanikal berkurangan kerana kuprum tulen sangat lembut dan mempunyai kekerasan dan rintangan haus yang rendah.
Dalam sesetengah kes, kesan unsur berfaedah (seperti sejumlah kecil perak atau kadmium dalam kepekatan terkawal) boleh meningkatkan kekuatan dan melembutkan rintangan tanpa merosakkan kekonduksian yang serius.
Oleh itu, ketulenan tembaga harus dipilih mengikut keperluan sebenar. Sebagai contoh, komponen elektrik biasa menggunakan ketulenan 99.90%–99.95%, manakala isyarat frekuensi tinggi-dan peranti ultra ketepatan-memerlukan 99.99% atau lebih tinggi.
3. Kesan Unsur Kotoran terhadap Kekonduksian
Hampir semua unsur kekotoran dalam larutan pepejal atau bentuk pemendakan mengurangkan kekonduksian elektrik kuprum tulen.
Kekotoran larut (fosforus, besi, nikel, arsenik, antimoni, bismut) memesongkan kekisi kuprum dan menyerakkan elektron dengan kuat, yang membawa kepada penurunan kekonduksian yang mendadak. Malah 0.01% fosforus boleh menyebabkan kehilangan kekonduksian yang jelas.
Kotoran tidak larut atau larut lemah (plumbum, sulfur) membentuk zarah fasa-kedua pada sempadan butiran, meningkatkan penyerakan elektron dan juga mengurangkan kekonduksian.
Oksigen membentuk zarah Cu₂O, yang menjejaskan kedua-dua kekonduksian dan prestasi pemprosesan. Kuprum bebas oksigen-digunakan dalam aplikasi khas untuk mengelakkan kesan ini.
Secara amnya, semakin kecil perbezaan jejari atom dan perbezaan keterlarutan antara kekotoran dan kuprum, semakin kecil kerosakan kepada kekonduksian; jika tidak, impaknya lebih serius. Untuk-aplikasi kekonduksian tinggi, meminimumkan kandungan kekotoran ialah cara paling berkesan untuk memastikan prestasi.
