什麼是無氧銅？

無氧銅 (OFC) 是指一組高純度的銅合金，這些銅經過仔細精煉，將含氧量降至非常低的水平。顧名思義，這種銅經過特殊的製造過程，幾乎消除了所有的氧氣，使銅的導電性增強，品質優良。

無氧銅的需求來自於需要極高導電性和最小訊號損失的產業，例如電子和航太產業。傳統銅的含氧量可能高達 0.04%，而無氧銅的含氧量通常低於 0.001%（以重量計）。

OFC 的價值不僅在於其導電性，還在於其改善的延展性、耐腐蝕性，以及在敏感或高效能應用中的整體性能。這些特質使其成為各種精密零件的首選材料，包括電線、連接器和真空裝置。

無氧銅的化學成分

無氧銅的顯著特徵自然是其令人難以置信的低含氧量。然而，事情還不止如此。無氧銅的化學組成必須符合嚴格的標準，以確保純度和性能。

一般而言，無氧銅由以下成分組成：

• 銅 (Cu)：99.95% 至 99.99%
• 氧氣 (O):小於 0.001% (通常為 5 ppm 或以下)
• 微量元素:可能包含銀 (Ag)、磷 (P) 或其他微量雜質，視精製過程而定。

兩種常見的標準定義了無氧銅的純度：

1. C10100 (OFE - 無氧電子銅):至少 99.99% 銅和最大 0.0005% 氧。
2. C10200 （OF - 無氧銅):至少 99.95% 銅和最大 0.001% 氧。

確切的成分取決於預期的應用。例如，由於 OFE 銅幾乎完全不含氧化物，且具有優異的晶粒結構，因此在真空電子產品和高真空環境中受到青睞。

無氧銅的特性

物理特性

無氧銅展現出幾種顯著的物理特性，使其有別於標準銅牌號：

• 高電導率:OFC 的電導率高達 101% IACS（國際退火銅標準），是目前最好的導體之一。
• 高 熱傳導:散熱效果極佳，是大功率電子產品和散熱片的理想選擇。
• 密度:約 8.94 g/cm3
• 熔點:約 1,083°C (1,981°F)
• 顏色:鮮紅色澤，典型的高純度銅

這些物理特性使得無氧銅成為高性能應用的首選材料，特別是在熱量和電流是關鍵因素的情況下。

機械特性

除了優異的導電性之外，無氧銅也展現出良好的機械特性：

• 拉伸強度:介於 220 MPa 和 370 MPa 之間，視溫度而定
• 降伏強度:約 70 MPa 至 250 MPa
• 伸長率:可從30%到50%，展現優異的延展性
• 硬度:通常在 40-60 HV（維氏硬度）之間，視退火情況而定

OFC 可以輕鬆地進行機械加工、拉伸和焊接。這些機械特性使其非常適合用於 CNC 加工、鍛造和擠壓等製程。

無氧銅的等級有哪些類型？

有多種等級的無氧銅可滿足不同工業應用的需求。最常見的等級包括

C10100 無氧電子銅 (OFE)

這是最高純度等級的無氧銅，符合嚴格的 ASTM F68 標準。它具有優異的熱導性和電導性，常用於高真空系統、半導體製造和微波設備。

C10200 無氧銅 (OF)

雖然純度不如 C10100，但 C10200 仍具有優異的導電性和低含氧量。它更廣泛用於一般電氣和電子應用，包括連接器、電纜和馬達繞組。

無氧銅有何用途？

無氧銅的獨特特性使其成為各行各業的首選材料。它的高導電性和純度可確保它在嚴苛的環境中表現可靠。一些常見的應用包括

• 電子與電機工程:OFC 因其優異的導電性，被廣泛用於電線、電路板和連接器。它是高性能電子產品的主要材料，在這些產品中，即使是微小的信號損失也會造成損害。
• 音訊與視訊設備:高級音響線材和喇叭線通常使用無氧銅，以盡量減少訊號失真，提供水晶般清晰的聲音。其低電阻可確保音頻訊號保持純淨，因此深受音響發燒友的喜愛。
• 航太與國防:在航太業，OFC 用於雷達系統、航空電子設備和衛星配線等元件，在這些領域中，可靠性和效能是不容妥協的。其耐腐蝕性和耐用性使其成為惡劣環境的理想選擇。
• 醫療設備:無氧銅用於醫療成像設備，如 MRI 機器，其導電性和純度可確保精確的性能。其生物相容性也使其適用於某些醫療應用。
• 工業應用:從熱交換器到工業熔爐，OFC 的熱傳導性和耐高溫特性使其成為工業環境的多用途選擇。

這些應用突顯了材料的多樣性，因為它能滿足從消費性電子產品到重型製造業等各種產業的需求。

純銅的優缺點

雖然無氧銅是純銅的一種，但仍值得比較其與標準純銅的優缺點，以了解其價值。

無氧銅的優點

• 優異的導電性:OFC 的高純度可確保無與倫比的電導性和熱導性，使其成為高性能應用的理想選擇。
• 耐腐蝕性:低氧含量可降低氧化風險，延長材料在嚴峻環境中的使用壽命。
• 延展性與加工性:其靈活性和易加工性使其適用於複雜的設計和複雜的製造流程。
• 可靠性:不含雜質可確保穩定的性能，這在航空航天和電子等行業中至關重要。

無氧銅的缺點

• 成本較高:專門的精煉製程使得 OFC 比標準銅更貴，這對於有預算意識的專案來說可能是一個限制因素。
• 限量供應:並非所有供應商都提供無氧銅，某些等級 (如 C10100) 可能需要專門採購。
• 不一定需要:對於純度要求不高的應用，標準銅已經足夠，因此 OFC 是不必要的支出。

相比之下，標準純銅雖然價格較低且供應廣泛，但在高精密應用中可能無法提供相同等級的效能。其氧含量較高，長期使用會導致氧化和導電性降低，因此 OFC 成為關鍵應用的首選。

無氧銅在現代工業中的重要性

無氧銅在現代工業中的作用無庸多言。它能夠在要求苛刻的應用中提供可靠、高品質的性能，使其成為創新的基石。從實現更快、更清晰的電子通訊到支援尖端的航空航天技術，無氧銅是一種推動進步的材料。

對於機械加工和製造業的公司來說，無氧銅提供了一個獨特的機會來製造符合最高品質和性能標準的產品。無氧銅的多樣性可使其成型、成形並整合至各種元件，從微小的電路板痕跡到堅固的工業零件。

隨著各行各業不斷推動技術的發展，對高純度材料（如無氧銅）的需求只會有增無減。無氧銅能夠滿足當前和新興應用的需求，確保它仍然是全球製造商的重要資源。

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