Медь м1 и м3 различия в свойствах: Медь М0, М1, М2, М3

alexxlab | 19.01.2023 | 0 | Разное

Содержание

Медь М0, М1, М2, М3

Химический состав, %
МаркаCuFePbSnSbBiAsSPNiAgZnO2Сумма примесей
не менеене более
М0 99,95 0,004 0,004 0,002 0,002 0,001 0,002 0,004 0,002 0,002 0,003 0,004 0,02 0,05
М1 99,9 0,005 0,005 0,002 0,002 0,001 0,002 0,005 0,002 0,003 0,005 0,05 0,1
М2 99,7
0,05
0,01 0,05 0,005 0,002 0,01 0,01 0,2 0,07 0,3
М3 99,5 0,05 0,05 0,05 0,05 0,003 0,05 0,01 0,2 0,08 0,5

Механические свойства по ГОСТ
Вид полуфабрикатаГОСТСостояниеσвδ10Глубина сферической лунки при толщине материала, мм* (не менее)
кгс/мм2%0,080,10-0,150,18-0,250,3-0,550,60-1,100,20-1,50
Листы и полосы
холоднокатаные ГОСТ 495-70 Мягкие 20 30
Твердые 30 3
горячекатаные 20 30
Лента ГОСТ 1173-70 Мягкая 21 30 6,5/- 7,5/3,4 8/3,8 9/4 9,5/- 10/-
Твердая 30 3
Трубы:
тянутые и холоднокатаные ГОСТ 617-72 Мягкие 20 35
Полутвердые 25 8
Твердые 29 2
прессованные диаметром, мм                  
до 200 19 30
свыше 200 18 30
Прутки тянутые ГОСТ 1535-71 Мягкие 20 35
Полутвердые 24 10
Твердые 28 5
Прутки горячекатаные ГОСТ 1535-71 20 8
Прутки пресованные ГОСТ 1535-71 20 30
Примечание: Проволока электротехническая диаметром 0,02-10 мм выпускается по ГОСТ 2112-71. Трубы капиллярные из меди марки М2 выпускаются по ГОСТ 5.1196-72.
* Показатели приведены для пуансона радиусом 10 мм; в дробных числах в знаменателе приведены показатели для пуансона радиусом 4 мм.

Типичные механические свойства при комнатной температуре
Вид полуфабрикатаСостояниеЕGμσ0,2σвSkδ10ψτсрHB анσ-1*
кгс/мм2кгс/мм2%кгс/мм2кгс·м/см2кгс/мм2
Прутки тянутые Мягкие 12000 4480 0,34 8 24 60 50 75 15 45 16 8
Твердые 30 35 10 35 20 95 9
* На базе 1·108 циклов.

Физические свойства
Плотность: 8950 кг/м3
Коэффициент термического линейного расширения
Температура, °С20-10020-30020-60020-800
α·106 1/град 16,8 17,7 18,9 19,6

Коэффициент теплопроводности
λ = 385 Вт/м·град

Удельная теплоемкость
с = 0,377 кдж/кг·град

Удельное электросопротивление
Температура, °С20
ρ·106, ом·см 1,75 для мягкой меди
1,79 для деформированной меди

Антифрикционные свойства
Коэффициент трения
– со смазкой (маслом МС) 0,011; – без смазки 0,4.

Коррозионная стойкость
Медь обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью в атмосферных условиях при комнатной температуре.

Технологические данные
Медь высокопластична в отожженном состоянии, при обработке давлением выдерживает без промежуточных отжигов обжатие до 85—95%. Температура горячей обработки 800—900°С. Отжиг рекомендуется проводить в интервале температур 500—700°С в зависимости от толщины материала. Рекомендуемая температура литья 1150—1230°С; линейная усадка 2,1%. Медь, содержащая кислород (до 0,01%), подвержена растрескиванию при нагреве в восстановительной среде с водородом. Хорошо сваривается, паяется и обрабатывается резанием (лучше в деформированном состоянии).

Применение
Шины, контакты и другие токоведущие детали, трубопроводы, шайбы, заклепки, ниппели, прокладки и др.

МЕДЬ и МЕДНЫЙ ПРОКАТ

Марки меди и их химический состав  определен в ГОСТ 859-2001. Сокращенная информация о марках меди приведена ниже (указано минимальное содержание меди и предельное содержание только двух примесей – кислорода и фосфора):

МаркаМедь
О2PСпособ получения, основные примеси
М00к99.980.01Медные катоды:продукт электролитического  рафинирования, заключительная стадия переработки медной руды.
М0к99.970.0150.001
М1к99.950.020.002
М2к99. 930.030.002
М0099.990.0010.0003Переплавка катодов в вакууме, инертной или восстановительной атмосфере.Уменьшает содержание кислорода.
М099.970.0010.002
М199.950.0030.002
М0099.960.030.0005Переплавка катодов в обычной атмосфере.Повышенное содержание кислорода. Отсутствие фосфора
М099.930.04
М199.90.05
М299.70.07Переплавка  лома.Повышенное содержание кислорода, фосфора нет
М399.50. 08
М1ф99.90.012 – 0.04Переплавка катодов и лома медис раскислением фосфором.Уменьшает содержание кислорода, но приводит к повышенному содержанию фосфора
М1р99.90.010.002 – 0.01
М2р99.70.010.005 – 0.06
М3р99.50.010.005 – 0.06

Первая группа марок относится к катодной меди, остальные – отражают химический состав различных медных полуфабрикатов (медные слитки, катанка и изделия из неё, прокат).

Специфические особенности меди, присущие разным маркам, определяются не  содержанием меди (различия составляют не более 0.5%), а содержанием конкретных примесей (их количество может различаться в 10 – 50 раз). Часто используют классификацию марок меди по содержанию кислорода:

–  бескислородная медь (М00 , М0 и М1 ) с содержанием кислорода до 0. 001%.

–  рафинированная медь (М1ф, М1р, М2р, М3р) с содержанием кислорода до 0.01%,   но с повышенным содержанием фосфора.

– медь высокой чистоты (М00, М0, М1) с содержанием кислорода 0.03-0.05%.

– медь общего назначения (М2, М3) с содержанием кислорода до 0.08%.

Примерное соответствие марок меди, выпускаемой по разным стандартам, приведено ниже:

ГОСТEN, DIN
М00Cu-OFE
М0Cu-PHC, OF-Cu
М1Cu-OF, Cu-OF1
М1Cu-ETP, Cu-ETP1,Cu-FRTP, Cu-FRHC,

SE-Cu, E-Cu, E Cu57, E Cu58

М1фCu-DHP, SF-Cu
М1рCu-DLP, SW-Cu

Разные марки меди имеют  различное применение, а отличия в условиях их производства определяют существенные различия в цене.

Для производства кабельно-проводниковой продукции катоды переплавляют по технологии, которая исключает насыщение меди кислородом при изготовлении продукции. Поэтому медь в таких изделиях соответствует маркам  М00, М0 , М1 .

Требованиям большинства технических задач удовлетворяют относительно дешевые марки М2 и М3. Это определяет массовое производство основных видов медного проката из М2 и М3.

Прокат из марок М1, М1ф, М1р, М2р, М3р производится в основном для конкретных потребителей и стоит намного дороже.

Физические свойства меди

Главное свойство меди, которое определяет её преимущественное использование – очень высокая электропроводность (или низкое удельное электросопротивление). Такие примеси как фосфор, железо, мышьяк, сурьма, олово, существенно ухудшают её электропроводность. На величину электропроводности существенное влияние оказывает способ получения полуфабриката и его механическое состояние. Это иллюстрируется приведенной ниже таблицей:

Удельное электрическое сопротивление меди для различных полуфабрикатов разных марок (гарантированные значения) при 20оС.

мкОм*мМаркаВид  и  состояние  полуфабрикатаГОСТ, ТУ
0.01707М00Слитки (непрерывное вертикальное литье)
М00Катанка кл.А ( кислород0.02-0.035%)193-79
0.01718М0Катанка кл.В (кислород: 0.045%)ТУ 1844 01003292517-2004
0.01724М1Катанка кл.С (кислород: 0.05%)
М1Слитки (горизонтальное литье)193-79
М1Слитки (горизонтальное литье)
0.01748М1Ленты1173-2006
М1Прутки отожженные1535-2006
0.01790М1Прутки полутвердые, твердые, прессованные

Различия в сопротивлении катанки марок М00, М0 и М1, обусловлены разным количеством примесей и составляют около 1%. В то же время различия в сопротивлении, обусловленные разным механическим состоянием, достигают 2 – 3%. Удельное сопротивление изделий из меди марки М2 примерно 0.020 мкОм*м.

Второе важнейшее свойство меди – очень высокая теплопроводность.

Примеси и легирующие добавки уменьшают электро- и теплопроводность меди, поэтому сплавы на медной основе значительно уступают меди по этим показателям. Значения параметров основных физических свойств меди в сравнении с другими металлами приведены в таблице (данные приведены в двух разных системах единиц измерения):

Показатели

 

Единица

измерения

 МедьАлю-

миний

Латунь

Л63, ЛС

Бронза

БрАЖ

Сталь 12Х18Н10
Удельное

элетросопротивление,

мкОм*м0.0172 –

0.0179

0.027-

0.030

0.0650.123    0.725
 

Теплопроводность,

кал/см*с*град0. 930.520.250.14    0.035
Вт/м*град386 – 3902171065915

По электро – и теплопроводности медь незначительно уступает только серебру.

Влияние примесей  и  особенности  свойств  меди  различных  марок 

Отличия в свойствах меди разных марок связаны с влиянием примесей на базовые свойства меди.   О влиянии примесей на физические свойства (тепло- и электропроводность) говорилось выше. Рассмотрим их влияние на другие группы свойств.

Влияние на механические свойства.

Железо, кислород, висмут, свинец, сурьма ухудшают пластичность. Примеси, малорастворимые в меди (свинец, висмут, кислород, сера), приводят к хрупкости при высоких температурах.

Температура рекристаллизации меди для разных марок составляет  150- 240о С. Чем больше примесей, тем выше эта температура.  Существенное увеличение температуры рекристаллизации меди дает серебро, цирконий. Например введение 0.05% Ag увеличивает температуру рекристаллизации вдвое, что проявляется в увеличении температуры размягчения и уменьшении ползучести при высоких температурах, причем без потери тепло- и электропроводности.

Влияние на технологические свойства.

К технологическим свойствам относятся:

1) способность к обработке давлением при низких и высоких температурах,

2) Паяемость и свариваемость изделий.

Примеси, особенно легкоплавкие,  формируют зоны хрупкости при высоких температурах, что затрудняет горячую обработку давлением.  Однако уровень примесей в марках М1 и М2 обеспечивают необходимую технологическую пластичность.

При холодном деформировании влияние примесей заметно проявляется при производстве проволоки. При одинаковом пределе прочности на разрыв ( ?в =16 кгс/мм2 ) катанки из марок М00, М0 и М1 имеют разное относительное удлинение ? (38%, 35% и 30% соответственно). Поэтому катанка класса А (ей соответствует марка М00) более технологична при производстве проволоки, особенно малых диаметров. Использование бескислородной меди для производства проводников тока обусловлено не столько величиной электропроводности, сколько технологическим фактором.

Процессы сварки и пайки существенно затрудняются при  увеличении  содержания кислорода, а также свинца и висмута.

Влияние кислорода и водорода на эксплуатационные свойства.

При обычных условиях эксплуатационные  свойства меди (прежде всего долговечность эксплуатации) практически одинаковы для разных марок. В то же время при высоких температурах  может проявиться вредное влияние кислорода, содержащегося в меди. Эта возможность обычно реализуется при нагреве меди в среде, содержащей водород.

Кислород изначально содержится в меди марок  М0, М1, М2, М3. Кроме этого, если бескислородную медь отжечь на воздухе при высоких температурах, то вследствие диффузии кислорода поверхностный слой изделия станет кислородсодержащим.    Кислород в меди присутствует в виде закиси меди,  которая локализуется по границам зерен.

Кроме кислорода в меди может присутствовать водород. Водород попадает в медь в процессе электролиза или при отжиге в атмосфере, содержащей водяной пар. Водяной пар всегда присутствует в воздухе. При высокой температуре он разлагается с образованием водорода, который легко диффундирует в медь.

В бескислородной меди атомы водорода располагаются в междоузлиях кристаллической решетки и особо не сказываются на свойствах металла.

В кислородсодержащей меди при высоких температурах водород   взаимодействует с закисью меди. При этом  в толще меди образуется водяной пар  высокого давления, что приводит к вздутиям, разрывам и трещинам.      Это явление известно как «водородная болезнь» или «водородное охрупчивание». Оно проявляется при эксплуатации медного изделия при температурах свыше 200о С в атмосфере, содержащей водород или водяной пар.

Степень охрупчивания  тем сильнее, чем больше содержание кислорода в меди и  выше температура эксплуатации. При 200о С  срок службы составляет  1.5 года, при 400о С – 70 часов.

Особенно сильно оно проявляется в изделиях малой толщины (трубки, ленты).

При нагреве в вакууме изначально содержащийся в меди водород взаимодействует с закисью меди и также ведет к охрупчиванию изделия и ухудшению вакуума. Поэтому изделия, которые эксплуатируются при высокой температуре,  производятся из бескислородных (рафинированных) марок меди М1р, М2р, М3р.

Механические свойства медного  проката

Большая часть медного проката, поступающего в свободную продажу, производится из марки М2. Прокат из марки М1 производится в основном под заказ, кроме того он примерно на 20% дороже.

Холоднодеформированный прокат – это тянутые (прутки, проволока, трубы) и холоднокатаные (листы, лента, фольга) изделия. Он   выпускается в твердом, полутвердом и мягком (отожженном) состояниях. Такой прокат маркируется буквой «Д», а состояния поставки буквами Т, П или М.

Горячедеформированный прокат – результат прессования (прутки, трубы) или горячей прокатки (листы, плиты) при температурах выше температуры рекристаллизации. Такой прокат маркируется буквой «Г». По механическим свойствам горячедеформированный прокат близок (но не идентичен) к холоднодеформированному прокату в мягком состоянии.

Параметры при комнатной темп.МТ
Модуль упругости E, кгс/мм21100013000
Модуль сдвига Gкгс/мм240004900
Предел текучести ?0.2 , кгс/мм25 – 1025 – 34
Предел прочности ?в кгс/мм219 – 2731 – 42
Относ. удлинение ? 40 – 522 – 11
Твердость НВ40 – 4570 – 110
Сопротивление срезу, кгс/мм210 – 1518 – 21
Ударная вязкость,16 – 18
Обрабатываем. резанием, % к Л63-318
Предел усталости ?-1 при 100 млн циклов712

Высокий предел прочности на сжатие (55 – 65 кгс/мм2) в сочетании с высокой пластичностью определяет широкое использование меди  в качестве прокладок в уплотнениях неподвижных соединений с температурой эксплуатации до 250оС  (давление 35  Кгс\см2  для пара и 100 Кгс\см2  для воды).

Медь широко используется в технике низких температур, вплоть до гелиевых. При низких температурах она сохраняет показатели прочности, пластичности и вязкости, характерные для комнатной температуры. Наиболее часто используемое свойство меди в криогенной технике – её высокая теплопроводность. При криогенных температурах теплопроводность марок М1 и М2 становится существенной, поэтому в криогенной технике применение марки М1 становится принципиальным.

Медные прутки выпускаются прессованными (20 – 180 мм) и холоднодеформированными,  в твердом, полутвердом и мягком состояниях (диаметр 3 – 50 мм)  по ГОСТ 1535-2006.

Плоский медный прокат общего назначения выпускается в виде фольги, ленты, листов и плит по ГОСТ 1173-2006:

Фольга медная – холоднокатаная: 0.05 – 0.1 мм (выпускается только в твердом состоянии)

Ленты медные  – холоднокатаные: 0.1 – 6 мм.

Листы медные –  холоднокатаные: 0.2 – 12 мм

– горячекатаные:    3 – 25 мм (механич. свойства регламентируются до 12 мм)

Плиты медные – горячекатаные:   свыше 25 мм (механические свойства не регламентируются)

Горячекатаные и мягкие холоднокатаные медные листы и ленты выдерживают испытание на  изгиб  вокруг оправки диаметром равным толщине листа. При толщине до 5 мм они выдерживают изгиб до соприкосновения сторон, а при толщине 6 – 12 мм – до параллельности сторон. Холоднокатанные полутвердые листы и ленты выдерживают испытание на изгиб на 90 град.

Таким образом допустимый радиус  изгиба медных листов и лент равен толщине листа (ленты).

Глубина выдавливания лент и листов пуансоном радиусом 10 мм составляет не менее 7 мм для листов толщиной 0.1-0.14 мм и не менее 10 мм для листов толщиной 1-1.5 мм. По этому показателю (выдавливаемость) медь уступает латуням Л63 и Л68.

Медные трубы общего назначения изготавливаются  холоднодеформированными (в мягком, полутвердом и твердом состояниях) и прессованными (больших сечений) по ГОСТ 617-2006.

Медные трубы используются не только  для технологических жидкостей, но и для питьевой воды. Медь инертна по отношению к хлору и озону, которые используются для очистки воды, ингибирует рост бактерий, при замерзании воды медные трубы деформируются без разрыва.   Медные трубы  для воды производятся по ГОСТ Р 52318-2005, для них ограничено содержание органических веществ на внутренней поверхности. Минимальные радиусы изгиба и допустимые давления для мягких медных труб приведены ниже:

Размер трубы, ммДопустимое

давление, бар

Радиус изгиба, ммРазмер трубыДопустимое

давление, бар

Дюймы (мм)
6*1230301/4” (6.35*0.8)220
8*116335
10*1130403/8” (9.52*0.8)120
12*1105451/2” (12.7*0.8)100
14*19052
16*180605/8” (15, 87*1)80
18*167703/4” (19,05*1)67
20*16075
22*154807/8” (22. 22*1)54

Коррозионные свойства меди.

При нормальных температурах медь устойчива в следующих средах:

– сухой воздух

– пресная вода (аммиак, сероводород, хлориды, кислоты ускоряют коррозию)

– в морской воде при небольших скоростях движения воды

– в неокислительных кислотах и растворах солей (в отсутствии кислорода)

– щелочные растворы (кроме аммиака и солей аммония)

– сухие газы-галогены

– органические кислоты, спирты, фенольные смолы

Медь неустойчива в следующих средах:

– аммиак, хлористый аммоний

– окислительные минеральные кислоты и растворы кислых солей

Коррозионные свойства меди в некоторых средах заметно ухудшаются с увеличением количества примесей.

Контактная коррозия.

Допускается контакт меди  с медными сплавами, свинцом, оловом во влажной атмосфере, пресной и морской воде. В то же время не допускается контакт с алюминием, цинком вследствие их быстрого разрушения.

Свариваемость меди

Высокая тепло- и электропроводность меди затрудняют её электросварку (точечную и роликовую). Особенно это касается массивных изделий. Тонкие детали можно сварить вольфрамовыми электродами. Детали толщиной более 2-х мм можно сваривать нейтральным ацетилено-кислородным пламенем. Надежный способ соединения медных изделий – пайка мягкими и твердыми припоями.

Медные сплавы 

Техническая медь имеет низкую прочность и износоустойчивость, плохие литейные и антифрикционные свойства.  Этих недостатков лишены сплавы на медной основе – латуни и бронзы. Правда эти улучшения достигаются  за счет ухудшения тепло- и электропроводности.

Имеются особые случаи, когда нужно сохранить высокую электро- или теплопроводность меди, но придать ей жаропрочность или износоустойчивость.

При нагревании меди выше температуры  рекристаллизации происходит резкое снижение предела текучести и твердости.   Это затрудняет использование меди в электродах для контактной сварки. Поэтому, для этой цели используют специальные медные сплавы с  хромом, цирконием, никелем, кадмием (БрХ, БрХЦр, БрКН, БрКд). Электродные сплавы сохраняют  относительно высокую твердость и удовлетворительную электро- и теплопроводность  при температурах сварочного процесса (порядка 600 С ).

Жаропрочность  достигается также легированием серебром. Такие сплавы (МС) имеют меньшую ползучесть при неизменной электро- и теплопроводности.

Для использования в подвижных контактах (коллекторные пластины, контактный провод) применяют медь с небольшим уровнем легирования магнием или кадмием БрКд, БрМг. Они имеют повышенную износоустойчивость при высокой электропроводности.

Для кристаллизаторов используют медь с добавками железа или олова. Такие сплавы имеют высокую теплопроводность при повышенной износоустойчивости.

Низколегированные марки меди по сути являются бронзами, но часто их относят к группе медного проката с соответствующей маркировкой (МС, МК, МЖ).

  • Рекомендуем
  • Комментарии

IP65 степень герметичности оборудования

  IP-рейтинг (Ingress Protection Rating, входная защита) — система классификации степеней защиты оболочки электрооборудования от проникновения твёрдых предметов и воды в соответствии с международным стандартом IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254-96). К примеру, радиоуправление для крана F21-E1B имеет класс герметизации IP-65. Первая цифра означ…

Перевод крана на управление с пола

Перевод крана на управление с пола. При осуществлении перевода мостовых или козловых кранов, на дистанционное управление с пола могут быть применены кабельные пульты управления либо беспородные пульты управления грузоподъемными кранами. Полный перечень операций и систем контроля крановой кабины, должны соответствовать функционалу пульта, согласно РД 24. 09…

Троллейный шинопровод HFP

Троллейный шинопровод HFP Описание – Контактно – защищенный троллейный шинопровод HFP H предназначен для внутренней и внешней установки. – Шинопроводы состоят из жесткого ПВХ корпуса и медных токопроводящих жил. Конструкция корпуса шинопровода и токосъемника исключают возможность перепутывания фаз. – Токосъемники выполнены в виде скользящей, холо…

Презентация завода Uting Telecontrol

Презентация завода Uting Telecontrol Видео презентация завода радиотехнических изделий Uting Telecontrol. Один из крупнейших производителей промышленного радиоуправления, пультов для кранов и прочих грузоподъемных механизмов. https://www.youtube.com/watch?v=hQiPE9z7E6Y…

Расчет тока электродвигателя

Расчет тока электродвигателя Расчет номинального тока трехфазного асинхронного электродвигателя Для корректного выбора системы электрификации подъемно – транспортного механизма будь то троллейный шинопровод или кабельный подвод, необходимо знать номинальный ток электрической установки. Ниже приведена форма расчета трехфазного асинхронного электродви…

Комментарии закрыты.

Сравнение элементов периодической таблицы | Сравните кислород и медь

Сравните кислород и медь

Сравните кислород и медь на основе их свойств, атрибутов и фактов из периодической таблицы. Сравните элементы по более чем 90 свойствам. Все элементы подобных категорий обнаруживают много сходств и различий в своих химических, атомных, физических свойствах и использовании. Эти сходства и различия следует знать, изучая элементы таблицы Менделеева. Вы можете изучить подробное сравнение между кислородом и медью с самой надежной информацией об их свойствах, атрибутах, фактах, использовании и т. д. Вы можете сравнить O и медь по более чем 90 такие свойства, как электроотрицательность, степень окисления, атомные оболочки, орбитальная структура, электросродство, физические состояния, электрическая проводимость и многое другое.

8 O Oxygen

Swap Copper vs Oxygen

Periodic Table Element Comparison

29 Cu Copper

Facts

Name Oxygen Copper
Atomic Number 8 29
Атомный символ O Cu
Atomic Weight 15. 9994 63.546
Phase at STP Gas Solid
Color Colorless Copper
Metallic Classification Другой неметалл Переходный металл
Группа Периодической таблицы группа 16 группа 11
Название группы oxygen family copper family
Period in Periodic Table period 2 period 4
Block in Periodic Table p -block d -block
Electronic Configuration [He] 2s2 2p4 [Ar] 3d10 4s1
Структура электронной оболочки (количество электронов на оболочку) 2, 6 2, 8, 18, 1
Точка плавления 20021 54.8 K 1357.77 K
Boiling Point 90. 2 K 3200 K
CAS Number CAS7782-44-7 CAS7440-50-8
Neighborhood Elements Соседние Элементы Кислорода Соседние Элементы Меди

История

История Элемент Кислород был открыт в Швеции и Соединенном Королевстве в 1.71 году W 1.71 Шееле. Кислород получил свое название от греческого слова oxy-, что означает «острый» и «кислота», и -gen, что означает «кислотообразующий». 9-7 %)

/22000
Abundance in Universe 10000000 / 800000 60 / 1
Abundance in Sun

00 / 700000

700 / 10
Abundance in Meteorites 410000000 / 480000000 110000 /31000
Изобилие в земной коре 460000000 /600000000 68000 /22000
В океанах
в океанах
. 0020 857000000 / 331000000 3 / 0.29
Abundance in Humans 610000000 / 240000000 1000 / 99

Crystal Structure and Atomic Structure

Atomic Volume 22.4134 cm3/mol 7,124 см3/моль
Атомный радиус 48 PM 145 PM
Covalent Radius 138 PM 900 29 138 PM0021
Van der Waals Radius 152 pm 140 pm
Atomic Spectrum
Lattice Constant 540.3, 342.9, 508.6 pm 361.49, 361.49, 361.49 pm
Lattice Angle π/2, 2.313085, π/2 π/2, π/2, π/2
Space Group Name C12/m1 Fm_ 3m
Space Group Номер 12 225
Crystal Structure

Base Centered Monoclinic

Face Centered Cubic

Atomic and Orbital Properties

Atomic Number 8 29
Количество электронов (бесплатно) 8 29
Количество протонов 8 29
Mass Number 15. 9994 63.546
Number of Neutrons 8 35
Shell structure (Electrons per energy level) 2, 6 2, 8, 18, 1
Electron Configuration [He] 2s2 2p4 [Ar] 3d10 4s1
Valence Electrons 2s2 2p4 3d10 4s1
Oxidation State -2 1, 2
Atomic Term Symbol (Quantum Numbers) 3P2 2S1/2
Shell structure

Isotopes and Nuclear Properties

Oxygen имеет 3 стабильных природных изотопа, в то время как медь имеет 2 стабильных природных изотопа.

Известные изотопы 12O, 13O, 14O, 15O, 16O, 17O, 18O, 19O, 20O, 21O, 22O, 23O, 24O, 25O, 26O, 27O 52cu, 53cu, 54cu, 55cu, 56cu, 57cu, 58cu, 59cu, 60cu, 61cu, 62cu, 63cu, 64cu, 65cu, 66cu, 67cu, 68cu, 69cu, 70cu, 71cu, 72cu, 73cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72cu, 72c 76Cu, 77Cu, 78Cu, 79Cu, 80Cu
Stable Isotopes Naturally occurring stable isotopes:

16O, 17O, 18O

Naturally occurring stable isotopes:

63Cu, 65Cu

Neutron Cross Section 0,00028 3,78
Массовое поглощение нейтронов 0. 000001 0.0021

Chemical Properties: Ionization Energies and electron affinity

9 -й: 1116105 кДж/моль

9 -й.
Valence or Valency 2 2
Electronegativity 3.44 Pauling Scale 1.9 Pauling Scale
Сродство к электрону 141 кДж/моль 118,4 кДж/моль
Энергия ионизации

1-й: 1313,9KJ/MOL

2 -й: 3388,3 кДж/моль

3 -й: 5300,5 кДж/моль

4th: 7469,2 кДж/моль

5th: 10989,5 кДж/моль

6th: 13326,5 KJ/MOL

7 -й: 713304. Мол

8th: 84078 кДж/моль

1st: 745,5 кДж/моль

2 -е: 1957,9 кДж/моль

3 -й: 3555 кДж/моль

4th: 5536 KJ/MOL

5TH: 7700 5TH: 7700. моль

6-я: 9900 кДж/моль

7-я: 13400 кДж/моль

8-я: 16000 кДж/моль

9TH: 19200 кДж/моль

10th: 22400 кДж/моль

11th: 25600 кДж/моль

12th: 35600 кДж/моль

13th: 38700 кДж/моль

14th: 42000 кДж/моль

15th:: 46700 кДж/моль

16th: 50200 кДж/моль

17th: 53700 кДж/моль

18th: 61100 кДж/моль

19th: 64702 кДж/моль

20th: 163700 кдж/моль

21. /моль

22-я: 184900 кДж/моль

23-я: 198800 кДж/моль

24-я: 210500 кДж/моль

25th: 222700 кДж/моль

26th: 239100 кДж/моль

27th: 249660 кДж/моль

28th: ​​1067358 кДж/моль

29th: 1116105 кДж/моль

116620 –116620 –116620 –11662011619920 –1169
Density 0.001429 g/cm3 8.92 g/cm3
Molar Volume 22.4134 cm3/mol 7.124 cm3/mol
Elastic Properties
Young Modulus 130
Shear Modulus 48 GPa
Bulk Modulus 140 GPa
Poisson Ratio 0.34
Твердость – испытания для измерения твердости элемента
Твердость по Моосу 3 МПа
Твердость по Виккерсу 369 MPa
Brinell Hardness 874 MPa
Electrical Properties
Electrical Conductivity 5

00 S/m

Resistivity 1,7e-8 мОм
Сверхпроводящая точка
Теплопроводность
Теплопроводности 0,02658 Вт/(M K) 400 Вт/(M K)
Thermal Expansion 0,00165/K 0,00165/K 0,00165/K 0,00165/K 0,00165/K 0,00165/K 0,00165. Магнитный тип Парамагнитный Диамагнитный
Точка Кюри
Масса Магнитная восприимчивость

1 м/3
0,0020 00021 -1.08e-9 m3/kg
Molar Magnetic Susceptibility 4.27184e-8 m3/mol -6.86e-11 m3/mol
Volume Magnetic Susceptibility 0.000001 -0.00000963
Optical Properties
Refractive Index 1.000271
Acoustic Properties
Speed ​​of Sound 317.5 m/s 3570 m/s

Thermal Properties – Enthalpies and thermodynamics

Melting Point 54.8 K 1357.77 K
Boiling Point 90.2 K 3200 K
Критическая температура 154,59 K
Сверхпроводящая точка
Enthalpies
Heat of Fusion 0. 222 kJ/mol 13.1 kJ/mol
Heat of Vaporization 3.41 kJ/mol 300 kJ/mol
Heat of Combustion

Регуляторный и здоровье-Параметры и руководящие принципы здоровья и безопасность

6
CAS № CAS7782-44-7 CAS74440-50-502020 29782-44-7 CAS74440-50-50-50-50-50299782-44-7.0021
RTECS Number RTECSRS2060000 RTECSGL5325000
DOT Hazard Class 2.2 4.1
DOT Numbers 1073 3089
EU Number
Огнестойкость NFPA 0 1
Опасности NFPA Окислитель
NFPA Health Rating 3 1
NFPA Reactivity Rating 2 0
AutoIgnition Point
Flashpoint

Сравнить с другими элементами

Сравнить кислород со всеми элементами
группы 16

Кислород и ливерморийКислород и селенКислород и теллурКислород и сераКислород и полоний

Compare Oxygen with all
Period 2 elements

Oxygen vs LithiumOxygen vs NeonOxygen vs FluorineOxygen vs CarbonOxygen vs BerylliumOxygen vs BoronOxygen vs Nitrogen

Compare Oxygen with all
Other Nonmetal elements

Oxygen vs HydrogenOxygen vs CarbonOxygen vs SeleniumOxygen vs NitrogenOxygen vs OxygenOxygen vs PhosphorusOxygen vs Sulphur

Сравнить Медь со всеми элементами
Группа 11

Copper vs RoentgeniumCopper vs SilverCopper vs Gold

Compare Copper with all
Period 4 elements

Copper vs GermaniumCopper vs NickelCopper vs BromineCopper vs ScandiumCopper vs ArsenicCopper vs CobaltCopper vs CalciumCopper vs ChromiumCopper vs SeleniumCopper vs KryptonCopper vs VanadiumCopper vs ZincCopper vs PotassiumCopper vs TitaniumCopper против марганцаМедь против железаМедь против галлия

Сравнить медь со всеми
переходными металлами элементов

Copper vs NickelCopper vs RutheniumCopper vs RhodiumCopper vs ZirconiumCopper vs RoentgeniumCopper vs DarmstadtiumCopper vs DubniumCopper vs SeaborgiumCopper vs CadmiumCopper vs TungstenCopper vs ScandiumCopper vs TantalumCopper vs SilverCopper vs RheniumCopper vs NiobiumCopper vs CobaltCopper vs MolybdenumCopper vs MercuryCopper vs ChromiumCopper vs YttriumCopper vs IridiumCopper vs HassiumCopper vs VanadiumCopper vs ЦинкМедь против технецияМедь против платиныМедь против мейтнераМедь против копернициумаМедь против титанаМедь против марганцаМедь против железаМедь против медиМедь против палладияМедь против гафнияМедь против осмияМедь против золотаМедь против резерфордияМедь против бория

Intel 4 Process отказывается от кобальтового межсоединения, переходит на испытанную медь с кобальтовым покрытием/колпачком

Предоставлено Диком Джеймсом, почетным сотрудником, TechInsights

Симпозиумы СБИС2 состоялись 17 июня, в1 Hilton Hawaiian Village в Гонолулу, а первый доклад на технологическом симпозиуме был представлен Intel: « Intel 4 КМОП-технология с усовершенствованными транзисторами FinFET, оптимизированными для высокоплотных и высокопроизводительных вычислений » [1].

Корпорация Intel провела брифинг перед конференцией, которым воспользовалась технологическая пресса с сообщениями Anandtech, Semiwiki, WikiChip Fuse и Real World Technologies, о которых я знаю, поэтому общая тема была хорошо освещена.

Следовательно, вместо того, чтобы повторять уже хорошо изложенные детали, я решил сосредоточиться на межсоединении, которое было рассмотрено относительно слабо. Ниже представлено TEM-изображение стека.

Рис. 1. 18-слойный металлический стек Intel 4

Цитируя статью: «Стек межсоединений оптимизирован для RC и через сопротивление без ущерба для электромагнитной совместимости». Правила проектирования были изменены, чтобы согласовать шаг M0 с шагом ребра, M1/M3 с шагом контактного затвора, а M2/M4 (также параллельным ребрам) кратны шагу ребра в 1,5 раза.

Таблица 1. Правила проектирования для Intel 7/Intel 4 , но «EUV (используется) широко на нескольких уровнях». Если EUV на самом деле не используется для определения линий, то он, вероятно, используется для обрезных масок — наш анализ показывает, что три обрезанных маски использовались для ребер и четыре для M0 в Intel 10SF и 7, так что хорошие возможности для замены на EUV. Добавьте контакты и переходные отверстия, и мы увидим явные преимущества EUV.

Нам не сообщают конкретных подробностей об использовании EUV, но Intel заявляет о сокращении количества масок на 20 % и количестве этапов процесса на 5 %:

Рис. 2. Сокращение количества масок и этапов процесса при использовании EUV таблица правил проектирования выше этого M0 – M4 теперь использует eCu (улучшенная медь), а M0 / M1 больше не используют кобальт. Это позволяет металлическим RC оставаться похожими на узел Intel 7, несмотря на изменения размеров.

Рис. 3. Использование eCu восстанавливает металлический RC в Intel 4

На 10-нм Intel заявила, что использование кобальта для контактов снижает сопротивление контактной линии на 60%, а его использование для M0/M1 снижает сквозное сопротивление в 2 раза, и улучшенная электромиграция (EM) 5-10x.

Хотя это очевидные преимущества, очевидно, что кобальт не является долгосрочным решением, так как теперь у нас есть eCu, что на языке Intel означает медные линии оплавления с танталовым барьером, а также кобальтовые футеровка и крышка.

Рис. 4. Схема металлоконструкций Intel 7/Intel 4


Как показано на рис. 3, eCu обладает лучшими RC свойствами, а также почти такими же хорошими, как у кобальта, ЭМ характеристиками:

Рис. 5. Сравнение eCu ЭМ срок службы и сопротивление линии с Intel 7 Co и сплавом Cu

Мы знаем, что медь с футеровкой и колпачком из кобальта используется уже несколько лет, так что это не новая технология. Документы по надежности продемонстрировали преимущества кобальтовых футеровок и колпачков [2][3], а компания Applied Materials выпустила свою систему Endura Volta для этой технологии в 2014 году [4]. На своей пресс-конференции в Semicon West в том же году они сказали, что в полевых условиях было 90 систем, поэтому мы ожидали увидеть технику вскоре после этого.


Когда мы посмотрели на Apple A9 в следующем году, в процессе TSMC 16FF слои M1–M3 имели вкладыши и колпачки из Co:

Рис. 6. Co-лайнер и колпачок в TSMC 16FF M1 – M3


И действительно, с тех пор он использовался в металлах с минимальным шагом в каждом поколении, включая N5:

Рис. 7. Co-лайнер и колпачок в TSMC N5 M0 – M4

У Intel могут быть свои собственные настройки для своего процесса eCu, но, по сути, похоже, что они допустили небольшую ошибку, используя металлизацию кобальтом в своих 10-нм техпроцессах. Однако место для кобальта все же есть, и TSMC, и Samsung используют кобальтовые контакты в своих 7- и 5-нм продуктах.

Сообщается, что Intel 4 вернулся к контактам из одинарного дамасского вольфрама; в документе говорится: «Усовершенствованные методы металлизации и масштабирование барьера / подкладки позволяют создавать единый дамасский узор в слоях VCX-M0 и обеспечивают простоту процесса, лучшую надежность и выход».


На следующем рисунке мы перевернули рис. 1, сделав его изображением в светлом поле, и увеличили M0 – M4 и транзисторы:

Рис. 8. Вольфрамовые контакты и сквозные нули (?) Плотность темного изображения обеспечивается вольфрамом в контактах, но меня заинтриговал темный оттенок переходных отверстий 0, соединяющихся с M1 — похоже, что они тоже могут быть вольфрамовыми. В этом случае у нас есть один дамаскин, используемый для контактов, M0, via 0 и M1.

Что касается компоновки, правила проектирования были изменены на более строгую сеточную архитектуру, в которой концы линий и переходы размещаются на сетке. В 7-нм техпроцессе минимальное расстояние было определено для переходных отверстий и концов линий, но не для положения концов линий, что создавало переменные и трудно контролируемые перекрытия с соседними металлическими слоями и, как следствие, непредсказуемую емкостную связь.

Рис. 9. Сетчатая архитектура межсоединений Intel 4

Утверждается, что эти новые правила уменьшают изменчивость шаблонов и оптимизируют процесс проектирования для автоматического размещения и маршрутизации, повышая производительность.

Intel также обновила свой слой металл-изолятор-металлический конденсатор (крышка MIM), почти вдвое увеличив площадную емкость по сравнению с Intel 7:

Рис. 10. Последовательные поколения крышки Intel MIM


колпачок MIM находится почти в верхней части металлического стека, под верхним слоем перераспределения.

Рис. 11. Расположение крышки MIM в металлическом пакете Alder Lake

Сам слой крышки MIM представляет собой пятислойный пакет пластин из нитрида титана, между которыми расположены четыре диэлектрических слоя, один HfAlO и три HfZrO:

Рис. 12. Блок конденсаторов MIM Alder Lake, состоящий из пяти слоев TiN и четырех диэлектрических слоев


Почти удвоить емкость, что требует большего количества пластин (и, предположительно, более толстого конденсатора), или утончения диэлектрика, возможного увеличения диэлектрической проницаемости, или сочетание трех. Исторически сложилось так, что Intel добавляла пластину слоя каждое поколение.

Рис. 13. Структуры крышек Intel MIM на протяжении поколений и количество слоев диэлектрика

Глядя на приведенный выше график, видно, что количество слоев оказывает влияние, но здесь происходит нечто большее, чем просто количество слоев. Маловероятно, что Intel 4 будет иметь восемь диэлектрических слоев/девять пластин, но это еще предстоит увидеть.

Однако, если мы вернемся к Дню архитектуры 2020 года, когда был запущен конденсатор SuperMIM, Рут Брейн сказала: «Последняя инновация — это новый конденсатор Super-MIM (металл-изолятор-металл). По сравнению с отраслевым стандартом он обеспечивает 5-кратное увеличение емкости при той же занимаемой площади, что приводит к снижению напряжения, что приводит к значительному повышению производительности продукта
. … Это нововведение стало возможным благодаря новому классу диэлектрических материалов с высоким коэффициентом k, уложенных в ультратонкие слои толщиной всего в несколько ангстрем для формирования повторяющейся сверхрешетчатой ​​структуры».

Рис. 14. Конденсатор Intel SuperMIM, анонсированный на Дне архитектуры 2020

Понятно, что крышка MIM Intel 7 не имеет ультратонких слоев толщиной всего в несколько ангстрем, поэтому, возможно, мы увидим SuperMIM в Intel 4. Первый продукт — их процессор Meteor Lake, так что мы с нетерпением ждем этого!

Каталожные номера

1.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *