تعرف على خصائص واستخدامات معدن النحاس

النحاس هو سبيكة ثنائية مكونة من النحاس والزنك التي تم إنتاجها لآلاف السنين ، وتقدر قيمتها بقدرتها على العمل ، والصلابة ، ومقاومة التآكل ، والمظهر الجذاب.

الخصائص

• نوع سبيكة: ثنائي
• المحتوى: النحاس والزنك
• الكثافة: 8.3-8.7 جم / سم ³
• نقطة الانصهار: 1652-1724 درجة فهرنهايت (900-940 درجة مئوية)
• صلابة محمد: 3-4

مميزات

تعتمد الخصائص الدقيقة لمختلف أنواع النحاس على تركيبة سبيكة النحاس ، خاصة نسبة النحاس والزنك.

بشكل عام ، ومع ذلك ، يتم تقييم جميع أنواع النحاس من أجل قابليتها للتشغيل أو السهولة التي يمكن بها تشكيل المعدن إلى أشكال وأشكال مرغوبة مع الاحتفاظ بقوة عالية.

في حين أن هناك اختلافات بين النحاس الأصفر مع محتويات عالية ومحتوى منخفض من الزنك ، فإن جميع النحاس الأصفر يعتبر طيعًا وقابلاً للسحب (نحاس أصفر منخفض أكثر). نظرًا لانخفاض نقطة الانصهار ، يمكن أيضًا صب النحاس بسهولة. ومع ذلك ، بالنسبة لتطبيقات الصب ، يفضل عادةً وجود محتوى عالي من الزنك.

يمكن عمل نحاس أصفر يحتوي على نسبة منخفضة من الزنك بسهولة على البارد ، ملحومًا ونحاسًا. يسمح أيضًا المحتوى العالي من النحاس للمعدن بتكوين طبقة أكسيد واقية (patina) على سطحه تحمي من التآكل الإضافي ، وهي خاصية قيّمة في التطبيقات التي تعرض المعدن للرطوبة والتعرية.

يتميز المعدن بالحرارة الجيدة والتوصيل الكهربائي (يمكن أن يكون التوصيل الكهربائي من 23٪ إلى 44٪ من النحاس النقي) ، كما أنه مقاوم للتآكل والشرر.

مثل النحاس ، وأسفر عن خصائصه جراثيم في استخدامه في تركيبات الحمام ومرافق الرعاية الصحية.

يعتبر النحاس سبيكة منخفضة الاحتكاك وغير مغنطيسية ، في حين أن خصائصها الصوتية أدت إلى استخدامها في العديد من الآلات الموسيقية 'الفرقة النحاسية'. يقدر الفنانون والمعماريون الخصائص الجمالية للمعادن ، حيث يمكن إنتاجها بمجموعة من الألوان ، من الأحمر إلى الأصفر الذهبي.

التاريخ

تم إنتاج سبائك النحاس والزنك في أوائل القرن الخامس قبل الميلاد في الصين واستخدمت على نطاق واسع في آسيا الوسطى في القرنين الثاني والثالث قبل الميلاد. ومع ذلك ، يمكن الإشارة إلى هذه القطع المعدنية المزخرفة على أنها "السبائك الطبيعية" ، حيث لا يوجد دليل على أن منتجيها يصنعون النحاس والزنك بطريقة واعية. بدلا من ذلك ، فمن المرجح أن السبائك صهرت من خامات النحاس الغنية بالزنك ، وتنتج معادن شبيهة بالنحاس الخام.

تشير الوثائق اليونانية والرومانية إلى أن الإنتاج المتعمد من السبائك المماثلة للنحاس الحديث ، وذلك باستخدام النحاس وخام أكسيد الزنك الغني المعروف بالكالامين ، حدث في القرن الأول قبل الميلاد. تم إنتاج نحاس Calamine باستخدام عملية تثبيت ، حيث تم ذوبان النحاس في بوتقة مع خام سميثسونيت (أو كالامين).

في درجات الحرارة المرتفعة ، يتحول الزنك الموجود في مثل هذا الخام إلى بخار ويتخلل النحاس ، وبالتالي ينتج نحاس نقيًا نسبيًا يحتوي على نسبة تتراوح ما بين 17-30٪ من الزنك. تم استخدام هذه الطريقة في إنتاج النحاس لما يقرب من 2000 عام حتى أوائل القرن التاسع عشر. لم يمض وقت طويل بعد أن اكتشف الرومان كيفية إنتاج النحاس ، كان يتم استخدام السبائك في العملات في مناطق تركيا الحديثة. سرعان ما انتشر هذا في جميع أنحاء الإمبراطورية الرومانية.

أنواع

"النحاس" هو مصطلح عام يشير إلى مجموعة واسعة من سبائك النحاس والزنك.

في الواقع ، هناك أكثر من 60 نوعًا مختلفًا من النحاس المحدد في معايير EN (المعايير الأوروبية). يمكن أن تحتوي هذه السبائك على مجموعة واسعة من التركيبات المختلفة اعتمادًا على الخصائص المطلوبة لتطبيق معين.

إنتاج

غالبا ما يتم إنتاج النحاس من خردة النحاس وسبائك الزنك. يتم اختيار خردة النحاس بناء على شوائبها ، حيث أن هناك بعض العناصر الإضافية المطلوبة لإنتاج الدرجة الدقيقة من النحاس المطلوب.

لأن الزنك يبدأ في الغليان ويتبخر عند 1665 درجة فهرنهايت (907 درجة مئوية) ، تحت نقطة انصهار النحاس 1981 ° فهرنهايت (1083 درجة مئوية) ، يجب أولاً ذوبان النحاس. وبمجرد ذابانه ، يضاف الزنك بنسبة تناسب درجة النحاس الذي يتم إنتاجه. في حين لا يزال يتم إجراء بعض التعويض عن فقدان الزنك للتبخير.

عند هذه النقطة ، يتم إضافة أي معادن إضافية أخرى ، مثل الرصاص والألمنيوم والسيليكون أو الزرنيخ ، إلى الخليط لإنشاء السبائك المرغوبة.

وبمجرد أن تصبح سبيكة المنصهر جاهزة ، يتم سكبها في قوالب حيث تتحول إلى ألواح كبيرة أو ألواح. يمكن معالجة القضبان ، في أغلب الأحيان من نحاس ألفا بيتا ، مباشرة في الأسلاك ، والأنابيب ، والأنابيب عبر البثق الساخن ، الذي يتضمن دفع المعدن الساخن من خلال قالب ، أو تزوير ساخن.

إذا لم تكن مقذوفة أو مزورة ، ثم إعادة تسخينها وتغذيتها من خلال بكرات الصلب (عملية تعرف باسم المتداول الساخنة). والنتيجة هي ألواح ذات سمك أقل من نصف بوصة (<13 مم). بعد التبريد ، يتم تغذية النحاس من خلال آلة الطحن ، أو المستغل ، الذي يقطع طبقة رقيقة من المعدن من أجل إزالة عيوب الصب السطحي والأكسدة.

تحت الغلاف الجوي للغاز لمنع الأكسدة ، يتم تسخين السبائك وتدحرجها مرة أخرى ، وتعرف هذه العملية بالتلدين قبل أن يتم دحرجها مرة أخرى عند درجات حرارة منخفضة (درفلة باردة) إلى صفائح بسماكة 0.1 بوصة (2.5 مم). تشوه البنية الداخلية للحبيبات من النحاس الأصفر ، مما ينتج عنه معدن أقوى وأكثر صلابة ، ويمكن تكرار هذه الخطوة حتى يتحقق السماكة أو الصلابة المرغوبة.

وأخيراً ، يتم نثر الألواح والقص لإنتاج العرض والطول المطلوب. يتم إعطاء جميع الأغطية والصبائح والمواد النحاسية المطروقة والمبشوشة حمام كيميائي ، يستخدم عادة حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك لإزالة مقياس أكسيد النحاس الأسود وتشويهه.

تطبيقات

جعلت خصائص النحاس القيمة والسهولة النسبية للإنتاج واحدة من أكثر السبائك المستخدمة على نطاق واسع. إن تجميع قائمة كاملة بجميع تطبيقات النحاس سيكون مهمة هائلة ، ولكن للحصول على فكرة عن الصناعات وأنواع المنتجات التي يوجد بها النحاس ، يمكننا تصنيف وتلخيص بعض الاستخدامات النهائية بناءً على درجة النحاس المستخدم:

نحاس تقطيع حر (مثل نحاس C38500 أو 60/40):

• المكسرات ، البراغي ، أجزاء مترابطة
• محطات
• طائرات
• الصنابير
• عن طريق الحقن