يجب أن يكون للمبتدئين في صناعة النحاس ~ التعريف والتصنيف واستخدام النحاس الأكثر شمولاً في التاريخ
مقدمة: يستخدم الناس النحاس في شكل مجموعة واسعة من المعادن والسبائك والمركبات. كما تغلغل بعمق في جميع جوانب الإنتاج والحياة، وأصبح معدنًا مهمًا لا غنى عنه للبشرية لتحقيق التنمية السريعة في القرن الحادي والعشرين.
تعريف النحاس
النحاس عنصر كيميائي له الرمز الكيميائي Cu والرقم الذري 29. وهو معدن انتقالي. الاستخدام الأكثر شيوعًا للنحاس هو صناعة الأسلاك. عادةً ما تكون الأسلاك المستخدمة الآن مصنوعة من النحاس النقي. وذلك لأن موصليتها الكهربائية وموصليتها الحرارية تأتي في المرتبة الثانية بعد الفضة، ولكنها أرخص بكثير من الفضة.
تصنيف مشترك
يعتقد الكثير من الناس أن هناك نوع واحد فقط من النحاس. هذا هو الوحيد. ولكن في الواقع، هناك أنواع أخرى مختلفة من النحاس. على سبيل المثال، سبائك النحاس. النحاس عبارة عن سبيكة مكونة من النحاس والزنك؛ النحاس الأبيض عبارة عن سبيكة من النحاس والنيكل. البرونز عبارة عن سبيكة مكونة من النحاس وعناصر أخرى غير الزنك والنيكل، وخاصة برونز القصدير وبرونز الألومنيوم وما إلى ذلك؛ النحاس الأحمر هو نحاس يحتوي على نسبة عالية من النحاس، والمحتوى الإجمالي للشوائب الأخرى أقل من 1%.
تصنيف مواد معالجة النحاس: كبريتات النحاس، كلوريد النحاس، قضبان النحاس، قضبان النحاس، سبائك النحاس، ألواح النحاس، الأسلاك النحاسية، سبائك النحاس، النحاس الخام، شرائط النحاس، أكسيد النحاس، رقائق النحاس، أنابيب النحاس، رقائق النحاس، طين النحاس ، ومسبوكات النحاس، والنحاس كهربائيا، وغيرها من المواد النحاسية سبائك النحاس.
يشار إلى المواد النحاسية المصنوعة من النحاس النقي أو سبائك النحاس بأشكال مختلفة، بما في ذلك القضبان والأسلاك والألواح والشرائط والقضبان والأنابيب والرقائق وما إلى ذلك، بشكل جماعي باسم المواد النحاسية. تتم معالجة المواد النحاسية عن طريق الدرفلة والبثق والسحب. تكون الألواح والقضبان النحاسية مدرفلة على الساخن ومدرفلة على البارد؛ الشرائط والرقائق ملفوفة على البارد؛ وتنقسم الأنابيب والقضبان إلى منتجات مقذوف ومنتجات مسحوبة؛ الأسلاك كلها منتجات مرسومة.
1
النحاس النقي
النحاس النقي هو معدن أحمر وردي، يتحول إلى اللون الأرجواني بعد تشكيل طبقة من أكسيد النحاس على السطح. لذلك، غالبًا ما يُطلق على النحاس النقي الصناعي اسم النحاس الأحمر أو النحاس الإلكتروليتي. الكثافة 8 ~ 9 جم / سم 3، ونقطة الانصهار 1083 درجة. يتمتع النحاس النقي بموصلية كهربائية جيدة ويستخدم على نطاق واسع في صناعة الأسلاك والكابلات والفرش وما إلى ذلك؛ وهو يتمتع بموصلية حرارية جيدة وغالباً ما يستخدم لتصنيع الأدوات المغناطيسية والعدادات التي يجب حمايتها من التداخل المغناطيسي، مثل البوصلات وأدوات الطيران وغيرها؛ إنها تتمتع بمرونة ممتازة وسهلة الضغط الساخن والمعالجة الباردة، ويمكن تصنيعها في أنابيب وقضبان وأسلاك وشرائط وشرائط وألواح ورقائق ومواد نحاسية أخرى. منتجات النحاس النقي هي منتجات مصهورة ومنتجات معالجة.
يمكن تقسيم مواد معالجة النحاس الصينية إلى أربع فئات وفقًا لتركيبها: النحاس العادي (T1، T2، T3، T4)، النحاس الخالي من الأكسجين (TU1، TU2 والنحاس عالي النقاء، الخالي من الأكسجين الفراغي)، النحاس المؤكسد ( TUP، TUMn)، والنحاس الخاص مع كمية صغيرة من عناصر السبائك (النحاس الزرنيخ، النحاس التيلوريوم، النحاس الفضي).
الموصلية الكهربائية والتوصيل الحراري للنحاس النقي تأتي في المرتبة الثانية بعد الفضة، ويستخدم على نطاق واسع لصنع معدات موصلة وموصلة للحرارة. يتمتع النحاس بمقاومة جيدة للتآكل في الغلاف الجوي ومياه البحر وبعض الأحماض غير المؤكسدة (حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك المخفف) والقلويات والمحاليل الملحية والأحماض العضوية المختلفة (حمض الأسيتيك وحامض الستريك)، ويستخدم في الصناعة الكيميائية. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع النحاس بقابلية لحام جيدة ويمكن معالجته إلى العديد من المنتجات شبه المصنعة والنهائية من خلال معالجة البلاستيك البارد والساخن. في السبعينيات، تجاوز إنتاج النحاس إجمالي إنتاج الأنواع الأخرى من سبائك النحاس.
الشوائب النادرة في النحاس النقي لها تأثير خطير على التوصيل الكهربائي والحراري للنحاس. من بينها، التيتانيوم والفوسفور والحديد والسيليكون وما إلى ذلك تقلل بشكل كبير من التوصيل الكهربائي، في حين أن الكادميوم والزنك وما إلى ذلك لها تأثير ضئيل. الأكسجين والكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم وما إلى ذلك لها قابلية ذوبان صلبة منخفضة جدًا في النحاس ويمكن أن تشكل مركبات هشة مع النحاس، والتي لها تأثير ضئيل على الموصلية، ولكنها يمكن أن تقلل من مرونة المعالجة. عندما يتم تسخين النحاس العادي في جو مختزل يحتوي على الهيدروجين أو أول أكسيد الكربون، يتفاعل الهيدروجين أو أول أكسيد الكربون بسهولة مع أكسيد النحاسوز (Cu2O) عند حدود الحبوب لإنتاج بخار ماء عالي الضغط أو غاز ثاني أكسيد الكربون، مما قد يتسبب في تشقق النحاس. غالبًا ما تسمى هذه الظاهرة "مرض الهيدروجين" للنحاس. الأكسجين ضار بقابلية لحام النحاس. يشكل البزموت أو الرصاص نقطة انصهار منخفضة سهلة الانصهار مع النحاس، مما يجعل النحاس ساخنًا وهشًا؛ وعندما يتم توزيع البزموت الهش على شكل طبقة رقيقة على حدود الحبوب، فإنه يجعل النحاس باردًا وهشًا. يمكن للفوسفور أن يقلل بشكل كبير من موصلية النحاس، لكنه يمكن أن يزيد من سيولة سائل النحاس ويحسن قابلية اللحام. يمكن للكميات المناسبة من الرصاص والتيلوريوم والكبريت وما إلى ذلك تحسين القدرة على التصنيع.
2
نحاس
النحاس هو سبيكة من النحاس والزنك. أبسط أنواع النحاس هو سبيكة ثنائية من النحاس والزنك، تسمى النحاس البسيط أو النحاس العادي. يمكن أن يؤدي تغيير محتوى الزنك في النحاس إلى إنتاج نحاس ذي خصائص ميكانيكية مختلفة. كلما زاد محتوى الزنك في النحاس، زادت قوته وقلت اللدونة. ولا يتجاوز محتوى الزنك في النحاس المستخدم في الصناعة 45%. سيؤدي ارتفاع محتوى الزنك إلى هشاشة وتدهور أداء السبيكة. يمكن تقسيم النحاس إلى فئتين: الصب ومعالجة الضغط.
وينقسم النحاس إلى:
1) النحاس العادي
وهي عبارة عن سبيكة مكونة من النحاس والزنك. عندما يكون محتوى الزنك أقل من 39%، يمكن أن يذوب الزنك في النحاس ليشكل مرحلة واحدة، تسمى النحاس أحادي الطور، مع مرونة جيدة ومناسبة لمعالجة الضغط الساخن والبارد. عندما يكون محتوى الزنك أكبر من 39%، يكون هناك مرحلة واحدة ومحلول صلب قائم على النحاس والزنك، يسمى النحاس المزدوج. ب يجعل اللدونة صغيرة وتزداد قوة الشد، وهي مناسبة فقط لمعالجة الضغط الساخن.
يتم تمثيل الرمز بواسطة "H+number"، حيث يمثل H النحاس، ويمثل الرقم الجزء الكتلي من النحاس. على سبيل المثال، يمثل H68 النحاس الأصفر الذي يحتوي على نحاس بنسبة 68% ومحتوى زنك بنسبة 32%؛ يحتوي النحاس المصبوب على "Z" قبل الرمز، مثل ZH62.
H90 وH80 أحادي الطور وأصفر ذهبي، لذلك يطلق عليهما بشكل جماعي اسم الذهب، ويسمى الطلاء والزخارف والميداليات وما إلى ذلك. ينتمي H68 وH59 إلى النحاس المزدوج، والذي يستخدم على نطاق واسع في الأجزاء الهيكلية الكهربائية، مثل البراغي والصواميل، غسالات، الينابيع، الخ.
بشكل عام، يتم استخدام النحاس أحادي الطور لمعالجة التشوه البارد، ويستخدم النحاس المزدوج لمعالجة التشوه الساخن.
2) النحاس الخاص
تسمى السبيكة متعددة العناصر المكونة من عناصر صناعة السبائك الأخرى المضافة إلى النحاس العادي بالنحاس. تشمل العناصر المضافة بشكل شائع الرصاص والقصدير والألمنيوم وما إلى ذلك، والتي يمكن أن تسمى نحاس الرصاص ونحاس القصدير ونحاس الألومنيوم وفقًا لذلك. الغرض من إضافة عناصر صناعة السبائك. إنه يهدف بشكل أساسي إلى تحسين قوة الشد وقابلية المعالجة.
الكود: "H + رمز العنصر المضاف الرئيسي (عدا الزنك) + الكسر الكتلي للنحاس + الكسر الكتلي للعنصر الرئيسي المضاف + الكسر الكتلي للعناصر الأخرى".
على سبيل المثال: HPb59-1 يعني نحاس الرصاص الذي يحتوي على جزء كتلي قدره 59% من النحاس، وجزء كتلي من 1% من العنصر الرئيسي المضاف الرصاص، والباقي عبارة عن زنك.
3
برونزية
البرونز هو أقدم سبيكة استخدمت في التاريخ. يشير في الأصل إلى سبائك النحاس والقصدير. بسبب لونه الأزرق الرمادي، يطلق عليه اسم البرونز. من أجل تحسين أداء العملية والخواص الميكانيكية للسبائك، تتم إضافة معظم البرونز أيضًا مع عناصر صناعة السبائك الأخرى، مثل الرصاص والزنك والفوسفور وما إلى ذلك. نظرًا لأن القصدير عنصر نادر، لا يزال يتم استخدام العديد من برونز ووشي الخالي من القصدير في الصناعة. فهي ليست رخيصة فحسب، بل تتمتع أيضًا بالخصائص الخاصة المطلوبة. ينقسم البرونز أيضًا إلى فئتين: منتجات معالجة الضغط والصب.
الرمز: تتكون طريقة التمثيل من "Q+الرمز والكسر الكتلي للعنصر الرئيسي المضاف +الكسر الكتلي للعناصر الأخرى". بالنسبة لمنتجات الزهر يتم إضافة "Z" قبل الرمز، مثل: Qal7 يمثل برونز الألومنيوم مع 5% ألومنيوم والباقي نحاس؛ يمثل ZQsn10-1 برونز القصدير المصبوب مع 10% قصدير و1% عناصر سبائك أخرى والباقي نحاس. يمكن تقسيم البرونز إلى فئتين: برونز القصدير والبرونز الخاص (أي برونز ووشي).
(1) سبيكة النحاس والقصدير مع القصدير كعنصر مضاف رئيسي، والمعروفة أيضًا باسم برونز القصدير
عندما يكون محتوى القصدير أقل من 5 إلى 6%، يذوب القصدير في النحاس ليشكل محلولًا صلبًا، وتزداد اللدونة. عندما يكون محتوى القصدير أكبر من 5~6%، بسبب ظهور محلول صلب يعتمد على Cu31Sb8، تنخفض قوة الشد. ولذلك، فإن محتوى القصدير من البرونز القصدير يتراوح في الغالب بين 3 ~ 14٪. عندما يكون محتوى القصدير أقل من 5%، فهو مناسب لمعالجة التشوه البارد، وعندما يكون محتوى القصدير 5 ~ 7%، فهو مناسب لمعالجة التشوه الساخن. عندما يكون محتوى القصدير أكبر من 10%، فهو مناسب للصب.
نظرًا لأن a قريب من إمكانات القطب، ويشكل القصدير الموجود في التركيبة طبقة كثيفة من ثاني أكسيد القصدير بعد النتردة، فإن مقاومة التآكل للغلاف الجوي ومياه البحر تزداد، لكن مقاومة الحمض ضعيفة.
نظرًا لأن نطاق درجة حرارة تبلور برونز القصدير واسع، فإن السيولة ضعيفة، وليس من السهل تشكيل تجاويف انكماش مركزة، ولكن من السهل تشكيل فصل التشعبات وتجويفات انكماش مشتتة، ومعدل انكماش الصب صغير، وهو مناسب. للحصول على مصبوبات بأحجام قريبة جدًا من قالب الصب. لذلك، فهي مناسبة لظروف الصب ذات الأشكال المعقدة والجدران السميكة، ولكنها غير مناسبة للمسبوكات التي تتطلب كثافة عالية وختم جيد. يتميز برونز القصدير بتقليل جيد للاحتكاك ومضاد للمغناطيسية وصلابة عند درجات الحرارة المنخفضة. يمكن تقسيم برونز القصدير إلى فئتين وفقًا لطريقة الإنتاج: برونز القصدير المعالج بالضغط وبرونز القصدير المصبوب.
أ. برونز القصدير المعالج بالضغط
محتوى القصدير عمومًا أقل من 8%، وهو مناسب لمعالجة الضغط البارد والساخن إلى مقاطع مثل الألواح، والشرائط، والقضبان، والأنابيب. وبعد التصلب تزداد قوة الشد والصلابة بينما تقل اللدونة. بعد التلدين، يمكنها الحفاظ على قوة شد عالية مع تحسين اللدونة، خاصة الحصول على حد مرونة عالي. يتم استخدام Qsn4-3Qsn6.5~0.1 بشكل شائع للأجزاء المقاومة للتآكل والمقاومة للتآكل، والأجزاء المرنة، والأجزاء المضادة للمغناطيس، والمحامل والأكمام المنزلقة في الآلات.
ب- صب البرونز القصديري
يتم توفيره كسبائك ويتم صبه في المسبوكات بواسطة المسبك. إنها مناسبة لصب المسبوكات ذات الأشكال المعقدة ولكن متطلبات الكثافة المنخفضة، مثل المحامل المنزلقة والتروس. العناصر شائعة الاستخدام هي ZQsn10-1ZQsn6-6-3.
2) البرونزية الخاصة
أضف عناصر أخرى لتحل محل القصدير، أو أن يكون برونزًا خاليًا من القصدير. تتمتع معظم أنواع البرونز الخاصة بخصائص ميكانيكية أعلى ومقاومة للتآكل ومقاومة للتآكل مقارنة ببرونز القصدير. منها شائعة الاستخدام هي برونز الألومنيوم (QAL7QAL5) وبرونز الرصاص (ZQPB30).
السبيكة القائمة على النحاس مع النيكل كعنصر مضاف رئيسي هي بيضاء فضية وتسمى النحاس الأبيض. عادة ما يكون محتوى النيكل 10% و15% و20%. كلما زاد المحتوى، كلما كان اللون أكثر بياضا. تسمى سبائك النحاس والنيكل الثنائية بالنحاس الأبيض العادي، وتسمى سبائك النحاس والنيكل مع المنغنيز والحديد والزنك والألومنيوم بالنحاس الأبيض المعقد. يمكن للنحاس النقي بالإضافة إلى النيكل أن يحسن بشكل كبير القوة ومقاومة التآكل والمقاومة والخصائص الحرارية. ينقسم النحاس الأبيض الصناعي إلى النحاس الأبيض الهيكلي والنحاس الأبيض الكهربائي وفقًا لخصائص أدائه واستخداماته، والتي تلبي مقاومة التآكل المختلفة والخصائص الكهربائية والحرارية الخاصة على التوالي.
4
النحاس الأبيض
السبيكة القائمة على النحاس مع النيكل كعنصر مضاف رئيسي هي بيضاء فضية وتسمى النحاس الأبيض. تسمى سبائك النحاس والنيكل الثنائية بالنحاس الأبيض العادي، وتسمى سبائك النحاس والنيكل مع المنغنيز والحديد والزنك والألومنيوم بالنحاس الأبيض المعقد. يمكن للنحاس النقي بالإضافة إلى النيكل أن يحسن بشكل كبير القوة ومقاومة التآكل والمقاومة والخصائص الحرارية. ينقسم النحاس الأبيض الصناعي إلى النحاس الأبيض الهيكلي والنحاس الأبيض الكهربائي وفقًا لخصائص أدائه واستخداماته، والتي تلبي مقاومة التآكل المختلفة والخصائص الكهربائية والحرارية الخاصة على التوالي.
طريقة تحديد الهوية
يتميز النحاس الأبيض والنحاس والنحاس الأحمر (ويسمى أيضًا "النحاس الأحمر") والبرونز (الأزرق الرمادي أو الرمادي والأصفر) بالألوان. من السهل جدًا التمييز بين النحاس الأبيض والنحاس الأصفر؛ النحاس الأحمر هو النحاس النقي (الشوائب<1%) and bronze (other alloy components about 5%) is slightly difficult to distinguish. When not oxidized, red copper is brighter than bronze, and bronze is slightly blue or dark yellow; after oxidation, red copper turns black, and bronze is blue-green (harmful oxidation due to high water content) or chocolate color.
النحاس هو أقدم معدن استخدمه أسلاف الإنسان. إنه يتمتع بالعديد من الخصائص الممتازة والوظائف الرائعة، والتي لم تقدم فقط مساهمة لا تمحى في تقدم المجتمع البشري؛ ولكن أيضًا تم تطوير استخدامات جديدة باستمرار مع تطور الحضارة الإنسانية. يعد النحاس معدنًا قديمًا ومادة هندسية حديثة مليئة بالحيوية والنشاط. في الوقت الحاضر، دخل البشر إلى مجتمع ملون ومتحضر للغاية يتميز بالكهرباء والمعلومات الإلكترونية، مما فتح أرضًا أوسع لتطبيق النحاس.
