تصنيف وخصائص النحاس وسبائك النحاس
يعد النحاس وسبائك النحاس إحدى الفئات الرئيسية للمعادن التجارية. إنها توفر مجموعة واسعة من الخصائص، بما في ذلك التوصيل الكهربائي والحراري الممتاز، ومقاومة التآكل الممتازة، والقوة الجيدة ومقاومة التعب، والمظهر. يمكن تشكيلها بسهولة ونحاسها ولحامها.
اختيار النحاس وسبائك النحاس
تشمل معايير الاختيار الرئيسية للنحاس وسبائك النحاس ما يلي:
الموصلية الكهربائية: النحاس هو أكثر المعادن الهندسية موصلية للكهرباء. يمكن إضافة الفضة أو عناصر أخرى لزيادة القوة أو مقاومة التليين أو غيرها من الخصائص دون فقدان كبير في الموصلية.
الموصلية الحرارية: هذه الخاصية تشبه الموصلية الكهربائية. تعد سبائك النحاس مفيدة لهذه الخاصية، حيث تعوض المقاومة الجيدة للتآكل عن زيادة فقدان الموصلية للسبائك.
اللون والمظهر: العديد من سبائك النحاس لها ألوان فريدة قد تتغير مع تغير الطقس. بالنسبة لمعظم السبائك، من السهل إعداد الأسطح وصيانتها وفقًا لمعايير عالية حتى في ظل ظروف التآكل المعاكسة. يتم استخدام العديد من السبائك في التطبيقات الزخرفية، سواء في شكلها الأصلي أو بعد طلاء المعادن. تأتي هذه السبائك بألوان محددة، بدءًا من اللون الوردي السلموني للنحاس، مروراً بالأصفر والذهبي والأخضر، وحتى البرونز العميق في الظروف الجوية. وينتج عن التعرض للغلاف الجوي لمسة نهائية خضراء أو برونزية، وتتوفر السبائك المسبقة في بعض أشكال المنتجات.
سهولة التصنيع: يمكن بسهولة صب معظم السبائك، أو تشكيلها على الساخن أو البارد، أو تشكيلها، أو ضمها، وما إلى ذلك. وغالبًا ما تكون هذه السبائك هي المعيار الذي يتم من خلاله مقارنة المعادن الأخرى.
خصائص السبائك
يتم تقوية العديد من السبائك بالمحلول الصلب ولكنها تعتمد على التركيب البلوري النحاسي ولها ليونة جيدة. يمكن تقوية معظم السبائك بشكل أكبر عن طريق العمل البارد، وبالتالي زيادة قوة الشد والتعب مع الحفاظ على ليونة مفيدة. يمكن تقوية بعض السبائك بالتشتت وبعضها يمكن تقسية العمر إلى مستويات قوة عالية جدًا.
أنواع مختلفة من السبائك المعدنية
النحاس هو في الأساس نحاس نقي تجاريًا، والذي عادة ما يكون ناعمًا ومرنًا للغاية، مع محتوى شوائب إجمالي يصل إلى حوالي 0.7%. يتم استخدام هذه المواد لتوصيلها الكهربائي والحراري، ومقاومتها للتآكل، ومظهرها ولونها، وسهولة معالجتها. تتمتع بأعلى موصلية كهربائية مقارنة بأي معدن هندسي، كما أنها قابلة للسحب وسهلة اللحام وغالبًا ما تكون لحامًا. تشمل التطبيقات النموذجية الأسلاك والتجهيزات الكهربائية، وقضبان الحافلات، والمبادلات الحرارية، والأسقف، وتكسية الجدران، وأنابيب المياه، وأنابيب الهواء، ومعدات المعالجة.
تحتوي سبائك النحاس العالية على كميات صغيرة من عناصر صناعة السبائك المختلفة مثل البريليوم أو الكروم أو الزركونيوم أو القصدير أو الفضة أو الكبريت أو الحديد. تغير هذه العناصر واحدة أو أكثر من الخصائص الأساسية للنحاس، مثل القوة، أو مقاومة الزحف، أو قابلية التشغيل، أو قابلية اللحام. معظم الاستخدامات مشابهة لتلك المذكورة أعلاه للنحاس، ولكن شروط التطبيق أكثر تطرفًا.
النحاس عبارة عن سبيكة من النحاس والزنك تحتوي على ما يصل إلى 45% من الزنك، مع إمكانية إضافة كميات صغيرة من الرصاص لتحسين قابلية التشغيل والقصدير لزيادة القوة. تعتبر سبائك النحاس والزنك أحادية الطور وتحتوي على ما يصل إلى حوالي 37٪ من الزنك في الظروف المزورة. تتميز السبائك أحادية الطور بمرونة ممتازة وتستخدم عادة في حالة العمل البارد للحصول على قوة أفضل. السبائك التي تحتوي على أكثر من حوالي 37% زنك هي سبائك مزدوجة ولها قوة أكبر من السبائك أحادية الطور ولكن ليونة محدودة في درجة حرارة الغرفة. عادةً ما يتم صب النحاس المزدوج أو تشطيبه بالحرارة. الاستخدامات النموذجية للنحاس هي البناء، والحاويات والمكونات المسحوبة والدوارة، وقلوب وخزانات الرادياتير، والمحطات الكهربائية، والمقابس وتركيبات الإضاءة، والأقفال، ومقابض الأبواب، ولوحات الأسماء، وأجهزة السباكين، والمثبتات، والخراطيش، واسطوانات مجموعة المضخات.
البرونز عبارة عن سبيكة من النحاس والقصدير، بالإضافة إلى واحد على الأقل من الفوسفور والألومنيوم والسيليكون والمنغنيز والنيكل. هذه السبائك يمكن أن تحقق قوة عالية ولها مقاومة جيدة للتآكل. يتم استخدامها في النوابض والتركيبات، وقوالب تشكيل المعادن، والمحامل، والبطانات، والمحطات، والاتصالات والموصلات، وملحقات وميزات البناء. إن استخدام البرونز المصبوب في التماثيل معروف جيدًا.
النحاس والنيكل عبارة عن سبيكة من النحاس والنيكل، تحتوي على كميات صغيرة من الحديد وأحيانًا كميات صغيرة من السبائك الأخرى مثل الكروم أو القصدير. تتمتع السبيكة بمقاومة ممتازة للتآكل في الماء وتستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مياه البحر مثل المبادلات الحرارية والمكثفات والمضخات وأنظمة الأنابيب وتغليف هيكل السفينة.
تحتوي فضة النيكل على 55-65% من النحاس المخلوط بالنيكل والزنك، ويضاف الرصاص أحيانًا لتحسين قابلية التشغيل. تمت تسمية هذه السبائك نسبة إلى مظهرها الذي يشبه الفضة الاسترليني، على الرغم من أنها لا تحتوي على الفضة. يتم استخدامها في المجوهرات ولوحات الأسماء وكقواعد للألواح الفضية (EPNS)، مثل النوابض والمثبتات والعملات المعدنية والمفاتيح وأجزاء الكاميرا.
