العائلات الأربع لمادة النحاس
النحاس الأحمر، ويسمى أيضًا النحاس النقي، هو النحاس في شكله العنصري. بسبب لونه الأحمر الوردي وطبقة الأكسيد التي تتشكل على سطحه، فإنه يوصف عمومًا ببساطة بالنحاس. تنقسم مواد النحاس المطاوع الصينية إلى أربع مجموعات: النحاس العادي T1، T2، T3 وT4؛ النحاس الخالي من الأكسجين TU1 وTU2 مع الدرجات العالية النقاء والخالية من الأكسجين الفراغي؛ TUP و TUMn من النحاس المؤكسد؛ والنحاس الخاص، الذي تتم فيه إضافة كمية صغيرة من عنصر صناعة السبائك لتحسين خاصية معينة، ويشمل النحاس الزرنيخ ونحاس التيلوريوم والنحاس الفضي.
يتمتع النحاس بموصلية كهربائية وحرارة جيدة ولدونة ممتازة، كما أنه من السهل العمل على الساخن والبارد. هذا المزيج هو السبب في استخدام درجات النحاس النقي بكميات كبيرة للأسلاك والكابلات والفرش وأقطاب تصنيع التفريغ الكهربائي وأي منتج آخر يعتمد على الموصلية العالية. يحمل T2، وهو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع من الدرجات العادية، ما لا يقل عن 99.90% من النحاس بالإضافة إلى الفضة تحت GB/T 5231، وهو المستوى الذي يحافظ على التوصيلية في أعلى النطاق التجاري مع الحفاظ على اقتصاده.
النحاس: النحاس والزنك
النحاس عبارة عن سبيكة من النحاس والزنك ذات لون أصفر ساطع. تسمى سبيكة الزنك الثنائية النحاس- بالنحاس العادي، والسبائك التي تحتوي على أكثر من عنصرين تسمى النحاس الخاص. تؤدي إضافة الزنك إلى زيادة القوة والصلابة وسهولة التشغيل مع تقليل الموصلية، كما أنه يغير اللون من الأحمر إلى الأصفر مع زيادة محتوى الزنك. يتمتع النحاس بمقاومة قوية للتآكل، ولهذا السبب يتم استخدامه للصمامات وأنابيب المياه وأنابيب توصيل تكييف الهواء داخل الوحدة وخارجها والمشعات. يحتوي الشريط النحاسي التجاري عادةً على 55 - 70% من النحاس مع الزنك المتوازن، وتهيمن درجات النحاس 62% و65% H62 وH65 على سوق الشرائح والأنابيب. يتم إنتاج النحاس وفقًا لمعايير ASTM B36/B36M للألواح والصفائح والأشرطة والقضبان الملفوفة، مع تعيينات GB/T 5231 للمنتجات المشغولة وأرقام المواد EN 1412 للطلبات الأوروبية.
البرونز: النحاس مع القصدير أو الرصاص
البرونز هو أقدم سبيكة في تاريخ صهر المعادن. يتم تصنيعه بإضافة القصدير أو الرصاص إلى النحاس النقي وله أهمية تاريخية خاصة بالإضافة إلى قيمته الصناعية اليوم. الأصناف الرئيسية هي برونز القصدير، وبرونز الألومنيوم، والبرونز الخاص، وتسمى أيضًا سبائك النحاس العالية. بالمقارنة مع النحاس النقي، يتمتع البرونز بقوة أعلى ونقطة انصهار أقل: ينصهر البرونز الذي يحتوي على 25% من القصدير عند حوالي 800 درجة، بينما يذوب النحاس النقي عند 1083 درجة. يصب البرونز أيضًا بشكل جيد ويوفر مقاومة التآكل والثبات الكيميائي، مما يجعله مناسبًا لصب جميع أنواع الأجهزة والأجزاء الميكانيكية والمحامل والتروس. القصدير- برونز الفوسفور، مع 3 - 10 % قصدير و0.03 - 0.35 % فوسفور، هو الإصدار الأكثر تحديدًا للمحامل والشجيرات والتروس والينابيع، ويتم إنتاجه وفقًا لمعيار ASTM B139/B139M للقضبان والقضبان، وASTM B103/B103M للألواح والألواح والشرائط، والتسميات الأوروبية واليابانية المقابلة.
المعايير والنماذج والاختيار
| عائلة | التسميات النموذجية | نماذج التوريد الرئيسية |
|---|---|---|
| النحاس العادي | T1, T2, T3, T4 | الأسلاك، الكابلات، الشريط، الورقة، شريط الناقل، الأنبوب |
| النحاس الخالي من الأكسجين | تو1، تو2 | الأنبوب، الشريط، الشريط، مكونات الفراغ |
| النحاس المؤكسد | توب، تومن | أنبوب، الأنابيب، ورقة، التجهيزات |
| النحاس الخاص | الزرنيخ والتيلوريوم والنحاس الفضي | قضيب، شريط، اتصالات، أنبوب المكثف |
| النحاس | H62, H65, H68, C26000, C26800 | الشريط والأنبوب والقضيب والتجهيزات والأجهزة |
| برونزية | برونز القصدير، برونز الألومنيوم، برونز الفوسفور | قضيب، شريط، صب، تحمل، مخزون العتاد |
تم تحديد تسميات النحاس وسبائك النحاس المطاوع في GB/T 5231، مع GB/T 2059 الذي يغطي شريط النحاس وسبائك النحاس وASTM B152/B152M الذي يغطي ألواح النحاس والصفائح والأشرطة والقضبان المدرفلة. يتم تعريف نظام الترقيم الأوروبي بواسطة EN 1412، ويعطي ISO 1190-1 قواعد التعيين الدولية، بحيث يمكن تحويل المواصفات المكتوبة في نظام إلى آخر دون تغيير المادة.
كيفية اختيار العائلة المناسبة
يبدأ الاختيار من وظيفة الجزء. عندما تكون الموصلية الكهربائية أو الحرارية هي المتطلبات الحاكمة، يتم استخدام درجة النحاس العادية أو الخالية من الأكسجين، ويتم اختيار الدرجات الخالية من الأكسجين عندما يتم لحام الجزء أو تلدينه في جو مخفض. عندما يجب أن يكون الجزء مقاومًا للتآكل، أو أن يحمل خيطًا أو يتم تشكيله بسرعة عالية، فإن النحاس هو عادةً الخيار الأفضل، مع قبول موصليته المنخفضة كمقايضة. حيث يجب الجمع بين القوة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل، يتم اختيار البرونز. عندما تكون هناك حاجة إلى خاصية معينة، مثل التصنيع الحر في مادة خالية من الرصاص- أو تحسين مقاومة التليين عند درجة الحرارة، توفر عائلة النحاس الخاصة الإجابة من خلال إضافات الزرنيخ والتيلوريوم أو الفضة.
يتم توفير جميع المجموعات الست في شكل أنابيب وأنابيب، وألواح، وصفائح، وشرائط، ولفائف، وقضبان، وقضبان، وأسلاك، ومقاطع جانبية، وتركيبات، مع التركيب الكيميائي، والخواص الميكانيكية، والأبعاد المعتمدة لكل حرارة. يجب أن يشير الاختيار إلى العائلة والدرجة والمرجع القياسي والحالة المزاجية والأبعاد مع التفاوتات والشهادة المطلوبة بحيث تتطابق المادة المسلمة مع الرسم تمامًا.
الأسئلة المتداولة
س: ما هو الفرق بين النحاس T2 والنحاس TU1؟
ج: T2 هو نحاس عادي يحتوي على ما لا يقل عن 99.90% من النحاس بالإضافة إلى الفضة ومحتوى أكسجين يمكن التحكم فيه. TU1 عبارة عن نحاس خالي من الأكسجين مع أكسجين محدود بمستوى منخفض جدًا، مما يزيل خطر التقصف بالهيدروجين أثناء اللحام بالنحاس والتليين.
س: ما الذي يجعل النحاس مختلفًا عن البرونز؟
ج: النحاس عبارة عن سبيكة من النحاس والزنك، بينما البرونز عبارة عن سبيكة من النحاس مع القصدير أو الرصاص. يعد النحاس أقوى وأسهل في التصنيع بتكلفة معينة، في حين أن البرونز يوفر قوة أعلى ومقاومة أفضل للتآكل ونقطة انصهار أقل للصب.
س: لماذا البرونز لديه نقطة انصهار أقل من النحاس؟
ج: إن إضافة القصدير تقلل من درجة الانصهار، لذا فإن البرونز الذي يحتوي على 25% من القصدير ينصهر عند حوالي 800 درجة مقارنة بـ 1083 درجة للنحاس النقي. إن انخفاض درجة حرارة الانصهار هو أحد أسباب صب البرونز بشكل جيد.
س: ما هي عائلة النحاس التي ينبغي استخدامها للموصلات الكهربائية؟
ج: النحاس العادي مثل T2 أو النحاس الخالي من الأكسجين مثل TU1، اعتمادًا على ما إذا كان سيتم تسخين الجزء في جو مختزل. كلاهما يعطي أعلى الموصلية، ويتم استخدام درجات النحاس الخاصة فقط عندما تكون هناك حاجة إلى خاصية تصنيع أو درجة حرارة محددة.
س: ما هي درجات النحاس الخاصة المستخدمة؟
ج: يقاوم النحاس الزرنيخ التليين ويستخدم في أنبوب المكثف، وآلات نحاس التيلوريوم بحرية للاتصالات والموصلات، والنحاس الفضي يقاوم التليين عند درجة حرارة مرتفعة لعمل شريط الناقل والمبدل.
س: ما هي المعايير التي تحكم التصنيفات؟
ج: GB/T 5231 لتسميات النحاس وسبائك النحاس المطاوع، GB/T 2059 للشريط، ASTM B152/B152M للمنتجات النحاسية المسطحة، ASTM B36/B36M للنحاس، ASTM B103/B103M وASTM B139/B139M لبرونز الفوسفور، EN 1412 لأرقام المواد الأوروبية وISO 1190-1 للتسميات الدولية.
