كيف يتم تجميع المواد النحاسية
يتم تجميع منتجات النحاس في أربع عائلات تتصرف بشكل مختلف تمامًا في الخدمة. يحتوي النحاس النقي، الذي يسمى أيضًا النحاس الأحمر، على نسبة نحاس تزيد عن 99.7% تقريبًا، ويتم التعامل مع جميع العناصر الأخرى كشوائب. النحاس عبارة عن سبيكة من النحاس-والزنك، مع H62 وH65 كتسمية صينية شائعة وC27200 وC27000 كمعادلين لـ UNS. البرونز عبارة عن سبيكة نحاسية لا تكون الإضافة الرئيسية فيها هي الزنك ولا النيكل، وتغطي برونز القصدير وبرونز الألومنيوم وبرونز الفوسفور. يستخدم Cupronickel النيكل كإضافة رئيسية ويظهر في صورة BFe10-1-1 أو BFe30-1-1 في GB/T 5231 وفي صورة C70600 أو C71500 في UNS. يتم تقسيم الدرجات النقية أيضًا بواسطة طريق إزالة الأكسدة: النحاس العادي T1 وT2 وT3، والنحاس الخالي من الأكسجين TU1 وTU2، والنحاس منزوع الأكسدة الفوسفور TUP وTP2، ودرجات خاصة مثل الزرنيخ والتيلوريوم والنحاس الفضي. GB/T 5231 يحدد التسميات وحدود التركيب، GB/T 2059 يغطي الشريط، ASTM B152/B152M يغطي اللوحة والصفائح والشريط، ASTM B170 وASTM F68 يغطي الدرجات الخالية من الأكسجين، وEN 13601 وEN 13602 غطاء قضيب وقضيب وأسلاك للاستخدام الكهربائي.
معايير الكيمياء والتوصيل
| درجة | تكوين نموذجي | الموصلية | الاستخدام النموذجي |
|---|---|---|---|
| T1 / T2 | Cu+Ag 99.95% دقيقة / 99.90% دقيقة | 100% IACS وما فوق | سلك، كابل، بسبار |
| T3 | النحاس+الحج 99.70% كحد أدنى | أقل قليلاً من T2 | الأجزاء المصنعة العامة |
| TU1 / TU2 | Cu+Ag 99.97% / 99.95% الحد الأدنى، الأكسجين 0.002% / 0.003% الحد الأقصى | 101-102% IACS | أجهزة فراغ، أنابيب الإلكترون |
| توب/TP2 | الفسفور-منزوع الأكسدة، P 0.015-0.040 % | حوالي 85-95% IACS | الأنابيب، وملفات تكييف الهواء-. |
| C11000 | النحاس 99.90% دقيقة، الأكسجين 0.02-0.04% | 100-101% إاكس | الكهرباء العامة والصفائح |
| C10100 | النحاس 99.99% الحد الأدنى، الأكسجين 0.0005% الحد الأقصى | 101-102% IACS | تفريغ عالي-، وميكروويف، وأجزاء مسرع |
تبلغ كثافة النحاس النقي 8.96 جم/سم3 ونقطة انصهار تبلغ 1083 درجة مئوية، وتقع موصليته الحرارية في نطاق 385-401 واط/(مك) اعتمادًا على الدرجة والمزاج. المعيار الدولي للنحاس الملدن المستخدم في الصناعة هو 58.0 مللي ثانية/م عند 20 درجة مئوية، وهو النقطة المرجعية لرقم IACS بنسبة 100% المقتبس في كل شهادة مطحنة.
آثار الشوائب وتقصف الهيدروجين
تؤثر العناصر النزرة على الخاصيتين الأكثر أهمية، الموصلية وقابلية التشغيل الساخنة. يعمل الفوسفور والتيتانيوم والحديد والسيليكون على تقليل التوصيل الكهربائي والحراري بشكل حاد، ولهذا السبب لا يتم تحديد النحاس المؤكسد أبدًا لمهمة الموصل. الكادميوم والزنك لهما تأثير طفيف فقط. الأكسجين والكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم لها قابلية ذوبان صلبة منخفضة للغاية وتشكل مركبات هشة. فهي بالكاد تزعج الموصلية ولكنها تقلل من ليونة المعالجة. الفشل الكلاسيكي هو تقصف الهيدروجين، ويسمى أيضًا مرض الهيدروجين: عندما يتم تسخين النحاس العادي الذي يحتوي على أكسيد النحاسوز في جو مختزل مثل الهيدروجين أو أول أكسيد الكربون، يتفاعل الغاز مع الأكسيد عند حدود الحبوب ليشكل بخارًا عالي الضغط-، ويتشقق المعدن. يتطلب اللحام بالفرن والتليين اللامع ولحام النحاس الحامل للأكسجين-إما جوًا يتم التحكم فيه أو اختيار درجات الأكسجين-الخالي من الأكسجين أو الفوسفور-المزيل الأكسدة. يشكل البزموت والرصاص مواد سهلة الذوبان مع النحاس ويسببان قصرًا ساخنًا، بينما يتم استخدام الإضافات الخاضعة للرقابة من الرصاص أو التيلوريوم أو الكبريت عمدًا لتحسين القدرة على التصنيع.
نماذج التوريد واختيار المزاج
يتم توفير النحاس ككاثود لإعادة الصهر، وكقضبان سلكية للسحب، وكقضيب وقضيب للتصنيع والتصنيع، وكشريط للختم، وكأنبوب غير ملحوم للسباكة والتبريد والتبادل الحراري. يحدد المزاج قابلية التشكيل: يتم استخدام مادة O60 الناعمة للسحب والثني العميق، وH02 نصف{3}}صلب للتصنيع العام، وH04 أو أكثر صلابة لقضبان التوصيل والأجزاء التي يجب أن تحافظ على شكلها تحت الحمل. يتغير نصف قطر الانحناء وحجم الحبوب والظهر الزنبركي مع المزاج، لذا فإن الرسم الذي يستدعي نصف قطر الانحناء يجب أن يستدعي أيضًا مزاج التسليم. يتم توفير الشريط عادةً بسُمك يتراوح من 0.1 مم إلى 3 مم مع ذكر حالة الحافة، والشريط من حوالي 3 مم إلى 200 مم، والأنبوب وفقًا لمعايير المنتج ذات الصلة مثل ASTM B88 لأنابيب المياه، أو ASTM B280 لأنبوب تكييف الهواء والتبريد، أو GB/T 1527 للأنبوب المسحوب.
مراقبة الجودة وسوء الفهم المشترك
يجب أن يؤكد تلقي الفحص الدرجة والحالة المزاجية والموصلية بدلاً من محتوى النحاس وحده. الفحوصات العملية هي التحليل الكيميائي وفقًا لمعيار GB/T 5121 أو ASTM E478، واختبار الشد وفقًا لمعيار ASTM E8، والصلابة وفقًا لمعيار ASTM E18، وحجم الحبيبات وفقًا لمعيار ASTM E112، والتوصيل الكهربائي بواسطة طريقة التيار الدوامي - الخاصة بـ ASTM E1004 أو عن طريق قياس المقاومة وفقًا لمعيار ASTM B193. تتكرر ثلاثة حالات سوء فهم. الأول هو أن النحاس الأحمر يكون دائمًا نحاسًا نقيًا، عندما يشمل المصطلح السبائك ذات الإضافات المتعمدة لإزالة الأكسدة. والثاني هو أن T2 وC11000 قابلان للتبادل في كل تطبيق، وهذا غير صحيح عندما يتفاعل محتوى الأكسجين والتعرض للهيدروجين. والثالث هو أنه يمكن مقارنة أرقام الموصلية بين الشهادات دون التحقق من طريقة الاختبار ودرجة الحرارة، حيث أن الموصلية تختلف باختلاف درجة الحرارة وبطريقة قياسها.
الأسئلة المتداولة
س: ما الفرق بين النحاس العادي والنحاس الخالي من الأكسجين-؟
ج: يحتوي النحاس العادي مثل T2 أو C11000 على 0.02-0.04% من الأكسجين، في حين أن الدرجات الخالية من الأكسجين -مثل TU1 وC10200 وC10100 تحافظ على نسبة الأكسجين عند 0.003% أو أقل، مما يمنع تقصف الهيدروجين أثناء معالجة تقليل الغلاف الجوي.
س: لماذا يهيمن النحاس TP2 على أنبوب تكييف الهواء؟
ج: تنتج عملية إزالة الأكسدة الفوسفور أنبوبًا ناعمًا وقابلاً للحام مع سلوك زحف جيد عند درجات حرارة اللحام المستخدمة في تصنيع الملف؛ عقوبة التوصيل، التي تبلغ حوالي 85-95% IACS، لا علاقة لها بواجب المبادل الحراري.
س: كيف يتم التحقق من الموصلية على النحاس الوارد؟
ج: من خلال طريقة توصيل التيار الدوامي - الخاصة بـ ASTM E1004 أو عن طريق قياس المقاومة وفقًا لمعيار ASTM B193، مع الإبلاغ عن النتيجة بوحدة MS/m أو بالنسبة المئوية IACS عند درجة الحرارة المرجعية البالغة 20 درجة مئوية.
س: هل يمكن استبدال برونز الفوسفور بالنحاس في الموصل؟
ج: لا؛ يوصل برونز الفوسفور حوالي 15% فقط مما يفعله النحاس الإلكتروليتي، لذلك فهو مادة زنبركية وقابلة للتآكل وليس موصلًا.
س: ما الذي يسبب تشقق جزء من النحاس بعد اللحام بالنحاس؟
ج: التقصف الهيدروجيني، حيث تتفاعل غازات الفرن المختزل مع أكسيد النحاسوز عند حدود الحبوب ويولد بخارًا عالي الضغط-؛ العلاج هو تحديد الأكسجين-الخالي من الأكسجين أو الفوسفور-النحاس منزوع الأكسدة لمسار العملية هذا.
