معدن النحاس المطيل - انحدار تاريخي وخصائص أساسية وخصائص وصور للسبائك
النحاس مادة معدنية تعتمد على النحاس وأحد مكونات السبائك. قد تحتوي السبيكة على عناصر الرصاص والحديد والنيكل. في بعض الأحيان يوجد القصدير ، ولكن بكميات صغيرة. وفقًا للجدول المعدني ، لا ينتمي النحاس الأصفر إلى المجموعة البرونزية.
قصة
تم اكتشاف عنصر الزنك الكيميائي في القرن السادس عشر ، لكن المعدن الأصفر كان معروفًا جيدًا للبشرية قبل عدة قرون من تلك اللحظة. كانت الشعوب القديمة التي عاشت في منطقة جنوب البحر الأسود تجمع بين النحاس والسميثسونايت وخام الزنك للحصول على سبيكة نحاسية.
في زمن السياسي الروماني أوغسطس ، كان يشار إلى النحاس باسم "orychalk" ، والتي تعني حرفياً "النحاس الذهبي". يشبه المعدن الأصفر الذهب ، وطُبع منه عملات رومانية قديمة ، وصُنعت المجوهرات والأدوات المنزلية.
في نهاية القرن الثامن عشر ، حصل العالم الإنجليزي د. إيمرسون على النحاس الأصفر بخلائط النحاس مع الزنك الصناعي. حصل على براءة اختراع الطريقة وحصل على براءة اختراع بريطانية. في القرن الثامن عشر ، قبل الاستخدام الواسع النطاق للنحاس في علم المعادن ، تم استخدامه لتزوير الذهب في أوروبا الغربية وروسيا.
الخصائص الرئيسية للنحاس
يجمع النحاس بين الخصائص الإيجابية ومزايا المعادن المركبة.يستخدم علماء المعادن المواد في الصناعة لتحسين خصائص المعادن التي تكون مجتمعة أقوى من المعادن الفردية. المعدن الأصفر لديه مقاومة لعمليات التآكل ، وقوة متزايدة ، ويمكن أن يكون في المحاليل المائية والقلوية لفترة طويلة دون ضرر.
الخواص الكيميائية
يتكون هيكل النحاس من مكونين كلاسيكيين - الزنك والنحاس. في النسخة التقليدية لا تتجاوز نسبة النحاس 70٪ والزنك 30٪. تم تطوير عدة درجات من النحاس الأصفر التكنولوجي ، حيث يكون محتوى الزنك أقل ، 48٪ فقط. في صناعة الصلب ، يتم استرداد ما يقرب من نصف الزنك المستخدم من النفايات وإعادة التدوير.
هناك نوعان من النحاس الأصفر مع اختلاف في التركيب الداخلي والتركيب الكيميائي:
- نوع ألفا (أحادي الطور) ، محتوى الزنك 35 في المائة ؛
- نوع ألفا بيتا (مرحلتين) ، في سبيكة من 50٪ زنك و 6٪ رصاص.
يشبه النحاس في الخصائص الخارجية بعض ماركات البرونز ، لكنه لا ينتمي إلى المواد البرونزية.
يحتوي تكوين الدرجات الخاصة من سبائك النحاس الأصفر على القصدير بنسب صغيرة. يتم استخدامه كعنصر صناعة السبائك لتحسين خصائص المعدن. بالإضافة إلى القصدير ، قد يحتوي التركيب الكيميائي للنحاس الأصفر على الرصاص والنيكل والمنغنيز ومعادن أخرى يمكنها تحسين خصائص المادة.
الخصائص الفيزيائية
تعتمد خصائص النحاس الأصفر على عناصر صناعة السبائك الإضافية المضافة لتحسين معايير العملية. على سبيل المثال ، تختلف قيمة الكثافة في حدود 8300-8700 كجم / م 3.
الخصائص الفيزيائية الرئيسية للنحاس هي:
- السعة الحرارية النوعية عند تسخينها إلى 20 درجة مئوية هي 0.377 كيلوجول كيلوجرام 1 كلفن − 1 ؛
- مقاومة كهربائية محددة 0.07 * 10−6 أوم · م ؛
- ليس مغناطيسًا حديديًا ، ولا يكتسب خصائص مغناطيسية عند تعرضه لدرجات حرارة حرجة ؛
- يبلغ متوسط نقطة الانصهار 900 درجة ؛
- مقاومة عالية للتآكل والدمار ؛
- متين؛
- بلاستيك،
- يفسح المجال بشكل جيد للتزوير والمعالجة ؛
- مقاومة للتغيرات في درجات الحرارة.
النحاس كتكتل من عدة معادن لديه توصيل ضعيف للتيار الكهربائي. تخلق المعادن المركبة تشويهًا للشبكات البلورية. تشكل مجالات الجهد الناتج المقاومة. النحاس نفسه موصل ممتاز للكهرباء ، لذلك كل الأسلاك نحاسية.
تعتمد درجة انصهار سبيكة النحاس الأصفر على النسبة المئوية للزنك. كلما زاد الزنك ، كان من الأسهل إذابة النحاس الأصفر.
المعدن المدلفن بالنحاس يتعرض جيدًا للقوس واللحام بالغاز. مصقول جيدا ، توالت. يقاوم التجوية أفضل من النحاس النقي.
تعمل إضافات البزموت وتؤدي إلى سبيكة النحاس الأصفر على تقليل الخواص المرنة للمعدن ، مما يجعله هشًا عند تعرضه لدرجات حرارة عالية (عند 500 درجة).
تأثير العناصر المكونة
لتوسيع نطاق استخدام النحاس وتحسين خصائصه ، تتم إضافة مكونات السبائك إلى السبيكة. كل عنصر مكون له تأثير محدد:
- يقلل السيليكون من قيمة الصلابة ، ويجعل المادة أقل متانة ، ولكنها مقاومة للتآكل أثناء الاحتكاك المطول ؛
- يزيد المنغنيز من القوة ومقاومة التآكل ؛
- يضاف القصدير والألمنيوم والحديد بنسب صغيرة إلى السبيكة مع المنغنيز لتحسين قيم القوة ؛
- توقف تقريبا عن إضافة الرصاص كعنصر في صناعة السبائك ، فهو يقلل من الخواص الميكانيكية للسبائك ، ويزيد من ليونة ومرونة ؛
- يزيد النيكل من مقاومة التآكل ويجعل من الممكن استخدام المعدن في البيئات القلوية ؛
- الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم يخلق طبقة واقية على سطح المعدن ، مما يمنع عمليات الأكسدة من أن يكون لها تأثير مدمر ؛
- القصدير معدن خفيف ، إضافته تحسن معايير القوة ومقاومة التآكل.
تُستخدم سبيكة من القصدير على نطاق واسع لإنشاء مكونات للسفن التي تعمل باستمرار في مياه البحر.
أساليب الانتاج
النحاس هو واحد من تلك التكتلات التي تستجيب بشكل جيد لطرق المعالجة - تزوير ، ختم. عند نقطة الانصهار المنخفضة ، يظهر المعدن خصائص تدفق جيدة ، لذلك يستخدم على نطاق واسع في المسابك.
عند ذوبان النحاس ، يتبخر الزنك بنشاط.
في صناعة المعادن ، يُستخرج النحاس في حاويات خاصة حرارية (بوتقات) ، في أفران الصهر ، حيث يتم نقل الحرارة عن طريق الإشعاع من المنتجات الغازية لاحتراق الوقود. في الأفران ، يتم الصهر في وقت قصير وباستهلاك اقتصادي للطاقة.
تطبيقات السبائك
قديماً ، كان النحاس الأصفر يستخدم في صناعة المجوهرات لتشابهه مع الذهب الطبيعي. نظرًا لما تتمتع به من مرونة وقابلية جيدة للتزوير ، فقد تم طباعة العملات المعدنية منها ، وصُنعت المجوهرات والأغلفة.
تم تحسين سبائك النحاس عن طريق إضافة مكونات معدنية أخرى من أجل تحسين خصائص المعدن المدلفن وتوسيع إمكانيات استخدامه في البيئات العدوانية (في بناء السفن ، في محلات الكيماويات).
في البناء
لطالما أثبت المعدن الأصفر وجوده كمواد قيمة لإنشاء أجزاء من السباكة والأنابيب والأجهزة ، وبناء الهياكل المختلفة. مصنوع من المعدن الأصفر
- السحابات (البراغي والصواميل ، والأنابيب الفرعية ، والأجزاء المختومة) ؛
- منتجات لهياكل الهندسة الحرارية والأجهزة والمعدات وأنابيب المكثف ؛
- أجزاء السباكة (خلاطات الحنفية ، الوصلات ، المحملات ، التركيبات) ؛
- تجهيزات أثاث (مقابض أبواب ، دبابيس ، مفصلات أبواب).
تسمح الخصائص الميكانيكية ومقاومة الرطوبة والقوة والسعر المعقول باستخدام المعدن الأصفر في مختلف المجالات دون خوف من أن تنهار المادة أو تصدأ.
التطبيق في الساعات والفن
في صناعة الساعات ، وجد استخدام واسع النطاق للنحاس بسبب خصائص المرونة والليونة والتكلفة المنخفضة. تبدو المنتجات المصنوعة من المعدن الأصفر رائعة المظهر ، وتعمل آلية الساعة بشكل موثوق لسنوات عديدة. لا تصدأ المادة ولا تتأكسد وتتحمل إقامة طويلة في بيئة رطبة ولا تخضع لعمليات التآكل.
في الفنون الزخرفية ، يتم تقدير قيمة النحاس الأصفر لقدرته على إنشاء قطع مصممة بتأثير وجود الذهب. لإنشاء المجوهرات ، يتم استخدام سبائك النحاس الزينة المكونة من عنصرين:
- أخضر (زنك 40٪) ؛
- التومباك الذهبي (الزنك 25٪) ؛
- كلاسيك أصفر (زنك 33٪).
النحاس سبيكة ذات خصائص فريدة. تستخدم على نطاق واسع في جميع التصميمات تقريبًا المستخدمة في الظروف البيئية الصعبة والبيئات العدوانية. تبدو المجوهرات النحاسية فاخرة ، ومع العناية المناسبة لا تفقد جمالها لسنوات عديدة.
صور نحاسية
