یک مورد ضروری برای مبتدیان صنعت مس~ جامع ترین تعریف، طبقه بندی و استفاده از مس در تاریخ

یک مورد ضروری برای مبتدیان صنعت مس~ جامع ترین تعریف، طبقه بندی و استفاده از مس در تاریخ

مقدمه: مردم از مس به صورت طیف گسترده ای از فلزات، آلیاژها و ترکیبات استفاده می کنند. همچنین عمیقاً در تمام جنبه های تولید و زندگی نفوذ کرده است و تبدیل به فلزی ضروری و مهم برای بشر برای دستیابی به توسعه سریع در قرن بیست و یکم شده است.

تعریف مس

مس یک عنصر شیمیایی با نماد شیمیایی Cu و عدد اتمی 29 است. این یک فلز واسطه است. رایج ترین کاربرد مس ساخت سیم است. معمولا سیم هایی که در حال حاضر استفاده می شوند از مس خالص هستند. این به این دلیل است که هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی آن پس از نقره در رتبه دوم قرار دارد، اما بسیار ارزان تر از نقره است.

طبقه بندی رایج
بسیاری از مردم فکر می کنند که تنها یک نوع مس وجود دارد. این تنها یکی است. اما در واقع، انواع مختلف مس دیگر نیز وجود دارد. به عنوان مثال، آلیاژ مس؛ برنج آلیاژی است که از مس و روی تشکیل شده است. مس سفید آلیاژی از مس و نیکل است. برنز آلیاژی است که از مس و عناصری غیر از روی و نیکل، عمدتاً برنز قلع، برنز آلومینیوم و غیره تشکیل شده است. مس قرمز مسی است با محتوای مس بالا و میزان کل ناخالصی های دیگر کمتر از 1٪ است.

طبقه بندی مواد پردازش مس: سولفات مس، کلرید مس، میله های مس، میله های مس، شمش مس، صفحات مس، مفتول های مس، آلیاژهای مس، مس خام، نوارهای مس، اکسید مس، فویل مس، لوله های مس، فویل مس، گل مس ، ریخته گری مس، مس الکترولیتی و سایر مواد مس آلیاژی.

مواد مسی ساخته شده از مس خالص یا آلیاژهای مس در اشکال مختلف از جمله میله ها، سیم ها، صفحات، نوارها، میله ها، لوله ها، فویل ها و غیره در مجموع به عنوان مواد مسی شناخته می شوند. مواد مس با نورد، اکستروژن و کشش پردازش می شوند. صفحات و میله های مسی نورد گرم و نورد سرد می باشند. نوارها و فویل ها نورد سرد می شوند. لوله ها و میله ها به محصولات اکسترود شده و محصولات کشیده شده تقسیم می شوند. سیم ها همه محصولات کشیده شده اند.

1
مس خالص
مس خالص یک فلز قرمز مایل به رز است که پس از تشکیل یک لایه اکسید مس روی سطح، بنفش می شود. بنابراین مس خالص صنعتی را اغلب مس قرمز یا مس الکترولیتی می نامند. چگالی 8 ~ 9 گرم / سانتی متر مکعب است و نقطه ذوب 1083 درجه است. مس خالص رسانایی الکتریکی خوبی دارد و به طور گسترده در ساخت سیم، کابل، برس و غیره استفاده می شود. رسانایی حرارتی خوبی دارد و اغلب برای ساخت ابزارهای مغناطیسی و مترهایی که باید از تداخل مغناطیسی محافظت شوند، مانند قطب نما، ابزارهای هوانوردی و غیره استفاده می شود. دارای انعطاف پذیری عالی است و برای پرس گرم و فرآیند سرد آسان است و می توان آن را به لوله ها، میله ها، سیم ها، نوارها، نوارها، صفحات، فویل ها و سایر مواد مسی تبدیل کرد. محصولات مس خالص محصولات ذوب شده و محصولات فرآوری شده هستند.

مواد فرآوری مس چینی را می توان از نظر ترکیب به چهار دسته تقسیم کرد: مس معمولی (T1، T2، T3، T4)، مس بدون اکسیژن (TU1، TU2 و مس با خلوص بالا، بدون اکسیژن خلاء)، مس دی اکسید شده ( TUP، TUMn) و مس مخصوص با مقدار کمی عناصر آلیاژی (مس آرسنیک، مس تلوریوم، مس نقره).

رسانایی الکتریکی و هدایت حرارتی مس خالص پس از نقره در رتبه دوم قرار دارد و به طور گسترده برای ساخت تجهیزات رسانا و رسانای حرارتی استفاده می شود. مس در اتمسفر، آب دریا، اسیدهای غیر اکسید کننده خاص (اسید کلریدریک، اسید سولفوریک رقیق)، قلیاها، محلول های نمک و اسیدهای آلی مختلف (اسید استیک، اسید سیتریک) مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد و در صنایع شیمیایی استفاده می شود. علاوه بر این، مس قابلیت جوش پذیری خوبی دارد و می تواند از طریق پردازش پلاستیک سرد و گرم به محصولات نیمه تمام و نهایی مختلف تبدیل شود. در دهه 1970، تولید مس از کل تولید سایر انواع آلیاژهای مس بیشتر شد.

ناخالصی های کمیاب در مس خالص تاثیر جدی بر هدایت الکتریکی و حرارتی مس دارند. در این میان تیتانیوم، فسفر، آهن، سیلیکون و غیره به طور قابل توجهی هدایت الکتریکی را کاهش می دهند، در حالی که کادمیوم، روی و غیره تأثیر کمی دارند. اکسیژن، گوگرد، سلنیوم، تلوریم و غیره حلالیت جامد بسیار کمی در مس دارند و می توانند ترکیبات شکننده ای را با مس تشکیل دهند که تأثیر کمی بر رسانایی دارد، اما می تواند انعطاف پذیری پردازش را کاهش دهد. هنگامی که مس معمولی در یک اتمسفر کاهنده حاوی هیدروژن یا مونوکسید کربن گرم می شود، هیدروژن یا مونوکسید کربن به راحتی با اکسید مس (Cu2O) در مرز دانه واکنش می دهد تا بخار آب با فشار بالا یا گاز دی اکسید کربن تولید کند که می تواند باعث ترک خوردن مس شود. این پدیده اغلب "بیماری هیدروژنی" مس نامیده می شود. اکسیژن برای جوش پذیری مس مضر است. بیسموت یا سرب با مس یوتکتیک نقطه ذوب پایینی ایجاد می کند و مس را داغ و شکننده می کند. و هنگامی که بیسموت شکننده به شکل یک لایه نازک در مرز دانه پخش می شود، مس را سرد و شکننده می کند. فسفر می تواند به طور قابل توجهی رسانایی مس را کاهش دهد، اما می تواند سیالیت مایع مس را افزایش دهد و جوش پذیری را بهبود بخشد. مقادیر مناسب سرب، تلوریم، گوگرد و غیره می تواند ماشین کاری را بهبود بخشد.

2
برنج
برنج آلیاژی از مس و روی است. ساده ترین برنج آلیاژ دوتایی مس و روی است که برنج ساده یا برنج معمولی نامیده می شود. تغییر محتوای روی در برنج می تواند برنجی با خواص مکانیکی متفاوت تولید کند. هر چه مقدار روی در برنج بیشتر باشد، استحکام آن بیشتر و انعطاف پذیری آن کمتر است. محتوای روی برنج مورد استفاده در صنعت بیش از 45٪ نیست. مقدار روی بیشتر باعث شکنندگی و بدتر شدن عملکرد آلیاژ می شود. برنج را می توان به دو دسته تقسیم کرد: ریخته گری و پردازش فشار.

برنج به دو دسته تقسیم می شود:

1) برنج معمولی

این آلیاژی است که از مس و روی تشکیل شده است. هنگامی که محتوای روی کمتر از 39٪ باشد، روی می تواند در مس حل شود و یک فاز به نام برنج تک فاز، با پلاستیسیته خوب و مناسب برای پردازش فشار سرد و گرم تشکیل شود. هنگامی که محتوای روی بیشتر از 39٪ باشد، یک فاز تک فاز و یک محلول جامد b مبتنی بر مس روی، به نام برنج دوبلکس وجود دارد. b پلاستیسیته را کوچک می کند و استحکام کششی را افزایش می دهد که فقط برای پردازش فشار گرم مناسب است.

کد با "H+عدد"، H نشان دهنده برنج و عدد نشان دهنده کسر جرمی مس است. به عنوان مثال، H68 نشان دهنده برنج با محتوای مس 68٪ و محتوای روی 32٪ است. برنج ریخته گری دارای یک "Z" قبل از کد است، مانند ZH62.

H90 و H80 تک فاز و زرد طلایی هستند، بنابراین در مجموع به آنها طلا می گویند، آبکاری، تزئینات، مدال و غیره نامیده می شوند. واشر، فنر و غیره

به طور کلی، برنج تک فاز برای پردازش تغییر شکل سرد و برنج دوبلکس برای پردازش تغییر شکل گرم استفاده می شود.

2) برنج مخصوص

آلیاژ چند عنصری متشکل از سایر عناصر آلیاژی اضافه شده به برنج معمولی برنج نامیده می شود. عناصری که معمولاً اضافه می شوند شامل سرب، قلع، آلومینیوم و غیره است که بر این اساس می توان آنها را سرب برنج، قلع برنج و برنج آلومینیوم نامید. هدف از افزودن عناصر آلیاژی این عمدتا برای بهبود استحکام کششی و فرآیند پذیری است.

کد: "H + نماد عنصر اضافه شده اصلی (به جز روی) + کسر جرمی مس + کسر جرمی عنصر اضافه شده اصلی + کسر جرمی عناصر دیگر".

به عنوان مثال: HPb59-1 یعنی برنج سرب با کسر جرمی 59٪ مس، کسر جرمی 1٪ از عنصر اصلی اضافه شده سرب، و باقیمانده روی است.

3
برنز
برنز اولین آلیاژ مورد استفاده در تاریخ است. در اصل به آلیاژ مس-قلع اشاره دارد. به دلیل رنگ خاکستری آبی به آن برنز می گویند. به منظور بهبود عملکرد فرآیند و خواص مکانیکی آلیاژ، بیشتر برنزها با سایر عناصر آلیاژی مانند سرب، روی، فسفر و غیره نیز اضافه می‌شوند. از آنجایی که قلع عنصر کمیاب است، هنوز هم از برنزهای Wuxi بدون قلع استفاده می‌شود. در صنعت آنها نه تنها ارزان هستند، بلکه خواص ویژه مورد نیاز را نیز دارند. برنز نیز به دو دسته فرآوری تحت فشار و محصولات ریخته گری تقسیم می شود.

کد: روش نمایش از "Q+نماد و کسر جرمی عنصر اضافه شده اصلی + کسر جرمی عناصر دیگر" تشکیل شده است. برای محصولات ریخته گری، "Z" قبل از کد اضافه می شود، مانند: Qal7 نشان دهنده آلومینیوم برنز با 5٪ آلومینیوم و بقیه مس است. ZQsn{4}} نشان دهنده برنز ریخته گری قلع با 10% قلع، 1% سایر عناصر آلیاژی و بقیه مس است. برنز را می توان به دو دسته تقسیم کرد: برنز قلع و برنز خاص (یعنی برنز Wuxi).

(1) آلیاژ مس-قلع با قلع به عنوان عنصر اصلی اضافه شده که به عنوان برنز قلع نیز شناخته می شود

هنگامی که محتوای قلع کمتر از 5 تا 6٪ باشد، قلع در مس حل می شود و محلول جامد تشکیل می دهد و انعطاف پذیری افزایش می یابد. هنگامی که محتوای قلع بیشتر از 5 تا 6٪ باشد، به دلیل ظاهر یک محلول جامد بر اساس Cu31Sb8، استحکام کششی کاهش می یابد. بنابراین، محتوای قلع برنز قلع عمدتاً بین 3 تا 14٪ است. هنگامی که محتوای قلع کمتر از 5٪ باشد، برای پردازش تغییر شکل سرد مناسب است، و زمانی که محتوای قلع 5 تا 7٪ باشد، برای پردازش تغییر شکل گرم مناسب است. هنگامی که محتوای قلع بیشتر از 10٪ باشد، برای ریخته گری مناسب است.

از آنجایی که a نزدیک به پتانسیل الکترود است و قلع موجود در ترکیب پس از نیتریداسیون یک فیلم دی اکسید قلع متراکم تشکیل می دهد، مقاومت در برابر خوردگی نسبت به جو و آب دریا افزایش می یابد، اما مقاومت اسیدی ضعیف است.

از آنجا که محدوده دمای تبلور برنز قلع گسترده است، سیالیت ضعیف است، تشکیل حفره های انقباض متمرکز آسان نیست، اما به راحتی می توان جداسازی دندریت و حفره های انقباض پراکنده را تشکیل داد، و نرخ انقباض ریخته گری کوچک است، که مساعد است. برای به دست آوردن ریخته گری با اندازه های بسیار نزدیک به قالب ریخته گری. بنابراین، برای شرایط ریخته‌گری با اشکال پیچیده و دیواره‌های ضخیم مناسب است، اما برای ریخته‌گری‌هایی که نیاز به تراکم بالا و آب‌بندی خوب دارند، مناسب نیست. برنز قلع دارای کاهش اصطکاک خوب، ضد مغناطیس و چقرمگی در دمای پایین است. برنزهای قلع را می توان با توجه به روش تولید به دو دسته تقسیم کرد: برنز قلع فرآوری شده تحت فشار و برنز قلع ریخته گری.

الف. برنز قلع فرآوری شده تحت فشار

محتوای قلع به طور کلی کمتر از 8٪ است و برای پردازش فشار سرد و گرم به پروفیل هایی مانند صفحات، نوارها، میله ها و لوله ها مناسب است. پس از سخت شدن، استحکام کششی و سختی آن افزایش می یابد، در حالی که انعطاف پذیری آن کاهش می یابد. پس از بازپخت، می تواند استحکام کششی بالایی را حفظ کند و در عین حال انعطاف پذیری را بهبود بخشد، به ویژه به دست آوردن حد الاستیک بالا. Qsn4-3Qsn6.5~{4}}.1 معمولاً برای قطعات مقاوم در برابر خوردگی و مقاوم در برابر سایش، قطعات الاستیک، قطعات ضد مغناطیسی و یاتاقان‌ها و آستین‌های کشویی در ماشین‌ها استفاده می‌شود.

ب. ریخته گری قلع برنز

به صورت شمش عرضه می شود و توسط ریخته گری در قالب های ریخته گری ریخته می شود. برای ریخته‌گری با اشکال پیچیده اما نیاز به چگالی کم، مانند یاتاقان‌های کشویی و چرخ دنده‌ها، مناسب است. موارد رایج مورد استفاده ZQsn10-1ZQsn6-6-3 هستند.

2) برنز ویژه

عناصر دیگری را برای جایگزینی قلع اضافه کنید، یا برنز بدون قلع است. اکثر برنزهای ویژه دارای خواص مکانیکی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی نسبت به برنز قلع هستند. موارد رایج مورد استفاده عبارتند از آلومینیوم برنز (QAL7QAL5) و برنز سرب (ZQPB30).

آلیاژ بر پایه مس با نیکل به عنوان عنصر اصلی اضافه شده، سفید نقره ای است و مس سفید نامیده می شود. مقدار نیکل معمولاً 10٪، 15٪ و 20٪ است. هر چه محتوای بالاتر باشد، رنگ سفیدتر است. آلیاژ دوتایی مس – نیکل را مس سفید معمولی و آلیاژ مس – نیکل با منگنز، آهن، روی و آلومینیوم را مس سفید پیچیده می نامند. مس خالص به علاوه نیکل می تواند به طور قابل توجهی استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت و خواص ترموالکتریک را بهبود بخشد. مس سفید صنعتی با توجه به ویژگی‌های عملکردی و کاربردهای آن به مس سفید ساختاری و مس سفید الکتریکی تقسیم می‌شود که به ترتیب دارای مقاومت در برابر خوردگی و خواص الکتریکی و حرارتی ویژه است.

4
مس سفید
آلیاژ بر پایه مس با نیکل به عنوان عنصر اصلی اضافه شده، سفید نقره ای است و مس سفید نامیده می شود. آلیاژ دوتایی مس – نیکل را مس سفید معمولی و آلیاژ مس – نیکل با منگنز، آهن، روی و آلومینیوم را مس سفید پیچیده می نامند. مس خالص به علاوه نیکل می تواند به طور قابل توجهی استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت و خواص ترموالکتریک را بهبود بخشد. مس سفید صنعتی با توجه به ویژگی‌های عملکردی و کاربردهای آن به مس سفید ساختاری و مس سفید الکتریکی تقسیم می‌شود که به ترتیب دارای مقاومت در برابر خوردگی و خواص الکتریکی و حرارتی ویژه است.

روش شناسایی
مس سفید، برنج، مس قرمز (همچنین "مس قرمز" نامیده می شود) و برنز (آبی مایل به خاکستری یا خاکستری مایل به زرد) از نظر رنگ متمایز می شوند. در میان آنها، مس سفید و برنج بسیار آسان است. مس قرمز مس خالص است (ناخالصی<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.
مس اولین فلزی است که اجداد بشر از آن استفاده کرده اند. دارای بسیاری از خواص عالی و عملکردهای شگفت انگیز است که نه تنها کمکی پاک نشدنی به پیشرفت جامعه بشری کرد. بلکه با توسعه تمدن بشری به طور مداوم کاربردهای جدیدی را توسعه داده است. مس هم یک فلز باستانی و هم یک ماده مهندسی مدرن پر از سرزندگی و قدرت است. در حال حاضر، بشر وارد جامعه ای رنگارنگ و بسیار متمدن شده است که مشخصه آن برقی شدن و اطلاعات الکترونیکی است، که سرزمین وسیع تری را برای کاربرد مس گشوده است.