معدن النحاس الأصفر الخصائص والأستخدامات

النحاس الأصفر 

النحاس الأصفر Brass هو سبيكة ثنائية تتكون من النحاس Copper والزنك Zinc تم إنتاجها منذ الآف السنين ويتم تقييمها من حيث قابليتها للعمل ، وصلابتها ، ومقاومتها للتآكل ، ومظهرها الجذاب.

 

 

الخصائص

• نوع سبيكة: ثنائي
• المكونات: النحاس والزنك
• الكثافة: 8.3-8.7 جم / سم ³
• نقطة الانصهار: 1652-1724 درجة فهرنهايت °F (900-940 درجة مئوية °C )
• صلابة موس Moh's  : 3-4

 

 

المميزات

• تعتمد الخصائص الدقيقة للنحاس الأصفر على تكوين سبيكة النحاس ، خاصة نسبة النحاس والزنك copper-zinc. بشكل عام ، يتم تقييم النحاس الأصفر حسب قابليته للماكينات أو السهولة التي يمكن بها تشكيله إلى الأشكال المرغوبة مع الاحتفاظ بخصائصة وقوتة العالية.
•  هناك اختلافات بين النحاس الذي يحتوي على الزنك العالي والمنخفض ، فإن النحاس القابل للطرق malleable ومرن ductile يسهل طيه يفضل محتوى واطئ من الزنك. نظرًا لانخفاض درجة انصهاره ، بالنسبة لتطبيقات السكب casting ، يفضل عادة محتوى عالي من الزنك.
• يمكن أن يكون النحاس الأصفر الذي يحتوي على نسبة قليلة من الزنك سهل التبريد ، اللحام بالنحاس brazed. كما يسمح المحتوى العالي من النحاس للمعدن بتشكيل طبقة أكسيد واقية (الزنجار patina) على سطحه تحمي من التآكل corrosion ، وهي خاصية قيمة في التطبيقات والأستخدامات التي تعرض معدن النحاس للرطوبة والعوامل الجوية الأخرى.
•  يحتوي المعدن على حرارة جيدة وموصل جيد للكهرباء electrical conductivity (يمكن أن تكون قابلية التوصيل الكهربائي من 23 ٪ إلى 44 ٪ من النحاس النقي) ، وهو مقاوم للتآكل والشرارات الكهربائية spark. أدت خصائصه الكابحة للبكتيريا bacteriostatic إلى استخدامه في تركيبات الحمام bathroom ومرافق الرعاية الصحية . healthcare facilities
•  تعتبر سبائك النحاس الأصفر مقاومة للاحتكاك وغير المغناطيسية non-magnetic ، في حين أن خصائصه الصوتية أدت إلى استخدامه في العديد من الآلات الموسيقية " brass band ". يقدر الفنانون والمهندسون المعماريون الخصائص الجمالية لهذا المعدن ، حيث يمكن إنتاجه مع مجموعة من الألوان ، من الأحمر الداكن إلى الأصفر الذهبي.

 

 

التطبيقات

بسبب خصائص النحاس الأصفر وسهولة انتاجة النسبية اصبح أحد السبائك الأكثر استخدامًا. ان تجميع قائمة كاملة بكل تطبيقات النحاس مهمة كبيرة ، ولكن للحصول على فكرة عن الصناعات وأنواع المنتجات التي يوجد فيها النحاس ، يمكننا تصنيف وتلخيص بعض الاستخدامات النهائية بناءً على درجة النحاس المستخدم:

 

النحاس المستخدم للقطع

 (مثل C38500 أو نحاس 60/40)

• الصواميل nuts والمسامير او البراغي bolts
• المحطات Terminals
• الطائرات Jets
• الصنابير Taps
• الحاقن Injector

 

 

التاريخ

تم إنتاج سبائك النحاس والزنك في القرن الخامس قبل الميلاد في الصين وكانت تستخدم على نطاق واسع في آسيا الوسطى في القرنين الثاني والثالث قبل الميلاد. ومع ذلك ، يمكن الإشارة إلى هذه القطع المعدنية المزخرفة بشكل أفضل باسم "السبائك الطبيعية natural alloys " ، لأنه لا يوجد دليل على أن منتجيها يخلطون النحاس والزنك بعلميه. وبدلاً من ذلك ، من المحتمل أن تكون السبائك صهرت من خامات النحاس الغنية بالزنك ، وتنتج معادن شبيهة بالنحاس الخام.

 

تشير الوثائق اليونانية والرومانية إلى أن الإنتاج المتعمد للسبائك المشابهة للنحاس الحديث ، باستخدام النحاس وخام غني بأكسيد الزنك والمعروف باسم الكالامين calamine ، حدث في حوالي القرن الأول قبل الميلاد. تم إنتاج نحاس الكالامين باستخدام عملية التدعيم cementation process ، حيث تم صهر النحاس في بوتقة مع خام سميثسونايت smithsonite (أو كالامين) الخام.

 

في درجات الحرارة العالية ، يتحول الزنك الموجود في هذا الخام إلى بخار ويتخلل النحاس ، وبالتالي ينتج نحاسًا نقيًا نسبيًا يحتوي على 17-30 ٪ من محتوى الزنك. تم استخدام هذه الطريقة في إنتاج النحاس لما يقرب من 2000 عام حتى أوائل القرن التاسع عشر. لم يمض وقت طويل بعد أن اكتشف الرومان كيفية إنتاج النحاس ، وتم استخدام السبائك للعملات المعدنية في مناطق تركيا المعاصرة. سرعان ما انتشر هذا في جميع أنحاء الإمبراطورية الرومانية.

 

 

الأنواع

"النحاس الأصفر" هو مصطلح عام يشير إلى مجموعة واسعة من سبائك النحاس والزنك. في الواقع ، هناك أكثر من 60 نوعًا مختلفًا من النحاس الأصفر المحدد في معايير EN (المعيار الأوروبي). يمكن أن تحتوي هذه السبائك على مجموعة واسعة من التركيبات المختلفة اعتمادًا على الخصائص المطلوبة لتطبيق معين.

 

 

 

الإنتاج

غالبا ما يتم إنتاج النحاس الأصفر من خردة النحاس copper scrap وسبائك الزنك. يتم اختيار خردة النحاس بناءً على شوائبه ، حيث يتم طلب بعض العناصر الإضافية لإنتاج الدرجة الدقيقة من النحاس الأصفر المطلوب.

 لأن الزنك يبدأ في الغليان والتبخر عند 1665 درجة فهرنهايت (907 درجة مئوية) ، تحت نقطة انصهار النحاس 1981 درجة فهرنهايت (1083 درجة مئوية) ، يجب أولاً صهر النحاس. بمجرد الذوبان ، يضاف الزنك بنسبة مناسبة لدرجة النحاس المنتجة.

 عند هذه النقطة ، يتم إضافة أي معادن إضافية أخرى ، مثل الرصاص lead أو الألومنيوم aluminum أو السيليكون silicon أو الزرنيخ arsenic ، إلى الخليط لإنشاء السبائك المطلوب. بمجرد أن تصبح السبائك المنصهرة جاهزة ، يتم سكبها في قوالب حيث تتجمد في الألواح الكبيرة. يمكن معالجة القضبان - في معظم الأحيان من النحاس الأصفر ألفا بيتا alpha-beta brass مباشرة في الأسلاك والأنابيب عن طريق البثق extrusion الساخن ، والذي يتضمن دفع المعدن الساخن من خلال القالب.

 إذا لم يتم بثقها ، يتم إعادة تسخين القضبان وتغذيتها من خلال بكرات فولاذية (وهي عملية تعرف باسم الدرفلة على الساخن hot rolling). والنتيجة هي ألواح بسمك أقل من نصف بوصة (<13 مم). بعد التبريد ، يتم تغذية النحاس بعد ذلك من خلال آلة الطحن milling machine ، التي تقطع طبقة رقيقة من المعدن لإزالة عيوب عملية السكب . casting

 تحت طبقة من الغاز لمنع الأكسدة oxidization ، يتم تسخين السبائك ولفها مرة أخرى ، وهي عملية تعرف باسم التلدين annealing،  قبل أن يتم لفها مرة أخرى عند درجات حرارة أكثر برودة (درفلة على البارد) إلى صفائح يبلغ سمكها حوالي 0.1 "(2.5 مم). عملية الدرفلة الباردة تشوه بنية الحبوب الداخلية للنحاس ، مما يؤدي إلى معدن أقوى بكثير وأكثر صلابة ، ويمكن تكرار هذه الخطوة حتى يتم تحقيق السماكة أو الصلابة المطلوبة.

 أخيرًا ، يتم وضع المواد النحاسية المطروقة في حمام كيميائي ، عادة يكون مصنوع من حمض الهيدروكلوريك hydrochloric وحمض الكبريتيك sulfuric acid ، لإزالة أكسيد النحاس الأسود.

 

 

 

 

المصادر

• copper alloy (Scope note)". British Museum. The term copper alloy should be searched for full retrievals on objects made of bronze or brass. This is because bronze and brass have at times been used interchangeably in the old documentation, and copper alloy is the Broad Term of both. In addition, the public may refer to certain collections by their popular name, such as 'The Benin Bronzes' most of which are actually made of brass
•  OSH Answers: Non-sparking tools. Ccohs.ca (2011-06-02). Retrieved on 2011-12-09.
•  Walker, Roger. "Mass, Weight, Density or Specific Gravity of Different Metals". Density of Materials. United Kingdom: SImetric.co.uk. Retrieved 2009-01-09. brass – casting, 8400–8700... brass – rolled and drawn, 8430–8730
•  M. F. Ashby; Kara Johnson (2002). Materials and design: the art and science of material selection in product design. Butterworth-Heinemann. pp. 223–. ISBN 978-0-7506-5554-5. Retrieved 12 May 2011.
•  Frederick James Camm (1949). Newnes Engineer's Reference Book. George Newnes. p. 594.
•  Copper Development Association. "Pub 117 The Brasses – Properties & Applications" (PDF). Archived from the original (PDF) on 30 October 2012. Retrieved 2012-05-09.
•  "Is Brass Magnetic? What Is Magnetic Brass?". Scrap Metal Junkie. 2020-01-01. Retrieved 2020-01-19.