פריט חובה לטירונים בתעשיית הנחושת ~ ההגדרה, הסיווג והשימוש המקיפים ביותר בנחושת בהיסטוריה
הקדמה: נחושת משמשת אנשים בצורה של מגוון רחב של מתכות, סגסוגות ותרכובות. היא גם חדרה עמוקות לכל היבטי הייצור והחיים, והפכה למתכת הכרחית וחשובה עבור האנושות להשגת התפתחות מהירה במאה ה-21.
הגדרה של נחושת
נחושת היא יסוד כימי עם הסמל הכימי Cu ומספר האטומי 29. זוהי מתכת מעבר. השימוש הנפוץ ביותר בנחושת הוא לייצור חוטים. בדרך כלל, החוטים המשמשים כעת עשויים מנחושת טהורה. הסיבה לכך היא שהמוליכות החשמלית והמוליכות התרמית שלו הם שניים רק לכסף, אבל זה הרבה יותר זול מכסף.
סיווג נפוץ
אנשים רבים חושבים שיש רק סוג אחד של נחושת. זה היחיד. אבל למעשה, ישנם סוגים אחרים של נחושת. לדוגמה, סגסוגת נחושת; פליז היא סגסוגת המורכבת מנחושת ואבץ; נחושת לבנה היא סגסוגת של נחושת וניקל; ברונזה היא סגסוגת הנוצרת מנחושת ואלמנטים מלבד אבץ וניקל, בעיקר ברונזה פח, ברונזה מאלומיניום וכו'; נחושת אדומה היא נחושת עם תכולת נחושת גבוהה, והתוכן הכולל של זיהומים אחרים הוא פחות מ-1%.
סיווג חומרי עיבוד נחושת: נחושת גופרתית, נחושת כלוריד, מוטות נחושת, מוטות נחושת, מטילי נחושת, לוחות נחושת, חוטי נחושת, סגסוגות נחושת, נחושת גולמית, רצועות נחושת, תחמוצת נחושת, נייר כסף, צינורות נחושת, נייר כסף, בוץ נחושת , יציקות נחושת, נחושת אלקטרוליטית וחומרי נחושת אחרים מסגסוגת נחושת.
חומרי נחושת העשויים מנחושת טהורה או מסגסוגות נחושת בצורות שונות, כולל מוטות, חוטים, צלחות, רצועות, סורגים, צינורות, רדיד וכו', מכונים ביחד חומרי נחושת. חומרי נחושת מעובדים על ידי גלגול, שחול וציור. צלחות וסורגים נחושת מגולגלים חם ומגולגלים קרים; רצועות ונידיד מגולגל קר; צינורות וסורגים מחולקים למוצרים שחולפים ומוצרים נמשכים; חוטים הם כולם מוצרים מצוירים.
1
נחושת טהורה
נחושת טהורה היא מתכת אדומה ורדרדה, שהופכת לסגול לאחר שנוצר סרט תחמוצת נחושת על פני השטח. לכן, נחושת טהורה תעשייתית נקראת לעתים קרובות נחושת אדומה או נחושת אלקטרוליטית. הצפיפות היא 8 ~ 9g/cm3, ונקודת ההיתוך היא 1083 מעלות. לנחושת טהורה יש מוליכות חשמלית טובה והיא נמצאת בשימוש נרחב בייצור חוטים, כבלים, מברשות וכו'; יש לו מוליכות תרמית טובה והוא משמש לעתים קרובות לייצור מכשירים ומדדים מגנטיים שיש להגן עליהם מפני הפרעות מגנטיות, כגון מצפנים, מכשירי תעופה וכו'; יש לו פלסטיות מצוינת והוא קל לעיבוד חם ולעיבוד קר, וניתן להפוך אותו לצינורות, מוטות, חוטים, רצועות, רצועות, צלחות, נייר כסף וחומרי נחושת אחרים. מוצרי נחושת טהורה הם מוצרים מותכים ומוצרים מעובדים.
ניתן לחלק חומרי עיבוד נחושת סינית לארבע קטגוריות על פי הרכבם: נחושת רגילה (T1, T2, T3, T4), נחושת נטולת חמצן (TU1, TU2 ונחושת נטולת חמצן בטוהר גבוה, ואקום), נחושת מחומצנת ( TUP, TUMn), ונחושת מיוחדת עם כמות קטנה של יסודות סגסוגת (נחושת ארסן, נחושת טלוריום, נחושת כסף).
המוליכות החשמלית והמוליכות התרמית של נחושת טהורה הם שניים רק לכסף, והוא נמצא בשימוש נרחב לייצור ציוד מוליך ותרמי. לנחושת עמידות טובה בפני קורוזיה באטמוספרה, מי ים, חומצות מסוימות שאינן מחמצנות (חומצה הידרוכלורית, חומצה גופרתית מדוללת), אלקליות, תמיסות מלח וחומצות אורגניות שונות (חומצת אצטית, חומצת לימון), והיא משמשת בתעשייה הכימית. בנוסף, לנחושת יכולת ריתוך טובה וניתן לעבד אותה למוצרים חצי מוגמרים ומוגמרים שונים באמצעות עיבוד פלסטי קר וחם. בשנות ה-70, תפוקת הנחושת עלתה על התפוקה הכוללת של סוגים אחרים של סגסוגות נחושת.
לזיהומים עקבים בנחושת טהורה יש השפעה רצינית על המוליכות החשמלית והתרמית של נחושת. ביניהם טיטניום, זרחן, ברזל, סיליקון וכו' מפחיתים משמעותית את המוליכות החשמלית, בעוד שלקדמיום, אבץ וכו' יש השפעה מועטה. לחמצן, גופרית, סלניום, טלוריום וכו' יש מסיסות מוצקה נמוכה מאוד בנחושת ויכולים ליצור תרכובות שבירות עם נחושת, אשר משפיעה מעט על המוליכות, אך יכולה להפחית את הפלסטיות של העיבוד. כאשר נחושת רגילה מחוממת באווירה מפחיתה המכילה מימן או פחמן חד חמצני, מימן או פחמן חד חמצני מגיבים בקלות עם תחמוצת קופרוס (Cu2O) בגבול התבואה כדי לייצר אדי מים בלחץ גבוה או גז פחמן דו חמצני, שעלולים לגרום לנחושת להיסדק. תופעה זו מכונה לעתים קרובות "מחלת המימן" של הנחושת. חמצן מזיק לריתוך של נחושת. ביסמוט או עופרת יוצרים נקודת התכה נמוכה עם נחושת, מה שהופך את הנחושת לחמה ושבירה; וכאשר ביסמוט שביר מופץ בצורה של סרט דק על גבול התבואה, הוא הופך את הנחושת לקרה ושבירה. זרחן יכול להפחית באופן משמעותי את מוליכות הנחושת, אך הוא יכול להגביר את נזילות נוזל הנחושת ולשפר את יכולת הריתוך. כמויות מתאימות של עופרת, טלוריום, גופרית וכו' יכולות לשפר את יכולת העיבוד.
2
פליז
פליז הוא סגסוגת של נחושת ואבץ. הפליז הפשוט ביותר הוא סגסוגת בינארית של נחושת ואבץ, הנקראת פליז פשוט או פליז רגיל. שינוי תכולת האבץ בפליז יכול לייצר פליז בעל תכונות מכניות שונות. ככל שתכולת האבץ בפליז גבוהה יותר, חוזקו גבוה יותר והפלסטיות שלו נמוכה יותר. תכולת האבץ של פליז המשמשת בתעשייה אינה עולה על 45%. תכולת אבץ גבוהה יותר תגרום לשבירות ותדרדר את ביצועי הסגסוגת. ניתן לחלק פליז לשתי קטגוריות: יציקה ועיבוד לחץ.
פליז מתחלק ל:
1) פליז רגיל
זוהי סגסוגת המורכבת מנחושת ואבץ. כאשר תכולת האבץ נמוכה מ-39%, אבץ יכול להתמוסס בנחושת ליצירת פאזה אחת, הנקראת פליז חד פאזי, בעלת פלסטיות טובה ומתאים לעיבוד בלחץ חם וקר. כאשר תכולת האבץ גדולה מ-39%, ישנה חד פאזי ותמיסה מוצקה מבוססת נחושת אבץ, הנקראת פליז דופלקס. b הופך את הפלסטיות לקטנה וחוזק המתיחה עולה, מה שמתאים רק לעיבוד בלחץ חם.
הקוד מיוצג על ידי "H+מספר", H מייצג פליז, והמספר מייצג את שבריר המסה של נחושת. לדוגמה, H68 מייצג פליז עם תכולת נחושת של 68% ותכולת אבץ של 32%; פליז יצוק יש "Z" לפני הקוד, כגון ZH62.
H90 ו-H80 הם חד פאזיים וצהוב זהוב, ולכן הם נקראים ביחד זהב, הנקרא ציפוי, עיטורים, מדליות וכו'. H68 ו-H59 שייכים לפליז דופלקס, הנמצאים בשימוש נרחב בחלקי מבנה חשמליים, כגון ברגים, אומים, מנקים, קפיצים וכו'.
באופן כללי, פליז חד פאזי משמש לעיבוד דפורמציה קרה, ופליז דופלקס משמש לעיבוד דפורמציה חמה.
2) פליז מיוחד
הסגסוגת מרובת האלמנטים המורכבת מיסודות סגסוג אחרים שנוספו לפליז רגיל נקראת פליז. אלמנטים שנוספים בדרך כלל כוללים עופרת, פח, אלומיניום וכו', שניתן לכנותם פליז עופרת, פליז פח ופליז אלומיניום בהתאם. מטרת הוספת יסודות סגסוגת. זה בעיקר כדי לשפר חוזק מתיחה ויכולת עיבוד.
קוד: "H + סמל היסוד העיקרי שנוסף (למעט אבץ) + שבריר מסה של נחושת + שבריר מסה של אלמנט עיקרי נוסף + שבר מסה של יסודות אחרים".
לדוגמה: HPb59-1 פירושו פליז עופרת עם חלק מסה של 59% נחושת, חלק מסה של 1% מהיסוד העיקרי המוסף עופרת, והשאר הוא אבץ.
3
בְּרוֹנזָה
ברונזה היא הסגסוגת הקדומה ביותר בשימוש בהיסטוריה. במקור זה מתייחס לסגסוגת נחושת-פח. בגלל צבעו הכחול-אפור, הוא נקרא ברונזה. על מנת לשפר את ביצועי התהליך והתכונות המכניות של הסגסוגת, רוב הברונזה מתווספת גם עם אלמנטים סגסוגים אחרים, כגון עופרת, אבץ, זרחן וכו'. מאחר שפח הוא יסוד נדיר, עדיין נעשה שימוש ברונזה Wuxi נטולת פח. בתעשייה. הם לא רק זולים, אלא גם בעלי המאפיינים המיוחדים הנדרשים. הברונזה מחולקת גם לשתי קטגוריות: עיבוד לחץ ומוצרי יציקה.
קוד: שיטת הייצוג מורכבת מ"Q+הסמל ושבר המסה של היסוד שנוסף הראשי+שבר המסה של יסודות אחרים". עבור מוצרים יצוקים, "Z" מתווסף לפני הקוד, כגון: Qal7 מייצגת אלומיניום ברונזה עם 5% אלומיניום והשאר נחושת; ZQsn10-1 מייצג ברונזה מפח יצוק עם 10% פח, 1% אלמנטים מתגזרים אחרים, והשאר נחושת. ניתן לחלק את הברונזה לשתי קטגוריות: ברונזה פח וברונזה מיוחדת (כלומר ברונזה Wuxi).
(1) סגסוגת נחושת-פח עם פח כמרכיב העיקרי המוסף, המכונה גם ברונזה פח
כאשר תכולת הפח נמוכה מ-5~6%, הפח מתמוסס בנחושת ליצירת תמיסה מוצקה, והפלסטיות עולה. כאשר תכולת הפח גדולה מ-5~6%, עקב הופעת תמיסה מוצקה המבוססת על Cu31Sb8, חוזק המתיחה פוחת. לכן, תכולת הפח של ברונזה בדיל היא לרוב בין 3 ~ 14%. כאשר תכולת הפח היא פחות מ-5%, היא מתאימה לעיבוד דפורמציה קרה, וכאשר תכולת הפח היא 5~7%, היא מתאימה לעיבוד דפורמציה חמה. כאשר תכולת הפח גדולה מ-10%, היא מתאימה ליציקה.
מכיוון ש-a קרוב לפוטנציאל האלקטרודה, והפח בהרכב יוצר סרט בדיל דו חמצני צפוף לאחר הניטריציה, העמידות בפני קורוזיה לאטמוספירה ומי הים עולה, אך עמידות החומצה ירודה.
מכיוון שטווח טמפרטורת ההתגבשות של ברונזה פח רחב, הנזילות ירודה, לא קל ליצור חללי התכווצות מרוכזים, אך קל ליצור הפרדת דנדריטים וחללי התכווצות מפוזרים, וקצב הצטמקות היציקה קטן, דבר המסייע. להשגת יציקות בגדלים קרובים מאוד לתבנית היציקה. לכן הוא מתאים לתנאי יציקה בעלי צורות מורכבות וקירות עבים, אך אינו מתאים ליציקות הדורשות צפיפות גבוהה ואיטום טוב. ברונזה פח יש הפחתת חיכוך טובה, אנטי מגנטיות וקשיחות בטמפרטורה נמוכה. ניתן לחלק ברונזה מפח לשתי קטגוריות לפי שיטת הייצור: ברונזה מפח בעיבוד לחץ וברונזה מפח יצוק.
א.ברונזה מפח מעובד בלחץ
תכולת הפח היא בדרך כלל פחות מ-8%, והיא מתאימה לעיבוד בלחץ קר וחם לפרופילים כגון צלחות, רצועות, מוטות וצינורות. לאחר התקשות, חוזק המתיחה והקשיות שלו גדלים, בעוד הפלסטיות שלו פוחתת. לאחר חישול, הוא יכול לשמור על חוזק מתיחה גבוה תוך שיפור הפלסטיות, במיוחד השגת גבול אלסטי גבוה. Qsn4-3Qsn6.5~0.1 משמשים בדרך כלל עבור חלקים עמידים בפני קורוזיה ועמידים בפני שחיקה, חלקים אלסטיים, חלקים אנטי-מגנטיים ומסבים ושרוולים הזזה במכונות.
ב. ברונזה מפח יצוק
הוא מסופק כמטילים ויוצקים ליציקות על ידי בית היציקה. הוא מתאים ליציקת יציקות עם צורות מורכבות אך דרישות צפיפות נמוכה, כגון מיסבים הזזה וגלגלי שיניים. אלה הנפוצים הם ZQsn10-1ZQsn6-6-3.
2) ברונזה מיוחדת
הוסף אלמנטים אחרים כדי להחליף את הפח, או שהוא ברונזה ללא פח. לרוב הברונזה המיוחדת יש תכונות מכניות גבוהות יותר, עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה מאשר ברונזה פח. אלה הנפוצים הם ברונזה אלומיניום (QAL7QAL5) וברונזה עופרת (ZQPB30).
הסגסוגת המבוססת על נחושת עם ניקל כמרכיב העיקרי המוסף היא לבן כסוף ונקראת נחושת לבנה. תכולת הניקל היא בדרך כלל 10%, 15% ו-20%. ככל שהתוכן גבוה יותר, הצבע לבן יותר. הסגסוגת הבינארית נחושת ניקל נקראת נחושת לבנה רגילה, וסגסוגת הנחושת ניקל עם מנגן, ברזל, אבץ ואלומיניום נקראת נחושת לבנה מורכבת. נחושת טהורה בתוספת ניקל יכולה לשפר משמעותית חוזק, עמידות בפני קורוזיה, עמידות ותכונות תרמו-אלקטריות. נחושת לבנה תעשייתית מחולקת לנחושת לבנה מבנית ולנחושת לבנה חשמלית על פי מאפייני הביצועים והשימושים שלה, העונים על עמידות בפני קורוזיה ותכונות חשמליות ותרמיות מיוחדות בהתאמה.
4
נחושת לבנה
הסגסוגת המבוססת על נחושת עם ניקל כמרכיב העיקרי המוסף היא לבן כסוף ונקראת נחושת לבנה. הסגסוגת הבינארית נחושת ניקל נקראת נחושת לבנה רגילה, וסגסוגת הנחושת ניקל עם מנגן, ברזל, אבץ ואלומיניום נקראת נחושת לבנה מורכבת. נחושת טהורה בתוספת ניקל יכולה לשפר משמעותית חוזק, עמידות בפני קורוזיה, עמידות ותכונות תרמו-אלקטריות. נחושת לבנה תעשייתית מחולקת לנחושת לבנה מבנית ולנחושת לבנה חשמלית על פי מאפייני הביצועים והשימושים שלה, העונים על עמידות בפני קורוזיה ותכונות חשמליות ותרמיות מיוחדות בהתאמה.
שיטת זיהוי
נחושת לבנה, פליז, נחושת אדומה (המכונה גם "נחושת אדומה"), וברונזה (כחול-אפור או אפור-צהוב) נבדלות לפי צבע. ביניהם, נחושת לבנה ופליז קל מאוד להבחין; נחושת אדומה היא נחושת טהורה (זיהומים<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.
נחושת היא המתכת הקדומה ביותר ששימשה את אבות האדם. יש לו תכונות מצוינות רבות ותפקודים נפלאים, שלא רק תרמו תרומה בל יימחה להתקדמות החברה האנושית; אך גם פיתחו שימושים חדשים ללא הרף עם התפתחות הציוויליזציה האנושית. נחושת היא גם מתכת עתיקה וגם חומר הנדסי מודרני מלא בחיוניות ומרץ. כיום, בני אדם נכנסו לחברה צבעונית, מתורבתת מאוד המאופיינת בחשמל ובמידע אלקטרוני, שפתחה ארץ רחבה יותר ליישום נחושת.
