ما هو النحاس وانواعه

يحتوي النحاس وسبائكه على العديد من الخصائص المميزة، مما يجعله مادة مهمة جدا في العديد من التطبيقات. فهو يجمع بين الموصلية الجيدة للكهرباء والحرارة المرتبطة بالقوة، والليونة ومقاومة التآكل. ويمكن استخدام النحاس في صناعة المجوهرات والساعات، وتشغيل المعادن ومنصات النفط، وتركيبات السباكة، والهندسة المعمارية، والموصلية الكهربائية، والعديد من الاستخدامات الأخرى

استخدامات النحاس

الكهرباء

يستخدم النحاس التقليدي عالي التوصيل في العديد من التطبيقات الكهربائية، وتشغل هذه التطبيقات الكهربائية حوالي 60% من النحاس المعاد تدويره حديثًا

الكابلات النحاسية

تميز النحاس عن الحديد بموصليته الكهربائية العالية، ولكنه يتفوق في هذا الأمر الفضة. ولذلك، يستخدم النحاس في الأنظمة الكهربائية للمباني التجارية والمنازل لتوفير طاقة كهربائية آمنة وفعالة. وتتمتع الأسلاك النحاسية بالقوة الكافية للقيام بهذه المهمة، حيث تحتفظ بمقاومة تلامس منخفضة على مدار فترة حياة النحاس الطويلة. وحتى عند تلفها، فإن التوصيلات تظل آمنة

الاستخدامات المحلية

زاد استخدام النحاس بشكل كبير في بناء المباني المحلية لتلبية الطلب المتزايد على الأجهزة الكهربائية والإلكترونية

الاستخدام التجاري والصناعي

توفير الإمدادات الكهربائية الآمنة ذو أهمية بالغة للحفاظ على الاقتصاد والأعمال، حيث يؤدي انقطاع الكهرباء إلى تعطيل إنجاز الأعمال في الوقت المناسب وخسارة العملاء، وعند تصميم التركيبات الكهربائية، يجب التأكد من جودة الطاقة والمقاومة والمرونة ودرجة تحمل زيادة الحمل الكهربائي في المستقبل

كفاءة الطاقة

من خلال اختيار المحركات الموفرة للطاقة والموصلات النحاسية الأكبر حجما، يمكن توفير كمية كبيرة من تكاليف التشغيل، ويمكن أيضا توفير الطاقة التي تستخدمها التركيبات الموفرة للطاقة وهذا يشمل الكابلات والمحولات والمحركات ويمكن أيضا تقليل الأضرار البيئية الناجمة عن محطات الطاقة، لأن النحاس عنصر موفر للطاقة

مواد البناء

كان المصريون القدماء أول من استخدم السبائك النحاسية لنقل المياه عندما كانوا في حاجة لذلك، والآن يتم استخدام النحاس كمادة آمنة واقتصادية لنقل المياه، وتشكل السبائك ثاني أهم استخدامات النحاس بعد المواد الكهربائية

الأنابيب النحاسية تكون قوية وخفيفة من أجل تحمل الضغوط في التركيبات، ومن السهل أن يتم قطعها وتثبيتها، وعادة ما يدوم النحاس لفترة طويلة جدا وأكير من المكان الذي يتواجد فيه ويحوي النحاس على العديد من الفوائد حيث يمنع تراكم الجراثيم وهو من أهم الإمدادات الصحية من أجل الحفاظ على مياه الشرب

أنواع النحاس

النحاس عالي الموصلية

يتم استخدام ثلث إلى نصف النحاس المنتج في تطبيقات الكهرباء لأنه يتميز بالسرعة العالية والتوصيل الحراري والكهربائي العالي، ولا يتجاوز الفضة هذه القيمة، مما يجعل الموصلية الكهربائية العالية عاملا مهما في استخدام الكهرباء وبناء الأسلاك والكابلات الكهربائية

هناك العديد من أنواع النحاس المستخدمة، وتختلف هذه الدرجات في الصفاء والشوائب التي تتضمنها، ولكن جميعها تحتوي على حوالي 99% من النحاس

توجد مستويات عالية من النحاس التي لا تحتوي تقريبًا على الأكسجين أو أي شوائب أخرى، وتسمى أنواع النحاس الخالية من الأكسجين

النحاس المختزل

يتم استخدام النحاس المختزل في العديد من التطبيقات، مثل مواد البناء والمواد الكهربائية. الاستخدام الأساسي للنحاس المختزل هو في نظام الحرارة المركزية وأنابيب الغاز وتجهيزات الماء، وألواح السقف وفي التطبيقات المعمارية الأخرى. يتم إزالة الأكسجين من النحاس بواسطة إضافة الفوسفور المنصهر إلى مادة صلبة مكونة من النحاس والفوسفور أو البورون، ويمكن لحم هذه المادة بسهولة.

لذلك، يعتبر النحاس المختزل مادة مثالية للاستخدام في الأجهزة وأنابيب الغاز، كما أن قدرته العازلة والواقية جعلت منه مادة مثالية للاستخدام في العديد من أسقف المباني على مر الزمن. وفي الوقت الحالي، يتم توسيع استخدام النحاس ليشمل الجدران والعديد من التطبيقات الأخرى

سبائك النحاس

يشكل النحاس سبائك بشكل أكبر من سائر المعادن، وعند صنع السبائك يتم اختيار نوع النحاس المناسب للسبيكة، وهذا يجعل الفرق بين النحاس الأحمر والنحاس الأصفر. يتم تصنيف السبائك المستخدمة على أساس النحاس كغير حديدية، ويمكن أن تحتوي على إضافات مفيدة من عناصر أخرى بكميات صغيرة، وتشمل هذه الإضافات الألمنيوم والزرنيخ والأنتيمون والبريليوم والكادميوم والكروم والكوبالت والحديد والرصاص والمنغنيز والنيكل والنيوبيوم والأكسجين والفوسفور والسيليكون والفضة والكبريت والتيلوريوم والقصدير والزنك والزركونيوم.

تتوفر جميع هذه المواد في النحاس القياسي وسبائك النحاس، وتتم إضافتها بكميات صغيرة حسب الحاجة لإضفاء خصائص محددة مناسبة للعديد من التطبيقات الصعبة.

تم استخدام بعض عناصر صناعة السبائك مع النحاس منذ العصور القديمة. قدم تطوير المعرفة المعدنية وعلوم التآكل العديد من الإجابات لظواهر معدنية، وقد أدت هذه التحسينات، في بعض الأحيان إلى استخدام عناصر صناعة السبائك الأخرى مع النحاس. وأفضل مثال على هذا التآزر هو تطوير سبائك جديدة ومحسنة لاستخدامها في صناعة الإلكترونيات

إعادة تدوير النحاس

يتم إعادة تدوير النحاس وغيره من المواد على مدار السنين، ويمكن استخدام النحاس في العديد من التطبيقات الأخرى، حيث يمكن للفنانين تعلم فن الرسم على النحاس. إعادة تدوير النحاس مهمة جدا للحفاظ على الموارد الأساسية، وفي الوقت الحالي، يعتمد اقتصاد صناعة النحاس على إعادة تدوير النحاس وأي منتجات زائدة، وتشير الدراسات إلى أن حوالي 35% من كمية النحاس التي يتم إعادة تدويرها في الولايات المتحدة، ويمكن استخدام هذا النحاس في صناعة سبائك النحاس بتكلفة قليلة.

يمكن إعادة تدوير النحاس بواسطة الصهر، إما للحصول على شكله النهائي أو لإعادة استخدامه في صناعات أخرى.

النحاس الذي يتم صهره أو تحليله يمكن ان يحوي على عناصر معدنية أخرى مما يجعل من الصعب أن يقوم يصبح عنصر عالي الموصلية، عندما يتم خلط النحاس مع عناصر أخرى، يتم عادة صهره بعد ذلك، وعندما يكون مستوى الشوائب أو المواد التي تمت إضافتها للنحاس مرتفعة، فقد لا يؤدي النحاس المعايير العالية المطلوبة منه

عيوب النحاس

على الرغم من فوائد النحاس العظيمة وقدرة الشخص على استخدامه وتعلم حرفته مثل الحفر على النحاس، إلا أن هناك بعض العيوب للنحاس وهي

التكلفة

يكلف الكثير من المال استخدام النحاس في الكابلات، وتعود هذه التكلفة بشكل رئيسي إلى صعوبة تخزين النحاس، حيث لا يمكن تعرضه للأكسجين، بالإضافة إلى ثقله، وهذا يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الشحن

التآكل

تتمثل واحدة من أخطر عيوب النحاس في قابليته للتآكل، ويُشار إلى هذا بالأكسدة، حيث يكون للنحاس متوسط عمر أقصر من الكابلات الأخرى، ويمكن أن يتآكل النحاس عند درجات حرارة عادية نسبيًا

الترابط

يتم رفض استخدام النحاس في صناعة أشباه الموصلات لأنه لا يمكن أن يعمل كعامل للربط، وفي بعض الدراسات التي أجراها خبراء الأسلاك، تم إثبات أن استخدام النحاس في أشباه الموصلات غير موثوق وغير مستقر، وبشكل عامل ربط غير فعال، ولذلك أجروا استطلاعا فوجدوا أن النحاس غير مناسب لهذا الاستخدام