شمش

چدن

با شنیدن نام چدن، ناخودآگاه به یاد برخی ظروف آشپزی می‌افتیم. اکثر تابه‌های آشپزی از چنین آلیاژی ساخته‌شده‌اند. اما آیا کاربرد چدن تنها به این مورد محدود می‌شود؟ کاربردهای صنعتی چدن چیست؟ چرا به این آلیاژ همچون دیگر عضو از خانواده آلیاژهای آهنی یعنی فولاد، توجه نمی‌شود؟ چه عاملی سبب شده این دو برادر آهنی تا این حد از یکدیگر فاصله بگیرند؟ یکی به‌قدری شکوفا شده که امروزه صنعت جهانی را به دست گرفته و دیگری سرنوشتی رو به افول دارد. 

چدن چیست؟
آلیاژها به دو دسته آهنی و غیرآهنی تقسیم می‌شوند. فولادها و چدن‌ها، خانواده آلیاژهای آهنی را تشکیل می‌دهند که در آن‌ها، عنصر سازنده اصلی، آهن است. درواقع آنچه سبب تمایز این دو می‌شود، در درجه اول به ترکیب شیمیایی آن‌ها مربوط می‌شود.

چدن آلیاژی از آهن و کربن با مقدار کربن بین 2 تا 4 درصد و سیلیسیم بین 1 تا 3 درصد است. چدن‌ها سخت و شکننده هستند و ریخته‌گری آن‌ها آسان است. چدن درواقع همان آهن خام تولیدشده در کوره بلند به هنگام ذوب کردن سنگ‌آهن است. از این آهن خام یا چدن، برای تولید فولاد استفاده می‌شود. ضمن اینکه، هزینه تمام‌شده تولید چدن کمتر از فولاد است.

این‌چنین، چدن با فداکاری در حق فولاد، سبب پیشرفت‌های زیاد در این آلیاژ شده است که روز به روز نیز کاربردهای آن‌ها در حال گسترش است. فولادها آلیاژی از آهن و کربن با مقدار کربن زیر 2 درصد هستند که با انجام ذوب مجدد بر روی چدن در کوره‌هایی مخصوص تولید می‌شوند. با انواع فولاد در این لینک آشنا شوید.

انواع چدن
چدن را می‌توان بر اساس نوع ریزساختار و رنگ سطح مقطع شکست به چدن خاکستری، چدن سفید، چدن چکش‌خوار یا مالیبل و چدن داکتیل طبقه‌بندی کرد. در ادامه به بررسی خواص و کاربرد هر یک خواهیم پرداخت.

چدن سفید
چدن سفید نوعی چدن با سطح مقطع شکست به رنگ سفید یا نقره‌ای است که نشان از عدم وجود گرافیت در آن دارد. این سطح مقطع سفید به دلیل وجود فاز سمنتیت یا Fe3C است که استحکام، سختی و تردی بالا را برای چدن به ارمغان می‌آورد. ساختار چدن سفید متشکل از سمنتیت و آستنیت است و سختی آن به 400 تا 600 ویکرز می‌رسد. چدن سفید عمدتاً به دلیل ویژگی مقاوم در برابر سایش در محفظه‌های پمپ، آسترها و میله‌های آسیاب، سنگ‌شکن‌ها و کفشک‌های ترمز استفاده می‌شود.

چدن خاکستری
این نوع چدن به دلیل برخورداری از سطح مقطع شکست به رنگ خاکستری، به این نام معروف است. رنگ خاکستری ناشی از وجود گرافیت‌های تیغه‌ای (flake) در ساختار این چدن است. هنگامی‌که چدن خاکستری شکسته می‌شود، در امتداد ورقه‌های گرافیتی شکسته می‌شود و ظاهری خاکستری در محل شکستگی دارد. سختی چدن خاکستری حدود 130 تا 300 ویکرز و استحکام کششی آن نیز در محدوده 155 تا 400 مگاپاسکال است.

چدن خاکستری مانند چدن‌های دیگر انعطاف‌پذیر نیست، بااین‌حال دارای رسانایی حرارتی عالی و بهترین قابلیت جذب لرزش در بین تمام چدن‌ها است که آن را برای بلوک‌های موتور، چرخ‌های پرواز، منیفولدها و وسایل آشپزی ایدئال می‌کند.

چدن مالیبل یا چکش خوار
چدن مالیبل از طریق عملیات حرارتی چدن سفید به دست می‌آید. با انجام عملیات حرارتی بر روی چدن سفید، کاربیدهای آهن (سمنتیت) شکسته شده و به گرافیت‌های آزاد تبدیل می‌شوند. این گرافیت‌ها به‌صورت برفکی هستند. چدن مالیبل دارای خاصیت چکش‌خواری و انعطاف‌پذیری است و چقرمگی شکست خوبی هم در دماهای پایین دارد. چدن چکش‌خوار در اتصالات الکتریکی، تجهیزات معدن و قطعات ماشین‌آلات استفاده می‌شود.

چدن داکتیل
با افزودن منیزیم در حدود 0.2 درصد یا سریم به چدن خاکستری و تبدیل گرافیت‌های تیغه‌ای به گرافیت‌های کروی، چدن داکتیل به دست می‌آید. به این نوع چدن، چدن چشم گاوی نیز می‌گویند. چدن داکتیل عمدتاً به دلیل خاصیت شکل‌پذیری نسبی آن استفاده می‌شود و به‌طور گسترده در زیرساخت‌های آب و فاضلاب یافت می‌شود. مقاومت چرخه‌ای حرارتی همچنین آن را به یک انتخاب محبوب برای میل‌لنگ، دنده، سیستم تعلیق سنگین و ترمز تبدیل می‌کند. این نوع چدن دارای سختی 150 تا 300 ویکرز و استحکام کششی حدود 380 مگاپاسکال است.

چدن از چه ساخته شده ؛ فرآیند تولید چدن
چدن از آهن خام که محصول ذوب سنگ‌آهن در کوره بلند است ساخته می‌شود. برای اطلاع بیشتر از نحوه تولید آهن خام یا چدن، مقاله آهن چیست را مطالعه نمایید. چدن را می‌توان مستقیماً از آهن خام مذاب یا با ذوب مجدد آهن خام، اغلب همراه با مقادیر قابل‌توجهی آهن، فولاد، سنگ‌آهک، کربن (کک) و انجام اقدامات مختلف برای حذف ناخالصی‌ها تولید کرد. چدن گاهی اوقات در نوع خاصی از کوره بلند معروف به کوره کوپلا ذوب می‌شود. اما در کاربردهای مدرن، بیشتر در کوره‌های القایی الکتریکی یا کوره‌های قوس الکتریکی این ذوب اتفاق می‌افتد.

با حذف عناصر غیرمطلوب همچون فسفر و گوگرد، مقدار کربن نیز در آهن خام کاهش می‌یابد و به‌اصطلاح کربن می‌سوزد. بنابراین برای تولید چدن، نیاز به جایگزین کردن کربن هم خواهیم داشت. بسته به کاربرد، محتوای کربن و سیلیکون به سطوح موردنظر تنظیم می‌شوند که ممکن است به ترتیب بین 2 تا 3.5 درصد و 1 تا 3 درصد باشند. در صورت تمایل نیز، قبل از اینکه فرم نهایی با ریخته‌گری تولید شود، عناصر دیگری به مذاب اضافه می‌شوند.
ا شنیدن نام چدن، ناخودآگاه به یاد برخی ظروف آشپزی می‌افتیم. اکثر تابه‌های آشپزی از چنین آلیاژی ساخته‌شده‌اند. اما آیا کاربرد چدن تنها به این مورد محدود می‌شود؟ کاربردهای صنعتی چدن چیست؟ چرا به این آلیاژ همچون دیگر عضو از خانواده آلیاژهای آهنی یعنی فولاد، توجه نمی‌شود؟ چه عاملی سبب شده این دو برادر آهنی تا این حد از یکدیگر فاصله بگیرند؟ یکی به‌قدری شکوفا شده که امروزه صنعت جهانی را به دست گرفته و دیگری سرنوشتی رو به افول دارد. در این مقاله به بررسی انواع چدن، خواص، استاندارد و کاربردهای صنعتی آن می‌پردازیم.

روی

روی چیست؟
زینک یکی از ریز عناصری است که به لحاظ بیولوژیکی اهمیت فوق العاده ای برای گیاهان و جانوران دارد.این فلز مسئول عملکردهای مهمی در بدن انسان است. کمک به تحریک فعالیت 100 آنزیم و ساخت سلولها و آنزیم های جدید، فرآوری کربوهیدرات ها ، پروتئین ها و چربی ها و کمک به ترمیم زخم ها از آن جمله می باشد. مصرف روزانه ی زنیک برای حفظ سلامت بدن ضروری است. مقدار مجاز مصرف زینک در امریکا ۸ میلی گرم در روز برای زنان و ۱۱ میلی گرم در روز برای مردان است. کمبود روی در گیاهان باعث کوچک ماندن برگ‌های گیاه و کوتاه شدن فاصله میان گره‌ها می‌شود. روی (Zn) بیست و سومین عنصر در پوسته زمین از نظر فراوانی می‌باشد. میزان فراوانی این فلز در طبیعت بسته به مکان و فصل تغییر میکند .روی عنصری بطور طبیعی وجود ندارد و معمولا در ذخایر معدنی همراه با سایر فلزات پایه مانند ورق مس و سرب یافت می شود. تاکنون نزدیک به 60 نوع کانی روی شناخته شده است. سولفور روی با نام اسفالریت یا بلاند (ZnS) مهمترین کانی به شمار می رود. از دیگر کانیهای با اهمیت روی می‌توان به اسمیت زونیت ZnCO3 ، همی مورفیت Zn4Si2O7(OH) و زنسیت (ZnO) اشاره کرد.

ویژگی های روی چیست
ویژگی های فلز روی شامل:

فلز روی خاص بسیار نرم و به رنگ خاکستری متمایل به آبی می باشد
بر اثر رطوبت هوا تیره رنگ می‌شود
در حین احتراق رنگ سبز براقی تولید می‌ نماید.
این فلز در درجه حرارت معمولی ترد و شکننده است با ضربه ی چکش به راحتی می شکند .
همچنین این ماده قابل نورد نیست
قابل حل در اسیدها و بازها و غیرقابل حل در آب می‌باشد.
مانند فلزات دیگر به آرامی واکنش نشان می‌دهد. با اکسیژن و دیگر غیر فلزات ترکیب میشود
اسید رقیق واکنش نشان داده و گاز هیدروژن آزاد می‌کند.
حالت اکسیداسیون متداول این عنصر +2 می‌باشد.
شکل پذیری
الکتروشیمیایی قوی (باعث کاربرد آن در فرایند گالوانیزه و باتری های قلیایی)
رسانایی متوسط
مقاومت کششی بالا
ظرفیت بالا برای عمل آوری سطح
نقطه ذوب و جوش پایین
مقاومت در برابر خوردگی
استحکام (استحکام کششی آن کمتر از نیمی از فولاد کربن است)
آلیاژ پذیری
انعطاف پذیری در 212 تا 302درجه فارنهایت (در درجه حرارت های بالاتر به حالت شکننده تبدیل می شود)
خاصیت انعطاف پذیری در آلیاژهای روی، بیشتر از روی خالص است.
سختی کم روی خالص (آلیاژهای روی دارای مقاومت بیشتری هستند)
زمانیکه این فلز با 4% آلومینیوم آلیاژ شود ، مقاومت تسلیم و سختی آن به اندازه زیادی افزایش می یابد .
خاصیت الکترونگاتیوی روی سبب استفاده وسیع آن در باتری های خشک شده است.

خواص فلز روی چیست
نام : روی | zinc | Zn
عدد اتمی : 30
وزن اتمی 65.38
چگالی 7.133
نقطه ذوب419.83 درجه سانتیگراد
درجه سختی بر حسب واحد موهس 2/5
دارای 4 ایزوتوپ پایدار طبیعی70 -68-66-64 (Zn64 با48٫6٪ فراوانترین ایزوتوپ می باشد)
دارای 22 رادیو ایزوتوپ اکتیو ( Zn-65 با نیمه عمر 244٫26 روز و Zn-72 با نیمه عمر 46.5 ساعت پایدارترین و فراوانترین ایزوتوپ می‌باشد)
دیگر ایزوتوپهای رادیو اکتیو این عنصر نیمه عمرهای کمتر از 14 ساعت و بیشتر آنها نیمه عمری کمتر از یک دقیقه دارند.
دارای ۴ حالت متا
اشکال تجاری روی چیست
این فلز به صورت اشکال تجاری متنوعی مانند : شمش و کلوخه ورق و سیم گلوله ای میله ای دانه ای و پولکی ارائه میگردد.فلز روی تولید شده از سنگ معدن را روی اولیه یا دست اول می‌نامند. فلز روی حاصل از باطله‌ها،‌ پس مانده‌ها و قراضه‌ها را بر حسب نوع فرآیند بازیابی به نام‌های ثانویه یا دست دوم، تقطیر دوباره یا ذوب دوباره می‌نامند. روی اولیه به دو دسته روی الكترولیتی و روی تقطیر شده، بر حسب روش احیا بكار برده شده، طبقه بندی می‌گردد.

روش تولید فلز روی چیست
ابتدا خاک معدنی روی خرد و آسیاب می شود و در صورت داشتن سرب، به واحد فلوتاسیون منتقل می شود تا سرب جدا گردد. خاک های سولفوره نیز پس از انتقال به کوره به حالت اکسیده تبدیل شده و قابل استفاده می شوند. پس از آماده سازی خاک، کنسانتره ی به دست آمده در مخازن استیل توسط سولفوریک اسید و آب مورد عمل لیچینگ قرار می گیرند. سولفات آهن و سولفات آلومینیوم جهت رسوب دهی با هالوژن هایی نظیر کلر و فلوئور برای جلوگیری از چسبندگی در کاتد ها استفاده می شوند. روی موجود در خاک با عمل لیچینگ حل شده و سولفات روی به دست می آید. نیکل،کبالت, کادمیوم, آهن و برخی عناصر دیگر موجود در خاک نیز به همراه روی حل می شوند. از این رو باید قبل از الکترولیز یون های مزاحم حذف شوند. برای حذف آهن و کبالت محلول پرمنگنات پتاسیم به همراه آمونیوم پرسولفات اضافه می شود تا آهن دو ظرفیتی به آهن سه ظرفیتی تبدیل شود. با افزودن دوغاب آهک هیدراته به محلول و بالا بردن Ph، آهن و کبالت اکسید شده و رسوب می دهند و از محلول جدا می شوند.

کاربردهای روی چیست
فلز روی از مهمترین و با ارزش ترین فلزاتی است که در صنایع مختلف به ویژه در ساخت آلیاژها و صنعت گالوانیزاسیون کاربرد های فراوانی دارد . این فلز در ساختار اقتصادی هر کشور جهت تولید و تکمیل انواع فرآورده های صنعتی نقش اساسی دارد. تقریباً یک چهارم فراورده‌های روی به صورت ترکیبات روی مورد مصرف قرار می‌گیرد.

گالوانیزاسیون (پوشش مناسب در برابر خوردگی ):

ویژگی هایی نظیر مقاومت در برابر خوردگی، واکنش پذیری با آهن و خاصیت الکتروشیمیایی فلز روی موجب استفاده از آن به عنوان یک گالوانیزاسیون گردیده است . پوشش روی از طریق مکانیسم تشکیل پوشش محافظ با اساس کربنات روی در اثر دی اکسید کربن و رطوبت هوا، سرعت خوردگی را کاهش می دهد. روی تجاری (% 99/5 – 98/5)جهت گالوانیزه كردن گرم - عمیق در تجهیزات تولید و توزیع و روی با درجه خلوص بالا (% 99/95) جهت گالوانیزه كردن پیوسته فنرها و سیم های فولادی كاربرد دارد. دو عیار فلز روی به منظور مصارف گالوانیزه یكی به نام عیار گالوانیزه كردن پیوسته كه تا 35% سرب و مقداری آلومینیم دارد و دیگری به نام عیار كنترل شده سرب كه كمتر از 18% سرب دارد و به‌دور از آلومینیم است. حضور 1 درصد سرب در مقایسه با محصولات خالص تر، 40 درصد تنش سطحی را كاهش می دهد. هنگام غوطه ور سازی در حمام روی كه تنها چند دقیقه طول می كشد، فلز 4500 درجه سانتیگراد گرم می شود. علاوه بر فرایندهای گرم - عمیق، فرایندهای گالوانیزه كردن دیگری نیز توسعه یافته است. در روی اندود كردن الكترولینیک، یك جریان متناوب منجر به نهشت پوشش درخشان 5-25 سانتی متری از الكترولیت های اسیدی، سیانیدی یا الكترولیدهای آسكالن بدون سیانید بر سطح می گردد. البته این پوشش تنها در مقابل خوردگی های سطح متوسط از فلز حفاظت می كند.

ریخته گری

درجه ذوب پایین، سیالیت و استحکام روی موجب استفاده از آن در ریخته گری شده است.

ساخت و ساز
شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی این فلز سبب تولید ورقه های روی می شود که از آنها در صنعت ساخت و ساز استفاده می شود. اگر چه روی دارای مقاومت بالایی است، بدلیل مقاومت خزشی بسیار پایین آن برای مدتها بعنوان مواد ساختمانی استفاده نمی شد. آلیاژهای با روی کم با اساس Zn-Ti-Cu که دارای چکش خواری بسیار خوب و مقاومت خزشی بالاست، از40 سال قبل توسعه یافته است. این مواد را می توان جهت تولید صفحات یا ورقهای روی، نورد داد. از این صفحات می‌توان در تولید وسایل زهکشی سقف و یا در پوشش ساختمانها استفاده نمود. فلز روی در ساخت سیمان و کف سازی نیز کاربرد دراد.

ساخت آلیاژها

ازاین فلز در تولید آلیاژهای مختلفی نظیر برنج و برنز، آلیاژهای آلومینیوم و آلیاژهای منیزیوم استفاده می شود که این آلیاژها در صنایع ساخت و ساز ،اتومبیل سازی الکتریکی، فلز ماشین تحریر فرمول های مختلف لحیم نقره آلمانی و... کاربرد دارد. برنج بخاطر استقامت و مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی کاربردهای وسیعی دارد. چنانچه روی برای ساخت صفحات روی یا برنج بكار رود، اندازه آلومینیوم آن نباید از 0.005 درصد فراتر رود. مقدار قلع در نوع عیار بالای روی نباید از 0.001 درصد فراتر باشد. مقدار آلومینیم در نوع PW نباید از 0.05 درصد فراتر باشد. فعالیت شدید الكتروشیمیایی، باعث جلوگیری از خوردگی كاتدیك در فرآورده‌های آهن و فولادی می‌شود.عنصر روی تنها بعنوان ماده سازنده هنگام آلیاژ كاری مناسب است زیرا مقاومت خزشی پایینی دارد. عناصر آلیاژی، بیشتر Al، Cu، Mg منجر به كوچك شدن دانه ها، تشكیل بلورهای مختلط یا سخت شدگی رسوب شده و بدین طریق خواص مكانیكی فلز، توسعه می یابد.

تولید باتری

خاصیت الکتروشیمیایی این فلز موجب استفاده از آن در تولید باتری ها شده است . روی لوله‌ای به عنوان قسمتی از محتوی باتری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

Rubber

اکسید روی در صنعت Rubber کاربرد داشته و به عنوان Opaque Sunscreen و فعال کننده استفاده می‌شود.

استفاده غیر صنعتی

از جمله کلرید روی در بو گیر، محافظ چوب و لحیم کاری، سولفید روی در رنگ های شب تاب برای تولید عقربه‌های ساعت و موارد دیگری که در تاریکی میدرخشد استفاده می‌شود و متیل روی در آزمایشگاه شیمی به منظور سنتز مواد آلی کاربرد دارد. اكسید روی در فرآوری تركیبات دیگر روی كه در ساختن فرآورده‌هایی مانند مركب، رنگ‌مو، مواد افزونی روغن، ‌داروهای ضد قارچ، براق كننده‌ها و لینولیوم بكار می‌روند.

آبکاری فلزات

روی برای آبکاری فلزات مورد استفاده قرار می گیرد تا از زنگ زدگی آنها جلوگیری کند.

خودرو سازی

روی به طور گسترده در صنعت خودرو سازی در Die Castingها استفاده می‌شود. هم چنین در ساخت شبكه‌ها، دستگیره قفل، اجزاء مكانیكی و برقی، بدنه، اتصالات برقی نیز كاربرد وسیع و گسترده دارد.

رنگ سازی و چاپ

اكسید روی بدلیل دارا بودن خاصیت پوششی اپاسیتی در برابر اشعه ماوراء بنفش و ضریب شكست بالا، در صنایع رنگ‌سازی استفاده می‌شود كه باعث افزایش پایداری رنگ است. اکسید و سولفور روی به عنوان رنگ دانه‌های سفید در رنگهای آبی مورد استفاده قرار می گیرد. هم چنین سولفات روی در رنگرزی و ساخت چسب کاربرد دارد. لیتوپون كه یك پیگمنت سولفات باریم- سولفید روی است در صنایع رنگ، لاستیك و مركب چاپ كاربرد دارد. اکسید روی در صنعت چاپ بکار می رود.

کاربرد روی در داروسازی

محلول‌های ضد عفونی کننده‌ای که از اسمیت زونیت یا کالامین ساخته شده و حاوی ترکیبی از روی و سیلیکات است به صورت پودر صورتی کم رنگ در آب نامحلول بوده ولی در اسیدهای معدنی به خوبی حل می شود اثر ضد خارشی داشته و جهت مصارف خارجی (پوستی) و به شکل پودر، كرم‌های ضدآفتاب (لوسیون‌ها) با نام های تجاری استفاده می‌شود.داروهای تهیه شده از کالامین برای خشکی پوست، سوختگی های خفیف، اگزما، خراشیدگی، جوش های چرکی، ادرار سوختگی، کچلی، گزش حشرات، زرد زخم، واریس و درمان هموروئید کاربرد دارد. فلز روی شامل ویتامینهای مورد مصرف روزانه و مواد معدنی نیز می‌باشد و با توجه به فلزات دیگر این فلز دارای خاصیت ضد اکسیداسیون است که از پیری زود رس پوست و مفصل‌های بدن حافظت می نماید. با بررسی خواص روی متوجه شده اند که این عنصر می‌تواند به بهبودی بعد از عمل جراحی سرعت بخشد. از قرص‌های مکیدنی برای درمان سرما خوردگی و التهاب دهان و لوزه‌ها استفاده می‌گردد. این فلز در دندانسازی نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

پلاستیک سازی
از روی در تهیه پلاستیک و ساخت لوازم لاستیکی از قبیل قوطی های خمیر دندان استفاده می گردد.

لاستیک ‌سازی

اكسید روی به عنوان فعال كننده و شتاب دهنده اصلی ;در صنعت محكم سازی لاستیک همراه با گوگرد بكار برده می‌شود.

الکترونیک

فلز روی در سیم‌های برقی، ‌مخابرات و پیچ و مهره‌ها بكار می‌رود. فریت‌های روی در قطعات الكترونیكی موجود در ترانسفورماتورها (بوبین‌ها)، آمپلی‌فایرها، موتورها، ‌تیونرها و همچنین در قطعات الكترونیكی موجود در رادیو و تلویزیون و كامپیوتر بكار گرفته می‌شود.

کشاورزی

روی در ساخت كود به عنوان یك ماده افزودنی مصرف می‌شود.

مس

مس فلزی به رنگ طلایی مایل به قرمز است که انعطاف پذیر، چکش خوار و رسانای موثر گرما و الکتریسیته است. مس اولین فلزی بود که انسان با آن کار کرد و امروزه جزو پرکاربردترین فلزات است. مس به دلیل خواص مفید و فراوانش ارزشمند بود و هیچ جای تعجب نیست که فروش مس در چند سال گذشته هرگز کاهش چشمگیری نداشته است. این محصول به دلیل ویژگی‌های همچون: داشتن خاصیت چکش‌خواری، هدایت الکتریکی و حرارتی، قابل بازیافت بودن و طول عمر بالا در بیشتر صنایع قابلیت استفاده دارد. از این خرید مس برای پیشبرد کار در تولید تجهیزات گوناگون در حوزه‌های مختلف بسیار رواج دارد. شما برای خرید اینترنتی ورق‌های مس توانسته با مشاوران وبسایت ثامن تجارت در ارتباط باشید.

مس چیست؟
مس با نماد شیمیایی CU در جدول تناوبی به عنوان فلزی قرمز رنگ با قابلیت هدایت حرارتی و الکتریکی بالا شناخته شده است. مس یک عنصر جامد و قابل احتراق است که به دلیل پدیده‌های طبیعی در محیط به میزان زیاد وجود دارد. استفاده از این محصول به عنوان سومین ماده پرکاربرد بعد از آلومینیوم و فولاد در صنایع مختلف مشهود است.

آشنایی با مس به زبان ویکی پدیا:

مس نام یک عنصر جدول تناوبی با نماد شیمیایی Cu (برگرفته از واژهٔ لاتین cuprum) است عدد اتمی آن ۲۹ و عنصری فلزی با ویژگی‌های شکل‌پذیری و رسانایی گرمایی و الکتریکی بالا است و پس از نقره بالاترین رسانایی الکتریکی را دارد ولی به دلیل قیمت مناسب، از این فلز بیشتر از نقره در سیم برق و … استفاده می‌شود. مس خالص، نرم و چکش‌خوار است بخشی از آن که در برابر هوای آزاد قرار دارد به رنگ قرمز مایل به نارنجی است.

آلیاژ های مهم مس
به‌طورکلی آلیاژهای مس را می‌توان به دسته‌های زیر تقسیم کرد:

آلیاژهای مس خالص: این دسته از آلیاژها شامل مقادیر کمی از عناصر آلیاژی همچون کروم، نیکل، بریلیم، قلع، زیرکونیوم یا آهن، و گوگرد هستند. ترکیب این آلیاژها در کنار هم مس را از خواصی چون ماشین‌کاری، جوش‌پذیری و استحکام بالا برخوردار می‌سازد.

آلیاژهای برنز: این آلیاژ ترکیبی از حدود 98 درصد مس و 1.25 درصد قلع بوده و میزان کمی عنصر فسفر نیز می‌تواند در این ترکیب حضور داشته باشد.

آلیاژهای برنج: این دسته از هم‌آمیزی 95 درصد مس و 5 درصد عنصر روی تشکیل می‌شود. بیشترین کاربرد این گروه در ساخت لوله، فیوز و مدال است.

مراحل تولید فلز مس
معمولاً مس را در صنعت به دو روش عمدۀ هیدرومتالورژی و پیرومتالورژی از سنگ معدن استخراج کرده و به تولید می‌رسانند. در فرایند هیدرومتالورژی بعد از آن‌که کانسنگ‌های معدنی را استخراج می‌کنند، آن‌ها را تحت عملیات آگلومراسیون و خردایش قرارداده و از طریق فرایند لیچینگ محلولی را که حاوی عنصر معدنی است تولید می‌کنند. سپس از طریق فرایندهای پالایشی فلز مس را از این محلول به دست می‌آورند.

در روش پیرومتالورژی پس از استخراج کانسنگ به ترتیب فرایندهای پرعیار کردن، ذوب، ریخته‌گری آند و پالایش الکترولیزی برای حصول مس خالص صورت می‌گیرد.

استخراج مس
به‌طورکلی به فرایندهایی که برای به دست آوردن فلز مس از سنگ معدن به کار گرفته می‌شود، استخراج مس می‌گویند. در حقیقت استخراج مس بر فرایند پردازش مواد اولویت دارد و از طریق دست‌یابی به کاتدهای مس انجام می‌شود. نحوۀ استخراج مس از سنگ معدن به ماهیت کانسنگ وابسته است؛ اگرچه موارد دیگری مانند هزینه نیز می‌تواند بر روش انجام کار تأثیر بگذارد. امروزه مهندسان و دانشمندان در تلاش هستند که از طریق یافتن روش‌های نوین و بهینه‌سازی فرایندهای موجود کیفیت عنصر استخراج‌شده را افزایش داده و هزینۀ عملیات را کاهش دهند. همان‌طور که پیش‌تر نیز اشاره کردیم، استخراج این عنصر از سنگ معدن به دو صورت متالورژی خشک (پیرومتالورژی) و متالورژی تر (هیدرومتالورژی) انجام می‌شود.

تصفیه مس
از آن‌جایی که مس استخراج‌شده به روش‌های قبلی خلوص مورد نظر ما را ندارد، لازم است آن را پالایش کنیم. برای این کار می‌توان از دو روش ذوب مجدد و الکترولیز استفاده کرد.

ذوب مجدد: طی این فرایند مس را وارد یک کوره کرده و از طریق خارج کردن اکسیژن، آهن و گوگرد آن را تصفیه می‌کنند. مسی که از طریق این عملیات پالایش می‌شود از خلوص ۹۹ درصدی برخوردار است.

الکترولیز: در روش الکترولیز مس در آند حل شده و جرم آند کاهش می‌یابد، و در مقابل بر جرم کاتود افزوده می‌شود. فلز مس به‌صورت کامل در این فرایند تصفیه می‌شود.

آرایش الکترونی مس چگونه است؟
عدد اتمی مس 29 است. پیکربندی الکترونیکی مس را می‌توان به صورت [Ar]3d104s1 نوشت. پیکربندی الکترونیکی مس از اصل Aufbau پیروی نمی‌کند. این را می‌توان با شکاف انرژی نسبتاً کم بین اوربیتال‌های 3d و 4s و همچنین با پایداری اضافه ارائه شده توسط یک اوربیتال کاملاً پر شده نشان داد.

نقطه ذوب و جوش مس چیست؟
نقطه ذوب مس تقریباً برابر با 1357.77 کلوین یا 1084.62 درجه سانتیگراد است. همچنین نقطه جوش مس تقریباً برابر با 2835 کلوین یا 2562 درجه سانتیگراد است. از این رو می‌توان نتیجه گرفت که مس مانند سایر فلزات نقطه ذوب بسیار بالا و همچنین نقطه جوش بسیار بالایی دارد. چگالی مس 8.96 گرم بر سانتی متر مکعب است.

کاربرد مس چیست
آنهایی که حاوی آهن هستند و به طور گسترده برای مصارف وسیع ساختمانی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند، به عنوان فلزات آهنی طبقه بندی می شوند، در حالی که آنهایی که حاوی آهن نیستند و اغلب برای هدایت الکتریکی، مقاومت در برابر خوردگی و خواص ضد باکتریایی مورد استفاده قرار می گیرند، به عنوان غیر فلزی طبقه بندی می شوند. این محصول در دو نوع ضخامت ورق مسی نازک، 1میل، 2 میل و … دسته بندی می‌شود که از روش تولید ورق مسی الکترولیز استفاده می کند.

دومی به دلایل متعددی جدا از خواص فوق ذکر شده است. اکثر فلزات متعلق به آن طبقه کاملاً مبهم هستند یا به سختی به دست می آیند. سنگ معدن آنها یا در اعماق زمین ریشه دوانده اند یا به ندرت یافت می شوند. علاوه بر این، صنایعی که از آنها استفاده می کنند نیز به گروه پیچیده ای از جمله الکترونیک، مخابرات و هوافضا تعلق دارند.
وابستگی ما به مس برای بسیاری از مایحتاج روزانه ما از خواص فراوان آن ناشی می شود که باعث می شود آن را به موادی تبدیل کنیم که در تولید کالاها و خدمات اساسی با ارزش هستند. بسیاری از فلزات دیگر نیز دارای خواص مشابه هستند اما یا پایدار نیستند و یا از فراوانی کمتری برخوردارند. بیایید برخی از خواصی را که مس را به یک فلز عالی تبدیل می کند، بررسی کنیم.

شکل پذیری
مس را می توان بدون ضربه یا چکش به ورقه ها یا صفحات نازک کوبید. در حقیقت، طیف گسترده ای از ضخامت های مس را می توان تولید کرد که توزیع کنندگان یک نمودار ضخامت کل ورق مس را تهیه کرده اند. هر گزینه را می توان برای عملکردهای بسیار خاص از آبکاری ماشین تا تزئین سطح استفاده کرد.

مس را می توان به سیم های کوچک نیز کشید. بیشتر کابل های برقی مورد استفاده در ساختمانها دارای هسته مسی هستند. بر خلاف فلزات دیگر که در نوارها شکسته می شوند ، مس حتی زمانی که به رشته هایی با قطر بسیار کوچک کشیده می شود، سخت می ماند.

مقاومت در برابر خوردگی
بسیاری از مصنوعاتی که قدمت چند هزار ساله دارند از مس ساخته شده اند که به ما نشان می دهد این فلز چقدر می تواند دوام بیاورد. مس، مطمئناً مانند هر فلز دیگر خورده می شود. فقط موادی که می توانند باعث خوردگی آن شوند به اندازه مواد دیگری که باعث خوردگی فلزات دیگر می شوند رایج نیستند.

رسانایی الکتریکی
فقط شکل پذیری مس نیست که آن را به یک ماده مورد علاقه برای ساخت هسته سیم تبدیل می کند. مس همچنین دارای هدایت الکتریکی برتر است. این فلز بعد از نقره ، دومین فلز بسیار رسانای روی کره زمین است.

ظرفیت حرارتی بالا
اما ظرفیت حراراتی مس چیست و چه کاربردی دارد؟ مس می تواند دماهای بسیار بالا ، از جمله گرمای تولید شده توسط ولتاژهای بالا را تحمل کند، این نیز دلیلی بر این است که این ماده ایده آل برای ساخت سیم های الکتریکی است. در حالی که نقره رسانایی الکتریکی بالاتری دارد ، بسیار سریع گرم می شود و باعث ایجاد آتش سوزی می شود.

خاصیت ضد میکروبی
اکثر فلزات غیر آهنی توانایی آزادسازی یون هایی را دارند که به پروتئین های خاصی در میکروب ها آسیب می رسانند و در این فرآیند آنها را از بین می برند. مس ، به عنوان پادشاه غیر آهنی ، می تواند تعداد زیادی از باکتری ها را در مدت زمان کوتاهی از بین ببرد ، به همین دلیل برای ساخت لوله ها و ظروف برای توزیع آب و پردازش غذا ایده آل است.

کاربردی های ورق مس چیست؟
مس را می توان به اشکال مختلف تولید کرد ، اما بیشتر به شکل ورق محبوب است. از این گذشته، برنامه های کاربردی زیادی وجود دارد که نیاز به ورق مس دارد. صرف نظر از ضخامت ورق مس، همیشه از آن استفاده می شود. در مقاله ای دیگر به صورت جامع کاربرد های ورق مسی را نیز ذکر کرده ایم

وسایل جوشکاری
قبل از جوشکاری قطعات محصول، هندسه آنها باید با استفاده از وسایل جوش محکم شود تا از کیفیت محصول نهایی اطمینان حاصل شود. آلیاژهای مس برای چنین کاربردی ایده آل هستند.

تسمه های زمینی
هر سیستم یا ماشینی که با برق کار می کند باید دارای بند زمینی باشد تا از اجزای ضروری و افراد در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) محافظت کند.

اتصالات لوله کشی
مس ، مقاوم در برابر خوردگی ، یک ماده ایده آل برای چشمک زدن است. حتی برای سقف نیز مناسب است اما از آنجا که مس گران است، بسیاری از افراد آن را کاربردی نمی دانند.

انتقال قدرت
بیشتر زنجیر چرخ، قرقره کمربند و بوش های مورد استفاده در سیستم های انتقال قدرت از فلزات بادوام و مقاوم در برابر سایش ساخته شده اند. بسیاری از آلیاژهای مس با معیارها مطابقت دارند.

مبدل حرارتی
اکثر اجزای مبدلهای حرارتی از مس یا آلیاژهای آن ساخته شده اند، به دلیل ظرفیت حرارتی بالای مس.

لوله مس
کاربرد مس برای ساخت سیم

برخی از خواص مطلوب مس که آن را برای کاربردهای سیم کشی الکتریکی ایده آل می‌کند عبارتند از:

مس مانند سایر فلزات دارای رسانایی الکتریکی بسیار بالایی است.
استحکام کششی نشان داده شده توسط مس نیز بسیار خوب است.
مس یک فلز بسیار انعطاف پذیر است، به این معنی که به راحتی می توان آن را به سیم تبدیل کرد.
مس در برابر تغییر شکل و خزش مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد.
این فلز در برابر خوردگی نیز مقاومت بالایی دارد.
مس همچنین رسانایی حرارتی بسیار بالایی دارد. این ویژگی در ترکیب با انبساط حرارتی کم، آن را برای کاربردهای سیم کشی بسیار مفید می‌کند.
چکش‌خواری مس یکی دیگر از دلایل ترجیح آن برای تولید سیم است.
مس را نیز می‌توان به راحتی لحیم کرد.
این خصوصیات مس آن را به انتخابی ایده آل برای فلز برای تولید سیم‌های برق تبدیل می‌کند.
پزشکی
در ادامه مقاله مس چیست به معرفی کاربردهای دیگر این فلز می‌پردازیم. مس به عنوان عامل کشتن بسیاری از میکروب ها شناخته شده است. میکروب MRSA نمی تواند روی سطوح مسی مانند: نرده های ساختمان بیمارستان، دستگیره درها و تخت ها زنده بماند. از این رو در سراسر جهان در بیمارستان ها سطوح لمسی مسی را نصب می کنند تا از گسترش عفونت های باکتریایی در بیمارستان ها جلوگیری کنند.

جواهرسازی
مس یک فلز پایه است که به راحتی قالب گیری می شود که اغلب به فلزات گرانبها اضافه می شود تا خاصیت ارتجاعی، انعطاف پذیری، سختی، رنگ و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود بخشد.

ساختمان‌سازی
سیم و لوله مسی هنوز هم از رایج‌ترین مصالح ساختمانی هستند. از رایج ترین کاربردهای می توان به موارد زیر اشاره کرد:

سیم کشی
لوله‌کشی
سقف ساختمان
سیستم‌های تهویه
دکوراسیون داخلی
نمای بیرونی ساختمان.

آلومینیوم

عنصر آلومینیوم با نماد شیمیایی Al و عدد اتمی 13 در گروه بور جدول تناوبی قرار گرفته است و پس از اکسیژن و سیلیسیم به عنوان فراوان‌ترین عنصر شناخته می‌شود. این عنصر در طبیعت به دلیل واکنش‌پذیری بالا کمیاب بوده و به صورت ناخالص همراه با سنگ‌های معدنی دیگر یافت می‌شود. بیشترین آلومینیوم دنیا از سنگ بوکسیت حاصل می‌شود.

ویژگی‌هایی چون شکل‌پذیری عالی، جوشکاری خوب، استحکام در برابر وزن بالا و خوردگی، سبب شده آلیاژهای آلومینیوم کاربرد گسترده‌ای در سازه‌ها و صنایع مختلف داشته باشند.

آلومینیوم چیست؟

یک فلز نرم و نقره‌ای رنگ، با چگالی تقریبی 2770 کیلوگرم بر مترمکعب است. این فلز قابل بازیافت بوده و با محیط زیست نیز سازگاری دارد. در واقع میان آلومینیوم تازه تولید شده و بازیافتی تفاوتی وجود ندارد. کیفیت پوشش اکسیدی نازک موجود بر روی آلومینیوم با میزان مقاومت آن در برابر خوردگی ارتباط مستقیم دارد. این پوشش به سرعت شکل می‌گیرد و خراش آن باعث ایجاد خوردگی در این فلز می‌شود. بر روی سطح این فلز فعال با استفاده از روش آنودایز کردن می‌توان یک پوشش اکسیدی ضخیم ایجاد نمود.

آلومینیوم کاربردی‌ترین فلز بعد از آهن از نظر کیفیت و ارزش است و تقریبا در بیشتر صنایع استفاده می‌شود. آلیاژهای این عنصر از قابلیت جوشکاری، پرسکاری، ماشینکاری، لحیم کاری سخت و لحیم کاری نرم برخوردارند. همچنین به ضورت پروفیل‌های ساختمانی و اکسترود شده، ورق، تسمه، فویل، مفتول و میله در بازار وجود دارند. گفتنی است برخی از آلیاژهای آلومینیوم قابلیت جوشکاری ندارند.

از روش‌های ساخت قطعات آلومینیومی می‌توان به این موارد اشاره نمود:

کار سرد (Cold Working)
اکستروژن
ریخته‌گری تحت فشار
ریخته‌گری ماسه ای
کار گرم (Hot Working)
کاربرد آلومینیوم
– در تولید لوازم خانگی

– حمل و نقل: آلومینیوم در ساخت هواپیما، اتومبیل، کشتی و … به دلیل چگالی پایین کاربرد دارد.

– بسته‌بندی: به علت تراشه‌تراشه نشدن، جاذب نبودن، غیرسمی بودن در این زمینه استفاده می‌شود.

– خطوط انتقال برق: معروف‌ترین هادی آلومینیومی ACSR است.

– ساختمان سازی: زمانی کاربرد دارد که عواملی مانند عوامل مهندسی، سبکی و زنگ‌نزن بودن اهمیت داشته باشد.

– ماشین آلات اکسید آلومینیوم (آلومینا)

– در سوخت موشک‌های با سوخت و دمازاها

– در ساخت انواع عایق رطوبتی و ساختمان سازی