ما هو النحاس وانواعه

النحاس وسبائكه يحوي على العديد من الخصائص مما يجعله مهما جدا في العديد من التطبيقات. النحاس يجمع بين الموصلية الجيدة للكهرباء والحرارة المرتبطة مع القوة، والليونة ومقاومة التآكل وإن استخدامات النحاس عديدة جدا حيث يستعمل من أجل صناعة المجوهرات والساعات وتشغيل المعادن ومنصات النفط وتركيبات السباكة والهندسة المعمارية والموصلية الكهربائية والعديد غيرها

استخدامات النحاس

الكهرباءالعديد من التطبيقات الكهربائية تستخدم النحاس التقليدي عالي التوصيل، وهذه التطبيقات الكهربائية تشغل حوالي أكثر من 60% من النحاس المكرر حديثاالكابلات النحاسيةيتمتع النحاس بموصلية كهربائية أعلى من جميع المعادن وهذا يحدد الفرق بين النحاس والحديد ، ولكن موصلية النحاس أقل من موصلية الفضة، لذلك يتم استخدام النحاس في المباني التجارية والمنزلية من أجل توفير أنظمة توزيع كهربائية موفرة للطاقة وآمنة. وإن الاسلاك النحاسية قوية بما يكفي لتؤدي هذا الغرض، حيث تحتفظ بمقاومة تلامس منخفضة على مدى حياة النحاس الطويلة، وحتى عند تشويهها، فإن التوصيلات تبقى آمنةالاستخدامات المحليةإن كمية النحاس المستخدم في الأبنية المحلية قد ازداد بشكل كبير من اجل مواكبة الطلبات المتزايدة والتي تحدث بفضل ازدياد الأجهزة الكهربائية والإلكترونيةالاستخدام التجاري والصناعيإن توافر الإمدادات الكهربائية الآمنة هو أمر بالغ الأهمية من أجل المحافظة على الاقتصاد والأعمال، لأن انقطاع الطاقة يحول دون إنجاز الأعمال في الوقت المناسب ويمكن أن يؤدي إلى فقدان العملاء، وعند تصميم التركيبات الكهربائية، من الضروري أي يقوم الشخص بالتأكد من جودة الطاقة، والمقاومة، والمرونة ودرجة التحمل عند زيادة الحمل الكهربائي في المستقبلكفاءة الطاقةمن 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 للطاقةمواد البناءإن المصريين القدماء هم أول من استخدم السبائك النحاسية من اجل توصيل الماء عندما احتاجوا، والآن يستعمل النحاس كمادة آمنة واقتصادية من أجل توصيل المياه، وتشكل السبائك ثاني أهم استخدام للماء بعد المواد الكهربائيةالأنابيب 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[1]

أنواع النحاس

النحاس عالي الموصليةيتم استخدام ثلث إلى نصف النحاس المنتج في تطبيقات الكهرباء، لأن النحاس يتميز بقابليته للسرعة العالية والقيمة العالية من التوصيل الحراري والكهربائي، لا يتجاوز هذه القيمة سوى الفضة وهذا يشكل الفرق بين النحاس والذهب . وتعتبر الموصلية الكهربائية العالية عامل مهم جدا في استخدام الكهرباء، وبناء الأسلاك والكابلات الكهربائيةهناك العديد من أنواع النحاس المستخدم وهذه الدرجات تختلف في الصفاء والشوائب التي تتضمنها ولكنها تحوي على حوالي 99 % من النحاسوهناك مستويات ذات قيمة عالية من النحاس لا تحوي تقريبا على الأكسجين أو أي من الشوائب الأخرى. وتدعي أنواع النحاس الخالية من الأكسجينالنحاس المختزلالنحاس المختزل يستعمل من أجل العديد من التطبيقات وهي تتضمن مواد البناء والمواد الكهربائية، الاستعمال الأساسي يكون من أجل نظام الحرارة المركزي، وانابيب الغاز وتجهيزات الماء، وألواح السقف وفي التطبيقات المعمارية الأخرى. تتم إزالة الأكسجين الموجود في النحاس من خلال إضافة الفوسفور المنصهر إلى مادة صلبة من النحاس والفوسفور، أو البورون، وهذه المادة يمكن أن يتم لحمها بسهولة.لذلك يعتبر النحاس المختزل مادة مثالية في الأجهزة وأنابيب الغاز. وأيضا شكلت قدرة النحاس العازلة والواقية في استخدامه في العديد من أسقف المباني على مر الزمان، وفي الوقت الحالي، يتوسع استخدام النحاس من أجل الجدران والعديد من التطبيقات الأخرىسبائك النحاسإن النحاس يشكل سبائك بشكل أكبر من باقي المعادن، وعند صناعة السبائك يتم اختيار نوع النحاس المناسب للسبيكة، وهذا يشكل الفرق بين النحاس الأحمر والنحاس الأصفر . يتم تصنيف السبائك القائمة على النحاس على أنها غير حديدية يمكن أن تشمل إضافات السبائك المفيدة لعناصر أخرى بكميات صغيرة وهذه تتضمن الألمنيوم والزرنيخ والأنتيمون والبريليوم والكادميوم والكروم والكوبالت والكادميوم والحديد والرصاص والمنغنيز والنيكل والنيوبيوم والأكسجين والفوسفور والسيليكون والفضة والكبريت والتيلوريوم والقصدير والزنك والزركونيوم.توجد جميعها في النحاس القياسي وسبائك النحاس ويتم إضافتها كما هو مطلوب بكميات صغيرة لإعطاء 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 والمواد الأخرى على مر السنين، ويمكن أيضا أن يقوم الشخص باستخدام النحاس في العديد من التطبيقات الأخرى، حيث يمكن ان يتعلم فن الرسم على النحاس . وإن إعادة التدوير للنحاس مهمة جدا في الحفاظ على الموارد الأساسية، وفي الوقت الحالي، يعتمد الاقتصاد في صناعة النحاس على إعادة تدوير النحاس وتدوير أي من المنتجات الزائدة، وتشير الدراسات إلى أن كمية النحاس الذي تتم إعادة تدويره تشمل حوالي 35% في الولايات المتحدة، وهذا النحاس الذي تتم إعادة تدويره يتيح إمكانية صنع سبائك النحاس بتكلفة قليلة.يمكن إعادة تدوير النحاس عن طريق الصهر، إما من أجل الحصول على الشكل النهائي أو إدخال النحاس في الصناعات الأخرى.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[2]

عيوب النحاس

على الرغم من ان للنحاس فوائد عظيمة، ويمكن ان يستفيد الشخص من النحاس ويتعلم الحرف مثل كيفية الحفر على النحاس ، إلا انه هناك بعض العيوب للنحاس وهيالتكلفةالنحاس يكلف المال الكثير عند استخدامه في الكابلات، وهذه التكلفة تعود بشكل رئيسي إلى صعوبة في تخزين النحاس لأنه لا يمكن ان يتعرض للأكسجين، وأيضا بسبب ثقله، وهذا يؤدي لارتفاع تكاليف الشحنالتآكلواحدة من أكثر عيوب النحاس خطورة هي قابلية التآكل، وهذا يسمى بالاكسدة، حيث يحوي النحاس معدل حياة أقصر من الكابلات الأخرى، ويمكن أن يتأكسد النحاس في درجات حرارة عادية نسبياالترابطيتم رفض النحاس في صناعة أشباه الموصلات لأنه لا يمكن ان يعتبر عامل للربط، وفي بعض الدراسات التي أجراها باحثون وخبراء في الأسلاك، أثبتوا أن النحاس لا يمكن استخدامه في أشباه الموصلات لأنه بشكل عامل ربط غير موثوق وغير مثبت، وغير فعال أيضا، لذلك أجرى الباحثون في هذا المجال استطلاع مفاده أن النحاس غير مناسب في تلك العمليات[3]