تبلغ درجة انصهار النحاس حوالي 1084 درجة مئوية (1984 درجة فهرنهايت).
النحاس، الرمز الكيميائي Cu، معدن طبيعي يتميز بمرونة جيدة، ومقاومة جيدة للتآكل، وموصلية حرارية وكهربائية جيدة. تشمل تطبيقات النحاس الرئيسية الأسلاك والأنابيب والصناعات التحويلية مثل التشغيل الآلي. مسحوق المعادن.
في هذه المدونة، سأشرح بوضوح نقاط انصهار النحاس النقي وسبائك النحاس، والعوامل التي تؤثر على نقاط الانصهار هذه، ولماذا يعد فهمها أمرًا مهمًا.
المحتويات
نقطة انصهار النحاس النقي
النحاس النقي، وهو معدن أحمر بنفسجي، يشير إلى المعادن التي تحتوي على نسبة نحاس لا تقل عن 99.3%. درجة انصهاره هي 1084.62 درجة مئوية (1984.32 درجة فهرنهايت/1357.77 كلفن).
نقطة انصهار سبائك النحاس
تختلف درجة انصهار سبائك النحاس اختلافًا كبيرًا باختلاف تركيبها، لذا يجب مراعاة تركيب السبيكة ودرجة انصهارها عند اختيار المواد. لنلقِ نظرة على درجات انصهار سبائك النحاس الشائعة.
درجة حرارة ذوبان النحاس
النحاس الأصفر سبيكة من النحاس والزنك، تتراوح درجة انصهاره بين 900 و1060 درجة مئوية (1650 و1950 درجة فهرنهايت). وتعتمد درجة الحرارة الدقيقة على محتوى النحاس والزنك، والذي يتراوح عادةً بين 60% وأكثر من 80% نحاس، وأقل من 10% إلى 40% زنك.
نقطة انصهار البرونز
البرونز سبيكة تتكون أساسًا من النحاس والقصدير، عادةً بنسبة 88% نحاس و12% قصدير. ينصهر البرونز عند درجة حرارة 913 درجة مئوية تقريبًا (1675 درجة فهرنهايت)، وتعتمد هذه الدرجة على كمية النحاس والقصدير وعناصر أخرى (مثل الألومنيوم والمنجنيز والنيكل).
يستخدم المصنعون البرونز لصنع العديد من الأجزاء الميكانيكية، بما في ذلك التروس، ولوحات القابض، والبطانات، والمحامل، وما إلى ذلك.
نقطة انصهار البرونز الألومنيوم
برونز الألومنيوم سبيكة تتكون من 85%-95% نحاس، وحوالي 5% نيكل وحديد، و12% ألومنيوم. تتراوح درجة انصهار برونز الألومنيوم بين 1027 و1038 درجة مئوية (1881 إلى 1900 درجة فهرنهايت).
نقطة انصهار سبائك النحاس والتنغستن
تعتمد درجة انصهار سبائك النحاس والتنغستن على نسبة النحاس والتنغستن، والتي تتراوح بين 1084 و2610 درجة مئوية. كلما زادت نسبة التنغستن، زادت درجة انصهارها. تتميز هذه السبائك بمقاومة جيدة لدرجات الحرارة العالية، وموصلية حرارية وكهربائية، وتمدد منخفض.
نقطة انصهار النحاس والبريليوم
نحاس البريليوم، المعروف أيضًا باسم برونز البريليوم، هو سبيكة نحاس تحتوي على نسبة تتراوح بين 0.5% و3% من البريليوم. تبلغ درجة انصهار نحاس البريليوم حوالي 866 درجة مئوية (1590 درجة فهرنهايت). يتميز بقابلية جيدة للسحب والتشكيل واللحام.
نقطة انصهار النيكل النحاسي
النحاس والنيكل هو عبارة عن سبيكة من النحاس مع النيكل، ومحتوى النحاس عادة ما يكون بين 60٪ إلى 90٪.
تعتمد نقطة انصهار النيكل النحاسي (النيكل النحاسي) على تركيبة السبائك المحددة.
- 90/10 نحاس نيكل (90% نحاس، 10% نيكل): 1100–1150 درجة مئوية (2012–2102 درجة فهرنهايت)
- 70/30 نحاس نيكل (70% نحاس، 30% نيكل): 1170–1240 درجة مئوية (2138–2264 درجة فهرنهايت)
بفضل مقاومته الممتازة لدرجات الحرارة العالية والتآكل، يستخدم النحاس والنيكل بشكل شائع في أنابيب عادم الحرارة وسخانات المحلول الملحي لمحطات تحلية المياه، وكذلك في مكونات نقل الحرارة لمحطات الطاقة النووية ومحطات الوقود الأحفوري.
ما هي العوامل التي تؤثر على درجة حرارة ذوبان النحاس؟
هناك بعض العوامل التي تؤثر على درجة انصهار النحاس.
عناصر السبائك
تُغيّر عناصر السبائك أو الشوائب في معدن النحاس درجة انصهاره. على سبيل المثال، يزيد النيكل والتنغستن من درجة انصهار النحاس، بينما يُخفّض الرصاص أو الألومنيوم درجة انصهار سبائك النحاس.
الضغط الجوي
يؤثر الضغط الجوي أيضًا بشكل طفيف على درجة انصهار النحاس. قد يزيد الضغط الجوي المرتفع من درجة انصهاره، بينما قد يخفضه الضغط الجوي المنخفض في الجبال.
المجهرية
يؤثر التركيب الدقيق للنحاس أيضًا على درجة انصهاره.
عندما يتم تقليص حجم حبيبات النحاس إلى مستوى النانومتر، فإن نقطة انصهاره ستكون أقل بكثير.
حدود الحبيبات هي الواجهات بين الحبيبات، حيث تترتب الذرات بشكل غير منتظم وتتمتع بطاقة أعلى. كلما زادت نسبة حدود الحبيبات (أي كلما كانت الحبيبات أدق)، انخفضت الطاقة اللازمة للانصهار، مما يؤدي إلى انخفاض درجة الانصهار.
العوامل البيئية
يتأكسد سطح النحاس لتكوين أكسيد النحاس، الذي يتميز بدرجة انصهار أعلى تتجاوز 1084 درجة مئوية. عند تعرض النحاس لغازات تفاعلية مثل الكبريت، تتراكم شوائب تُخفض درجة انصهاره.
فهم أهمية نقطة انصهار النحاس
من المهم معرفة درجة انصهار النحاس وسبائك النحاس للتطبيقات العملية والصناعية
المعالجة الصناعية:
يُقدّم هذا معلوماتٍ مهمةً لعمليات الصب واللحام والصهر والمعالجة الحرارية. يجب على المصنّعين ضبط درجة الحرارة بدقةٍ لضمان عدم تدهور خصائص النحاس أثناء المعالجة.
اختيار المواد:
يستخدم المهندسون نقطة انصهار النحاس لتحديد مدى ملاءمته للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية مثل الأسلاك والمبادلات الحرارية وأنظمة الإدارة الحرارية الأخرى.
الاستقرار الحراري:
إن معرفة نقاط الانصهار تضمن تشغيل مكوناتك بشكل موثوق ضمن نطاق درجة الحرارة المحددة دون المساس بالقوة الميكانيكية.
كيفية صهر النحاس؟
فيما يلي بعض الطرق لصهر معدن النحاس.
التدفئة التعريفي
يستخدم التسخين الحثي الحث الكهرومغناطيسي لتسخين النحاس بسرعة وكفاءة.
وهو شائع في الصناعات التي تتطلب التحكم الدقيق في درجة الحرارة، مثل مصانع الصب وإنتاج مسحوق المعادن.
صهر فرن الغاز
يمكنك أيضًا صهر النحاس في فرن الغاز، وهو أمر منخفض التكلفة ومناسب لعمليات الصهر على نطاق واسع.
أفران المقاومة
ويستخدم المصنعون أيضًا عناصر تسخين كهربائية لإذابة النحاس تدريجيًا، وهو ما يتميز بدرجات حرارة متحكم فيها وانصهار ثابت.
صهر فرن البوتقة
الصهر بالبوتقة طريقة شائعة أيضًا. في هذه العملية، يُوضع النحاس في بوتقة حرارية تُسخّن بالوقود أو الكهرباء.
ذوبان القوس
في عملية صهر القوس، يستخدم المصنعون قوسًا عالي الطاقة لصهر النحاس، وعادةً ما يكون ذلك تحت درع غاز خامل لمنع التلوث.
الأسئلة الشائعة
ما هي درجة انصهار أكسيد النحاس؟
يوجد أكسيد النحاس بشكل أساسي في شكلين: أكسيد النحاس (I) (Cu₂O) وأكسيد النحاس (II) (CuO).
- يتمتع أكسيد النحاس (Cu₂O) بدرجة انصهار تبلغ حوالي 1232 درجة مئوية (2250 درجة فهرنهايت).
- ينصهر أكسيد النحاس الثنائي (CuO) عند درجة حرارة أعلى، حوالي 1326 درجة مئوية (2419 درجة فهرنهايت).