نقطة انصهار النحاس – دراسة كاملة لعلماء المعادن

هل تجد صعوبة في فهم كيفية تفاعل النحاس مع نقطة انصهاره؟? إذا لم يكن لديك تصور, قد تواجه صعوبات في عمليات مثل التقشير, صناعة السبائك, وضمان الجودة. النحاس معدن مهم, ويتطلب علماء المعادن نقطة انصهار دقيقة لتحسين المعالجة وجودة المنتج الذي يقومون بتطويره. ابدأ بداية رائعة لتعزيز معرفتك المعدنية من خلال قراءة هذا المقال الشامل من منشور المدونة!

ما هي نقطة انصهار النحاس?

نحاس عادة ما يكون لديه نقطة انصهار 1085 ج أو 1984 F. درجة حرارة انصهار النحاس العالية تجعله مناسبًا للتطبيقات بما في ذلك الأسلاك الكهربائية, السباكة, والآلات الصناعية. تلعب معرفة نقطة انصهاره دورًا حاسمًا مع علماء المعادن والمهندسين الذين يرغبون في المعالجة, يقذف, وسبائك النحاس للاحتفاظ بالتوصيل الكهربائي الجيد وقوته.

نقطة الانصهار & خصائص أخرى للنحاس النقي

فيما يلي جدول يلخص خصائص النحاس النقي:

ملكية	قيمة
نقطة الانصهار	1,984 درجة فهرنهايت (1,085 درجة مئوية)
كثافة	8.96 جم/سم3
توصيل حراري	401 ث / م · ك
التوصيل الكهربائي	58.0 × 10⁶ ثانية/م
لون	بني محمر
الاستخدامات الشائعة	الأسلاك الكهربائية, السباكة, تجهيزات المطابخ, والآلات الصناعية

نقطة انصهار سبائك النحاس

سبائك النحاس, على العموم, لها نقاط انصهار مختلفة اعتمادًا على المكونات الموجودة في المواد. يتم إنتاجها عن طريق إضافة النحاس مع عناصر أخرى لزيادة القوة وخصائص التآكل. على سبيل المثال, سيكون للنحاس المحتوي على الزنك نقطة انصهار أقل مقارنة بالنحاس. تتيح هذه المرونة تطوير استخدامات محددة في قطاعات مثل البناء والسيارات.

فيما يلي بعض سبائك النحاس الشائعة ونقاط انصهارها:

سبائك النحاس	تكوين سبائك	نقطة الانصهار
نحاس	النحاس والزنك	1,650-1,720 درجة فهرنهايت (900-940 درجة مئوية)
برونزية	النحاس والقصدير	1,740 درجة فهرنهايت (950 درجة مئوية)
كوبرونيكل	النحاس والنيكل	2,150 درجة فهرنهايت (1,177 درجة مئوية)
برونز الألومنيوم	النحاس والألومنيوم	1,740-1,830 درجة فهرنهايت (950-1,000 درجة مئوية)
النحاس البريليوم	النحاس والبريليوم	1,800 درجة فهرنهايت (982 درجة مئوية)

الضغط الجوي مقابل. درجة حرارة انصهار النحاس

يمكن أن تختلف نقطة اللحام أو سبيكة اللحام مثل شريط النحاس فيما يتعلق بالتأثيرات البيئية مثل الضغط الجوي. في معظم الحالات, تطبيق الضغط يزيد من نقطة انصهار المعادن, والتي النحاس ليست استثنائية. نقطة انصهار النحاس عند 1 ضغط الصراف الآلي هو 1085 درجة مئوية للنحاس النقي. وتتضاءل هذه النقطة عند الارتفاعات العالية مثلاً على قمم الجبال. لكن, يؤدي الضغط المتزايد إلى رفع الحرارة اللازمة لصهر النحاس.

المواد الغريبة في النحاس عادة ما تؤدي إلى انخفاض في نقطة انصهار المعدن. بشكل غريب, يمكن أن تسبب هذه الشوائب أيضًا زيادة في درجة غليان مادة معينة. بالطبع, وجود الشوائب مثل الأكسجين يقلل من درجة انصهار الطور السائل للنحاس. يمكن أن تكون عناصر صناعة السبائك عبارة عن شوائب تتيح لك تحسين بعض الخصائص المفيدة للمادة وفي نفس الوقت خفض درجة انصهارها.

العوامل المؤثرة على درجة انصهار النحاس

يمكن أيضًا التحقق من نقاء النحاس عن طريق تقنيات القياس مثل التحليل الطيفي, الأشعة السينية, برنامج المقارنات الدولية, اي دي اكس, واختبارات الموصلية.

مستوى المسامية

يحدد مستوى المسامية وحجم الحبوب مدى ارتفاع درجة حرارة انصهار النحاس. يتغير ميل الغليان والذوبان استجابةً لبنية الحبوب عند استخدام سبيكة مختلفة. على سبيل المثال, النحاس والنحاس لديهم درجات متفاوتة من الانصهار, بسبب هذه التغيرات الهيكلية.

علاقة هول-بيتش

تحدد علاقة Hall-Petch كيفية تأثير حجم الحبوب على قوة المعادن. ووجدوا أيضًا أن الهياكل الحبيبية الأصغر للمعادن تنتج معادن أقوى وأكثر صلابة, ولكن انخفاض درجات حرارة الذوبان. عند مقارنة الزئبق والنحاس بالرصاص, يتبين أن الرصاص يحتوي على حبيبات صغيرة الحجم مما يؤدي إلى نقطة انصهار منخفضة.

تأثير حجم الحبوب

درجة انصهار سبائك النحاس والنيكل أعلى من درجة انصهار النحاس, 1,455 درجة مئوية لأن النيكل له حجم حبيبي أكبر. يتم تحديد درجات حرارة الانصهار أيضًا من خلال حدود الحبوب, المناطق التي تلتقي فيها حبتان. ويعني انخفاض حجم الحبوب أن حدود المادة أيضًا أضعف ولها درجات حرارة انصهار أقل. على الجانب الآخر, تؤدي هياكل الحبوب الأكبر حجمًا إلى ذوبان درجات الحرارة. على سبيل المثال, النحاس المعلب لديه نقطة انصهار تبلغ حوالي 1,900 درجة فهرنهايت بسبب تغير بنية الحبوب.

كثافة الخلع

يتم تحديد نقاط الانصهار أيضًا بواسطة كثافة التفكك. عادة, تتميز البلورة ذات كثافة الخلع الصغيرة بنقطة انصهار عالية. وهذا يعني أن جزيئات النحاس الصغيرة جدًا تسخن بسرعة أكبر من الجسيمات الكبيرة كما هو موجود في سلوكيات ذوبان الأسلاك النحاسية. بعض عمليات التصنيع تغير حجم الحبوب, وسوف تذوب مواد الحبوب الدقيقة بمعدل أسرع.

الطاقة السطحية والإجهاد

تؤثر تغيرات الطاقة السطحية أيضًا على نقطة انصهار النحاس. يمكن أن يذوب النحاس عندما تتغلب الطاقة الحرارية على الطاقة السطحية. يؤدي الضغط العالي على النحاس إلى تقلص الترتيب الذري ونتيجة لذلك يقلل من درجة انصهار النحاس. يؤدي الإجهاد إلى تسريع تشوه البلاستيك وبالتالي تغيير درجة حرارة الانصهار.

عوامل ما بعد التصنيع

قد تؤثر أيضًا عوامل ما بعد التصنيع الأخرى مثل التصلب وإعادة البلورة على قيم نقاط الانصهار. يمكن لهذه العمليات تحسين اتجاه وكثافة النحاس, كما يزيد من مقاومته لدرجات الحرارة.

طرق صهر النحاس: نظرة عامة

فيما يلي طرق صهر النحاس مع وصف موجز لمبادئ عملها:

• ذوبان الفرن: تستخدم الحرارة المنتجة عند درجة حرارة فرن متحكم فيها لصهر النحاس ومن ثم تشكيله على شكل "قلب".
• ذوبان التعريفي: يستخدم هذا الحث الكهرومغناطيسي لإنتاج الحرارة في مادة النحاس من أجل الذوبان.
• البروبان أو مشاعل الغاز الطبيعي: تُستخدم حرارة اللهب المباشرة من الشعلة لتسخين أجزاء صغيرة وقطع من النحاس من أجل الصهر.
• التدفئة بالمقاومة الكهربائية: أدخل تيارًا كهربائيًا عبر النحاس بحيث تنتج المقاومة حرارة كهربائية لإذابة المعدن.
• الفرن العكسي: يوجه الحرارة من سطح الفرن إلى المعدن, لتسهيل الذوبان في غرفة أكبر.
• ذوبان الفراغ: تقلل عملية التفريغ من التحليل الكهربائي وتتجنب التلوث.

مقارنة نقاط انصهار المعادن الأخرى والنحاس

فيما يلي مقارنة بين درجات انصهار النحاس مع معادن أخرى مختلفة:

معدن	نقطة الانصهار (درجة مئوية)	نقطة الانصهار (درجة فهرنهايت)
نحاس	1,085	1,984
الألومنيوم	660	1,220
حديد	1,538	2,800
ذهب	1,064	1,947
فضي	961	1,763
الزنك	419	787
يقود	327	621
النيكل	1,455	2,651
التيتانيوم	1,668	3,034
نحاس	900 - 940	1,652 - 1,724
البلاتين	1,768	3,214
القصدير	232	450
التنغستن	3,422	6,192
الموليبدينوم	2,623	4,753
البزموت	271	520
الكوبالت	1,495	2,723
الزئبق	-39	-38.2
الكروم	1,907	3,465
الفاناديوم	1,910	3,470
الروديوم	1,964	3,567

كيفية تذويب النحاس? الخطوات المتبعة

فيما يلي خطوات العملية الأساسية لصهر النحاس:

1. جمع المواد

جمع الأسلاك النحاسية أو القصاصات, أو تذوب الأسلاك النحاسية القديمة, أو خردة النحاس, في الفرن أو وعاء الانصهار. استخدم عناصر السلامة (قفازات, نظارات واقية, ساحة), أثناء الذوبان.

2. قم بإعداد الفرن

قد يكون نوع فرن الصهر المستخدم هو الحث, البروبان, أو كهربائياً حسب كمية النحاس.

3. تحضير النحاس

تلميع سطح النحاس لإزالة أي شوائب. لسهولة الذوبان, يمكن للمرء تقطيع النحاس إلى شرائح أصغر لسهولة أفضل.

4. تسخين الفرن

قم بتشغيل الفرن وضبط درجة الحرارة المطلوبة. يجب أن تكون درجة الحرارة القصوى حوالي 1085 درجة مئوية أو 1984 درجة فهرنهايت للنحاس.

5. تحميل النحاس

عندما يكون الفرن ساخنا, ضع النحاس ببطء في وعاء الانصهار أو البوتقة.

6. مراقبة عملية الذوبان

راقب النحاس وراقب درجة الحرارة. إضافي, تأكد من أنه لا يسخن. إذا لزم الأمر، استخدم مقياس الحرارة للتحقق من درجة الحرارة بعد مرور بعض الوقت.

7. إزالة خبث

عندما يذوب النحاس, تتشكل حثالة على السطح. وينبغي إزالة هذا بانتظام لإزالة الشوائب أو الخبث.

8. صب النحاس المنصهر

عندما يتم تسييل كل النحاس، صبه في قالب أو صب. ويجب أيضًا وضع الاحتياطات البيئية لمنع وقوع الحوادث التي تنطوي على انسكاب أو تناثر المواد الكيميائية.

9. تبريد النحاس

يترك النحاس المصبوب ليبرد ويصبح صلباً في القوالب قبل رفعه.

10. فحص المنتج النهائي

فحص النحاس المتصلب لمعاييره وكذلك جودة المادة اللامعة خلال العملية.

ملخص

يغطي الدليل لمحة عامة عن خصائص النحاس, والتي تعتبر حاسمة لاستخدامه في مجالات مختلفة. بسبب الموصلية الحرارية والكهربائية العالية, يتم استخدامه في الأسلاك الكهربائية, السباكة, والصناعات التحويلية. تساعد المعرفة بالنحاس المهندسين وعلماء المعادن على تحسين طرق الصهر وتحسين خصائص المواد لزيادة أداء الأنظمة المعتمدة على النحاس.

باستخدام هذه الرؤى, يمكن للصناعات تعزيز تطبيقاتها لزيادة الكفاءة والاعتماد على النحاس ليصبح مادة مهمة في المجتمع الحالي. قمم الدقة الشركة شريك ملتزم بتقديم معلومات وخبرة مفيدة في مجال علم المعادن. تواصل معنا اليوم, والتعرف على, كيف يمكننا مساعدتك في مشروع تصنيع النحاس الخاص بك!