آشنایی با فلز مس

به گزارش اخبار ساخته ها؛ مس، نام یک عنصر جدول تناوبی با نماد شیمیایی Cu (برگرفته از واژهٔ لاتین cuprum) است. این ماده عنصری جامد، غیرقابل احتراق بوده و به‌ صورت خالص در طبیعت وجود دارد.

از آنجایی که مس فلزی نسبتاً نرم و قرمز رنگ است، می‌توان آن را به‌صورت ورق و مفتول در آورد که همین امر باعث طیف گسترده کاربردهای آن شده است. رسانایی الکتریکی و گرمایی بالایی دارد تا جایی که از نظر رسانایی الکتریکی، بعد از نقره قرار دارد.سطح مس در هوای مرطوب اکسید شده و از یک لایه کربنات بازی سبز رنگ  با ترکیب شیمیایی ۲Cu+O2+Co2+H2O = Cu(OH)2.CuCo3 پوشیده می‌شود.

حالات مختلف عنصر مس در طبیعت

مس از نظر فراوانی پنجمین عنصر پیوسته زمین است و در طبیعت به حالت آزاد و به‌صورت سولفید، اکسید و کربنات یافت می‌شود. کانی‌های اصلی این عنصر عبارت‌اند از:

• «پیریت مس» یا «کالکو پیریت» CuFeS2 (که ۵۰ درصد ذخایر طبیعی مس را تشکیل می‌دهد.)
• «کالکوسیت» Cu2S
• «کوپریت» Cu2O
• «مالاخیت» Cu(OH)3.CuCO3

استخراج مس از معدن

کانی‌های سولفید را پس از تغلیظ (سفت شدن)، در جریان هوا به روش‌های فیزیکی تا دمای زیاد، حرارت می‌دهند. در این فرآیند، قسمتی از سولفید به اکسید تبدیل می‌شود. پس از آن، به دلیل ترکیب اکسید مس با سولفید مس، فلز مس آزاد می‌شود. سولفید آهن موجود در کانی نیز به اکسید تبدیل شده و به دلیل ترکیبش با دی اکسید سیلیسیوم، سیلیکات آهن تشکیل داده که سبک‌تر است و در بالای مس مذاب قرار می‌گیرد.

اگر دی اکسید گوگرد تولید شده در فضا رها شود (و معمولاً چنین است)، علاوه بر بوی نامطبوعی که دارد، تنفس آن هم برای سلامت انسان مضر است. علاوه بر این، در صورتی که غلظت آن زیاد باشد، گیاهان اطراف محل کارخانه را تا شعاع چند کیلومتر خشک می‌کند.

در هوا، دی اکسید گوگرد به صورت آهسته، به SO3 «تری اکسید گوگرد» تبدیل می‌شود و با رطوبت هوا ترکیب می‌شود و باعث تولید اسید سولفیک می‌شود. گاز دی اکسید گوگرد را می‌توان به کمک کاتالیزگر (از طریق SO3) به اسید سولفوریک تبدیل کرد یا اینکه آن را به‌وسیله کربن گداخته کاهش داد و به گوگرد تبدیل نمود. با این کار می‌توان به حفظ محیط زیست کمک کرد.

معدن مس

تصفیه مس

مس حاصل از کانی سولفید، کاملاً ناخالص است. این ناخالصی‌ها شامل نقره، طلا، آهن، روی، سرب، آرسنیک، گوگرد، اکسید مس و تکه‌هایی از سیلیکات آهن است. از آنجا که حتی مقادیر کم این ناخالصی‌ها، رسانایی الکتریکی مس را به میزان قابل توجهی کم می‌کند، لازم است که مس تصفیه شود.

برای خالص کردن مس، فلز مذاب را در جریان هوا حرارت می‌دهند. «آرسنیک» و «گوگرد» به اکسیدهای گوگرد فرار تبدیل شده و از فلز مذاب خارج می‌شوند. ناخالصی‌های دیگر را از راه تصفیه الکتروشیمیایی جدا می‌شوند. تیغه‌های مس خالص به‌عنوان کاتد به کار برده می‌شوند و به‌عنوان الکترولیت هم از مخلوط «اسید سولفوریک» رقیق، «کلرید مس» و «سولفات مس استفاده می‌کنند.

انواع فلز مس و آلیاژ های مختلف آن

۱-مس خالص: که حاوی ۹۹.۳% و یا درصد بیشتری از عنصر مس هست (کارخانه مس سرچشمه ایران توانایی تولید این فلز تا درصد خلوص 99.9 درصد را دارد).

۲-آلیاژهایی با درصد مس بالا: دارای درصد مس بین ۹۶% تا ۹۹.۳% می‌باشند و برای دستیابی به خواص ویژه ممکن است نقره نیز افزوده شود.

۳-فلز برنج‌ : از ترکیب روی و مس به وجود آمده که ممکن است در ترکیبات خود به‌عنوان عنصر آلیاژی، عناصر دیگری مانند آهن، آلومینیوم، نیکل و سیلیسیوم برای بهبود خواص آلیاژ، افزوده شوند. به طور کلی فلز برنج‌ دارای مقاومت به خوردگی و استحکام کششی بالایی است.

افزودنی‌های فلز برنج

افزودن سرب به ترکیبات فلز برنج می‌تواند سبب بهبود خواص ماشین کاری شده، همچنین موجب سایش کمتر ابزار شود. افزودن آلومینیوم، آهن و منگنز به برنج سبب افزایش استحکام، افزودن سیلیسیوم سبب بهبود مقاومت به سایش می‌شود.

طبقه‌بندی انواع برنج‌

برنج آلفا، با درصد روی کمتر از ۳۷%. این آلیاژها داکتیل بوده و می‌توانند کار سرد شوند. برنج آلفا – بتا یا دوتایی دارای ۳۷-۴۵% روی هستند. این آلیاژها دارای داکتیلیته محدودتری هستند و سخت‌تر و مستحکم‌تر می‌باشند.

پر کاربرد ترین آلیاژهای برنج عبارت اند از:

• آلیاژهای CU-Zn (برنج ساده)
• آلیاژهای CU-Zn-Pb (برنج‌های سرب دار)
• آلیاژهای Cu-Zn-Sn (برنج‌های قلع)

 کاربردهای مس و آلیاژهای آن:

• سیم‌های مسی
• لوله‌های مسی
• دستگیره‌های درب و سایر وسایل منزل
• مجسمه‌سازی (مثلاً مجسمه آزادی در ایلات متحده شامل ۸۱۱۹۴٫۴ کیلوگرم مس است.)
• آهنرباهای الکتریکی
• موتورها (بخصوص موتورهای الکترومغناطیسی)
• کلیدها و تقویت‌کننده‌های الکتریکی
• لامپ‌های خلأ، لامپ‌های پرتوی کاتدی ومگنترون‌های اجاق‌های مایکروویو
• هدایت‌کنندهٔ موج برای تشعشع مایکروویو
• به علت خاصیت هدایت بهتر آن نسبت به آلومینیم، کاربرد مس در IC ها به‌جای آلومینیم روبه افزایش است
• در ساخت ظروف و وسایل آشپزی، از جمله ماهی‌تابه
• بیشتر سرویس‌های قاشق چنگال (flatware) (قاشق‌ها، چنگال‌ها و چاقوهای نقره نیکلی دارای مقادیری مس هستند.)
• اگر نقرهٔ استرلینگ در ظروف غذاخوری بکار رفته باشد، حتماً باید دارای درصد کمی مس باشد.
• به‌عنوان بخشی از لعاب سرامیکی و در رنگ‌آمیزی شیشه
• مالاکیت کربنات مس سبزرنگی است که به‌وسیله آن ظاهر منحصر به فرد بام‌ها یا گنبدهای با پوشش مس روی بعضی ساختمان‌ها ساخته می‌شود.
• وسایل موسیقی، به‌خصوص سازهای بادی و سازهای سیمی
• در بیمارستان‌ها
• پوشاندن قسمت‌های مختلف کشتی برای حفاظت در برابر بارناکل‌ها وماسل‌ها
• سولفات مس به‌عنوان سم کشاورزی و تصفیه‌کنندهٔ آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• ترکیبات مس نظیر محلول فلینگ به‌طور گسترده‌ای در تجزیهٔ شیمیایی و آزمایش کردن شکر به کار می‌روند.

انتهای پیام/

منبع خبر: اصفهان آهن