مس

مطالبی که در این مقاله می خوانید:

مس چیست؟
آلیاژهای مس کدامند؟
آلیاژ مس- روی (برنج)
آلیاژ مس- قلع (برنز)
کاربردهای فلز مس

آنچه باید درباره آلیاژ مس بدانید؟

آلیاژ مس: 5000 سال پیش آلیاژ مس توسط انسان اولیه کشف و مورد استفاد ه قرار گرفت.
یکی از انقلاب های تاریخی در روند تکامل تکنولوژی و دانش بشر فرآیند تولید آلیاژ مس و قلع که اکنون با نام برنز شناخته می شود، بود و عصر جدیدی به نام عصر برنز در آغاز شد.
اشیاء کهن مسی از کشورهای آسیای مرکزی مانند عراق و مصر به دست آمده است. هم چنین در بسیاری از شهرهای ایران از جمله اصفهان، کرمان، یزد و . . . کوره های باستانی ریخته گری به منظور پخت و ذوب مس کشف شده است. در این مطلب مس را خواهید شناخت.

مس چیست؟

عدد اتمی مس با حرف اختصاری Cu در جدول تناوبی 29 است. این فلز قرمز رنگ، از هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار خوبی برخوردار است. در طبیعت این فلز به صورت خالص و در سنگ های معدنی گوناگون مانند سنگ های اکسیده، سنگ های سولفوره یافت می شود.

تصویری از سنگ معدنی حاوی فلز مس

فلز خالص سختی بالایی نداشته و نرم است. نقطه ذوب مس 1085 درجه سانتی گراد (که نسبت به نقطه ذوب آهن و فولادها کمتر است) و نقطه جوش اش 2567 درجه سانتی گراد گزارش شده است.
این فلز نیز مانند آلومینیوم کاربردهای فراوانی در صنایع دارد. حدود 60 درصد کاربرد مس در صنایع مربوط به سیم برق است و 20 درصد از آن در لوله کشی و سقف مورد استفاده قرار می گیرد و 16 درصد به مصارف مربوط به ماشین کاری صنعتی است.

ویژگی های الکتریکی، حرارتی و مکانیکی مس عبارت است از:
هدایت الکتریکی بالا ( پس از نقره، مس هدایت الکتریکی بالایی دارد.)
قابلیت شکل پذیری عالی
مقاومت به خوردگی خوب
هدایت حرارتی بالا
چکش خواری بالا
شکل پذیری بالا

آلیاژهای مس کدامند؟

آلیاژ به زبان ساده مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی که آن را فلز پایه می‌گویند با یک یا چند عنصر فلزی یا غیرفلزی است. برنج، برنز از جمله آلیاژهای مهم این فلز هستند که به اختصار در ادامه معرفی می شوند.

آلیاژ مس- روی (برنج)

آلیاژ مس- روی که به عنوان برنج شناخته می شود از دو فلز مس و روی تشکیل می شود و از جمله آلیاژهایی است هزاران سال پیش بدون آنکه انسان آگاهی از فلز روی داشته باشند از آن استفاده می کردند.
به طور کلی برنج اصطلاحی است که به گستره ی وسیعی از آلیاژهای مس-روی اشاره می کندکه حداکثر می توانند تا 40 درصد روی داشته باشند و براساس استاندارد اروپا بیش از 60 نوع برنج مختلف وجود دارد.
درصد های مختلف روی در فلز مس بر وِیژگی های نهایی برنج تأثیرگذار است. برنج ها نقطه ذوب پایین داشته که منجر به سهولت استفاده از آن ها در ریخته گری می گردد.

قوری ساخته شده از برنج

قابلیت چکش خواری بهتری نسبت به مس و روی دارد. به دلیل حضور روی در مس، سردکاری بروی برنج آسان تر است. برنج ها در مقاومت به اکسایش خوبی دارند و دیرتر کدر و لکه دار می شوند. برنج به راحتی قابل بازیافت است. جدا کردن این فلز را می توان به راحتی از فلزات دیگر به دلیل داشتن خاصیت مغناطیسی پایین جدا کرد. علاوه براین موارد، برنج خاصیت میکروب کشی و ضد باکتریایی هم دارد.

آلیاژ مس- قلع (برنز)

یکی از معروف ترین آلیاژهای مس، برنز است از سالها پیش مورد استفاده قرار می گرفته است ( همان گونه که پیشتر نیز اشاره شد) به گونه ای که در تاریخ تکامل بشر عصری به نام عصر برنز رخ داده است.

عصر برنز در ایران را می توان به سه دوره دسته بندی کرد:
عصر برنز قدیم از ۲۰۰۰ – ۳۰۰۰ پیش از میلاد
عصر برنز میانه از ۱۶۰۰ – ۲۰۰۰ پیش از میلاد
عصر برنز جدید از ۱۲۰۰ – ۱۶۰۰ پیش از میلاد
برنز در اصل ترکیبی از 90 درصد مس و 10 درصد قلع است و برنز تجاری نام دارد.

برنز یکی از مستحکم ترین آلیاژهای مس است و می تواند بازه ی فشاری حدود 241 تا 820 مگاپاسکال را تحمل کند. علاوه بر آن، این آلیاژ نقطه ذوب بالایی حدود 1093 درجه سانتی گراد دارد. شکنندگی برنز کم است و برای ساخت برخی از سلاح ها مناسب است. هم چنین دارای قابلیت شکل پذیری بالایی هستند. ویژگی جالب دیگر این آلیاژ این است که مانند آهن یا فولاد زنگ نمی زند.

امروزه بیشتر برنزها از 80 درصد مس همراه با عناصر دیگر مانند منگنز، آلومینیوم، نیکل، فسفر، سیلیکون و . . . ساخته شده اند که منجر به ویژگی های متفاوت در آن ها شده است به عنوان مثال فسفر برنز تشکیل شده از مس و درصد قابل ملاحظه ای قلع ( 5/3 تا 10 درصد) و مقدار اندکی فسفر (01/0 تا 35/0 درصد) دارد. قلع منجر به مقاومت در برابر خوردگی شده و استحکام را نیز افزایش می دهد. هم چنین فسفر نیز مقاومت در برابر سایش و سفتی را زیاد می کند. از جمله موارد مصرفی برای این آلیاژ می توان به موارد مصرفی به عنوان فنر، پیچ و مهره، پروانه ی کشتی اشاره کرد.

محصولات صنعتی ساخته شده از فسفر-برنز

کاربردهای فلز مس

همان گونه که پیشتر نیز اشاره شد، بیشتر مصرف مس در دنیا مربوط به صنعت برق و الکترونیک است. اگرچه مواد جدید زیادی به بازار ارائه و عرضه شده است اما هم چنان استفاده از این فلز به عنوان هادی جریان الکتریکی در اواویت انتخاب ها قرار دارد. سیم های مسی در ژنراتورهای برق، خطوط توزیع و انتقال، مدارهای الکترونیکی و . . . کاربرد دارند. از جمله کاربردهای کهن از این فلز ساخت ظروف مسی است. تا به امروز تحقیقات زیادی در کاربرد مس به عنوان ظروف شده است که نشان می دهد ظروف مسی نقش به سزایی در سلامت بدن افراد دارند.

نمونه ای از کاربردهای مس در دنیای امروز

از این فلز برای درمان کم خونی افراد موثر است و برای التیام دردهای مفصلی و ترمیم زخم نیز مفید است. هم چنین مس در بیشتر وسایل نقلیه مانند راه آهن، هواپیما، کامیون، اتومبیل سواری نیز کاربرد دارد. موارد دیگر استفاده از مس در بخش کشاورزی به عنوان داروی ضد انگل و در صنایع نظامی در تولید پوکه فشنگ، گلوله توپ است. در معماری دوران باستان نیز از این فلز برای بادوام کردن، مقاوم کردن در برابر خوردگی و ضد آب کردن سازه ها استفاده شده است.