فلز مس

مس و  خواص آن :

مس را می توان اولین فلز مورد استفاده بشر دانست این فلز با داشتن سختی

 کافی دارای خاصیت انعطاف پذیری عالی نیز می باشد.به طوری که میتوان آنرا

 به اشکال گوناگونی تبدیل کرددر طبیعت این فلز گاهی به صورت آزاد ولی

اغلب به صورت کانی های مختلف یافت میشود.

خواص فیزیکی مس:

مس یکی از مهم ترین عناصر مورداستفاده در صنایع غیر آهنی است.این فلز

 دارای تغییرات آلوتروپیکی در 1083 درجه سانتیگراد در ساختمان fcc  

ازمذاب متبلور می شود

ثابت کریستالی این عنصر 3.608 آنگسترم وبه دلیل احرازکلیشرایط حلالیت از

 جمله ظرفیت،ردیف الکترو شیمی واندازه اتمی وقرار گرفتن در میانه جدول

 تناوبی واندازه اتمی وردیف الکتروشیمی به عنوان حلال ترین فلزات شناخته شده

 است(تقریباًکلیه عناصر به جز سرب)تاحدودی در مس قابلیت انحلال دارند.

در جدول زیر مشخصات فیزیکی مس آورده شده است:

واحد	عدد	خواص
-----	63.57	وزن اتمی
-----	29	عدد اتمی
A°	1.277	شعاع اتمی
g/cm3	63.54	جرم اتمی
g/cm3	8.93	°20 C چگالی در
g/cm3	8.32 در حالت جامد	1083°C چگالی در
°C	1083	نقطه ذوب
°C	2580	نقطه جوش
j/gk	0.3845	°20C گرمای ویژه در
Cal/cm°s.°C	0.94	هدایت حرارتی
w/cmk	3.98	هدایت حرارتی درصفر درجه سانتیگراد
Sm/mm2	59.5	°20C  هدایت الکتریکی در
N/mm2	45	°20 C سختی برینل در

این خواص نقش مهمی در کاربرد مس دارند.

به دلیل اینکه قطر دهانه نفوذ ساختمان مس نسبت به آلومینیم کوچکتر از ضریب حلالیت نفوذی عناصر دیگر است وشرایط چنین نفوذی کمتر از آلومینیم ویاسایرعناصر با قطر اتمی بزرگتر است به جز هیدروژن و مقدار کمی اکسیژن که در مس محلول می شوند بدیهی است تاٌثیر درجه حرارت در ضریب نفوذ در مورد مس نیز صادق است وافزایش درجه حرارت باعث افزایش انواع مختلف حلالیت می گردد.وزن مخصوص این عنصر نیز در درجه حرارت محیط 8.93 ووزن مخصوص آن در نزدیکی نقطه ذوب 8.4 است،میزان انقباض حجمی آن ازحالت مذاب به جامد،نزدیک به 5%می باشد که از انقباض آلومینیم کمتر است.

مس در صنعت مصارف گوناگونی دارد،محصولات مسی به صورتهای شمش،میل گرد،سیم،لوله وغیره بهعنوان ماده اولیه در سایر صنایع مورد استفاده  قرار می گیرد تولیدات مسی اغلبطبق استانداردهای کشور تولید شونده ساخته وبه بازار عرضه می شوند برای درک بهتر مس موجود در صنعت در زیر بررسی می شود.

مس کاتدیک:

مسی است که پس از تصفیه الکتریکی تولید شده ودارای هدایت الکتریکی مناسب می باشد این نوع کالا فقط بصورت ورق های کاتدی بفروش می رسد.

مس حاوی اکسیژن:

کالاهای مسی حاوی اکسیژن به انواع مختلف زیر تقسیم می شوند.

مس تصفیه شده الکتریکی-مس تصفیه شده حرارتی

هر دو اینها به دلیل داشتن اکسیژن جهت جوشکاری ولحیم کاری مناسب نمی باشند

مس های عاری از اکسیژن که به انواع زیر تقسیم می شوند:

مس عاری از اکسیژن:

مزایای چنین مسی دارا بودن خاصیت بسیار مناسب جوش ولحیمکاری بدون خطر هیدروژن تردی است.

مس اکسیژن زدایی شده توسط فسفر:

وجود فسفر به مقدار ناچیز باعث کاهش هدایت الکتریکی شده وبنابراین در صنایع الکتریکی به طور محدود استفاده می گردد ولی به واسطه نداشتن اکسیژن بالا ودارای خاصیت مناسب جوش ولحیم کاری است.

هدایت الکتریکی:

تاثیر ناخالصی ها در کاهش هدایت الکتریکی مس،براثر آنها روی باند هدایت،نوع حلالیتجانشینی ها یا بین نشینی آنها وهمچین به شکل وساختار فازهای رسوبی آنهابستگی دارد.کاهش هدایت الکتریکی درمورد محلولها بیشتر از فازهای رسوبی بوده.به همین دلیل حضور مقدار کمی اکسیژن وتشکیل اکسید عناصر ناخالص به افزایش هدایت الکتریکی مس ناخالص منجر می شودوهدایت الکتریکی مس به درجه حرارت بستگی دارد وبا کاهش درجه حرارت مقدار هدایت الکتریکی افزایش یافته وعملاً در درجات بسیار پائین وحدود صفر مطلق مقاومت الکتریکی مس نیز صفر می شود.

خواص مکانیکی:

به طور کلی مس فلزی است نرم وچکش خواروعملیات مکانیکی باعث تغییرات در خواص آن می شودمس خالص صنعتی که در صنایع الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد اغلب مس کاتدیک ویا مس عاری از اکسیژن تشکیل شده است.و در صنعت الکتریکی خواص مکانیکی مس کاتدیک از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است.با توجه به این که مقدار₅δ وΨ مس اکسیژن زدایی شده توسط فسفر به علت حذف ذرات یوتکتیک                 بیشتر از مس کاتدیک است بنابراین قابلیت انعطاف پذیری مس اکسیژن زدایی شده نیز بیشتر از مس کاتدیک می باشد.وبا توجه به این که مقدار مقاومت به ضربه مس اکسیژن زدایی شده به مراتب بیشتر از مقاومت به ضربه مس کاتدیک است بنابر این خاصیت چکش خواری آن نیز بیشترخواهد بود.           

                                                                                                                                                               خواص شیمیایی:

مس از فلزات نجیب به شمار آمده و در جدول تناوبی قبل از نقره قرار دارد واثر عوامل مختلف روی آنرا

می توان به ترتیب زیر تشریح کرد:

Cuo-Cu2o

هوا :

    مس در مجاورت هوا و رطوبت از یک قشر نازک اکسید مس که مخلوطی از 

می باشد پوشیده می شود،این قشر نازک بقیه فلز را از اکسید شدن حفظ می نماید اگردت زیادی این اکسیدها در مجاورت هوا قرار گیرند ویا سطح مس به شدت اکسید شود،رنگ مایل به سیاه آن به تدریج به رنگ سبز که مخلوطی از سولفات و کلرورهای بازی است تبدیل می گردد.و هوای محیط در تشکیل این فازها بسیار موثر بوده هب طوریکه اکثراًدر نواحی صنعتی ترکیبات سولفاتی ودر مجاورت در یاها ترکیبات کلروری به وجود می آید.

آب:

تاثیر آب بر روی مس بستگی به ترکیبات موجود در ان دارد که مهم ترین آنها وجود مقدار زیاد اکسیژن و ₂CO حل شده و میزان کم CaO در ان است آب سبک با حدوداٌ 8-4 میلی گرم CaO در هر لیتر معمولاٌ تاثیر بیشتری بر مس خواهد داشت.

نمک ها و آب دریاها:

کلرورهای قلییایی وقلیایی خاکی نسبت به مس واکنش داشته وتاثیر آنها بر محصولات مسی بستگی بهغلظت نمک و میزان اکسیژن حل شده در آنا دارد.مس معمولاً در مقابل بخار آب وآبهای شور مانند آب در یا مقاوم بوده ولی وجود اکسیژن در نمکها وغلظت آنها می تواند روی شدت خوردگی اثر گذاشته وآنرا فرسوده سازد.

اسیدها :

خوردگی مس در برابر اسیدها معمولاً از دو جنبه مورد بررسی قرار می گیرد:

الف)اسید های غیر اکسید کننده:این اسیدها روی مس معمولاً اثر چندانی نداشته وحل شدن مس در آنها به مقدارهوا واکسیژن موجود در محیط بستگی دارد مانند HCL و ₄SO₂H

ب)اسیدهای اکسید کننده:مثل ₃HCLO و ₃HNO حلال بسیارخوبی برای مس بوده ومس را در خود حل می کنند

بازها:

تاثیر بازهای مانند هیدرو اکسید سدیم وهیدرو اکسید پتاسیم بر مس مورد توجه قرار گرفته وتقریباً اثرا تمشابهی دارند.معمولاً بازهای رقیق به علت امکان حلالیت بیشتر اکسیژن در آنها اثر شدید تری نسبت به بازهای غلیظ روی مس خواهند داشت.

خواص شیمی فیزیکی:

مس مذاب قابلیت انحلال شدیدتری برای گازهای مختلف دارد.این پدیده هنگام انجماد به سرعت کاهش

می یابد/مقدار حل شدن گازها در مس بستگی به درجه حرارت وفشار جزئی گازها در محیط خارج دارد.گازها اکثراً به صورت اتمی در مذاب حل می شوند.

مشخصات ریخته گری و ذوب:

آلیاژهای مس در تنوع ترکیبات مختلف،فاصله انجماد متفاوتی دارند که پدیده انجماد پوسته ای و انجماد خمیری و انجماد یوتکتیکی وهمچنین پریتکتیکی مختلف را شامل می شوند.

آلیاژهای مس معمولاًبا نقطه ذوبی بالا تر از850 درجه سانتیگراد ودرجه ریخته گری بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد ووزن مخصوص معادل 8 گرم بر سانتیمتر مکعب بیشتر در شرایط ریخته گری آلیاژهای آهنی وچدن ها قرار می گیرند واز این رو ریخته گری آن از آلومینیم مشکل تر است وسیالیت آن نیز از آلومینیم کمتر است.

تقسیم بندی آلیاژها:

آلیاژهای مس به دو نوع آلیاژهای نوردی و ریخته گری تقسیم می شوند که از طرق مختلف ریخته گری در ماسه،قالب فلزی و اخیراً سیستم های تحت فشار شکل می گیرند.

کاربردهای مختلف مس:مصارف مختلف مس وزمینه های کاربردی آلیاژهای آن معمولاً بر یک یا چند از خواص زیر استوار است:

1)هدایت الکتریکی وحرارتی بسیارخوب و بالا   2)مقاومت به فرسودگی    3)طنین صدا

4)مقاومت بسیار خوب در محیط های خورنده وخوردگی  5)رنگهای دلپذیر و زیبا

6)تنوع آلیاژی در ساخت قطعات  7)مقاومت به کشش وفشار

مصارف مختلف مس:در دو حوزه صنعتی ومهندسی وامور ساختمانی عمرانی بیشترین کاربرد را دارند،در بخش صنایع و مهندسی:عمدتاً در مبدلهای حرارتی وبویلرها به جهت قابلیت هدایت حرارتی خوب ومقاومت مناسب در مقابل خوردگی وفشار به صورت لوله های مسی در ساخت وسایل حرارتی برودتی نطیر یخچال و بخاری وآبگرمکن ودر صنعت گاز در وسایل گاز سوز ودر خطوط انتقال نیرو یکی از پر کاربردترین فلزات در صنعت برق است.