1. كيفية معرفة ما إذا كان النحاس نقيًا
(1) التفتيش البصري والسطحي
اللون والبريق: النحاس النقي له لون مميز ومشرقسمك السلمون-لون وردي إلى محمر-بريق برتقاليعندما يتم تنظيفها أو تلميعها حديثًا. النحاس غير النقي (على سبيل المثال، النحاس الأصفر، وهو النحاس-سبائك الزنك) غالبًا ما يبدو أكثر اصفرارًا أو فضيًا؛ قد يكون للبرونز (النحاس-القصدير) لون ذهبي أو بني باهت. مع مرور الوقت، يكتسب النحاس النقي لونًا بنيًا داكنًا أو مخضرًا (زنجار) من الأكسدة، ولكن المعدن الأساسي (إذا تم خدشه قليلاً) يجب أن يظل يظهر اللون المحمر المميز.
توحيد السطح: يحتوي النحاس النقي عادة على نسيج سطحي ثابت. قد تحتوي السبائك مثل النحاس أو البرونز على اختلافات طفيفة في اللون أو البنية الحبيبية، خاصة إذا كانت مصبوبة أو مصنعة آليًا.
(2) اختبارات الملكية الفيزيائية
فحص الكثافة: يتمتع النحاس النقي بكثافة محددة جيدًا-تبلغ حوالي 8.96 جم/سم مكعب. لتقريب هذا:
قم بقياس كتلة النحاس باستخدام الميزان.
احسب حجمها (على سبيل المثال، بالنسبة للقطعة الصلبة، استخدم إزاحة الماء: اغمرها في أسطوانة مدرجة وقم بقياس ارتفاع الماء).
حساب الكثافة (الكتلة/الحجم). تشير القيمة الأقل بكثير من 8.96 جم/سم مكعب إلى وجود شوائب (على سبيل المثال، سبائك النحاس والألمنيوم- ذات كثافة أقل).
اختبار الصلابة: النحاس النقي ناعم نسبيًا (صلابة موهس 2.5–3، أكثر ليونة من البنس، وهو النحاس-الزنك المطلي). إن خدشها بمسمار فولاذي حاد سيترك علامة واضحة وعميقة؛ تعتبر السبائك مثل النحاس أو البرونز أكثر صلابة وستقاوم الخدش بشكل أكبر.
القابلية للطرق والليونة: النحاس النقي مرن للغاية (يمكن طرقه إلى صفائح رقيقة) ومرن (يمكن سحبه إلى أسلاك رفيعة) دون أن يتشقق. قد يكون النحاس أو السبائك غير النقية هشة، خاصة إذا كانت تحتوي على الحديد أو الرصاص.
الموصلية الحرارية والكهربائية: يعتبر النحاس النقي من أفضل موصلات الحرارة والكهرباء. اختبار بسيط: المس جسمًا معدنيًا ساخنًا بالنحاس-وسيعمل النحاس النقي على نقل الحرارة بسرعة إلى يدك. بالنسبة للكهرباء، استخدم مقياسًا متعددًا لقياس المقاومة: سيكون للنحاس النقي مقاومة منخفضة جدًا (على سبيل المثال، ~1.72×10⁻⁸ أوم عند 20 درجة)؛ تشير المقاومة الأعلى إلى وجود شوائب.
(3) الاختبارات الكيميائية
اختبار المغناطيس: النحاس النقيغير-مغناطيسي. إذا التصق المغناطيس بالمعدن، فمن المحتمل أنه يحتوي على شوائب من الحديد أو النيكل أو الكوبالت (على سبيل المثال، بعض سبائك النحاس-النيكل ممغنطة). ملاحظة: هذا يستبعد فقط الشوائب المغناطيسية، وليس الشوائب غير المغناطيسية مثل الزنك أو القصدير.
تفاعل حمض النيتريك: (تحذير: حمض النيتريك مادة أكالة-ارتدي القفازات والنظارات الواقية.) يتفاعل النحاس النقي مع حمض النيتريك المركز لينتج محلول أخضر أزرق- (نترات النحاس) وأبخرة بنية (ثاني أكسيد النيتروجين). قد تنتج السبائك ألوانًا مختلفة: قد ينتج النحاس (النحاس-الزنك) محلولًا شاحبًا، بينما يمكن أن يشكل البرونز (النحاس-القصدير) راسبًا حليبيًا.
اختبار خلات الرصاص: للتحقق من وجود شوائب الرصاص (الشائعة في-النحاس منخفض الدرجة)، افرك النحاس بقطعة قطن مغموسة في محلول خلات الرصاص. في حالة وجود الرصاص، سوف تتحول المسحة إلى اللون الأسود؛ النحاس النقي لا يترك أي تغيير في اللون.
(4) الأساليب التحليلية المتقدمة (المعملية)
التحليل الطيفي للامتصاص الذري (AAS) أو البلازما المقترنة حثياً (ICP): تقوم هذه التقنيات بقياس الشوائب النزرة بدقة عالية، وتحديد النسبة المئوية الدقيقة للنحاس (يجب أن يكون النحاس النقي أكبر من أو يساوي 99.9% من النحاس).
فلورة الأشعة السينية (XRF)-: طريقة غير مدمرة تحدد العناصر الموجودة في النحاس عن طريق تحليل الأشعة السينية المنبعثة -، وتكتشف بسرعة عناصر السبائك مثل الزنك أو القصدير أو النيكل.
2. في ماذا نستخدم النحاس والنيكل؟
استخدامات النحاس
صناعة الكهرباء والإلكترونيات:
إن الاستخدام الأكبر للنحاس-بقدرته على التوصيل الكهربائي الاستثنائي (في المرتبة الثانية بعد الفضة) يجعله مثاليًا لما يلي:
الأسلاك والكابلات الكهربائية (خطوط نقل الطاقة، الأسلاك المنزلية، كابلات الإيثرنت).
لوحات الدوائر (آثار النحاس تربط المكونات).
المحركات والمولدات والمحولات (اللفائف النحاسية تنقل الكهرباء بكفاءة).
السباكة والتكييف:
إن مقاومة النحاس للتآكل (في المياه العذبة) وقابليته للطرق تجعله معيارًا لما يلي:
مواسير السباكة ووصلاتها (مقاومة للصدأ وتراكم الحجم).
المبادلات الحرارية في مكيفات الهواء والثلاجات وسخانات المياه (توصيل حراري ممتاز ينقل الحرارة بكفاءة).
بناء:
الأسقف والكسوة (تطوّر طبقة خضراء واقية مع مرور الوقت، وتدوم لعقود).
التفاصيل المعمارية (على سبيل المثال، التماثيل والقباب-القابلة للتصميمات المعقدة).
مواصلات:
السيارات: الأسلاك النحاسية في المحركات، والمشعات (نقل الحرارة)، وبطاريات المركبات الكهربائية (مجمعات التيار).
الفضاء الجوي: الأنظمة الكهربائية والمبادلات الحرارية في الطائرات.
الآلات الصناعية:
المضخات والصمامات والحشيات (مقاومة التآكل لمعالجة السوائل).
المحامل والبطانات (احتكاك منخفض عند التشحيم).
استخدامات النيكل
إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ:
يتم استخدام حوالي 60-70% من النيكل العالمي في صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ (على سبيل المثال، يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ 304 على 8-10% نيكل). يعمل النيكل على تحسين مقاومة التآكل، والليونة، و-قوة درجة الحرارة العالية-الحرجة لـ:
أدوات المطبخ (المغاسل والأفران) وأدوات المائدة ومعدات تجهيز الأغذية.
البناء (واجهات المباني وخطوط الأنابيب) وقطع غيار السيارات (أنظمة العادم).
البطاريات:
بطاريات النيكل-معدن هيدريد (NiMH) (السيارات الهجين والإلكترونيات المحمولة).
تعمل بطاريات الليثيوم-النيكل-الكوبالت-الألومنيوم (NCA) والليثيوم-النيكل-المنجنيز-الكوبالت (NCM) (المركبات الكهربائية والهواتف الذكية)-النيكل على تعزيز كثافة الطاقة.
السبائك الفائقة:
السبائك الفائقة المعتمدة على النيكل (50-80% نيكل، بالإضافة إلى الكروم والكوبالت، وما إلى ذلك) تحتفظ بالقوة عند درجة حرارة 800-1200 درجة، وتستخدم في:
توربينات المحركات النفاثة وتوربينات الغاز (محطات توليد الطاقة).
مكونات الفضاء الجوي (محركات الصواريخ، الأجزاء الهيكلية للطائرات).
الطلاء والطلاءات:
طلاء نيكل غير كهربائي (طلاء EN) على المعادن (مثل الفولاذ والألمنيوم) لتحسين مقاومة التآكل ومقاومة التآكل وقابلية اللحام-المستخدم في الإلكترونيات وقطع غيار السيارات والأجهزة الطبية.
سبائك مع النحاس (كوبرونيكل):
يستخدم الكوبرونيكل (على سبيل المثال، 70% نحاس، 30% نيكل) في:
الأجهزة البحرية (هياكل السفن والمراوح) وأنابيب مياه البحر (تقاوم التآكل بالمياه المالحة).
العملات المعدنية (على سبيل المثال، النيكل الأمريكي يتكون من 75% نحاس، و25% نيكل؛ وتحتوي عملات اليورو على كوبرونيكل).
الاستخدامات المشتركة (سبائك-النحاس والنيكل)
المبادلات الحرارية لمحطات تحلية المياه (تقاوم تآكل مياه البحر والحشف الحيوي).
تجمع الموصلات الكهربائية في البيئات القاسية (مثل منصات النفط والإعدادات الصناعية)- بين موصلية النحاس ومقاومة النيكل للتآكل.
