مس و آلیاژهای مس، از پرکاربردترین فلزات در بسیاری از صنایع می باشند.
ترکیبی از خواص فیزیکی مانند استحکام، رسانایی، مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت ماشینکاری و شکل پذیری، مس را برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب نموده است. این خواص را می توان با ایجاد تغییر در ترکیب و روش های ساخت، افزایش داد.
معیارهای انتخاب اولیه برای مس و آلیاژهای مس
هدایت الکتریکی: مس دارای بالاترین رسانایی در بین فلزات مهندسی است. نقره یا عناصر دیگر ممکن است برای افزایش استحکام، سختی یا سایر خواص، بدون از دست دادن رسانایی به ترکیب آن اضافه شوند.
هدایت حرارتی: این خاصیت مشابه هدایت الکتریکی است. از آلیاژهای مس ممکن است برای این خاصیت استفاده شود، جایی که مقاومت در برابر خوردگی خوب با افزایش آلیاژسازی، کاهش رسانایی را جبران می کند.
رنگ و ظاهر: بسیاری از آلیاژهای مس کاربردهای تزئینی دارند، یا به شکل و ظاهر اصلی خود و یا پس از آبکاری. مس و آلیاژهای مس دارای رنگ‌های متمایزی هستند، از صورتی تا زرد، طلایی و سبز تا برنز تیره. قرار گرفتن در معرض اتمسفر می تواند سطح سبز یا برنزی ایجاد کند.
کاربردهای مس
مس و آلیاژهای مس را می توان در طیف وسیعی از کاربردها استفاده کرد. برخی از این کاربردها عبارتند از:
- خطوط انتقال نیرو
- کاربردهای معماری
- ظروف پخت و پز
- شمع ها
- سیم کشی برق و کابل
- سیم های رسانایی بالا
- الکترودها
- مبدل های حرارتی و لوله های تبرید
- لوله کشی
- بوته های مسی
بیشترین کاربرد مس در صنعت ساختمان است. در صنعت ساختمان، استفاده از مواد ساخته شده بر پایه مس گسترده است.
کاربردهای مرتبط با صنعت ساختمان ساخت سقف
- ساخت روکش
- سیستم های گرمایشی
- لوله و اتصالات آب
- خطوط نفت و گاز
- سیم کشی برق
انواع آلیاژهای مس
مس خالص : مس های خالص تجاری بسیار نرم و انعطاف پذیر هستند و حاوی حدود 0.7 درصد ناخالصی کل هستند. این مواد به دلیل هدایت الکتریکی و حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی، ظاهر، رنگ و سهولت کار استفاده می شوند. آنها بالاترین رسانایی فلزات مهندسی را دارند و بسیار انعطاف پذیر هستند و به راحتی لحیم کاری و به طور کلی جوش می شوند. کاربردهای معمول عبارتند از سیم کشی و اتصالات برق، شینه ها، مبدل های حرارتی، سقف ها، روکش دیوار، لوله های آب، هوا و … .
آلیاژهای با درصد خلوص بالای مس، معمولا حاوی مقادیر کمی از عناصر آلیاژی مختلف مانند بریلیم، کروم، زیرکونیوم، قلع، نقره، گوگرد یا آهن هستند. این عناصر یک یا چند ویژگی اساسی مس مانند استحکام، مقاومت در برابر خزش، قابلیت ماشینکاری یا جوش پذیری را تغییر می دهند.
برنج
برنج‌ها آلیاژهای روی-مس هستند که تا حدود 45 درصد روی دارند و احتمالاً به منظور افزایش قابلیت ماشینکاری، حاوری مقداری سرب و به منظور افزایش استحکام، مقادیری قلع دارند. آلیاژهای روی-مس تک فاز هستند و در شرایط کارشده، معمولا تا حدود 37 درصد روی دارند. آلیاژهای تک فاز دارای شکل پذیری عالی هستند و اغلب در شرایط سرد کار برای استحکام بهتر استفاده می شوند. آلیاژهایی با بیش از 37 درصد روی، دو فاز هستند و حتی از استحکام بالاتری برخوردارند، اما در دمای اتاق انعطاف پذیری محدودتری نسبت به آلیاژهای تک فاز دارند. برنج های دو فاز معمولاً به صورت ریخته گری یا گرم کار تولید می شوند.
کاربردهای معمول برنج ها عبارتند از معماری، ظروف، هسته ها و مخازن رادیاتور، پایانه های الکتریکی، شاخه ها و اتصالات لامپ، قفل، دستگیره درها، پلاک ها ، تجهیزات لوله کشی، بست ها، آستر سیلندر و …
برنج ها به دو دسته تقسیم می شوند:
- آلیاژهای آلفا با کمتر از 37 درصد روی. این آلیاژها انعطاف پذیر هستند و می توان آنها را سرد کرد.
- آلیاژهای آلفا/بتا یا داپلکس با 37-45 درصد روی. این آلیاژها انعطاف پذیری سرد محدودتریی دارند و معمولا سخت تر و مستحکم تر هستند.
سه خانواده اصلی از برنج های آلیاژی کارشده وجود دارد:
- آلیاژهای مس- روی
- آلیاژهای مس-روی-سرب (برنج سرب دار)
- آلیاژهای مس-روی-قلع (برنج قلع)
آلیاژهای برنج ریخته گری را می توان به چهار خانواده اصلی تقسیم کرد:
- آلیاژهای مس-قلع-روی (برنج قرمز، نیمه قرمز و زرد)
- آلیاژهای برنز-منگنز (برنج‌های زرد با استحکام بالا) و آلیاژهای برنز-سرب-منگنز (برنج‌های زرد سرب دار با استحکام بالا)
- آلیاژهای مس-روی-سیلیسیوم (برنج سیلیسیومی- برنزی)
- آلیاژهای مس-بیسموت ریخته گری و مس-بیسموت-سلنیوم.
برنز
برنزها آلیاژهای مس با قلع، به علاوه حداقل یکی از عناصر فسفر، آلومینیوم، سیلیسیوم، منگنز و نیکل هستند. این آلیاژها می توانند به استحکام بالایی همراه با مقاومت در برابر خوردگی خوب دست یابند. از این آلیاژها برای فنرها ، قالب های فلزی، یاتاقان ها، بوش ها، اتصالات و … استفاده می شوند. استفاده از برنز ریخته گری برای مجسمه سازی به خوبی شناخته شده است.
نیکل-مس
آلیاژهای مس با نیکل، با مقادیر کمی آهن و گاهی اوقات سایر مواد افزودنی آلیاژی جزئی مانند کروم یا قلع هستند. این آلیاژها مقاومت در برابر خوردگی فوق العاده ای در آب دارند و به طور گسترده در کاربردهای آب دریا مانند مبدل های حرارتی، کندانسورها، پمپ ها و سیستم های لوله کشی، پوشش بدنه قایق ها استفاده می شود.
نقره-نیکل
این آلیاژها حاوی 55 تا 65 درصد مس آلیاژی با نیکل و روی هستند و گاهی اوقات به منظور افزایش قابلیت ماشینکاری، به آن سرب اضافه می‌کنند. این آلیاژها نام گمراه کننده خود را از ظاهرشان گرفته اند که شبیه نقره خالص است، اگرچه هیچ افزودنی نقره در آنها وجود ندارد. از آنها برای جواهرات و پلاک های اسم، به عنوان فنر، بست، سکه، کلید و قطعات دوربین استفاده می شود.
