النحاس الخالي من الأكسجين: الميزات ، الفوائد ، التطبيقات

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

النحاس معدن موجود في حياة الإنسان منذ آلاف السنين. في العصور القديمة ، كان يستخدم بشكل رئيسي لإنتاج سبائك البرونز مع القصدير. في اللاتينية ، اسمها Cuprum. أعطته جزيرة قبرص القديمة التي كانت من أوائل الأماكن التي تم فيها استخراج النحاس وصهره من المناجم.

الخلفية التاريخية ، توصيف النحاس

ينتمي النحاس إلى ترتيب العناصر الكيميائية الأساسية. في شكله الطبيعي (النقي) ، هو معدن ذو صبغة حمراء برتقالية. يتم استخدامه لصنع مجموعة كبيرة جدًا من المنتجات ، والتي تشمل الأسلاك الكهربائية والأطباق والأنابيب ومشعات السيارات وما إلى ذلك.

تشير المعلومات من علماء الآثار إلى أن النحاس بدأ في استخدامه منذ أكثر من عشرة آلاف عام. لذا فإن القلادة النحاسية المكتشفة في المناطق الشمالية للعراق الحديث صنعت حوالي عام 8700 قبل الميلاد.

يتميز النحاس بموصلية حرارية وكهربائية عالية ويسهل معالجته على السواء الساخن والبارد. انها لديهامقاومة عالية للتآكل. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن النحاس يخلق طبقة واقية رقيقة جدًا من الأكسيد على سطحه نتيجة تفاعله مع الأكسجين.

وجد النحاس تطبيقًا واسعًا في إنتاج الأسلاك الصوتية والكهربائية وغيرها ، موجود هناك كمعدن عالي النقاء أو مع إضافات صغيرة من الفضة والزرنيخ والفوسفور والتيلوريوم والكبريت.

عملية الاستلام

يتم إنتاج النحاس الخالي من الأكسجين عالي النقاء في عملية تسمى التكرير الكهربائي. تستقر على كاثودات الخلايا الكهربائية ، ونتيجة لذلك لها اسم مختلف - نحاس الكاثود. تصل درجة النقاء إلى حوالي 99.99٪. يسمى هذا المعدن أيضًا بالنحاس الخالي من الأكسجين ، والذي يتمتع بدرجة عالية من التنقية (OFC - النحاس الخالي من الأكسجين).

يُسكب النحاس النقي المصهور لاحقًا في قوالب خاصة ذات مقاطع مربعة أو مستطيلة. تتم هذه العملية في فراغ ، في غياب الأكسجين ، مما يمنع تغلغلها في المعدن المنصهر. إن عدم وجود شوائب الأكسجين في مثل هذا النحاس يزيد بشكل كبير من التوصيل الكهربائي والقوة.

نظافة

نحاس OFC الخالي من الأكسجين له درجات مختلفة من التنقية. يشار إلى نقاء المعدن كما يلي: " N". بدلاً من علامة النجمة () ، يتم إدخال رقم يكشف عن معلومات حول عدد التسعة بعد العلامة العشرية. وبالتالي ، فإن العلامة التجارية للنحاس الخالي من الأكسجين OFC 6N تشير إلى أن المعدن النقي فيه هو 99.999999٪. كمية المادة الغريبة 0.000001٪.

تم إنتاج أول إنتاج من النحاس عالي الجودة 6N في عام 1985 في اليابان بواسطة شركة Nippon Mining Co. دخل النحاس الخالي من الأكسجين عالي النقاء في الإنتاج الضخم في عام 1987. ثم كانت المجالات الرئيسية للتطبيق هي الأسلاك الصوتية ، وكابلات شبكة التوصيل البيني.

حاليًا ، ينتج الكثير من الشركات المصنعة في العالم ، بما في ذلك الاتحاد الروسي ، مثل هذا النحاس النقي.

تدعي بعض الشركات أنها حققت درجة تنقية أعلى من 6-7 نيوتن ، و 8 نيوتن ، وما إلى ذلك ، ولكن يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه في الوقت الحالي لا توجد وحدة في تحديد معايير نقاء النحاس الخالي من الأكسجين وجودتها. في بعض الحالات ، لا يؤخذ ببساطة في الاعتبار وجود أي شوائب. عادة ، تشمل هذه الشوائب الأجنبية الفضة.

فضائل معدنية

تشمل مزايا النحاس الخالي من الأكسجين OFC:

• في الفراغ ، عند تسخينها ، لا تنكسر ولا تصبح هشة ؛
• قادرة على تغيير الشكل بسهولة أثناء التشوه البارد (عند التعرض للضغط في درجة حرارة الغرفة أو بالقرب منها) ؛
• لا يغير اللون في ظل ظروف مختلفة ؛
• متوسط المقاومة الكهربائية لمثل هذا المعدن ثابت ؛
• الموصلية عالية دائمًا ؛
• هذا المعدن متجانس في هيكله
• تتم معالجتها بحرية بالنحاس واللحام.

التطبيقات

نظرًا لصفاته وخصائصه ، فهو خالٍ من الأكسجينوجد النحاس تطبيقًا في مجموعة متنوعة من المنتجات ، وهي:

• اللفات المحولات مصنوعة منه ؛
• المستخدمة في إنتاج الكابلات المحورية ؛
• المستخدمة في الأنظمة والأجهزة الإلكترونية ؛
• معدن أساسي في الموصلات الفائقة والمسرعات الخطية ؛
• هي عنصر هيكلي مهم في أسلاك وكابلات الاتصالات المعدة للتشغيل تحت الماء ؛
• جزء من أسلاك المحولات الحالية.

يستخدم النحاس الخالي من الأكسجين أيضًا في تقنية التفريغ. لا غنى عنه في تصميم أنظمة توزيع الفراغ وأشباه الموصلات.

يستخدم على نطاق واسع في تصنيع منتجات صناعة الفضاء.

من بين المجالات الأخرى التي يستخدم فيها النحاس الخالي من الأكسجين: الإلكترونيات اللاسلكية ، والإلكترونيات الدقيقة ، والراديو والأجهزة ، والطاقة النووية ، والمجوهرات وصناعات البناء.

الأسلاك والأنابيب مصنوعة منه ، وهي مصممة للعمل في المجالات الكهرومغناطيسية القوية. النحاس الخالي من الأكسجين هو أساس تصنيع الأنودات الكهروكيميائية.

تطبيقات النحاس الكاثود

منتجات الكابلات الحديثة المصنوعة من النحاس الخالي من الأكسجين موصلة للغاية. هذا يجعل من الممكن تنفيذ إشارات كهربائية ذات نطاق ترددي عالٍ مع مقاطع سلكية أصغر.

ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن الكابلات النحاسية الخالية من الأكسجين لم يتم استخدامها على نطاق واسع. وكل ذلك بسببالأسلاك المصنوعة من هذا المعدن باهظة الثمن. لتحقيق المعلمات المرغوبة ، يستخدمون النحاس البسيط بقطر كبير ، ويفضلون عدم إنفاق الأموال على المنتجات النحاسية باهظة الثمن الخالية من الأكسجين.

ولكن هناك أيضًا مناطق يُفضل فيها التوصيل العالي مع أقطار الأسلاك الصغيرة. هذا ضروري لضمان المظهر الجمالي ، من بين أمور أخرى. تشمل هذه المجالات إنتاج معدات موسيقية ، وسماعات رأس عالية الجودة ، بالإضافة إلى تلك التي تحتاج فيها للحصول على أجهزة تعيد إنتاج أصوات عالية الجودة بمستوى احترافي.

عند استخدام مثل هذا النحاس ، يتم ملاحظة مزاياها في مقاومة التآكل الداخلي. بسبب هذه الخاصية ، لا تفقد الأسلاك النحاسية الخالية من الأكسجين خصائصها بمرور الوقت. لهذا السبب تستخدم الكابلات المملوءة بهذا المعدن في البيئات التي ترتفع فيها نسبة الرطوبة.