ينتمي النحاس والنحاس والبرونز، المصنف عمومًا على أنه معادن غير حديدية، إلى نفس المجموعة التي تسمى المعادن الحمراء. تتميز جميعها بميزات مقاومة التآكل، والتوصيل الكهربائي/الحراري العالي، وقابلية اللحام التي تجعلها مستخدمة على نطاق واسع في صناعات مثل الهندسة المعمارية والإلكترونيات والأعمال الفنية والآلات.
في حين أن هذه المعادن تشترك في خصائص مماثلة، فإن كل منها يمتلك خصائص فريدة تعتبر حاسمة لتطبيقات محددة. يعد فهم الاختلافات بينهما أمرًا مهمًا لاختيار الأنسب لمشاريعك.
توضح هذه المقالة الخصائص المميزة لكل منها، مع توضيح الاختلافات بين النحاس والنحاس والبرونز. سنرشدك لإيجاد حل أفضل لاختيار المادة المناسبة لمشروعك.
النحاس، المسمى بـ Cu في الجدول الدوري، هو عنصر معدني يتواجد بشكل طبيعي وله لون برتقالي محمر مميز. وهو أحد المعادن القليلة الموجودة في الطبيعة والتي يمكن معالجتها مباشرة، ولأن النحاس أنقى، فإنه غالبًا ما يكون له قيمة أكبر ويمكن إعادة تدويره دون فقدان أي جودة.
يتم تصنيف النحاس إلى درجات مختلفة بناءً على نقائه، بالإضافة إلى نوع ومحتوى العناصر المضافة الأخرى. فيما يلي بعض الدرجات الشائعة للنحاس:
النحاس ذو الدرجة الصلبة كهربائياً (ETP) (C11000): يحتوي على ما لا يقل عن 99.90% من النحاس، وهو النوع الأكثر شيوعًا من النحاس. إنها لا تعرض أعلى مستوى من التوصيل الحراري والكهربائي فحسب، بل تتميز أيضًا بقابلية تشكيل وليونة ممتازة.
النحاس عالي التوصيل الخالي من الأكسجين (OFHC) (C10100): نحاس عالي التوصيل مع مستويات منخفضة للغاية من الأكسجين. هذه الخاصية تعزز التوصيل الكهربائي وتقلل من خطر الأكسدة.
النحاس عالي الفسفور منزوع الأكسدة (DHP) (C12200): يشبه ميكانيكيًا C11000 ولكنه يحتوي على كمية صغيرة من الفوسفور. تعمل هذه الإضافة على إزالة الأكسجين من المعدن، مما يعزز قابلية اللحام وقدرات اللحام بالنحاس بينما يمنع أيضًا تقصف الهيدروجين.
نحاس التيلوريوم (C14500):يحتوي على نسبة صغيرة من التيلوريوم، عادة ما بين 0.4% و0.7%. تعمل إضافة التيلوريوم على تحسين قابلية التشغيل الآلي دون التأثير بشكل كبير على التوصيلية.
النحاس عبارة عن سبيكة تتكون أساسًا من النحاس والزنك، بالإضافة إلى كميات ضئيلة من معادن أخرى. تؤثر نسب الزنك وهذه العناصر الإضافية بشكل كبير على اللون - بدءًا من النحاس المحمر العميق إلى الذهب الأصفر الفاتح - وعلى الخواص الميكانيكية للنحاس. على سبيل المثال، زيادة محتوى الزنك بشكل عام يعزز القوة ولكنه قد يقلل من الليونة، مما يجعل السبيكة أكثر صلابة وأكثر هشاشة. بالإضافة إلى ذلك، عادة ما يكون النحاس أقل تكلفة من النحاس النقي بسبب احتوائه على الزنك، والذي يكلف أقل.
هناك درجات مختلفة من النحاس الأصفر، يتم تصنيفها في المقام الأول على أساس نسبة النحاس إلى الزنك وإضافة عناصر صناعة السبائك الأخرى. الشائعة هي كما يلي:
خرطوشة النحاس (C26000): تتكون هذه السبيكة عادةً من 70% نحاس و30% زنك، وهي تتفوق في العمل البارد، مما يوفر قوة وليونة جيدة. إنه مثالي لأغلفة الذخيرة ونوى الرادياتير والمبادلات الحرارية والمكونات الكهربائية مثل الموصلات والمحطات الطرفية.
النحاس الأصفر (C27200): مع محتوى زنك أعلى من C26000، يتميز بلون أصفر ساطع وقابلية تشكيل جيدة. غالبًا ما يستخدم في التطبيقات الصناعية والمعمارية.
النحاس منخفض الرصاص (C33000): يمكن تصنيع هذه السبيكة بدرجة عالية مع نسبة منخفضة من الرصاص، وتتوافق مع المعايير البيئية الأكثر صرامة، مما يجعلها مثالية للتركيبات مثل أنظمة مياه الشرب.
ساعة من النحاس (C35300):تسمح قابليتها للتصنيع الممتازة بالتصنيع الدقيق، خاصة في تصنيع الساعات والساعات.
النحاس الأصفر القابل للقطع (C36000):يشتهر بقابليته الفائقة للطرق والتصنيع، ويستخدم على نطاق واسع في اللحام والنحاس وصنع التركيبات والمثبتات والصمامات. وهو النوع الأكثر شيوعًا من النحاس.
البرونز المعماري (C38500): تم اختياره نظرًا لقدرته الممتازة في التصنيع ومظهره الجذاب، وهو مثالي للأجهزة المعمارية والعناصر الزخرفية.
النحاس البحري (C46400): مع كمية صغيرة من القصدير، يوفر مقاومة فائقة للتآكل بمياه البحر، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات والمكونات البحرية المعرضة لبيئات قاسية.
البرونز عبارة عن سبيكة بنية ذهبية تتكون أساسًا من النحاس والقصدير، وتتضمن عناصر مثل الألومنيوم والمنغنيز والسيليكون والفوسفور بكميات صغيرة. وقد تم استخدامه منذ آلاف السنين، ويعود تاريخه إلى الحضارات القديمة عام 3500 قبل الميلاد.
مع تقدم تكنولوجيا معالجة المعادن وزيادة الطلب على خصائص المواد المحسنة، اكتشف الباحثون إضافة عناصر أخرى لتعزيز أداء البرونز. فيما يلي الأنواع الشائعة من البرونز.
القصدير البرونزي عالي الرصاص (C93200): يُستخدم بشكل شائع للمحامل (غالبًا ما يشار إليها باسم "المحمل البرونزي")، والبطانات، ومكونات المضخة والصمامات، والتطبيقات الميكانيكية حيث القوة المعتدلة والمقاومة الجيدة للتآكل و هناك حاجة المسيل للدموع.
برونز الألومنيوم (C95400): يُعرف بأنه أقوى وأقوى أنواع البرونز، وهو شديد المقاومة للتآكل في المياه المالحة، مما يجعله مناسبًا للمضخات والصمامات ومكونات السفن. كما أنها تستخدم في التطبيقات الثقيلة مثل معدات هبوط الطائرات.
الفوسفور البرونزي (C51000): يشتهر برونز الفوسفور بمقاومته الممتازة للتعب، والمقاومة الجيدة للتآكل، والقوة العالية، ويستخدم بشكل شائع في تطبيقات مثل النوابض، والمثبتات، والموصلات الكهربائية، والمحامل، حيث تكون المكونات التعرض لضغوط متكررة وبيئات قاسية.
برونز السيليكون (C65500): يتمتع بقوة عالية، ومقاومة ممتازة للتآكل، خاصة في الظروف البحرية، وقابلية تشغيل جيدة. يتم استخدامه على نطاق واسع للأجهزة البحرية والتطبيقات المعمارية ومكونات المضخات والصمامات، حيث يعد طول العمر والجاذبية الجمالية أمرًا بالغ الأهمية.
للتمييز بين خصائصها المميزة، لنبدأ بفحص الجدول أدناه لإجراء مقارنة أولية.
| ملكية | برونزية | النحاس | نحاس |
| تكوين العنصر | النحاس والقصدير وغيرها | النحاس والزنك وغيرها | النحاس النقي |
| اللون/المظهر | بني محمر | يشبه الذهب | البرتقالي والأحمر |
| مقاومة التآكل | ممتاز | متوسط | جيد جدًا |
| الموصلية الكهربائية | معتدل | عالي | عالية جدًا |
| الموصلية الحرارية | 229~1440 وحدة حرارية بريطانية/ساعة-قدم²-درجة فهرنهايت | 64 وحدة حرارية بريطانية/ساعة-قدم²-درجة فهرنهايت. | 223 وحدة حرارية بريطانية/ساعة-قدم²-درجة فهرنهايت |
| نقطة الانصهار | تقريبا. 950 - 1050 درجة مئوية | تقريبا. 900-940 درجة مئوية | 1085 درجة مئوية |
| كثافة | 7.5 ~ 8.8 جرام/ج㎥ | 8.4 ~ 8.7 جم / ج ㎥ | 8.96 جرام/متر مكعب |
| صلابة | 40 ~ 420 دينار بحريني | 55~73 بي إتش إن | 35 دينار بحريني |
| قوة العائد | 125-800 ميجا باسكال | 95 إلى 124 ميجا باسكال | 33.3 ميجا باسكال |
| قوة الشد | 350 إلى 635 ميجا باسكال | 338 إلى 469 ميجا باسكال | 210 ميجا باسكال |
| القدرة على التصنيع | عادل إلى جيد | جيد إلى ممتاز | عدل |
| قابلية اللحام | فقير | جيد | ممتاز |
بعد ذلك، دعونا نجري مقارنات محددة في تكوين العناصر، والمظهر، ومقاومة التآكل، والموصلية، والكثافة والوزن، والصلابة، والقوة، وقابلية التشغيل الآلي وقابلية اللحام.
النحاس هو معدن عنصري نقي، له الرمز الكيميائي Cu وعدده الذري 29 في الجدول الدوري.
النحاس الأصفر عبارة عن سبيكة من النحاس والزنك تحتوي على النحاس (60%~90%) والزنك (10%~40%)، وفي بعض الأحيان يتم خلطه بالقصدير أو الرصاص أو الألومنيوم أو النيكل.
يتكون البرونز أساسًا من النحاس (80%~90%) والقصدير (10%~20%)، مع إضافات عرضية لعناصر أخرى مثل الألومنيوم أو الزنك.
النحاس، كما يوحي اسمه، له مظهر يشبه الذهب. وهذا يجعل من السهل التمييز بين الاثنين الآخرين. يشترك البرونز والنحاس في اللون البني المحمر نفسه. وبالمقارنة، يتمتع النحاس بلون برتقالي محمر مميز مقارنة باللون الذهبي الباهت للبرونز. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يُظهر البرونز حلقات باهتة على سطحه، والتي يمكن أن تكون بمثابة ميزة مميزة مهمة.
يظهر البرونز عادة مقاومة أفضل للتآكل من النحاس والنحاس، خاصة في بيئات المياه المالحة بسبب محتواه من القصدير. علاوة على ذلك، يمكن تعزيز مقاومته من خلال دمج عناصر إضافية مثل الألومنيوم والفوسفور.
يشكل النحاس، على الرغم من أنه أقل مقاومة قليلًا في البيئات البحرية، طبقة واقية من الزنجار بمرور الوقت، مما يساعد على منع المزيد من التدهور.
النحاس، على الرغم من أنه لا يزال يقدم بعض المقاومة، إلا أنه أقل مقاومة بشكل عام وقد يتعرض للتآكل المتسارع عند تعرضه لمواد كيميائية معينة أو ظروف المياه المالحة.
يظهر النحاس والنحاس والبرونز مستويات مختلفة من التوصيل الكهربائي والحراري بسبب تركيباتها المميزة.
كهربائيًا، يبرز النحاس كأحد المعادن الأكثر شهرة بسبب موصليته الكهربائية المتميزة، حيث يتميز بتصنيف موصلية بنسبة 100%. يُظهر النحاس حوالي 28% من موصلية النحاس، بينما يتخلف البرونز بحوالي 15%.
من الناحية الحرارية، يتميز البرونز بأعلى موصلية حرارية بين الثلاثة، حيث يحتل النحاس المركز الثاني، ويأتي النحاس في المرتبة الثانية بأدنى موصلية حرارية.
النحاس، وهو عنصر نقي، ذو كثافة عالية نسبيًا تبلغ 8.96 جم/سم مكعب، يُظهر الوزن الأعلى بين المعادن الثلاثة. النحاس هو سبيكة من النحاس والزنك، وتقل كثافتها مع زيادة نسبة الزنك. وذلك لأن كثافة الزنك أقل مقارنة بالنحاس (7.14 جم/سم3). البرونز هو في المقام الأول سبيكة من النحاس والقصدير، وتختلف كثافته اعتمادًا على كمية القصدير أو العناصر الإضافية الأخرى المستخدمة (مثل الألومنيوم أو السيليكون أو الفوسفور). تبلغ كثافة القصدير حوالي 7.31 جم/سم3، وهي أقل من كثافة النحاس.
وفقًا للقيم الموجودة على مقياس صلابة بريجنل، البرونز> النحاس> النحاس.
النحاس النقي هو الأنعم بين المعادن الثلاثة، بينما البرونز هو الأصعب ولكنه عرضة للتشقق لأنه أكثر هشاشة.
تشير القوة إلى قدرة المادة على مقاومة التشوه والضرر عند تعرضها لقوى خارجية. هناك علاقة قوية بين الصلابة والقوة (كل من الخضوع والشد). المواد الأكثر صلابة عادة ما تكون أقوى ولكنها قد تكون أقل ليونة. لذلك، من حيث القوة، البرونز> النحاس> النحاس.
يمثل النحاس تحديًا كبيرًا للآلة بسبب نعومته. بشكل عام، هناك حاجة إلى الأدوات والتقنيات المناسبة للتصنيع الفعال. أثناء التصنيع، تميل إلى إنتاج شرائح طويلة وخيطية، والتي يمكن أن تسبب مشاكل في بعض الأحيان إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح.
يعرض البرونز قابلية تصنيع جيدة. صلابته وقوته المعتدلة تقلل من خطر التشوه، مما يمكنه من تحمل القطع وعمليات التشغيل الأخرى. علاوة على ذلك، تُظهر معظم سبائك البرونز معدلات تآكل منخفضة نسبيًا، مما يساهم في متانة أدوات التشغيل الآلي. ومع ذلك، قد تحتوي بعض سبائك البرونز مثل البرونز عالي السيليكون أو غيرها من سبائك البرونز الخاصة على جزيئات كاشطة يمكنها تسريع تآكل الأداة أثناء التشغيل الآلي.
النحاس قابل للتشكيل بشكل كبير مقارنة بالنحاس والبرونز. إنها تنتج شرائح أقصر وأكثر قابلية للإدارة، مما يجعل تشغيلها أسهل. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي النحاس في بعض الأحيان على الرصاص، مما يعزز القدرة على التصنيع.
جميع المعادن الثلاثة قابلة للحام. يعتبر النحاس بشكل عام جيدًا للحام، لكن موصليته الحرارية العالية تتطلب مدخلات طاقة أعلى من أجل اللحام الأمثل. ومع ذلك، فإن النحاس الخالي من الأكسجين والنحاس غير المؤكسد يتفوقان في قابلية اللحام بسبب انخفاض قابليتهما للأكسدة أثناء اللحام، مما يجعلها مفضلة للغاية لمختلف التطبيقات.
يحتوي النحاس على الزنك، الذي لديه نقطة غليان أقل من النحاس. أثناء اللحام، يمكن أن يؤدي تبخير الزنك إلى مسامية اللحام وإطلاق أبخرة أكسيد الزنك الخطرة. يتم استخدام تقنيات مثل MIG وTIG وخاصة اللحام بالنحاس للتخفيف من هذه التحديات.
قد يتعرض البرونز للهشاشة في المنطقة المتأثرة بالحرارة والمسامية. غالبًا ما يستخدم لحام TIG للبرونز لتقليل هذه المشكلات.
عند اختيار المادة المناسبة للمشروع، من المهم مراعاة جميع خصائص كل معدن وكيف ستؤثر على مشروعك. ستساعدك بعض النقاط الأساسية التي يجب وضعها في الاعتبار على اختيار مواد أفضل.
يعد البرونز الخيار الأفضل للتطبيقات البحرية بسبب مقاومته الممتازة للتآكل بمياه البحر.
ويستخدم النحاس على نطاق واسع في الحياة اليومية مثل مقابض الأبواب والآلات الموسيقية بسبب مظهره الشبيه بالذهب.
الموصلية الفائقة للنحاس تجعله لا غنى عنه في الأسلاك الكهربائية والمبادلات الحرارية. علاوة على ذلك، غالبًا ما يستخدم النحاس في صناعة قوارير الطعام وسخانات الطعام نظرًا لخصائصه المضادة للميكروبات.
على الرغم من أن النحاس والنحاس والبرونز كلها معادن متينة، إلا أنها تتمتع بدرجات مختلفة من التنوع.
يتميز النحاس بمرونته الاستثنائية، مما يوفر مرونة ممتازة لعمليات التصنيع التي تتضمن تشكيل المعادن وثنيها.
يُظهر النحاس قابلية تصنيع ممتازة وقابلية جيدة للطرق، مما يجعله مناسبًا لكل من المكونات الزخرفية والوظيفية التي تتطلب تصنيعًا معقدًا.
على الرغم من أن البرونز يتمتع بقابلية تصنيع جيدة، إلا أنه يفتقر إلى ليونة النحاس والنحاس الأصفر، مما يجعله أقل قابلية للتكيف مع التطبيقات التي تتطلب تشوهًا ولكنه مثالي للأجزاء والمكونات المقاومة للتآكل المعرضة للبيئات المسببة للتآكل.
يتم تحديد تكلفة النحاس والنحاس والبرونز بشكل أساسي من خلال التركيبات ومتطلبات المعالجة. يعد النحاس أغلى المعادن الثلاثة من حيث تركيبها ونسبة عناصرها. على الرغم من أن جميع الثلاثة تحتوي على النحاس، إلا أن النسبة المئوية أقل بكثير في النحاس والبرونز مقارنة بالنحاس النقي حيث يتم خلط عناصر صناعة السبائك. وهذا يقلل من تكلفة النحاس والبرونز.
يتم تحديد تكلفة النحاس والنحاس والبرونز بشكل أساسي من خلال التركيبات ومتطلبات المعالجة. يعد النحاس أغلى المعادن الثلاثة من حيث تركيبها ونسبة عناصرها. على الرغم من أن جميع الثلاثة تحتوي على النحاس، إلا أن النسبة المئوية أقل بكثير في النحاس والبرونز مقارنة بالنحاس النقي حيث يتم خلط عناصر صناعة السبائك. وهذا يقلل من تكلفة النحاس والبرونز.
يتم استخدام النحاس وسبائكه من البرونز والنحاس على نطاق واسع في مختلف الصناعات. إذا كنت تبحث عن شريك موثوق به لمعالجة النماذج الأولية والأجزاء المعدنية الخاصة بك، فلا تبحث سوى عن Chiggo! نحن نقدم مجموعة شاملة من خدمات تصنيع المعادن المخصصة، مثل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، وتصنيع الصفائح المعدنية، وصب القوالب، المصممة لإنتاج أجزاء معدنية عالية الجودة.
مع أكثر من 10 سنوات من الخبرة في تصنيع الأجزاء المعدنية لمختلف الصناعات، فإننا نقدم أسعارًا تنافسية وفترات زمنية قصيرة. اتصل بنا للحصول على مزيد من المعلومات حول اختيار المواد المناسبة وعملية التصنيع للأجزاء الخاصة بك.
غالبًا ما تترك عمليات التصنيع قوامًا غير منتظم على أسطح المنتج. مع تزايد الطلب على التشطيبات عالية الجودة، أصبحت أهمية التشطيب السطحي ذات أهمية متزايدة. لا يقتصر تشطيب السطح على الجماليات أو تحقيق مظهر أكثر سلاسة فحسب؛ فهو يؤثر بشكل كبير على وظائف المنتج ومتانته وأدائه العام.
خلال الأنواع المختلفة لعمليات التصنيع، نرغب أحيانًا في الحصول على طريقة تصنيع لتحقيق عدم الاتصال بين الأداة وقطعة العمل. وبطبيعة الحال، سنفكر في معالجة التفريغ الكهربائي (EDM).
بينما نحتضن عصر الصناعة 4.0، أصبحت التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (التحكم العددي بالكمبيوتر) حجر الزاوية في التصنيع الحديث. أحدثت هذه التكنولوجيا، التي تستخدم أجهزة الكمبيوتر للتحكم في الأدوات الآلية، ثورة في الآلات التقليدية بفضل دقتها العالية وكفاءتها واتساقها. ومع ذلك، مع تزايد الطلب على المكونات الأكثر تعقيدًا ودقة، غالبًا ما تكون الآلات التقليدية CNC ذات 3 أو 4 محاور قاصرة.
