يتم استخدام أكثر من نصف النحاس في العالم اليوم في صناعات الطاقة والاتصالات. يستخدم خام النحاس المُستفاد على نطاق واسع في الكهرباء والآلات والمركبات والسفن وصناعة البناء والأجهزة المدنية.
1. تطبيقات النحاس في الصناعة الكهربائية
نقل الطاقة
يتم استهلاك كمية كبيرة من النحاس عالي التوصيل في نقل الطاقة، والذي يستخدم بشكل أساسي في الطاقة والكابلات وقضبان الناقل والمحولات والمفاتيح وأجهزة التوصيل البيني والموصلات وما إلى ذلك.
وتم خلال الفترة الماضية اتخاذ الإجراءات اللازمة لاستبدال النحاس بالألمنيوم في خطوط النقل الهوائية ذات الجهد العالي. ومع مراعاة حماية البيئة، سيتم الآن استبدال خطوط نقل الهواء بكابلات تحت الأرض. في هذه الحالة، يتضاءل الألومنيوم أمام النحاس بسبب ضعف توصيله وحجم الكابل الكبير.
لنفس السبب، يعد أيضًا خيارًا حكيمًا استبدال محول ملفات الألومنيوم بمحول ملفات نحاس موفر للطاقة.
محول لف النحاس الموفرة للطاقة
تصنيع المحركات
تستخدم سبائك النحاس ذات الموصلية العالية والقوة العالية على نطاق واسع في تصنيع المحركات. يأتي استهلاك الطاقة الداخلية للمحرك بشكل أساسي من فقدان مقاومة الملف. ولذلك، فإن زيادة قسم الأسلاك النحاسية يعد إجراءً أساسيًا لتطوير محرك فعال. في السنوات الأخيرة، بالمقارنة مع المحرك التقليدي، تم تطوير بعض المحركات عالية الكفاءة مع زيادة استخدام اللفات النحاسية بنسبة 25-100%.
النحاس المستخدم في صناعة المحركات
كابل الاتصالات
مع اعتماد الناس أكثر فأكثر على الاتصالات، سيستمر الطلب على كابلات الألياف الضوئية والأسلاك النحاسية في الزيادة.
الأسلاك النحاسية في كابلات الألياف الضوئية
الأسلاك الكهربائية السكنية
في السنوات الأخيرة، مع تحسن مستوى معيشة الناس والتعميم السريع للأجهزة المنزلية، زاد حمل الكهرباء السكني بسرعة. سيظل استهلاك الكهرباء السكني يشهد تطورًا كبيرًا في المستقبل، مما يزيد أيضًا بشكل كبير من استخدام الأسلاك النحاسية.2. تطبيقات النحاس في صناعة الإلكترونيات
في الوقت الحاضر، تطور تطبيق النحاس في الصناعة الإلكترونية من أجهزة التفريغ الكهربائية والدوائر المطبوعة إلى الإلكترونيات الدقيقة والدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات.
تطبيق النحاس في الالكترونيات الدقيقة والدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات
جهاز فراغ كهربائي
أجهزة التفريغ الكهربائية هي في الأساس أنابيب إطلاق عالية التردد وفائقة التردد، وأدلة موجية، ومغنطرونات، وما إلى ذلك، والتي تتطلب نحاسًا خاليًا من الأكسجين عالي النقاء ونحاسًا خاليًا من الأكسجين معززًا بالتشتت.دائرة مطبوعة
بالنسبة لتلك المناسبات التي تتطلب تخطيطًا جيدًا للدوائر، مثل أجهزة الراديو والتلفزيون وأجهزة الكمبيوتر، وما إلى ذلك، فإن استخدام الدوائر المطبوعة يمكن أن يوفر الكثير من العمالة في الأسلاك والحلقات الثابتة، وبالتالي يتطلب كميات كبيرة من رقائق النحاس.بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة إلى مجموعة متنوعة من مواد اللحام القائمة على النحاس بتكلفة منخفضة ونقطة انصهار منخفضة وسيولة جيدة لتوصيل الدائرة.
تطبيقات النحاس في الدوائر المطبوعة
دارة متكاملة
جوهر تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة هو الدوائر المتكاملة. يمكن للرقاقة الدقيقة الجديدة التي تستخدم النحاس تحقيق زيادة في الكفاءة بنسبة 30 بالمائة، وتقليل حجم خط الدائرة إلى 0.12 ميكرون، وتمكين عدد الترانزستورات المدمجة في شريحة واحدة من الوصول إلى 2 مليون. وهذا يخلق وضعا جديدا لتطبيق النحاس، المعدن القديم، في أحدث مجال تقني للدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات.
تطبيقات النحاس في الدوائر المتكاملة
3. تطبيقات النحاس في صناعات الطاقة والبتروكيماويات
صناعة الطاقة
نظرًا لأن النحاس يتمتع بموصلية حرارية جيدة ويمكنه مقاومة التآكل بواسطة الماء، فإن المكثف الرئيسي لتوليد الطاقة الحرارية مصنوع من النحاس أو النحاس الأصفر أو الألومنيوم أو النحاس الأبيض.كما أن استخدام الطاقة الشمسية يحتاج إلى العديد من الأنابيب النحاسية. على سبيل المثال، تم تجهيز حمام السباحة في أحد الفنادق القريبة من لندن بالمملكة المتحدة بسخان شمسي يمكنه الحفاظ على درجة حرارة الماء بين 18 إلى 24 درجة مئوية في الصيف. يحتوي السخان الشمسي على 784 رطلاً (356 كيلوجرامًا) من الأنابيب النحاسية.
أنابيب النحاس في الطاقة الشمسية
صناعة بتروكيماوية
المقاومة للتآكل
يتم استخدامه على نطاق واسع في صناعة البتروكيماويات لتصنيع الحاويات المختلفة وأنظمة الأنابيب والمرشحات والمضخات والصمامات وما إلى ذلك التي تتعرض للوسائط المسببة للتآكل.
توصيل حراري
يمكن استخدام النحاس في صناعة المبخرات والمبادلات الحرارية والمكثفات المختلفة.
الليونة
يعتبر النحاس مناسبًا بشكل خاص لتصنيع المبادلات الحرارية ذات الهياكل المعقدة والنحاس المتقاطع في الصناعة الكيميائية الحديثة. وتستخدم أدوات إنتاج البرونز أيضًا في مصانع تكرير البترول.
الصناعة البحرية
لأن أيونات النحاس المذابة في الماء لها تأثير مبيد للجراثيم، والتي يمكن أن تمنع التلوث البيولوجي البحري، بالإضافة إلى مقاومة النحاس للتآكل بمياه البحر، يعد النحاس وسبائك النحاس من المواد المهمة جدًا في الصناعة البحرية وقد تم استخدامها على نطاق واسع في تحلية مياه البحر. المصانع ومنصات النفط والغاز البحرية وغيرها من المرافق الساحلية وقاع البحر.أنظمة الأنابيب والمضخات والصمامات المستخدمة في تحلية مياه البحر، والمعدات المستخدمة في منصات النفط والغاز، بما في ذلك منطقة الرش والمسامير تحت الماء، وأيام الحفر، وصمامات المضخات والأنابيب، وما إلى ذلك.
استخدامات النحاس في منصات مياه البحر
4. تطبيقات النحاس في صناعة النقل
سفينة
أصبحت العديد من سبائك النحاس، مثل برونز الألومنيوم، وبرونز المنغنيز، ونحاس الألومنيوم، والنحاس المسدس (برونز الزنك والقصدير)، والنحاس الأبيض وسبائك النيكل والنحاس (سبائك المونيل)، مواد قياسية لبناء السفن بسبب مقاومتها الممتازة للتآكل لمياه البحر.يمثل النحاس وسبائك النحاس عمومًا ما بين 2 إلى 3% من الوزن الساكن للسفن الحربية والسفن التجارية. تصنع مراوح السفن الحربية ومعظم السفن التجارية الكبيرة، التي يتراوح وزنها من 20 إلى 25 طنًا، من الألومنيوم والبرونز أو النحاس.
تحتوي السفينة الحربية على 2 ~ 3% من النحاس وسبائك النحاس
سيارة
يبلغ وزن النحاس المستخدم للسيارات 10 ~ 21 كجم لكل منها، حسب نوع وحجم السيارة ، وهو ما يمثل حوالي 6 ~ 9% من الوزن الساكن للسيارات الصغيرة. يتم استخدام سبائك النحاس والنحاس بشكل أساسي في المشعات، وأنابيب الفرامل، والوحدات الهيدروليكية، والتروس، والمحامل، ووسادات الفرامل، وتوزيع الطاقة وأنظمة الطاقة، والحشيات، والمفاصل المختلفة، والتجهيزات والتجهيزات، وما إلى ذلك.سكة حديدية
تتطلب كهربة السكك الحديدية كمية كبيرة من النحاس وسبائك النحاس. مطلوب أكثر من 2 طن من الأسلاك النحاسية ذات الأشكال الخاصة لكل كيلومتر من الموصلات العلوية. ولزيادة قوتها، غالبا ما تتم إضافة كمية صغيرة من النحاس (حوالي 1٪) أو الفضة. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد المحركات والمقومات وأنظمة التحكم والفرامل والأنظمة الكهربائية وأنظمة الإشارة في القطار على النحاس وسبائك النحاس.
النحاس وسبائك النحاس في السكك الحديدية
طائرة
لا يمكن للطائرات الإبحار بدون النحاس. على سبيل المثال، هناك حاجة إلى النحاس في الأسلاك، والأنظمة الهيدروليكية، والتبريد، والهواء المضغوط في الطائرات؛ يتم تصنيع مثبتات المحمل ومحامل معدات الهبوط من أنبوب الألومنيوم البرونزي؛ أدوات الملاحة مصنوعة من سبائك الصلب المقاومة للمغناطيس. تستخدم العناصر المرنة النحاسية في العديد من الأدوات.5. تطبيقات النحاس في الصناعات الميكانيكية والمعدنية
مهندس ميكانيكى
يمكن العثور على الأجزاء النحاسية في جميع الآلات تقريبًا، مثل التروس، والتروس الدودية، والديدان، والوصلات، والمثبتات، والأجزاء الملتوية، والمسامير، والصواميل، وما إلى ذلك.تُستخدم المحامل أو البطانات المصنوعة من سبائك النحاس المقاومة للتآكل في جميع الأجزاء تقريبًا للحركة الميكانيكية النسبية.
تستخدم جميع المكونات المرنة تقريبًا برونز السيليكون وبرونز القصدير كمواد. تعتمد أدوات اللحام وقوالب الصب وما إلى ذلك بشكل أكبر على سبائك النحاس.
المعدات المعدنية
في بناء مصانع المعادن، من الضروري عادةً أن يكون لديك نظام نقل وتوزيع ضخم بالإضافة إلى معدات تشغيل الطاقة الكهربائية التي تعتمد على النحاس في العمل.إضافات سبائك
يعد النحاس عنصرًا مضافًا مهمًا في السبائك مثل الفولاذ والألومنيوم. إن إضافة كمية صغيرة من النحاس (0.2 ~ 0.5٪) إلى الفولاذ منخفض السبائك يمكن أن يحسن قوته ومقاومته للتآكل للتآكل الجوي والمحيطي. سبائك النيكل العالية التي تحتوي على حوالي 30٪ من النحاس هي "سبائك المونيل" الشهيرة عالية القوة والمقاومة للتآكل والتي تستخدم على نطاق واسع في الصناعة النووية.
النحاس: عنصر مضاف مهم في السبائك
6. تطبيقات النحاس في الصناعات الخفيفة
ترتبط المنتجات الصناعية الخفيفة ارتباطًا وثيقًا بحياة الناس. بسبب أدائه العام الجيد، يمكن رؤية النحاس في كل مكان.مكيف الهواء والفريزر
بالاعتماد على خاصية المعالجة الجيدة للنحاس، يتم إنتاج المبادل الحراري ذو الأخاديد الداخلية والزعانف العالية، والذي يمكن استخدامه في المبادل الحراري لمكيفات الهواء، وآلات التبريد، والصناعات الكيماوية، ومخرج حرارة النفايات، وما إلى ذلك. يمكن زيادة المبادل الحراري الجديد إلى 2 ~ 3 مرات من النوع العادي.
المبادل الحراري المصنوع من النحاس
ساعة
معظم أجزاء العمل للساعات والمؤقتات والأجهزة التي تعمل بالساعة المنتجة حاليًا مصنوعة من "نحاس الساعة".مصنع الساعات الحديث الذي يستخدم سبائك النحاس كمادة رئيسية، ويعالج بآلات الضغط والقوالب الدقيقة، يمكنه إنتاج ما بين 10.000 إلى 30.000 ساعة يوميًا بتكلفة منخفضة.
سبائك النحاس: المادة الرئيسية في مصنع الساعات الحديثة
صناعة الورق
يبدو الورق بسيطًا، لكن عملية صناعة الورق معقدة للغاية، وتتطلب خطوات عديدة والعديد من الآلات، بما في ذلك المبردات والمبخرات وآلات طحن الورق وآلات الورق وغيرها. والعديد من هذه المكونات، مثل أنابيب التبادل الحراري المختلفة، والبكرات، وقضبان النفخ، وشبه - مضخات السوائل والشبكات السلكية، مصنوعة في الغالب من سبائك النحاس.
الطباعة
يتم استخدام اللوحة النحاسية في العملية الميكانيكية الضوئية في الطباعة. سيتم إنشاء الصورة بعد تحسس اللوحة النحاسية المصقولة السطح باستخدام مستحلب حساس للضوء.
تخمير
يلعب النحاس دورًا مهمًا في تخمير البيرة في العالم. غالبًا ما يستخدم كبطانة لبراميل الشعير وخزانات التخمير. تخزن بعض مصانع الجعة الشهيرة أكثر من اثني عشر من هذه البراميل بسعة تزيد عن 20000 جالون.
الدواء
في صناعة الأدوية، تُصنع جميع أنواع أجهزة التبخير والغليان والتفريغ من النحاس النقي. يستخدم النحاس الأبيض والزنك على نطاق واسع في الأجهزة الطبية. تعتبر سبائك النحاس أيضًا مادة شائعة لإطارات النظارات.7. تطبيقات النحاس في العمارة والفن
نظام خطوط الأنابيب
نظرًا لأن أنابيب المياه النحاسية تتمتع بالعديد من المزايا مثل الجمال والمتانة وسهولة التركيب والسلامة والوقاية من الحرائق والرعاية الصحية وما إلى ذلك، فهي مفضلة بشكل متزايد من قبل الأشخاص في المباني السكنية والعامة لإمدادات المياه والتدفئة وإمدادات الغاز ورشاشات الحماية من الحرائق. أنظمة.
استخدم مبنى مانهاتن، الذي يُزعم أنه سادس أطول مبنى في العالم في نيويورك بالولايات المتحدة الأمريكية، 60 ألف قدم (10000 كيلومتر) من الأنابيب النحاسية لإمدادات المياه وحدها.
ديكور المنزل
يتمتع النحاس بمقاومة جيدة للتآكل الجوي والمتانة وقابلية إعادة التدوير. لديها قابلية معالجة جيدة ويمكن تحويلها بسهولة إلى أشكال معقدة. علاوة على ذلك، فهي تتميز بألوان جميلة أيضًا. وبالتالي، فهي مناسبة جدًا لتزيين المنزل.بالإضافة إلى ذلك، فإن استخداماته في الديكور داخل المنزل، مثل مقابض الأبواب، والأقفال، وفتحات التهوية، والمصابيح، وزخارف الجدران، وإكسسوارات المطبخ، وما إلى ذلك، محبوبة للغاية من قبل الناس.
التماثيل والتحف
لا يوجد معدن آخر في العالم يستخدم على نطاق واسع في صناعة جميع أنواع الفنون والحرف اليدوية مثل النحاس. لقد كانت ثابتة منذ العصور القديمة.
- بناء المدن. يتم استخدام سبائك النحاس المصبوب في العديد من المعالم الأثرية، والأجراس المصبوبة، والتماثيل، وتماثيل بوذا، والمنتجات العتيقة، وما إلى ذلك.
- الآلات الموسيقية الحديثة. الناي مصنوع من النحاس الأبيض والساكسفون مصنوع من النحاس.
- الأعمال الفنية والطلاء بالذهب والذهب المقلد وكذلك المجوهرات الفضية المقلدة.
عملة
تم استخدام النحاس وسبائك النحاس في صنع العملات المعدنية منذ أن استخدم أسلافنا العملات المعدنية في المعاملات، وقد تم تناقلها عبر العصور.وتنتج دار سك العملة الملكية في لندن وحدها 700 مليون قطعة نقدية نحاسية سنويا، وهو ما يتطلب حوالي 7000 طن من المعدن.
عملات نحاسية
8. تطبيقات النحاس في التكنولوجيا الفائقة
لا يستخدم النحاس على نطاق واسع في الصناعات التقليدية فحسب، بل يلعب أيضًا دورًا مهمًا في الصناعات الناشئة ومجالات التكنولوجيا المتقدمة. الأمثلة هي كما يلي:الموصلية الفائقة ودرجة الحرارة المنخفضة
في السنوات الأخيرة، تم تطوير بعض السبائك فائقة التوصيل، ولكن تطبيقها لا ينفصل عن النحاس. لا يزال النحاس يتمتع بصلابة ومرونة جيدة في درجات الحرارة المنخفضة للغاية. إنه هيكل لا غنى عنه ومواد نقل خطوط الأنابيب في هندسة درجات الحرارة المنخفضة.تكنولوجيا الفضاء الجوي
في الصواريخ والأقمار الصناعية والمكوكات الفضائية، بالإضافة إلى أنظمة التحكم الإلكترونية الدقيقة ومعدات الأجهزة، يتم استخدام النحاس وسبائك النحاس أيضًا في العديد من المكونات الرئيسية الأخرى.وبالإضافة إلى ذلك، تعتبر سبائك النحاس أيضًا مواد قياسية للمكونات الحاملة في هياكل الأقمار الصناعية. عادة ما تكون الألواح الشمسية الموجودة على القمر الصناعي مصنوعة من سبيكة من النحاس والعديد من العناصر الأخرى.
استخدامات النحاس في تقنيات الأنظمة الدقيقة
9. تطبيقات مركبات النحاس
تشمل مركبات النحاس بشكل رئيسي: كبريتات النحاس (خماسي الهيدرات، مونوهيدرات ولا مائي)، خلات النحاس، أكسيد النحاس، أكسيد النحاسوز، كلوريد النحاس، كلوريد النحاس، أوكسي كلوريد النحاس، نترات النحاس، سيانيد النحاس، النحاس الحمضي الدهني، نفثينات النحاس، وما إلى ذلك، والتي تستخدم على نطاق واسع في مجالات مختلفة مثل الزراعة وتربية الحيوانات والصناعة والطب والصحة.التطبيق في الزراعة وتربية الحيوانات
تعتبر مركبات النحاس من المبيدات الحشرية الفعالة للجراثيم للقضاء على الأمراض والآفات الحشرية ويمكنها مكافحة جميع الأمراض التي يسببها العفن أو الفطريات. بالإضافة إلى استخدام بذور فقاعة كبريتات النحاس مباشرة، غالبا ما تستخدم بعض مخاليط ملح النحاس في البساتين والأراضي الزراعية.
التطبيق في الصناعة
تستخدم مركبات النحاس على نطاق واسع في الصناعة وتستخدم على مستوى ما في كل صناعة تقريبًا. وهنا بعض الأمثلة.
- يمكن لكبريتات النحاس تحسين المتانة ومقاومة الغسيل وتستخدم على نطاق واسع في صناعات النسيج والجلود.
- تحتوي مركبات النحاس على ألوان الأزرق والأخضر والأحمر والأسود وغيرها، لذلك يمكن استخدامها كملونات للزجاج والسيراميك والأسمنت والمينا. وهي أيضًا مكونات لبعض صبغات الشعر.
- تعتبر بعض مركبات النحاس من العوامل الكيميائية المهمة في عملية إنتاج المطاط والبترول والألياف الصناعية، والتي تلعب دورًا في التحفيز والتنقية.
- يتم استخدام المنحل بالكهرباء كبريتات النحاس لطلاء النحاس، وإنتاج رقائق النحاس كهربائيا وتنقية النحاس.
- وفي صناعة التعدين، تستخدم كبريتات النحاس كمنشط لتعويم المعادن مثل الرصاص والزنك والألومنيوم والذهب.
التطبيق في مجال الرعاية الصحية للإنسان
توصي منظمة الصحة العالمية بأنه للحفاظ على الصحة، يجب على البالغين استهلاك 0.03 ملغ من النحاس لكل كيلوغرام من وزن الجسم يوميًا.- النحاس هو عنصر غذائي دقيق لا غنى عنه لصحة الإنسان.
- يمكن استخدام أيونات النحاس للتطهير والتعقيم والوقاية من الأوبئة.
- تستخدم مركبات النحاس في علاج أمراض مثل أمراض الرئة والاضطرابات النفسية والقروح والأمراض الجلدية.
