مس

مس های ریخته گری عموماً هادی الکتریسیته می باشند و در ساخت کابل ها ، اتصالات تقسیم کننده ها و سوئیچ مورد استفاده قرار می گیرند . عناصر ناخالصی تأثیر بسیار شدید در تقلیل هدایت الکتریکی داشته و از این رو در اغلب موارد سعی بر تصفیه و حذف ناخالصی ها می گردد . شکل تأثیر ناخالصی ها را در تقلیل خواص الکتریکی مشخص می نماید که در این مورد کاهش شدید هدایت توسط فسفر که به عنوان عنصر اکسیژن زدا در اغلب آلیاژهای مس بکار می رود حائز اهمیت می باشد . از طرف دیگر مس خالص به دلائل نرمی و مقاومت کششی بسیار کم و خواص ریختگی نامطلوب ( انقباض زیاد و سیالیت کم ) نمی تواند در ریخته گری مورد توجه قرار گیرد و ناخالصی هایی به دلیل ایجاد استحکام و بهبود شرایط ریختگی همواره در مس وجود دارند .

آلیاژهای مس که ضریب هدایتی نامطلوبی ندارند و ازمقاومت مکانیکی مطلوب بهره مند هستند در ساخت کابل های بزرگ بکار می روند ( که معمولاً آلومینیوم برنز با ترکیبات 10 تا 11% آلومینیم و ناخالصی هایی مانند آهن و سیلیسیم در چنین مواردی بکار می رود ) که دارای ضریب هدایتی حدود 40% مس خالص می باشد .

ریخته گری آلیاژهای هادی ، همواره به دلیل هدایت حرارتی زیاد و همچنین وجود ترکیبات اکسیدی که سیالیت آلیاژ را شدیداص کاهش می دهد . با اشکالات متعدد همراه می باشد . عملیات کیفی در مذاب توسط فسفر به میزان 1/0 درصد و سپس افزایش برور کلسیم Ca₃B₂ و یا لیتیم جهت حذف و تقلیل اکسیدها توصیه شده است . درجه حرارت ریخته گری بر اساس ضخامت قطعه ریختگی از C 1250 برای قطعات کمتر از یک سانتیمتر تا C 1150 برای قطعات به صخامت 4 سانتیمتر و بیشتر ، تعیین شده است.  

شمش های ثانویه

این آلیاژها و شمش ها که از ذوب و تصفیه مجدد قراضه ها تهیه می شوند از نظر کنترل ترکیبی مطلوب تر و همچنین از نظر درصد عناصر آلیاژی غنی تر می باشند و در مراحل خاص ذوب به کار می روند . ترکیب شیمیایی شمش های ثانویه معمولاً حاوی 2 تا 7 درصد قلع ، 4 تا 10 درصد روی و 2 تا 6 درصد سرب می باشد که ترکیب شیمیایی بعضی از آلیاژهای ثانویه در جدول درج شده است .

3-3-8 آلیاژسازها ( آمیژان ها ) (Hardeners )

مشخصات عمومی آمیژان ها که در قسمت های قبلی مورد بحث قرار گرفته اند در مورد ذوب آلیاژهای مس نیز صادق می باشند . نکته حائز اهمیت در مورد آمیژان های مربوط به مس فقط تقلیل نقطه ذوب نیست بلکه چگونگی ساخت آلیاژ و همچنین جلوگیری از تصعید بعضی عناصر باعث آن می گردد که از آمیژان های مس استفاده گردد . ترکیب شیمیایی و نقطه ذوب بعضی از این آلیاژها در جدول 5-8 درج شده است که بهترین روش تهیه آنها در کوره های القایی گزارش شده است .

روش تهیه آلیاژسازی مس که اغلب در مورد سایر ریخته گری غیر آهنی نیز به کار می رود از پیچیدگی زیادی برخوردار نیست و در زیر به مختصری از چگونگی تهیه آنها اشاره می گردد :

الف ) مس و آلومینیم -  معمولاً 10 تا 15% آلومینیم مورد نیاز را به همراه مس ذوب می کنند و بقیه آلومینیم مورد نیاز را بعد از حرارت دادن تا C 200-150 به مذاب محلول اضافه می کنند و سپس درجه حرارت مذاب را تا 700 تقلیل داده و بعد از گاززدایی با کلرور روی و یا کلرور منیزیم در درجه حرارت حدود C 670 در قالب شمش های تهیه شده می ریزند .

البته چنانچه دوکوره آماده بهره برداری باشد ، می توان مس و آلومینیم را جداگانه ذوب نمود و سپس با برقراری یک جریان باریک ، مس مذاب را به آلومینیم افزوده و سپس باقی مانده آلومینیم را به آنها اضافه کرد ( مس سنگین می باشد و در مذاب آلومینیم غوطه ور می گردد ) .

عناصر و تأثیر ناخالصی ها و شرایط تهیه و تولید هر یک مورد مطالعه واقع می شوند و استنباط نهایی در مورد آلیاژهای صنعتی چندگانه از خلال مطالب ، به عهده علاقمندان واگذار می گردد . 

تقسیم بندی آلیاژها

آلیاژهای مس نیز به دو نوع آلیاژهای نوردی و ریخته گری تقسیم می گردند که بر حسب شرایط ترکیبی ، قبول و یا عدم پذیرش عملیات حرارتی از مشخصه دیگر آنها است .

آلیاژهای ریختگی مس نیز مانند آلیاژهای آلومینیم از طرق مختلف ریخته گری ماسه ، قالب فلزی و اخیراً سیستم های تحت فشار شکل می گیرند که مشخصه کلی آلیاژهای نوردی و ریختگی مس در جداول درج گردیده است .

مواد شارژ و آماده کردن آنها

موادی که برای ذوب آلیاژهای مس به کار می روند شامل شمش های اولیه ، شمش های ثانویه ، برگشتی های کارگاه ، قراضه های خریداری شده و آمیژان ها می باشند که بر اساس نیاز و ترکیب شیمیایی و با توجه به هزینه های اقتصادی انتخاب و مورد استفاده قرار می گیرند .

شمش های اولیه

بسیاری از عناصر به صورت شمش های تقریباً خالص در ریخته گری مس مورد استفاده اند که بنا به دلایل شرایط مطلوب ذوب بکار می روند .

مس : مس که عنصر اصلی در این آلیاژها می باشد با نقطه ذوب C 1083 و وزن مخصوص 5/8 تا 9/8 گرم بر سانتیمتر مکعب در ورقها و مفتول های مختلف مسی تهیه می شود و درجه خلوص آن 5/99 تا 9/99 می باشد و همواره حاوی ناخالصی های/ی مانند قلع یا نیکل ، آهن ، آنتیموان ، بیسموت و سرب است .

قلع : عنصر دوم در برنزهای قلع است و در اغلب آلیاژهای مس نیز تا حدودی یافت می شود و با نقطه ذوب C 232 و وزن مخصوص gr/Cm³ در شمش های 25 کیلوگرمی و مفتولهای مختلف تهیه و مورد استفاده قرار می گیرند . درجه خلوص آن از 5/99 تا 9/99 متغیر و حاوی ناخالصی هایی مانند مس ، آهن ، سرب ، آلومینیم ، بیسموت و آنتیموان می باشد . 

مشخصات ریخته گری و ذوب

آلیاژهای مس در تنوع ترکیبات مختلف ، فاصله های انجماد متفاوتی دارند که پدیده انجمادهای پوسته ای ( فاصله انجماد کم ) ، انجمادهای خمیری ( فاصله انجماد زیاد ) و همچنین انجمادهای اوتکتیکی و پریتکتیکی مختلف را شامل می گردند و از این رو یک تعریف کلی و عمومی برای آنها تقریباً مشکل و غیر ممکن می باشد . حدود 4/3 آلیاژهای مس ( به جز چند مورد استثانایی مانند آلیاژهای برلیم و 1% کرم ) اغلب دارای عناصر آلیاژی بیش از 10% و گاه تا 40% می باشند و از این رو فاصله انجماد آنها بر حسب ترکیب از نوسانات زیادی برخوردار است . همچنین درجه حرارت ریختن آنها حدود 100 تا C 150 بالاتر از نقطه مایع می باشد .

در جدول درجه حرارت آغاز و پایان و همچنین درجه حرارت ریختن 8 نوع آلیاژهای اصلی مس درج شده است .

آلیاژهای مس با نقطه ذوبی معمولاً بالاتر از 850 و درجه ریخته گری بالاتر از C 1000 و وزن مخصوصی معادل 8 گرم بر سانتیمتر مکعب بیشتر در شرایط ریخته گری آلیاژهای آهنی و چدن ها قرار می گیرند و از این رو ریخته گری آنها به مراتب مشکل تر از آلیاژهای آلومینیم می باشد .

سیالیت آلیاژهای مس از آلیاژهای آلومینیم کمتر است و به همین دلیل در انتخاب و ایجاد سیستم راهگاهی همواره سیالیت کمتر این آلیاژ مورد نظر قرار می گیرد .

بسیاری از عناصر که در تهیه آلیاژهای مس به کار می روند مانند روی ، آلومینیم ، سلیسیم به شدت قابل اکسیده شدن هستند و بخصوص شرایط اکسیدی مس که بعداً تشریح می گردد باعث آن می شود که آلیاژهای مسی به سرعت با اکسیژن محیط و همچنین مواد نسوز ترکیب شده و انواع مواد ناخواسته و آخال ها را در مذاب القاء نمایند.

مشخصات فیزیکی

مس با جرم اتمی 54/63 و قطر اتمی 5511/2 و قطر یونی 06/1 آنگسترم بدون هیچ گونه تغییرات آلوتروپیکی در C 1083 در ساختمان FCC از مذاب متبلور می گردد .

ثابت کریستالی این عنصر 6080/3 آنگسترم و به دلیل احراز کلی شرایط حلالیت از جمله ظرفیت ، ردیف الکتروشیمی و اندازه اتمی و قرار گرفتن در میانه جدول اندازه اتمی و ردیف الکتروشیمی به عنوان حلال ترین فلزات شناخته شده است . تقریباً کلیه عناصر ( به استثناء چند عنصر صنعتی محدود مانند سرب ) تا حدودی در مس قابلیت انحلال دارند و از این رو آلیاژهای مختلف و متنوع مس و سایر عناصر مانند برنج ها ( مس و روی ) ، مس و قلع ، مس و آلومینیم و مس و سیلیسیم تحت عنوان کلی برنزها و آلیاژهای مس و نیکل تحت عنوان نقره آلمانی ( ورشو ) از اهمیت فراوان برخوردارند .

فاکتور اندازه اتمی مس با بسیاری از عناصر از حدود 15/0  1 تجاوز نمی کند که به طور مثال این فاکتور در مورد بعضی از عناصر به شرح زیر است .