يعتبر أول إنتاج لسبائك النحاس الأصفر خلال القرن الخامس الهجري في الصين كما انتشر في تركيا وثم انتشر بسرعة في أنحاء العالم.
النحاس الأصفر عبارة عن مزيج من معدني النحاس والزنك لينتج لدينا سبائك لها خصائص مشتركة للمعدنين السابقين كالقوة، والصلابة، واللون، توصيل الحرارة والكهرباء، مقاومة التآكل.
يتميز النحاس بعدم وجود صيغة كيميائية أو جزيئية، السبب أن النحاس والزنك يرتبطان برابطة فلزية أو بمعنى أخر جذب الإلكترونات السالبة للبروتونات الموجبة دون تدخل الإلكترونات.
أنواع النحاس الأصفر
يتم تحديد أنواع النحاس الأصفر حسب نسبة عنصر الزنك الداخل في تركيبه، وهي كما يلي:
- النحاس الأبيض الذي يحوي الزنك نسبة أكثر من 45% من السبيكة، ولكن من صفاته صعوبة تكوينه واستخدامه فينحصر استخدامه في الصناعات كاللحام وسكب المعادن في القوالب.
- النحاس الأصفر المطاوع وهو النوع الذي يتعرض لعمليات الطرق والسحب، وله نوعين النحاس الأصفر ألفا الذي يشكل بالبرودة ونسبة الزنك أقل من 40%، يدخل في صناعة الدبابيس، المسامير، والبراغي، النوع الثاني النحاس الأصفر بيتا يتصف أنه أقل مرونة أكثر صلابة من سابقه فهو مناسب لصناعة صنابير المياه ورشاشات المياه، النوافذ والأبواب.
- النحاس الأصفر مع بعض الإضافات لتعديل بعض مواصفاته كإضافة الرصاص ليصبح أكثر قابلية للتشكيل، أو إضافة القصدير لتصبح مقاومته للتآكل أكبر، كما أن إضافة الألومنيوم تزيد قوته مقاومته للتآكل.
مواصفات النحاس الأصفر
تصنف مواصفات النحاس الأصفر حسب نسبة النحاس في السبيكة فله عدة خصائص كما يلي:
- خاصية درجة الانصهار: حيث تحدد هذه الدرجة حسب نسبة النحاس والزنك في السبيكة وتتفاوت بين 900 – 940 درجة مئوية.
- خاصية الكثافة: كثافة سبيكة النحاس الأصفر تختلف حسب نسبة العناصر الداخلة في تكوينه وتتراوح وسطياً 8.3 غم/سم3،
- قدرة النحاس على قتل الجراثيم: ففي فترة من الزمن انتشرت المكوِرات العنقودية الذهبية كانت تصيب الجلد وتنتقل بين العاملين في المجال الصحي، وكان الفولاذ مناسب لانتشارها فاستبدل بالنحاس الأصفر فكان له فعالية رائعة في قتل الجراثيم.
- خاصية التوصيل: حيث يتميز النحاس الأصفر بخاصية التوصيل الحراري والكهربائي فهو مناسب لصنع المبادلات الحرارية.
- خاصية اللون: حيث يتميز النحاس الأصفر بلون ذهبي لامع أو قد يكون ذهبي محمر أو أبيض فضي حسب تواجد كل من النحاس والزنك فالنحاس يعطي اللون الوردي، والزنك يعطي اللون الفضي.
- خاصية المرونة: فالنحاس الأصفر يعد مرن أكثر من غيره.
- خاصية الاحتكاك: معامل احتكاك النحاس الأصفر منخفض.
- الخصائص المغناطيسية: لا يوجد خصائص مغناطيسية للنحاس الأصفر، فيتم فصله عن غيره من المعادن بسهولة.
- خاصية مقاومة التآكل: المقاومة للتآكل وخاصة ضد المياه المالحة جيد بالنسبة للنحاس الأصفر.
- خاصية القولبة: يتميز النحاس الأصفر بسهولة الصب في القوالب.
- خاصية الليونة: يتميز النحاس الأصفر لين سهل التشكيل.
- خصائص إضافية: كخاصية الصوت فهو مناسب لاستخدامه في تصنيع الآلات الموسيقية.
استعمالات النحاس الأصفر
تتعدد استخدامات النحاس الأصفر لتعدد خصائصه الكثير فمن استخداماته ما يلي:
- يستعمل النحاس الأصفر في تلبيس تغطية المساحات والأسطح المستخدمة بكثرة.
- يستعمل النحاس الأصفر في طلاء معدن الفولاذ المستخدم في إطارات السيارات.
- يستعمل النحاس الأصفر في تصنيع محركات السيارات وأجزائها.
- يستعمل النحاس الأصفر في صناعة مقابض الأبواب والمسامير والنوافذ.
- يستعمل النحاس الأصفر في تزيين الأبنية داخلاً وخارجاً.
- يستعمل النحاس الأصفر في صناعة الآلات الموسيقية.
آلية تصنيع النحاس الأصفر
يعبر النحاس الأصفر عدة مراحل لنحصل في النهاية على المنتج المطلوب بالمواصفات المرغوبة والمراحل هي:
- ينتج النحاس الأصفر من استخدام النحاس والزنك مع بعض العناصر الأخرى لإعطاء النحاس الأصفر بدقة ومواصفات مرغوبة.
- يتم صهر النحاس أولاً حتى الذوبان ثم يضاف الزنك بالمعايير المناسبة لوجود النحاس.
- ثم تضاف المعادن الأخرى كالرصاص والألومنيوم، والسيليكون، والزرنيخ إلى المزيج السابق لنحصل على السبائك.
- تصب السبائك المنصهرة في قوالب فتبرد وتتجمد في القوالب.
- يمكن الحصول على الأسلاك والأنابيب باستخدام ألية البثق الساخن حيث يدفع المزيج الساخن من القالب.
- أو نعيد تسخين القوالب وتعبئ باستخدام بكرات فولاذية فينتج ألواح بسماكة أقل من نصف بوصة.
- تأتي عملية التبريد ويرسل النحاس لآلة الطحن للتقطع لطبقات رقيقة لتسهيل عملية السكب.
- يعاد تسخين السبائك باستخدام الغاز لمنع الأكسدة، ويتم تسخين السبائك وتلف مرة ثانية.
- يعاد لفها مرة أخرى عند درجة حرارة باردة للحصول على صفائح بسماكة تقريباً 0.1- 2.5 مم، فنحصل على معدن بقوة وصلابة وسماكة مرغوبة.
- وفي النهاية نضع النحاس الناتج في حمام كيميائي من حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك للتخلص من أكسيد النحاس الأسود.
- وعند الانتهاء من خطوات الإنتاج نأخذ عينات من المنتج ونتأكد من مطابقة المواصفات القياسية وعدم وجود أي مشكلة.
