مس چیست؟ بررسی ویژگی‌ ها، کاربردها و اهمیت فلز مس

مس یکی از کاربردی ترین فلزات در جهان است که قرن هاست به دلیل شکل پذیری بالای خود نقش مهمی در ساخت ظروف، لوازم پزشکی و جنگی ایفا می کند. این فلز سرخ رنگ در کنار قابلیت شکل پذیری آسان، خواص آنتی باکتریالی و رسانایی حرارت نیز دارد و همین عامل سبب شده در صنایع خرد و پیشرفته، کاربرد بالایی داشته باشد. وجود مس به قدری برای برخی صنایع حیاتی است که اگر قرار باشد دیگر از آن استفاده نشود، صنایع برق، پزشکی، خودرو و حتی برخی رشته های هنری با خلا و مشکلی بزرگ مواجه خواهند شد. ما در این مقاله به تفصیل درباره ویژگی ها، کاربردها و اهمیت مس صحبت خواهیم کرد.

 مس چیست؟

مس با نماد شیمیایی CU فلز پایه و پر مصرف در سراسر جهان است که در طبیعت به عنوان فلز آزاد یافت می شود و در زندگی انسان نقشی فراتر از یک فلز دارد. در عصر حجر یعنی هشت هزار سال قبل از میلاد مسیح، انسان ها از مس به جای سنگ استفاده کردند. آثار برجای مانده از تمدن مصر و بین النهرین به خوبی گواه این واقعیت است که از هزاران سال پیش انسان ها برای ساخت ادوات و تجهیزات از مس استفاده می کردند.

مس یکی از مهم ترین عناصری است که از آلیاژ آن برای ترکیب با برنج، قلع و دیگر فلزات استفاده می شود. استخراج مس از معدن کار دشواری نیست و فرایند نسبتا ساده ای دارد، اما مساله قابل تامل اینکه معادن مس اندک هستند. اهمیت فلزات در زندگی انسان بر کسی پوشیده نیست، اما مس به جهات ویژه ای از اهمیت قابل توجهی برخوردار است.

ویژگی های فلز مس

مس ویژگی های ارزشمندی دارد که باعث شده تا در زندگی انسان ها، کاربرد گسترده ای داشته باشد. از مهم ترین ویژگی های این فلز پر کاربرد می توان به موارد زیر اشاره کرد:

نقطه ذوب بالا: مس در دمای 1085 درجه سانتی گراد ذوب می شود و به همین دلیل گزینه مناسبی برای ساخت تجهیزاتی است که باید دمای بسیار بالا را تحمل کنند.

رسانای الکتریکی و حرارتی: مس این قابلیت را دارد که به سرعت گرما و الکتریسیته را انتقال دهد. این ویژگی سبب شده است تا مس پس از نقره دومین فلزی باشد که بالاترین مقدار رسانایی الکتریسیته را ارائه می دهد.

شکل پذیری، چکش خواری، انعطاف: مس این قابلیت را دارد که به راحتی به شکل ورق های نازک، مفتول و ظروف در بیاید.

مقاوم در برابر خوردگی: مس در مجاورت هوا تغییر رنگ می دهد، اما زنگ نمی زند. لایه ایجاد شده روی سطح آن باعث محافظت از لایه های بعدی فلز در برابر هوا می شود.

ضد باکتریال طبیعی: مس به طور طبیعی می تواند قارچ ها و باکتری ها را از بین ببرد. به همین دلیل از این فلز برای ساخت تجهیزات پزشکی، دستگیره درب و شیرآلات استفاده می شود.

قابل بازیافت: مس این قابلیت را دارد که بارها ذوب شود و بدون اینکه از سطح کیفی آن کاسته شود، مجددا فرآوری شود و مورد استفاده قرار بگیرد.

 انواع مس

انواع مس در بازار را می توان به صورت مس خالص، مس آلیاژی و مس بازیافتی دسته بندی کرد. مس خالص که بالاترین عیار مس یعنی 99.95 درصد را داراست، بالاترین سطح رسانایی را ارائه می دهد و برای ساخت مفتول های مسی مورد استفاده قرار می گیرد. هر گونه ناخالصی در مس از میزان هدایت الکتریکی آن می کاهد.

مس آلیاژی، ترکیب مس با دیگر فلزاتی است که برنج و برنز را به وجود می آورند. این آلیاژها نسبت به مس رسانایی کمتری دارند، اما سختی آن ها بیشتر است. همچنین برخی خواص ضد باکتریایی مس را حفظ کرده اند و همچنان در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاوم اند. میزان چکش خواری و شکل پذیری این آلیاژها هم مناسب است.

بنابراین آلیاژها برخی از خواص مس را همچنان با خود به همراه دارند و برخی از خواص مانند هدایت الکتریکی را با توان کمتری ارائه می کنند. مس بازیافتی نیز مس ناخالصی است که برای ساخت برخی ابزارها و مجسمه ها مورد استفاده قرار می گیرد.

کاربردهای مس

علت پر کاربرد بودن فلز مس در صنایع مختلف را باید در ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی این فلز جستجو کرد. به همین دلیل در سیستم برق کشی، لوله کشی، صنایع عمرانی، کشاورزی، تجهیزات پزشکی، فولاد، مجسمه سازی، ساخت درب، موتورها، آهنرباها، وسایل آشپزخانه و تجهیزات موسیقی این فلز کاربرد گسترده ای دارد.

کاربرد مس در ساختمان سازی

از مهم‌ ترین کاربردهای مس در ساختمان‌ سازی، سیستم‌ سیم کشی ساختمان و لوله کشی است. سیم‌ های مسی نقش اصلی در سیم ‌کشی ساختمان ‌ها را بازی می کنند و برای لوله ‌کشی آب و گاز ساختمان، کاربرد گسترده ای دارند. لوله ها و سیم های مسی علاوه بر اینکه مستحکم و مقاوم هستند، شکل پذیری و انعطاف خوبی دارند و در برابر خوردگی دوام بالا نشان می دهند.

ورق های مسی در سازه ها می توانند در سقف یا نما مورد استفاده قرار بگیرند و اگر سازه مجهز به ذخیره سازی انرژی خورشیدی باشد، نقش فلز مس در آن پر رنگ تر هم می شود. در طراحی دکوراسیون داخلی نیز استفاده از ورق ها و لایه های مسی بسیار رایج است و برای اجرای سیستم های تهویه گرمایشی و سرمایشی نیز لوله ها و کابل های مسی، کاربردی هستند. علاوه بر همه این موارد مس برای ساخت شیرآلات و دستگیره درب نیز مورد استفاده قرار می گیرد. نوسان قیمت آهن می‌ تواند قیمت همه فلزات مانند مس که کاربردهای ساختمانی و صنعتی دارند را افزایش دهد.

کاربرد مس در صنعت فولاد

مس در تولید فولاد برای ارتقای سطح کیفی و عملکرد فولاد بسیار کاربردی است و به عنوان آلیاژ در ترکیب با دیگر فلزات مورد استفاده قرار می گیرد. با اضافه کردن آلیاژ مس به فولاد، میزان درجه سختی، استحکام و مقاومت در برابر سایش فولاد بالاتر می رود. از طرفی هنگامی که بخواهند ویژگی های شکل پذیری و انعطاف فولاد را افزایش دهند، به آن مس اضافه می کنند.

همچنین مس می تواند ویژگی ضد زنگ بودن به فولاد اضافه کند و معمولا برای ساخت ورق ها یا لوله های مقاوم در برابر خوردگی از یک لایه مس استفاده می شود تا در برابر اکسید شدن از فولاد محافظت کند. همچنین مس باعث می شود مقاومت فولاد در برابر حرارت بالاتر رود. بنابراین وجود مس در صنایع فولادی بسیار رایج و حائز اهمیت است و به طور کلی قیمت مقاطع فولادی از جمله تیرآهن، ورق و قیمت میلگرد به طور مستقیم و غیر مستقیم بر قیمت ها در بازار مس هم تاثیر می گذارد.

کاربرد مس در صنعت برق

نام مس در صنایع الکتریکی با کاربرد در ساخت موتورها، ژنراتورها و کابل ها گره خورده است. سطح بالای هدایت الکتریکی باعث می شود تا مس برای اتصالات و قطعات الکتریکی کاربردی باشد و همچنین برای حفاظت سازه در برابر صاعقه نیز نقش مهمی ایفا کند. علاوه بر این موارد در سیستم توزیع برق نیز مس مورد استفاده قرار می گیرد و برای تابلوهای برق و کلیدها نیز از آن استفاده می کنند.

کاربرد مس در صنعت کشاورزی

اگرچه از مس برای ساخت تجهیزات کشاورزی استفاده می شود، اما از سولفات و ترکیبات آن به عنوان قارچ کش ها و مواد ضد باکتری با هدف ارتقای رشد گیاهان استفاده می شود. مس به عنوان کود یا حشره کش همراه با سیستم آبیاری و یا جداگانه در صنعت کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد.

مقاطع مختلف مس

پرکاربردترین مقاطع مسی شامل ورق های مسی، تسمه ها، لوله ها، شمش ها و الکترودها می شوند. ورق‌ مسی در صنایع الکترونیک، ساخت آثار هنری و ظروف کاربرد دارد. تسمه های مسی در همبندی درب و پنجره و به عنوان فنس مورد استفاده قرار می گیرند. لوله های مسی در سیستم‌ های لوله کشی آب و گاز و تهویه کاربرد دارند. شمش‌ مسی در تابلو برق و الکترودها در جوشکاری استفاده می شود.

 آلیاژهای مس

انواع آلیاژ مس همان طور که پیشتر نیز به آن اشاره شد شامل مس خالص، ترکیب مس و قلع یعنی برنر و ترکیب مس و روی یعنی برنج می شود. در این آلیاژها مس، مولفه اصلی است و برای به دست آوردن خواص بیشتر، فلزات دیگر به آن افزوده می شود.

روش های تولید و استخراج مس

مس از معادن زیر زمینی یا روباز استخراج می شود و به شکل سنگ است. مس را می توان در سنگ های رسوبی یا آذرین پیدا کرد. در صنعت مس روش استخراج این فلز به نوع سنگ بستگی دارد و معدنکاران با توجه به اینکه سنگ سولفودی است یا از نوع سیلیکات سولفات و کربنات سولفات، روش کاربردی را انتخاب می کنند.

به طور کلی دو روش برای استخراج مس وجود دارد که شامل هیدرومتالوژی و پیرومتالوژی است. در روش هیدرومتالوژی برای استخراج مس از اسید سولفوریک یا محلول آبی رنگ استفاده می شود و در روش پیرومتالوژی، شیوه استخراج فلز مس، خرد کردن و شکستن سنگ است.

در ابتدا سنگ های مس را از معادن کشف و خرد می کنند تا آسیاب شود و ذرات قابل جدا سازی گردد. سپس این پودر را با مواد مخصوص شیمیایی ترکیب می کنند تا به شکل دوغاب در بیاید. دوغاب باید غلیظ شده تا کنستانتره مس به دست بیاید. حدود 20 تا 30 درصد از کنستانتره را مس تشکیل می دهد. سپس کنستانتره را به کوره منتقل می کنند تا ذوب شود.

با ذوب شدن ناخالصی ها جدا می شود و مات مس به دست می آید. مات مس حدود 40 تا 50 درصد مس دارد و برای اینکه درصد مس را بالاتر ببرند و آند مس به دست بیاید، مجددا آن را به کوره می فرستند. پس از اینکه آند مس به دست آمد آن را با قرار دادن در محلول های اسیدی و با اعمال جریان برق تصفیه می کنند تا مس با بالاترین خلوص حاصل شود.

جمع بندی

مس فلزی کاربردی با ویژگی های منحصر به فرد نظیر رسانایی بالا، مقاومت به خوردگی، شکل پذیری عالی و ضد باکتری است که در صنایع مختلف مصارف گسترده ای دارد. با توجه به پیشرفت علم و حفاظت از محیط زیست عصر حاضر عصر استفاده بیشتر از انرژی های طبیعی نظیر انرژی خورشیدی و انتقال تکنولوژی به سمت استفاده از خودروهای برقی خواهد بود که در این مسیر، فلز مس همچنان نقش اساسی ایفا خواهد کرد.

سوالات متداول