دسترسی سریع به محتوای این مطلب
مس یکی از قدیمی ترین و کاربردی ترین فلزات جهان است که از گذشته تا امروز در صنایع مختلف نقش حیاتی داشته است. این فلز به دلیل شکل پذیری بالا، رسانایی حرارتی مناسب و خاصیت آنتی باکتریالی، در ساخت ابزارهای خانگی، تجهیزات پزشکی، قطعات صنعتی و حتی آثار هنری به کار می رود. اهمیت مس در حدی است که نبود آن می تواند بسیاری از صنایع پیشرفته مانند برق و الکترونیک را با اختلال جدی روبه رو کند. درک ارزش این فلز زمانی کامل تر می شود که بدانیم تغییرات بازار و عوامل اقتصادی می توانند قیمت ورق مسی را به طور مستقیم تحت تأثیر قرار دهند و بر هزینه تولید بسیاری از صنایع وابسته به مس اثر بگذارند.
از سوی دیگر، گستردگی کاربرد مس تنها محدود به خود فلز خام نیست، بلکه وجود آلیاژهای مسی مانند برنج، برنز و کوپرانیکل امکان استفاده از آن را در شرایط مختلف مکانیکی، حرارتی و شیمیایی فراهم کرده است. این آلیاژها باعث افزایش استحکام، مقاومت به خوردگی و قابلیت ماشین کاری مس می شوند و به همین دلیل در صنایع پزشکی، خودروسازی، دریایی و حتی معماری کاربرد فراوان دارند. تنوع بالای آلیاژهای مسی نشان می دهد که این فلز تا چه اندازه برای فناوری امروز ضروری است و چرا حذف آن می تواند خللی بزرگ در خطوط تولید و زیرساخت های حیاتی ایجاد کند.
مس یک عنصر شیمیایی با نماد فلز مس Cu است که در جدول تناوبی در گروه فلزات واسطه قرار دارد و از نظر علمی یکی از رساناترین مواد برای انتقال الکتریسیته و گرما به شمار می رود. این فلز با عدد اتمی 29، ساختار FCC دارد و به دلیل آرایش الکترونی پایدار خود، رفتار فلزی بسیار مطلوبی نشان می دهد. اگر در تحقیق درمورد مس به ویژگی های بنیادی آن نگاه کنیم، مشاهده می کنیم که مس فلزی دارای چکش خواری، قابلیت نورد و قابلیت مفتول شدن بسیار بالاست. قابلیت مفتول شدن یعنی چه؟ یعنی فلز را می توان بدون شکست به سیم های نازک و بلند تبدیل کرد و این خاصیت یکی از مهم ترین خواص فلز مس است.
ویژگی مس چیست و چرا فلز مس کاربرد زیادی در زندگی دارد؟ پاسخ علمی این پرسش در ساختار الکترونی و پیوندهای فلزی آن نهفته است. ویژگی های فلز مس شامل رسانایی بالا، مقاومت مناسب نسبت به خوردگی، قابلیت شکل پذیری و پایداری حرارتی است. علت کاربرد فراوان مس در صنعت و زندگی چیست؟ زیرا ترکیب این خواص منحصر به فرد باعث شده copper یا همان مس، در همه صنایع از برق و الکترونیک تا خودرو و پزشکی کاربرد داشته باشد. کاربرد های مس در سیم و کابل، مبدل های حرارتی، لوله های تاسیساتی، ادوات صنعتی، سکه ها و صنایع هنری بسیار گسترده است. بسیاری از این موارد به این برمی گردد که کاربردمس وابسته به رسانایی بالا و توانایی انتقال حرارت این عنصر است.
درباره مس از نظر زمین شناسی نیز باید گفت مس فلزی یکی از معدود عناصر است که هم به صورت آزاد و هم به شکل ترکیبات معدنی وجود دارد. فلز مس چگونه بدست می آید؟ معمولا از طریق استخراج سنگ های سولفیدی یا اکسیدی، سپس خردایش، پرعیارسازی و در نهایت ذوب یا الکترولیز به مس کاتدی با خلوص بالا تبدیل می شود. همین قابلیت استخراج و بازیافت ساده از دلایل مهمی است که علت کاربردهای فراوان فلز مس چیست را توضیح می دهد. copper نه تنها تا حد بسیار زیادی قابل بازیافت است، بلکه بازیافت آن بدون افت کیفیت انجام می شود و این موضوع آن را برای صنایع پایدار و مدرن بسیار ارزشمند کرده است.
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.
هر کاربرد صنعتی به سطح مشخصی از خلوص، استحکام، رسانایی یا مقاومت خوردگی مس نیاز دارد. مس در حالت خالص ویژگی های عالی دارد اما برای برخی پروژه ها کافی نیست؛ به همین دلیل شکل ها و آلیاژهای مختلفی از آن تولید می شود تا نیاز صنایع برق، خودرو، الکترونیک، تاسیسات و ساخت و ساز را پوشش دهد.
| نوع مس | توضیح مختصر | ویژگی های مس | کاربرد مس | نکات تکمیلی |
|---|---|---|---|---|
| مس خالص | مس با خلوص بالا که رسانایی زیادی دارد | رسانایی عالی، شکل پذیری خوب، مقاومت مناسب در برابر خوردگی | سیم و کابل، تجهیزات الکتریکی، ورق و لوله | مناسب برای پروژه هایی که نیاز به هدایت بالا دارند؛ عیار مس در این نوع بیشترین مقدار است |
| مس بدون اکسیژن | مسی که اکسیژن آن حذف شده و خالص ترین نوع صنعتی محسوب میشود | رسانایی بهتر، عدم ایجاد ترک حرارتی، پایداری ساختاری | قطعات الکترونیکی، سیستم های صوتی، تجهیزات راداری | در پاسخ به این سوال که فلز مس چیست، این نوع نمونه پیشرفته آن است |
| مس آلیاژی | ترکیب مس با فلزاتی مثل روی یا قلع (برنج و برنز) | استحکام بیشتر، مقاومت سایشی بهتر، قابلیت ماشین کاری خوب | خودرو، معماری، صنایع دریایی، ابزارسازی | در تحقیق درباره فلز مس همیشه به این گروه توجه میشود |
| مس بازیافتی | مسی که از ضایعات جمع آوری و دوباره ذوب شده است | کیفیت مناسب، قیمت اقتصادی، قابلیت مصرف گسترده | ورق، لوله، پروفیل و قطعات صنعتی عمومی | چون مس فلز است و کیفیت خود را حفظ میکند، بازیافت آن بسیار ارزشمند است |
| مس کاتدی | مس تولیدشده در فرایند الکترولیز با خلوص بسیار بالا | بهترین کیفیت الکتریکی، سطح یکنواخت، انعطاف پذیری بالا | کابل های قدرت، شینه ها، تجهیزات الکتریکی حساس | فلز cu در این حالت نزدیک ترین حالت به مس خالص ایده آل است |
در مجموع، ویژگی های فلز مس در هر نوع تفاوت دارد و انتخاب صحیح آن به نوع پروژه، نیاز فنی و سطح خلوص مورد نیاز بستگی پیدا می کند.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
در نهایت می توان گفت 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
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. کاربردهای گسترده در صنایع مختلف باعث شده است تا این فلز اهمیت زیادی در زندگی انسان داشته باشد.
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.
دو روش برای استخراج مس وجود دارد که شامل هیدرومتالوژی و پیرومتالوژی است.
در صنعت الکترونیک برای ساخت مدارها، اتصالات، تابلو برق، سیستم های محافظتی و قطعات رسانا از مس استفاده می شود.
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.
مس به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارد نظیر رسانایی بالا، قابلیت شکل پذیری، ظاهر زیبا و ضد زنگ بودن کاربرد گسترده ای در صنایع ساخت و ساز و صنایع خانگی 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.
بله، مس از معدود فلزاتی است که به شکل خالص (مس طبیعی) نیز در طبیعت یافت می شود، هرچند بخش عمده آن به صورت ترکیبات معدنی مانند سولفیدها و اکسیدها استخراج می گردد.
مس به دلیل رسانایی بسیار بالای الکتریکی و حرارتی، شکل پذیری عالی، مقاومت مناسب به خوردگی و سازگاری با بسیاری از آلیاژها کاربرد گسترده ای در صنایع برق، لوله کشی، ماشین آلات و قطعه سازی دارد.
مس مانند آهن زنگ نمی زند اما در تماس با هوا و رطوبت، لایه ای سبز رنگ به نام پتینه (کربنات مس) روی سطح آن تشکیل می شود. این لایه از خوردگی بیشتر جلوگیری کرده و به نوعی محافظ محسوب می شود.
بله، مس یکی از ارزشمندترین فلزات قابل بازیافت است و تقریباً بدون افت کیفیت می توان آن را بارها بازیافت کرد. به همین دلیل بخش زیادی از مس مصرفی جهان از چرخه بازیافت تأمین می شود.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.