پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
مقدمه
طی چند سال اخیر پیشرفت های قابل ملاحظه ای برای بیان الکترونیکی فلزات مانند مس، نقره و طلا صورت گرفته است. این عناصر هدایت الکتریکی بالایی دارند زیرا الکترونهای انتقالی آنها تحت میدان الکتریکی، در برابر حرکت مقاومت نسبتا کمتری دارند. بویژه مس که بواسطه زیاد بودن میانگین پویش آزاد الکترونهای لایه آخرش به عنوان یک هادی عالی میباشد. مقاومت ویژه الکتریکی با میانگین پویش آزاد الکترونها نسبت عکس دارد. چند فلز هادی که سبکتر از مس هستند، وجود دارند که به واسطه نیاز به سطح مقطع بزرگتر برای انتقال جریان الکتریسیته قابل استفاده نیستند. مس بهترین خواص را برای مصارف تجاری در بر دارد، تا آنجا که نقره و طلا به واسطه قیمت بالا کنار گذاشته شدند.
مس یکی از مفیدترین عناصر فلزی در جهان است که کاربردهای بسیار متنوعی دارد. ویژگی های این فلز عبارت است از قابلیت خارق العاده هدایت جریان برق و گرما، قابلیت چکش خواری، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام کشش و قابلیت شکل پذیری مس را فلزی مطلوب جلوه میدهد. مس به شکل تصفیه شده نیز توسط تولیدکنندگان شمش های مس ریخته گریهای واحدهای مفتول سازی واحدهای تولید کننده فراورده های برنجی و سایر بخشها مورد مصرف قرار میگیرد و تبدیل به فراورده هایی نظیر سیم بدون پوشش، کابل و سیم پوشش دار، نوار و تسمه، لوله و میله و محصولات ریخته گری میشود، که از این فراورده ها در صنایع مختلف همچون صنایع برق و الکترونیک، صنایع ساختمانی، صنایع کالاهای مصرفی، صنایع تولید ماشین آلات صنعتی، صنعت حمل و نقل و صنایع نظامی مورد استفاده قرار میگیرد.
مهمترین مورد استفاده نهایی از مس در صنایع برق و الکترونیک میباشد، از جمله خواص مس، بکارگیری این فلز را در صنایع مذکور به امری مهم مبدل میسازد. همانا خاصیت خارق العاده هدایت جریان برق است. مصرف کنندگان اصلی مفتول مسی، کارخانجات کابل سازی، سیم لاکی و سیم های لخت هوایی میباشد که تقریبا 78% آنرا کابل ساریها و 11% سیم های لخت هوایی تشکیل میدهند]1[.
مس از معدود فلزاتی است که استفاده از آن به صورت خالص نسبت به حالت آلیاژی رایج تر است .چندین نوع آلیاژمس حاوی 3/99 درصد وزنی مس وجود دارد که تنها عدۀ کمی از آنها درصنایع به عنوان هادی الکتریکی استفاده می شوند .بیشترین نوع مس مورد استفاده به مس چقرمۀ الکترولیتی(ETP-Cu) معروف است که ضمن بسیار خالص بودن حاوی اکسیژن به ا ندازه ppm650-100 وزنی میباشد. استفاده از مسETP درمحیط های حاوی هیدروژن توصیه نمیشود، چرا که این نوع مس در دمای بالا مستعد به تردی هیدروژنی می باشد . درمحیط های حاوی هیدروژن در دمای بالا، باید از مس بدون اکسیژن (OF-Cu) یا مس بدون اکسیژن الکترونیکی(OFE-Cu) استفاده کرد، ضمناً مس بدون اکسیژن حاوی نقره(OFS-Cu) در ترانسفورماتورهای قدرت، بواسطۀ استحکام بالاترو مقاومت به نرم شدن بیشتر در دمای بالا استفاده می شود.
فرایند تولید مفتول مسی به روش پروپرزی طی چند دهه اخیر رشد زیادی داشته است، به گونه ای که در دو دهه گذشته، چندین کارخانه در سراسر دنیا با استفاده از این تکنولوژی اقدام به تولید مفتول مسی نموده اند. جهت تولید مفتول مسی با استفاده از ضایعات لازم است که ابتدا مذاب به لحاظ ترکیب شیمیایی و خواص متالورژیکی مطلوب آماده شده و سپس به کمک سیستم ریخته گری پیوسته پروپرزی(چرخ و تسمه) عملیات تولید شمش در حالت گرم و در نهایت فرایند نورد گرم بر روی شمش انجام شده و مفتول مسی تولید گردد.
امروزه در صنایع کابل سازی، دو نوع مفتول مسی استاندارد مصرف میشود، این دو نوع مفتول شامل مس اکسیژن زدایی شده (OF) و مس چقرمه الکترولیتی (ETP) است. خواص مکانیکی و الکتریکی مفتول مس، نقش مهمی در هزینه های مواد برای تولید، طراحی کابل ها و کاهش ضایعات در فرایند کشش و بهره وری تولید کابلها دارد. هر گونه بینظمی در تناوب اتمی شبکه مس باعث میشود که الکترونها پخش شوند و هدایت الکتریکی کاهش یابد. عناصر محلول در شبکه مس با اندازه اتمی متفاوت، باعث ایجاد مناطقی با کرنش کشسان موضعی میشوند و از این طریق هدایت را کاهش میدهند. مقدار عناصر محلول در مس خالص تجاری به مقدار ppm نیز در کاهش رسانایی الکتریکی اثربخش است، که تصفیه و حذف ناخالصیها را ملزم میشود]2[.
1 مس
2-1-1 مقدمه
مس یکی از مواد متداولی بوده که بطور طبیعی در محیط وجود دارد و بشر بطور گسترده ای از آن استفاده می کند. یک فلز مایل به قرمز با ساختار کریستالی FCC می باشد که جزو مهمترین فلزات غیر آهنی است. مس رنگ قرمز و نارنجی را بازتاب می کند و سایر فرکانس های موجود در طیف مرئی را جذب می کند. بعلت ساختار نواری آن به رنگ مایل به قرمز دیده می شود. این فلز چکش خوار، داکتیل و دارای هدایت حرارتی و الکتریکی عالی و همچنین واکنش پذیری شیمیایی پایین می باشد.
2-1-2 تاریخچه‌ی کاربرد مس
تاریخ استفاده از مس حداقل به 10000 سال پیش می‌رسد. در طول دوره‌ی ماقبل تاریخ کالکولیتیک، انسان دریافت که چگونه مس را استخراج کند و از آن تزئینات و ابزارآلات بسازد. ابزارآلات مسی کشف‌شده قدمتی در حدود 5000 سال پیش از میلاد مسیح را نشان میدهند. مشاهدات باستان‌شناسی نشان‌می‌دهد که قدمت استفاده از مس به‌عنوان وسیله‌ای زینتی در غرب آسیا مربوط به ده هزار سال قبل میباشد. در یکی از اهرام مصر یک سیستم لوله‌کشی با مس پیدا شده که مربوط به5000 سال پیش است. وجود مس به صورت طبیعی و ویژگی مطلوب سهولت شکل‌پذیری یا چکش‌خواری این فلز با ابزار ابتدائی که امکان ساخت ابزار صنعتی، زیور‌آلات، لوله و مخازن آب، سکه، شمشیر، مجسمه و مانند آن را در دوران باستان فراهم می‌نمود، این فلز را به صورت مهمترین ماده در توسعه‌ی تمدن بشر درآورد. مدارک موجود نشان میدهد، تا اواخر سال‌های 1800 میلادی کاربرد مس به‌طور نسبی محدود بوده است. با اختراع داینامو، تلگراف، تلفن، برق و خطوط انتقال نیرو در اواخر قرن نوزدهم، سیم به یک محصول نهایی بسیار با اهمیت تبدیل شد و فلز مس به عنوان یک هادی صنعتی مهم از توجه بسیار برخوردار شد . اکتشافات و اختراعات مرتبط با برق و مغناطیس در اواخر قرن هجدهم و اوایل قرن نوزدهم که توسط دانشمندانی چون آمپر، فارادی و اهم صورت گرفت و محصولات ساخته شده از مس به آغاز انقلاب صنعتی و سوق‌دادن مس به عصری جدید کمک کرد. از اواخر قرن نوزدهم در اثر ارتباطی که فلز مس با الکتریسته پیدا نمود، هم کاربرد این فلز از تنوع بسیار برخوردار گردید و هم به‌دلیل ارتباط مصرف الکتریسته با سطح زندگی مقدار مصرف مس به یکی از شاخص‌های تعیین سطح زندگی در جوامع مختلف جهان مبدل شد. اگرچه در قرن اخیر مس، به عنوان دومین فلز پرمصرف، پس از فولاد، مکان خود را به فلز آلومینیم واگذار نموده و به سومین فلز تنزل یافته است، با این وجود مس و آلیاژهای آن در بسیاری از کاربردهایی که طی دورانی طولانی، شاخص آنها است، کماکان بی‌رقیب مانده است.
این فایل ورد در 76 صفحه به خدمتتون ارئه میشود.