مس فلزی است که کاربردهای بسیار متنوعی دارد. ویژگی های این فلز عبارتند از : قابلیت خارق العاده هدایت برق و گرما، قابلیت در برابر خوردگی، قابلیت ماشین کاری، استحکام کششی، خاصیت آلیاژی و قابلیت چشمگیر شکل پذیری، مس را فلزی مطلوب جلوه می دهد و به عنوان یک کالای واسطه ای در بسیاری از بخش ها، کاربردهای متنوعی پیدا کند و در بعضی از حیطه ها نیز به عنوان یک کالای نهایی مورد استفاده قرارگیرد خاصه در هنر که به دلیل رنگ جذاب سرخ آن موارد استفاده دارد.
مهمترین مورد مصرف مس در صنایع برق و الکترونیک حدود ۴۶ درصد می باشد.از مس و آلیاژهای آن در صنایع مکانیکی ، متالوژی ، فلز کاری، شیمیایی و … استفاده می شود. مس در صنایع دارویی، کانه آرایی ، رنگ سازی و صنعت پوست و چرم نیز به کار می رود. کاربرد مس در صنعت کاغذسازی نیز قابل توجه است. همچنین از مس در کشاورزی ، حمل و نقل ( هواپیما و کامیون و …)، صنایع نظامی ، صنایع کشتی سازی، مصارف ساختمانی مانند انواع لوله های مسی در لوله کشی ، انواع دستگیره های در و سایر اثاثیه ثابت خانه ها، انواع مجسمه ها ( مانند مجسمه Liberty که حاوی ۱۷۹۰۰۰ پوند مس است) ، مصارف الکتریکی شامل انواع دستگاه های تقویت کننده الکتریکی و کلید انتقال برق الکتریکی ( به عنوان سیم گرد یا میله، به صورت عایق دار، یا لخت، در تولید جریان ، انتقال جریان و رسانایی)، الکترومغناطیس و در انواع موتورها، ژنراتورها، ترانسفرمورها و سایر دستگاه های الکتریکی، موتورهای الکترومغناطیس و ماشین بخار وات، لوله های خلا، لوله های اشعه کاتدی، در اجاق میکروویو ، هدایت موج برای اشعه میکرو ویو به عنوان یک سطح بیواستاتیک در بیمارستانها، بعنوان ماده مرکب به صورت محلول در شیمی، سولفات مس به عنوان یک ماده سمی و یا خالص کننده آب و … نیز استفاده میشود.
تقریبا نیمی از مصرف مس دنیا به اهداف الکتریکی اختصاص می یابد. بدلیل رسانایی دمایی بالا، مس در لوله و مجراها، بویژه جهت گرم کردن، سرد کردن و انتقال حرارت بسیار مناسب است.
همان گونه که مس با رسانایی بالا در کاربردهای الکتروتکنیکی و الکترونیک مورد احتیاج است، کیفیت های مس ویژه جهت سایر کاربردها انتخاب می شوند. تقریبا ۳۰ درصد تولید مس جهان در آلیاژ سازی بکار برده می شود. آلیاژهای مس عموماً سرد کار می باشند و تنها ۱۰ درصد از آنها ریخته گری می شوند.
بعلت مقاومت بالای مس در مقابل خوردگی، از این فلز به وفور در صنایع غذایی و شیمیایی استفاده می شود. در مهندسی مکانیک، با تولید کننده های ابزارهای دقیق، در ساخت خودرو و کشتی سازی، کاربرد فراوان دارد. گرایش به سمت کاربرد مس در ساختمان سازی بعنوان ماده نصب، دیوار سازی و سقف سازی رو به فزونی است. در مهندسی هیدرولیک، مس در گرفتن روزنه های سدها، دریچه سد (مسیل) و پل ها کاربرد دارد. جدول ۱۷ میزان مصرف مس و آلیاژ های آن را در صنایع مختلف کشورهای صنعتی نشان میدهد.
کاربرد های مس
مس همانطور که میدانید یک فلز با کاربرد های بسیاری در صنعت و البته خانهداری میباشد.
از کاربرد های مس میتوان به موارد زیر اشاره داشت:
قابلیت بازیافت
قابلیت شکل پذیری فوقالعاده
چکش کاری
بسیار مقاوم در برابر خوردگی
و …
فلز مس همچنین به دلیل رنگ سرخ جذابی که دارد در هنر نیز کاربرد های فراوانی دارد.
از فلز مس همچنین در صنایعی همچون برق و الکترونیک، ساختمان سازی، صنایع دارویی، صنایع ماشین آلات، صنعت کشاورزی و … به دلیل رسانا بودن جریان برق و مقاومت آن در برابر خوردگی (همانطورکه بالا اشاره شد) استفاده میشود.
فلز مس به راحتی میتواند جریان برق را انتقال دهد و به دلیل زیبایی که دارد میتواند در نمای ساختمان ها بسیار مورد استفاده قرار بگیرد.
همچنین مس به دلیل خاصیت ضد میکروبی در صنایع دارویی مورد استفاده قرار میمیگیرد. تحقیقات ثابت کردهاند که باکتریها، ویروسها و مخمر ها نمیتوانند مدت زمان زیادی روی سطح مس زنده بمانند.
شاید برای شما جالب باشد بدانید، مس میتواند ۹۹.۹ درصد باکتری هایی را که روی آن فرود میآیند را در مدت زمان دو ساعت از بین ببرد!
مس فلزی است که بیشتر ماشین آلات و تجهیزات مورد استفاده در بسیاری از صنایع از فلز مس ساخته شده. وسایلی همچون موتور های الکترونیکی، وسیله های برقی، لوله های مسی، مبدل های حرارتی و …
شاید باور این موضوع که فلز مس در صنعت کشاورزی نیز کاربرد داشته باشد سخت باشد اما باید بدانید که فلز مس به عنوان یک ماده مغذی اساسی و مورد نیاز برای رشد بهتر بافت های زنده در گیاهان و دیگر جانداران میباشد. همچنین از این فلز برای کنترل بیماری قارچی، به عنوان محرک برای رشد مرغ ها و جوجه ها نیز استفاده میشود.
درصد های مصارف مس
- صنایع الکترونیک : ۶۱-۵۰ %
- صنایع ساختمانی : ۲۱-۱۶ %
- ماشین آلات : ۱۴-۹ %
- حمل و نقل : ۱۰-۵ %
- صنایع نظامی : ۴-۱ %
- سایر مصارف : ۵-۳ %
بعد از طلا، مس تنها عنصر فلزی است که دارای رنگی غیر از خاکستری می باشد. این عنصر قدمتی به طول تاریخ بشر دارد. مس همواره یکی از مهمترین مواد بوده و امروزه یکی از پرکارترین فلزات غیرآهنی سنگین می باشد. مس خالص بدلیل ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی و بخصوص رسانایی الکتریکی (که تنها نقره از آهن رساناتر است)، چکش خواری بالا و در نتیجه قابلیت بالای کار بر روی آن و مقاومت در برابر خوردگی (رفتار شیمیایی که آنرا به فلز نیمه نجیب تبدیل می کند) کاربرد وسیعی دارد.
آلیاژهای متداول مس، بخصوص برنج، برنز، مس- نیکل و مس- نیکل- نقره از اهمیت کاربردی بالایی برخوردارند. کانه های ترکیبات مس با رنگهای روشن بخصوص قرمز، سبز و آبی مشخص می شوند. مس موجود در خاک عنصر ردیاب ضروری جهت بسیاری از مخلوقات منجمله انسان است.
این فلز به عنوان یکی از مهمترین و مفیدترین فلزات است و میتواند تشکیل آلیاژ دهد.
- مس با قلع مخلوط میشود و تشکیل bell Metal و با نسبت کوچکتری تشکیل برنز را میدهد.
- مس با روی مخلوط شده و تشکیل آلیاژ برنج،Pinchbeckو آلیاژهای دیگر را میدهد. این فلز میتواند به علت قابلیت انعطاف پذیری به صورت ورقهای، سیم و لولهای درآید.
مس به شکل تصفیه شده نیز توسط تولید کنندگان شمشهای مس، ریختهگریها، واحدهای مفتول سازی، واحدهای تولید کننده فرآوردههای برنجی و سایر بخشها، مورد مصرف قرار میگیرد و تبدیل به فرآوردههائی نظیر سیم بدون پوشش، کابل و سیم پوششدار، نوار و تسمه، لوله، میله، محصولات ریختهگیری و… میشود.
استفاده از این فرآوردها در صنایع مختلف اصطلاحاً مصرف نهایی مس و یا “End -Uses ” نامیده میشود و این صنایع به ترتیب اهمیت عبارتند از: صنایع برق و الکترونیک، صنایع ساختمانی، صنایع کالاهای مصرفی، صنایع تولید ماشین الات صنعتی، صنعت حمل و نقل و صنایع نظامی.
مهمترین مورد استفاده نهایی از مس در صنایع برق و الکترونیک صورت میگیرد. حدود ۴۶ درصد مصرف مس جهان مربوط به این بخش است. از جمله خواص مس که بکارگیری این فلز را در صنایع مذکور به امری مهم مبدل میسازد، همانا خاصیت خارقالعاده هدایت جریان برق است. مس در تراسفورماتورها، رلهها، کلیدها و پریزها، کابل سازی و…. مورد استفاده قرار میگیرد. بعنوان مثال در ایالات متحده آمریکا هر ساله چیزی نزدیک به ۵۰ درصد مصرف مس مربوط به صنایع برق و الکترونیک میشود. سهم مصرف مس در این بخش تقریباً برای اغلب کشورها رقمی در همین حد است لیکن در مورد بعضی از کشورهای تازه صنعتی شده نظیر تایوان و برزیل که رشد بخشهای مختلف صنعت در آنها ناهمگون است، سهم مصرف مس در صنایع برق و الکترونیک به بیش از ۶۰ درصد نیز بالغ میگردد. از سوی دیگر در تعدادی از کشورهای صنعتی قدیمی نظیر انگلستان، مصرف مس در این بخش به کمتر از ۵۰ درصد میرسد.
اهمیت بخش صنایع برق و الکترونیک از این نظر است که در طی دهههای ۶۰ و ۷۰ در این بخش جایگزینی زیادی بجای مس صورت گرفت و اخیرا در پارهای از جهات، در کاربرد مس در این بخش صرفه جوئیهایی صورت گرفته است که بخش ارتباطات نیز جزو صنایع برق و الکترونیک محسوب میشود و مس در این بخش نیز کاربرد فراوانی دارد بطوریکه مس را فلز ارتباطات نیز نامیدهاند. از مس در تمامی وسایل ارتباطی از جمله: تلفن، بیسیم، تلگراف و… استفاده بعمل میآید.
بخش صنایع ساختمانی – با در نظر گرفتن سیم کشی مربوط به منازل- دومین مصرف کننده عمده مس به شمار میآید. البته اگر سیم کشی مربوط به منازل را جزو این بخش محسوب نداریم در این صورت اهمیت صنایع ساختمانی با اهمیت بخش مهندسی، تقریباً یکسان خواهد بود. کاربرد مس در صنایع ساختمانی از این جهت است که این فلز از خواصی چون مقاومت در مقابل خوردگی، ظاهر براق، رنگ قرمز، دوام زیاد و… برخوردار است و لذا در شیروانیها، روکش ساختمانها و … بکارگیری مس در این صنایع، در طی سالهای اخیر رشد فراوانی داشته است و این رشد در کشورهای اروپائی ملموستر میباشد.
بیشترین شکل مصرف مس در بخش صنایع ساختمانی، در قالب انواع لوله است:
لوله برای آب سرد و گرم، سیستمهای حرارت مرکزی و خطوط انتقال نفت و گاز، همچنین انواع بست های لولهکشی، نظیر بست های لولهها، دریچهها، بست های گازی و…. از جمله بازار مهم استفاده از مس در بخش فعالیت های ساختمانی است.
از مس و آلیاژهای آن در بخش صنایع مهندسی نیز استفاده فراوان بعمل میآید. مس در این بخش در صنایع مکانیکی، متالوژی، فلزکاری، صنایع شیمیایی و… کاربرد دارد. استفاده از مس در صنایع شیمیایی در مقیاس وسیع صورت میگیرد، چرا که مس با تمام اسیدهای معدنی و بعضی از اسیدهای آلی ترکیب شده و به صورت نمک در میآید. سولفات مس بعنوان کود شیمیائی و بعنوان دافع آفات نباتی مورد استفاده قرار میگیرد. در صنایع متالورژی، مس در تولید آلیاژها بکار گرفته میشود. مهمترین آلیاژ مس، برنج است (ترکیب مس و روی)، لکن برنز (ترکیب مس و قلع)، فلز توپ ریزی (ترکیب مس، قلع، سرب و روی)، کوپرونیکل (ترکیب مس و نیکل) و… از جمله دیگر آلیاژهای مهم مس محسوب میشوند. مس در صنایع دارویی، در صنایع کانه آرائی، در صنعت رنگ سازی، در صنعت پوست و چرم بکار گرفته میشود.
مس در تولید مسکوکات نیز مورد استفاده قرار میگیرد. از زمان امپراطوری رم به بعد، سکه از مس و آلیاژهای مختلف ساخته میشده است. امروزه بهترین آلیاژی که برای ضریب سکه وجود دارد،کوپرونیکل (Cupronickel) یعنی ترکیب مس و نیکل به نسبت ۳ به ۱ است.
به طور کلی بیش از ۶۵ درصد مس به صورت غیر آلیاژی حدود ۳۰ درصد در مصنوعات برنجی و تنها حدود ۲ درصد در مصنوعات برنزی بکار میرود. از طرف دیگر در حدود۵۰ درصد مس کاتد و شمش آلیاژی در کارخانجات مفتول سازی به مصرف میرسد. مفتول مسی یا آلیاژ مس خود در موتورهای الکتریکی و ژنراتورها، سیم کشی منازل و خطوط انتقال نیرو و همچنین در انواع سیم کشیها نظیر ماشین آلات، هواپیما و کشتیها و وسایل برقی به کار میرود.
مس در میله و اتصالات اتوبوس، هادی الکتریکی، کابلها و لولههای کواکسیال، لولههای میکروویو، سویچها، اتصالات، مدارهای چاپی، پایههای ترانزیستور و رکتی فایرها به مصرف میرسد.
در انتقال نیرو بخصوص در خطوط زیر زمینی و سیمهای با ضخامت کم نسبت به آلومینیوم برتری دارد.
علیرغم جایگزینی فیبرهای نوری و آلومینیوم در مخابرات هنوز ۶۰ درصد از سیمهای استفاده شده در مخابرات کماکان از مس تأمین میشود.
مس و آلیاژهای مسی در تجهیزات صنعتی که در ارتباط با محلولهای اسیدی غیر اکسید کننده مانند اسیداستیک، هیدروکلریک و فسفریک و همچنین نمکهای خنثی به مقدار زیاد به کار میرود.
مس و آلیاژهای آن به دلیل مقاومت نسبت به زنگ زدگی در بسیاری از صنایع ساختمانی، هواپیمایی، صنایع دریائی از جمله مخازن ضد زنگ، لوله کشی در آب شور دریا، قطعات و ملخ هواپیما، خطوط آب و بخار در ساختمانها، روکش پشت بام، ناودانها، آب روها، روکش بدنه کشتیها، دکلهای نفت و شیرین کنندههای آب شور مصرف میشود.
مس به طور گسترده در تولید قطعات وماشین آلات صنعتی غیر الکتریکی، لوازم خانگی، تجهیزات تهویه هوا و ماشین آلات کشاورزی به مصرف میرسد.
همچنین مس در صنایع حمل و نقل از قبیل رادیاتور، لنت و لوله ترمز، یاتاقان، بوکش، کاربراتور، خطوط روغن، لکوموتیو دیزلی، ترن برقی، تراموا و دستگاههای مخصوص سوئیچ کردن و فرستادن علائم میباشد.
در صنایع نظامی در تهیه فشنگ تفنگ های کوچک، خشابها، خازنها و فیوزها و همچنین تجهیزات و ماشین آلات ارتباطی، اجزاء الکتریکی و قطعات کامپوتر کاربرد دارد. بعلاوه در سلاحهای تاکتیکی و استراتژیک مانند زیردریائیهای اتمی، در موشکها، هواپیماهای نظامی، کنترلهای الکتریکی در هواپیما و کابل موشک استفاده میگردد. مس همچنین در صنایع شیمیایی از جمله در مواد رنگی معدنی در کشاورزی جهت حفاظت از جنگلها و در پزشکی به کار میرود. در تولید ساعت، میکروسکپ، پروژکتور و بسیاری دیگر از این نوع کالاها مس به کار میرود.
مس در تولید وسایل ایمنی موارد استفاده گوناگونی دارد از جمله در وسایل مربوط به اطفاء حریق و دیگر وسایل آتش نشانی، کاربرد مس در صنعت کاغذ سازی نیز قابل توجه میباشد. در این مورد بکارگیری مس در تولید دستمال های کاغذی امری مهم است زیرا که وجود مس ایجاد حالت آنتی بیوتیک نموده و به نوعی گندزدایی میکند. مس در صنعت حمل و نقل نیز کاربرد مهمی دارد. مس در تمام وسائل نقلیه، اعم از راهآهن، هواپیما، کامیون، اتومبیل سواری، اتوبوس و… و نیز وسایل مربوط به حمل و نقل فضایی، مورد استفاده دارد. معهذا مهمترین کاربرد این فلز در این بخش در سایت رادیاتورخودرو میباشد.
هر چند بدلیل جایگزینی مستقیم کالاهای جانشینی، صرفه جوئی در میزان فلز بکار رفته و کاهش اندازه اتومبیل، استفاده از مس در ساخت رادیاتور با قدری تهدید روبرو شده لیکن تولید نوارهای بسیار باریک مسی و بکارگیری آنها در ساخت رادیاتور اتومبیل موجب گشته تا جایگزینی دیگر مواد نیز براحتی صورت نگیرد. چنین تحول مثبتی مؤید آن است که مس در صنعت خودروسازی کماکان سهمی در خور توجه بعهده خواهد داشت لیکن این امر توأم با مقداری صرفه جوئی در میزان مصرف این فلز خواهد بود. بکارگیری از مس در بخش کشاورزی نیز رایج است. در این بخش از این فلز بعنوان ضد انگل چهارپایان استفاده میشود. همچنین کمبود مس موجب کمی شیر در چهارپایان شده و در میزان آب بافتهای سلولی نیز ذینقش است. از آنجائیکه کمبود این فلز موجب کمخونی میگردد، در پزشکی نیز کاربرد دارد. همچنین مورد دیگر استفاده از مس، در صنایع نظامی میباشد. از این فلز در تولید پوکه فشنگ گلوله توپ و…. استفاده بعمل میآید. از مس در تهیه ظروف آشپزی نیز استفاده شایان توجهی میشود چرا که این فلز در انتقال گرما، از قابلیت چشمگیری برخوردار است. در صنعت کشتسازی نیزاز مس برای ساخت پروانه کشتی استفاده میگردد. بهرهگیری از مس در کارهای تزئینی از قدیم الایام رایج بوده و در عصر کنونی نیز بدلیل دوام، مقاومت در مقابل خوردگی، رنگ دلفریب و… از این فلز در این زمینه استفاده میشود. بیشترین مقدار مس تولیدی مس در جهان در کشورهای صنعتی به مصرف می رسد و الگوی مصرف نهائی مس در این کشورها تقریبا یکسان است.
دیگر مصارف مس در ساخت وسایل خانه، ابزارهای هنری، سکه و مدال ها و سخت افزارهای نظامی بعنوان مهمات می باشد. به غیر از این موارد، تقاضای کمی برای مس وجود دارد. سایر کاربردهای فرعی مس شامل: نهشت الکتریکی، مس متالورژی پودر، مواد ویژه جهت ترمزها و بلبرینگ های خود روان کننده، قطعات کوچک رقیق، فیلترها، برسهای گرافیتی، و افزودنی آلیاژی به آلومینیوم، آهن و فولاد می باشد. تنها یک تا دو درصد مس در ترکیبات مس، بویژه سولفات مس و اکسیدهای مس مصرف می شود. رنگریزه های مس و برنز طلایی (آلیاژهای مس- روی پودر شده) عموما از طریق آسیای خشک تولید می شوند.
بیشترین مصرف کننده محصولات مسی ساخته شده در ده سال گذشته چه از نظر حجم مصرف یا درصد وزنی، صنایع ساختمان سازی بوده است. مصرف در این رشته در انتهای سال ۱۹۸۰ به طور متوسط ۳ درصد افزایش داشته است. افزایش مصرف تقریبا برابر یک میلیون تن معادل ۵۸ درصد افزایش تولید مس طی دهه اخیر بوده است. توجیه این افزایش مصرف طبق آمارهای ارائه شده بیشتر به دلیل مصرف مس در صنایع ساختمان سازی به ویژه ساختمان های مسکونی بوده است.
آلیاژ های مس
یکی از مشخصات مهم مس توان آلیاژدهی پردامنه آن با فلزات گوناگون است و از محدود فلزاتی است که به صورت خالص بیش از آلیاژ مورد استفاده است. البته در صورتی که بعضی از عناصر به مس اضافه شوند. ویژگیهای آن بهبود مییابد و کارآیی آن بهتر میگردد. چنانچه با افزودن آلومینیوم، کروم، آهن، منگنز، نیکل، فسفر، سیلیسیم، قلع و روی مقاومت آن را در برابر خوردگی زیاد میکند.
افزودن آلومینیوم، کادمیم، نقره و قلع مقاومت آن را در برابر سایش افزایش میدهد و سرب، سیلیسیم، تلوریوم، و روی توان ماشین کاری مس را بهبود میبخشد.
معروفترین و پرکاربردترین آلیاژهای مس، برنج به رنگ زرد و قرمز است که با افزودن قلع بدست میآید و مفرغ یا برنز که با افزودن روی حاصل میشود.
از دیگر آلیاژهای متداول مس میتوان از آلیاژ مس و نیکل به رنگ نقرهای که در سکهزنی کاربرد دارد نام برد. همچنین با افزودن یک درصد قلع به برنج قرمز، برنج دریایی که در مقابل خوردگی مقاومت زیادی دارد بدست میآید. به طور کلی به عنوان آلیاژهای مهم میتوان از این عناوین نام برد :
انواع مس تجارتی :
- مس کاتد : مهمترین نوع مس تصفیه شده از نظر تجارتی است. مس کاتد تقریبا ¾ مس مصرفی در سال است.
- مس سیاه سفت : مس تصفیه شده به روش الکترولیتیک و یا آتش حاوی ۰۲/۰ درصد تا ۰۵/۰ درصد اکسیژن که بیشترین مقدار آن به صورت اکسید مس است.
- مس بیاکسیژن : مس تصفیه شده است که در فضای اکسیژن گیری شده ذوب و ریختهگیری میشود.
- مس اکسیژن گیری شده : مس تصفیه شده است که به کمک مواد جاذب اکسیژن اکسیدهای مس از آن جدا میشود.