التطبيقات العامة لنحاس البريليوم

نحاس البريليوم، أو BeCu، أو برونز البريليوم، عبارة عن سبيكة نحاس عالية الأداء مع نسبة صغيرة من البريليوم - 0.2% إلى 2%. هذا المزيج الفريد من نوعه يمنح السبيكة مجموعة ممتازة من الخصائص: قوة عالية، وموصلية كهربائية وحرارية جيدة، ومقاومة للتآكل، وسلوك غير مغناطيسي، ومقاومة للشرر.

لذلك، يُستخدم نحاس البريليوم في الإلكترونيات والفضاء والنفط والغاز. فيما يلي التطبيقات الأكثر شيوعًا لنحاس البريليوم:

1. المكونات المرنة والموصلة

تُستخدم سبائك البريليوم النحاسية في تصنيع المكونات المرنة الموصلة مثل المفاتيح والموصلات وملامسات الزنبرك. تبلغ قوتها ضعف قوة سبائك النحاس الأخرى تقريباً. يأتي BeCu أيضاً بموصلية عالية. لذا، يمكن أن يتحمل الانحناء أو الثني المتكرر دون تعب أو تشوه.

في صناعات الاتصالات والإلكترونيات، غالبًا ما يُستخدم نحاس البريليوم في صناعة موصلات الإشارات، والأطراف الكهربائية، وملامسات البطاريات. تحتاج هذه المكونات إلى الدقة والمتانة في مساحات محدودة.

2. المحامل والبطانات المقاومة للاهتراء

نظراً لمقاومته للتآكل، يشيع استخدام نحاس البريليوم في صناعة المحامل والبطانات المنزلقة. عادةً ما تمر هذه الأجزاء بالاحتكاك والاهتزاز والأحمال الثقيلة. إن مقاومة نحاس البريليوم للإجهاد تجعله مناسباً للاستخدام لفترات طويلة.

ومن الأمثلة المعروفة في قطاع الطيران. فقد استبدلت الخطوط الجوية الأمريكية سابقاً المحامل النحاسية التقليدية بمحامل نحاس البريليوم. ثم حدث تحسن في عمر الخدمة من 8,000 ساعة إلى 28,000 ساعة. هذا النوع من القوة يقلل من وقت التعطل وتكاليف الصيانة بشكل كبير.

3. أدوات مقاومة للانفجار

من السمات الممتازة الأخرى لنحاس البريليوم أنه غير قابل للانفجار. فالأدوات المصنوعة من المعادن العادية، عندما تصطدم بسطح صلب، سوف تنبعث منها شرارات - مما يشكل خطرًا كبيرًا على السلامة في البيئات القابلة للانفجار مثل مصافي النفط والمصانع الكيميائية والمناجم.

ومع ذلك، فإن أدوات البريليوم النحاسية تقضي على هذا الخطر. فهي تستخدم في مفاتيح الربط ومفكات البراغي والمطارق والأزاميل حيثما توجد أبخرة أو غازات قابلة للاشتعال. تمنح هذه الأدوات الموظفين شعورًا بالأمان وتفي بمتطلبات السلامة الصارمة في بيئات العمل الخطرة.

4. القوالب الدقيقة وصب القوالب

يتميز نحاس البريليوم بتوصيل حراري جيد وصلابة عالية ومقاومة للتشوه الحراري. لذا، فهو مناسب للاستخدام في القوالب، خاصةً لقوالب حقن البلاستيك وقوالب الصب بالقالب. تسمح الموصلية الحرارية الجيدة بالتبريد السريع للأجزاء البلاستيكية أيضًا.

كما تُعرف قوالب البريليوم النحاسية أيضاً بتشطيبها السطحي الجيد والتعب الحراري المنخفض. يمكن لهذه السبائك أيضًا الحفاظ على تفاوتات متقاربة. كما أن إمكانية إعادة استخدام السبيكة تقلل من التكاليف الإجمالية في تصنيع القوالب.

[1]

5. المكونات الكهربائية عالية التوصيل

في تطبيقات القوة والتوصيل الكهربائي العالي، تُستخدم بعض سبائك البريليوم النحاسية - أي النحاس-ني-بي والنحاس-بي والنحاس-المشترك-بي-بي - على نطاق واسع. ويمكن أن توفر هذه السبائك توصيلًا كهربائيًا يصل إلى مستوى 50% منمعيار النحاس الملدن الدولي(IACS) وتستخدم في الملامسات الكهربائية والأقطاب الكهربائية وكذلك في عناصر الترحيل عالية الأداء.

على سبيل المثال، يتم استخدامه في أقطاب اللحام بالمقاومة. تحتاج هذه الأقطاب الكهربائية إلى حمل تيارات كهربائية عالية. ويجب أن تتحمل التآكل الميكانيكي والإجهاد الحراري أيضاً.

أنواع سبائك البريليوم النحاسية

تصنف سبائك البريليوم النحاسية إلى نوعين:

-نحاس البريليوم البريليوم عالي التوصيل (0.2% - 0.6% نحاس بريليوم): يركز على التوصيلية على حساب القوة؛ ويستخدم في الكهرباء والإلكترونيات.

-نحاس البريليوم عالي القوة (1.6% - 2.0% بي): يوفر أقصى قوة مع موصلية عالية؛ مناسب للتطبيقات الإنشائية والميكانيكية;

يمكن تصنيفها أيضًا إلى 4 أنواع رئيسية وفقًا للمعيار الأمريكي:

1. C17200 (1.8-2.0% بي)

• أعلى قوة (تصل إلى 200 كيلو باسكال بعد المعالجة الحرارية)، ومقاومة كبيرة للتعب والتآكل.
• تُستخدم في صناعة الطيران والأدوات الدقيقة والموصلات والقوالب.

2. C17300 (0.2-0.6% بي مضاف إليه الرصاص)

• قوة أقل ولكن قابلية تصنيع محسّنة.
• يستخدم في صناعة الموصلات الكهربائية والمفاتيح والمثبتات.

3. C17500 (0.4-0.7%Be، مضاف إليه الكوبالت)

• توصيل كهربائي وحراري جيد، قوة معتدلة.
• يمكن العثور عليها في مكونات اللحام بالمقاومة، والموصلات الكهربائية.

4. C17510 (0.4-0.7%Be، مضاف إليه النيكل)

• قوة أعلى من C17500، مع توصيل جيد.
• يمكن العثور على تطبيقات في أنظمة السيارات، والأنظمة الكهربائية الفضائية.

مزيد من القراءة: أنواع نحاس البريليوم الشائعة

الخلاصة

قوة وخصائص نحاس البريليوم تجعله مفيداً في العديد من الصناعات. يمكنك أن تجده في الموصلات الإلكترونية أو كأدوات غير شرارة. لا تخيب سبائك البريليوم النحاس أبداً. لمزيد من سبائك نحاس البريليوم، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).

جدول ملخص: التطبيقات العامة لنحاس البريليوم

مرجع:

[1] Baum, Markus, Markus & Jasser, Fabian & Stricker, Michael & Anders, Denis & Lake, Simone. (2022). المحاكاة العددية لعملية تعبئة القوالب والتحقق التجريبي منها. المجلة الدولية لتكنولوجيا التصنيع المتقدمة. 120. 1-12. 10.1007/s00170-022-08888-9.