النحاس والنيكل

رزمتان من عملات نصف دولار أمريكي . العملات المعدنية في الرزمة على اليمين مصنوعة من النحاس المغطى بالنيكل والنحاس ، ويمكن تمييزها عن عملات نصف الدولار الفضية على اليسار من خلال لبها النحاسي المرئي .

النحاس والنيكل ( CuNi ) هو سبيكة من النحاس والنيكل ، تُضاف إليها عادةً كميات صغيرة من معادن أخرى لزيادة صلابتها، مثل الحديد والمنغنيز . تتراوح نسبة النحاس فيها عادةً بين 60 و90 بالمئة. ( أما مونيل فهو سبيكة من النيكل والنحاس تحتوي على 52 بالمئة على الأقل من النيكل).

على الرغم من محتواه العالي من النحاس، يتميز سبيكة النحاس والنيكل بلونها الفضي. وتتمتع هذه السبيكة بمقاومة عالية للتآكل بفعل مياه البحر ، ولذلك تُستخدم في صناعة الأنابيب والمبادلات الحرارية والمكثفات في أنظمة مياه البحر ، بالإضافة إلى المعدات البحرية. كما تُستخدم أحيانًا في صناعة المراوح وأعمدة المراوح وهياكل القوارب عالية الجودة . وتشمل استخداماتها الأخرى المعدات العسكرية والصناعات الكيميائية والبتروكيماوية والكهربائية . [ 1 ]

في الاستخدام الزخرفي، يشيع استخدام سبيكة من النحاس والنيكل تسمى النيكل الفضي ، على الرغم من أنها تحتوي على الزنك الإضافي ولكن لا تحتوي على الفضة.

كان من الاستخدامات الشائعة الأخرى للنحاس والنيكل في القرن العشرين صناعة العملات المعدنية ذات اللون الفضي . في هذا الاستخدام، تتكون السبيكة النموذجية من 3:1 نحاس إلى نيكل، مع كميات ضئيلة جدًا من المنغنيز. في الماضي، كانت العملات الفضية الحقيقية تُخفّض قيمتها بإضافة النحاس والنيكل، كما حدث مع عملات الجنيه الإسترليني من عام 1947 فصاعدًا، حيث تم استبدال محتواها.

اسم

كان مصطلح "كوبرونيكل"، أو "كوبفيرنيكل" بالألمانية ، يُشير في الأصل إلى الشكل المعدني لزرنيخيد النيكل ؛ إذ تشابهت رواسبه الطبيعية ظاهريًا مع خامات النحاس ، ونسبت الأساطير المحلية غياب النحاس القابل للاستخدام والمشاكل الصحية الناجمة عن التعرض للزرنيخ إلى الجنية نيكل (انظر: أولد نيك ) . ومن عينة من هذا الكوبرنيكل، عزل البارون أكسل فريدريك كرونستيدت عنصر النيكل لأول مرة عام 1751، وأطلق على المعدن الجديد اسم الجنية. وبحلول منتصف القرن التاسع عشر، أُطلق على المعدن اسميه الحديثين، نيكلين ونيكوليت.

وبصرف النظر عن النحاس والنيكل والنحاس والنيكل ، فقد تم استخدام العديد من المصطلحات الأخرى لوصف المادة: الأسماء التجارية Alpaka أو Alpacca ، وArgentan Minargent ، والمصطلح الفرنسي المسجل cuivre blanc ، والفضة الصينية ، والمصطلح الكانتوني الروماني Paktong ، 白銅 (كلا المصطلحين الفرنسي والكانتوني يعني "النحاس الأبيض").

تُعرف سبائك النحاس والنيكل التي تحتوي على الزنك باسم فضة النيكل ، وتُعرف أحيانًا باسم فضة الفنادق ، أو الفضة الألمانية ، أو plata alemana ( الكلمة الإسبانية التي تعني "الفضة الألمانية"). [ 2 ]

التطبيقات

الهندسة البحرية

تُستخدم سبائك النحاس والنيكل في التطبيقات البحرية [ 3 ] نظرًا لمقاومتها للتآكل الناتج عن مياه البحر ، وسهولة تشكيلها، وفعاليتها في خفض مستويات التلوث البيولوجي الكبير . وتُستخدم سبائك تتراوح تركيبتها بين 90% نحاس - 10% نيكل إلى 70% نحاس - 30% نيكل بشكل شائع في أنابيب المبادلات الحرارية أو المكثفات في مجموعة واسعة من التطبيقات البحرية. [ 4 ]

تشمل التطبيقات البحرية الهامة للنحاس والنيكل ما يلي:

  • بناء السفن وإصلاحها: هياكل القوارب والسفن، تبريد مياه البحر، مياه الصرف والصابورة، الأنظمة الصحية، مكافحة الحرائق، الغاز الخامل، أنظمة التبريد الهيدروليكية والهوائية. [ 5 ] [ 6 ]
  • محطات تحلية المياه : سخانات المحلول الملحي، وطرد الحرارة واستعادتها، وفي أنابيب المبخر. [ 7 ]
  • منصات النفط والغاز البحرية وسفن المعالجة وسفن الإنتاج والتخزين والتفريغ العائمة : الأنظمة وأغلفة منطقة الرش. [ 8 ]
  • توليد الطاقة : مكثفات التوربينات البخارية، ومبردات الزيت، وأنظمة التبريد المساعدة، ومسخنات الضغط العالي في محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري. [ 9 ]
  • مكونات نظام مياه البحر: أنابيب المكثف والمبادل الحراري، وصفائح الأنابيب، والأنابيب، وأنظمة الضغط العالي، والوصلات، والمضخات، وصناديق المياه. [ 10 ] [ 11 ]

العملات المعدنية

خمسة فرنكات سويسرية
خمس روبيات هندية، إحياءً لذكرى منظمة العمل الدولية
خمسة وعشرون روبية إندونيسية

يعود الاستخدام الناجح للنحاس والنيكل في سك العملات المعدنية إلى مقاومته للتآكل ، وموصليته الكهربائية ، ومتانته، وقابليته للطرق ، وانخفاض خطر الحساسية ، وسهولة ختمه ، وخصائصه المضادة للميكروبات، وقابليته لإعادة التدوير . [ 12 ]

في أوروبا، كانت سويسرا رائدة في سك العملات المعدنية المصنوعة من سبيكة النحاس والنيكل عام 1850، مع إضافة الفضة والزنك، لعملات من فئات 5 و10 و20 رابن. [ 13 ] ابتداءً من عامي 1860/1861، أصدرت بلجيكا عملات من فئات 5 و10 و20 سنتيمًا من سبيكة النحاس والنيكل الخالصة (75% نحاس، 25% نيكل، بدون إضافة فضة أو زنك)، [ 14 ] [ 15 ] وأصدرت ألمانيا عملات من فئتي 5 و10 بفنيج بنفس النسبة 75:25 من عام 1873/1874 (حتى عام 1915/1916). [ 16 ] في عام 1879، اعتمدت سويسرا أيضًا، لعملات من فئتي 5 و10 رابن، نسبة النحاس إلى النيكل الأرخص 75:25 [ 17 ] [ 18 ] التي كانت مستخدمة آنذاك في بلجيكا والولايات المتحدة وألمانيا. من عام 1947 إلى عام 2012، كانت جميع العملات المعدنية "الفضية" في المملكة المتحدة تُصنع من النحاس والنيكل (ولكن ابتداءً من عام 2012، استُبدلت أصغر فئتين من العملات المعدنية المصنوعة من النحاس والنيكل في المملكة المتحدة بعملات معدنية فولاذية مطلية بالنيكل أقل تكلفة). علاوة على ذلك، عندما ارتفعت أسعار الفضة في الستينيات والسبعينيات، استبدلت بعض الدول الأوروبية الأخرى فئات العملات الفضية المتبقية بالنحاس والنيكل، مثل العملات المعدنية من نصف فرنك سويسري إلى 5 فرنكات (كما هو موضح في الصورة) بدءًا من عام 1968 [ 19 ] ، والعملة الألمانية من فئة 5 ماركات ألمانية من عام 1975 إلى عام 2001. ومنذ عام 1999، يُستخدم النحاس والنيكل أيضًا في الجزء الداخلي من عملة اليورو الواحد والجزء الخارجي من عملة اليوروين .

بسبب احتكار الفضة خلال الحرب الأهلية الأمريكية، استخدمت دار سك العملة الأمريكية النحاس والنيكل لأول مرة في سك العملات المتداولة من فئة ثلاثة سنتات ابتداءً من عام 1865، ثم من فئة خمسة سنتات ابتداءً من عام 1866. قبل ذلك التاريخ، كانت كلتا الفئتين تُصنعان من الفضة فقط في الولايات المتحدة. يُستخدم النحاس والنيكل كغلاف على جانبي نصف الدولار الأمريكي (50 سنتًا) منذ عام 1971، وجميع فئات الربع دولار (25 سنتًا) والعشرة سنتات (10 سنتات) التي صُكت بعد عام 1964. حاليًا، تُصنع بعض العملات المتداولة، مثل نيكل جيفرسون الأمريكي (5 سنتات)، والفرنك السويسري ، وفئتي 500 و100 وون الكوريتين الجنوبيتين ، من النحاس والنيكل الخالص (بنسبة 75:25 ) .

أدوات منزلية للزينة

تُستخدم سبائك النيكل والفضة والنحاس والنيكل على نطاق واسع كبديل للفضة في أدوات المائدة وغيرها من الأدوات المنزلية الزخرفية. كما تُستخدم سبائك النيكل والفضة كأساس لطلاء الفضة ، حيث يُعرف المنتج باسم النيكل والفضة المطلي كهربائياً، أو EPNS. [ 22 ]

استخدامات أخرى

تتكون وصلة المزدوجة الحرارية من زوج من موصلات المزدوجة الحرارية مثل الحديد- كونستانتان ، أو النحاس-كونستانتان، أو النيكل-كروم/النيكل-ألومنيوم. ويمكن حماية هذه الوصلة بغلاف من النحاس، أو النحاس-نيكل، أو الفولاذ المقاوم للصدأ. [ 23 ]

يُستخدم النحاس والنيكل في التطبيقات المبردة . فهو يحتفظ بمرونة عالية وموصلية حرارية ممتازة في درجات حرارة منخفضة للغاية. في حين أن معادن أخرى كالفولاذ والألومنيوم تتحطم وتصبح خاملة حراريًا، فإن الأداء الحراري والميكانيكي الفريد للنحاس والنيكل في هذه الدرجات المنخفضة يُسهّل استخدامه في العديد من التطبيقات المتخصصة. تُعدّ الآلات التي يجب أن تعمل لعدة دورات تشغيل في درجات حرارة منخفضة باستمرار، والمبادلات الحرارية في محطات التبريد، من أبرز التطبيقات الصناعية للنحاس والنيكل في هذا المجال. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] كما توجد تطبيقات متخصصة أخرى، فعلى سبيل المثال، جعلت الموصلية الحرارية العالية للسبيكة في درجات الحرارة المنخفضة النحاس والنيكل شائع الاستخدام في عمليات الوسم بالتجميد . [ 27 ]

في أوائل القرن العشرين، استُخدمت هذه المادة لصنع أغلفة الرصاص. ولكن سرعان ما استُبدلت بمعدن التذهيب للحد من تلوث تجويف السبطانة بالمعادن . [ 28 ]

لا يزال النحاس والنيكل والنيكل الفضي يشكلان المادة الأساسية لصناعة أدوات المائدة المطلية بالفضة. ويُستخدم هذا المعدن بشكل شائع في المعدات الميكانيكية والكهربائية، والمعدات الطبية، والسحابات، والمجوهرات، بالإضافة إلى صناعة أوتار آلات الكمان، وأوتار الجيتار. وقد استخدمت شركة Fender Musical Instruments مغناطيس "CuNiFe" في لاقطات "Wide Range Humbucker " الخاصة بها، والتي صُممت خصيصًا لجيتارات Telecaster و Starcaster المختلفة خلال سبعينيات القرن الماضي.

بالنسبة لأقفال الأسطوانات وأنظمة القفل عالية الجودة ، تُصنع لب الأسطوانات من النحاس والنيكل المقاوم للتآكل.

يُستخدم النحاس والنيكل كبديل لأنابيب الفرامل الهيدروليكية الفولاذية التقليدية (الأنابيب التي تحتوي على سائل الفرامل )، لأنه لا يصدأ. ولأن النحاس والنيكل ألين بكثير من الفولاذ، فإنه ينثني ويتمدد بسهولة أكبر، وتتيح له هذه الخاصية نفسها إحكامًا أفضل مع المكونات الهيدروليكية.

الخواص الفيزيائية والميكانيكية

يفتقر النحاس والنيكل إلى اللون النحاسي بسبب السالبية الكهربائية العالية للنيكل، مما يتسبب في فقدان إلكترون واحد في غلاف d للنحاس (مما يترك 9 إلكترونات في غلاف d مقابل 10 إلكترونات نموذجية للنحاس النقي).

تشمل الخصائص المهمة لسبائك النحاس والنيكل مقاومة التآكل، ومقاومة التلوث البيولوجي، وقوة شد جيدة، وليونة ممتازة عند التلدين ، وموصلية حرارية وخصائص تمدد مناسبة للمبادلات الحرارية والمكثفات ، وموصلية حرارية وليونة جيدة عند خصائص سطح التلامس المضادة للميكروبات. [ 29 ]

خصائص بعض سبائك النحاس والنيكل [ 30 ] [ 31 ]
سبيكة رقم UNSالاسم الشائعالمواصفات الأوروبيةNi [ 32 ]Fe [ 32 ]Mn [ 32 ]النحاسالكثافة جم/ سم³درجة الانصهار مئويةالحرارة النوعية جول/(كجم·كلفن)الموصلية الحرارية واط/(متر·كلفن)TEC ميكرومتر/(متر·كلفن)المقاومة الكهربائية ميكرو أوم·سممعامل المرونة جيجا باسكالقوة الخضوع ميجا باسكالقوة الشد ميجا باسكالالتمدد الخطي 10⁶ / درجة كلفنمعامل الصلابة جيجا باسكال
C7060090–10Cu 90 Ni 109-111–1.81توازن8.91100–11453774017191351052751750
C7150070–30Cu 70 Ni 3029-330.4–1.01توازن8.951170–12403772916341521253601656
C7164066–30–2–2Cu 66 Ni 30 Fe 2 Mn 229-321.7–2.31.5–2.5توازن8.862515.550156170435

تُحدد الفروقات الطفيفة في مقاومة التآكل والقوة نوع السبيكة المختارة. وبالنزول في الجدول، يزداد الحد الأقصى المسموح به لمعدل التدفق في الأنابيب، وكذلك قوة الشد.

في مياه البحر، تتمتع هذه السبائك بمعدلات تآكل ممتازة تبقى منخفضة طالما لم يتم تجاوز سرعة التدفق القصوى المصممة. وتعتمد هذه السرعة على شكل الأنبوب وقطره. كما تتميز بمقاومة عالية للتآكل الشقوقي ، وتشققات التآكل الإجهادي ، والتقصف الهيدروجيني ، وهي خصائص قد تُسبب مشاكل لأنظمة السبائك الأخرى. تُشكّل سبائك النحاس والنيكل بشكل طبيعي طبقة سطحية رقيقة واقية خلال الأسابيع الأولى من تعرضها لمياه البحر، مما يُوفر لها مقاومة مستمرة. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع هذه السبائك بمقاومة عالية للتلوث البيولوجي الناتج عن الكائنات الحية الدقيقة (مثل الأعشاب البحرية والرخويات ) التي تعيش في مياه البحر. وللاستفادة القصوى من هذه الخاصية، يجب أن تكون السبيكة بمنأى عن تأثيرات أي شكل من أشكال الحماية الكاثودية ، أو معزولة عنها .

مع ذلك، قد تُظهر سبائك النحاس والنيكل معدلات تآكل عالية في مياه البحر الملوثة أو الراكدة عند وجود الكبريتيدات أو الأمونيا . لذا، من المهم تجنب التعرض لهذه الظروف، خاصةً أثناء التشغيل التجريبي والصيانة الدورية ريثما تنضج طبقات الحماية السطحية. ويمكن أن يُحسّن إضافة كبريتات الحديدوز إلى أنظمة مياه البحر من مقاومة هذه السبائك.

تشقق في صفيحة معدنية من النحاس والنيكل بنسبة 90-10 نتيجة الإجهادات أثناء عملية اللحام بالفضة

نظرًا لسهولة تشكيل سبائك النحاس والنيكل وبساطة تركيبها، تتميز هذه السبائك بليونتها وسهولة تصنيعها. وتزداد قوة وصلابة كل سبيكة على حدة بالتشكيل على البارد ، بينما لا تزداد صلابتها بالمعالجة الحرارية . يمكن وصل سبيكتي 90-10 (C70600) و70-30 (C71500) باللحام أو اللحام بالنحاس . ويمكن لحامهما باستخدام معظم تقنيات اللحام، مع أن طرق اللحام الذاتي (اللحام بدون مواد استهلاكية) أو اللحام بالأوكسي أسيتيلين غير مُوصى بها. يُفضل استخدام مواد اللحام الخاصة بسبيكة 70-30 بدلًا من 90-10 لكلا السبيكتين، ولا تتطلب معالجة حرارية بعد اللحام. كما يمكن لحامهما مباشرةً بالفولاذ، شريطة استخدام مادة لحام مكونة من 65% نيكل-نحاس لتجنب تأثيرات تخفيف الحديد. أما سبيكة C71640، فتُستخدم عادةً في صناعة الأنابيب غير الملحومة، ويتم توسيعها بدلًا من لحامها في لوحة الأنبوب. تتطلب عملية اللحام بالنحاس سبائك لحام مناسبة أساسها الفضة. مع ذلك، يجب توخي الحذر الشديد لضمان عدم وجود أي إجهادات في سبيكة النحاس والنيكل المراد لحامها بالفضة، إذ أن أي إجهاد قد يتسبب في اختراق حبيبات مادة اللحام، وتشققات إجهادية شديدة (انظر الصورة). لذا، فإن التلدين الكامل لأي إجهاد ميكانيكي محتمل ضروري.

أثبتت تطبيقات سبائك النحاس والنيكل جدارتها عبر الزمن، إذ لا تزال تُستخدم على نطاق واسع في مجالات متنوعة، بدءًا من أنابيب أنظمة مياه البحر، والمكثفات، والمبادلات الحرارية في السفن الحربية، والشحن التجاري، ومحطات تحلية المياه متعددة المراحل، ومحطات توليد الطاقة. كما استُخدمت أيضًا ككسوة واقية لمنطقة تناثر المياه في المنشآت البحرية ، وكسوة واقية لهياكل القوارب، فضلًا عن استخدامها في الهياكل الصلبة نفسها.

التصنيع

بفضل مرونتها، يمكن تصنيع سبائك النحاس والنيكل بسهولة في مجموعة واسعة من أشكال المنتجات [ 33 ] والوصلات. ويمكن توسيع أنابيب النحاس والنيكل بسهولة إلى صفائح أنابيب لتصنيع المبادلات الحرارية الأنبوبية.

تتوفر تفاصيل إجراءات التصنيع، بما في ذلك المناولة العامة، والقطع والتشغيل الآلي، والتشكيل، والمعالجة الحرارية، والتحضير للحام، وتحضيرات اللحام، واللحام المبدئي، ومواد اللحام الاستهلاكية، وعمليات اللحام، والطلاء، والخواص الميكانيكية للحامات، وثني الأنابيب. [ 34 ]

المعايير

توجد معايير ASTM و EN و ISO لطلب أشكال النحاس والنيكل المطروقة والمصبوبة. [ 35 ]

تحتوي المزدوجات الحرارية والمقاومات التي تكون مقاومتها مستقرة عبر تغيرات درجة الحرارة على سبيكة الكونستانتان، والتي تتكون من 55٪ نحاس و 45٪ نيكل.

تاريخ

التاريخ الصيني

كانت سبائك النحاس والنيكل تُعرف لدى الصينيين باسم "النحاس الأبيض" منذ حوالي القرن الثالث قبل الميلاد. وقد صُنعت بعض الأسلحة خلال فترة الممالك المتحاربة من سبائك النحاس والنيكل. [ 36 ] وقد اقترح فلايت في عام 1868 نظرية الأصل الصيني للنحاس والنيكل البكتري ، حيث وجد أن العملات التي تُعتبر أقدم العملات النحاسية النيكل المكتشفة حتى الآن كانت مصنوعة من سبيكة مشابهة جدًا لسبيكة البكتونغ الصينية . [ 37 ]

وصف المؤلف والباحث هو وي بدقة عملية صنع سبيكة النحاس والنيكل حوالي عام 1095 ميلادي. وذكر أن سبيكة باكتونغ تُصنع بإضافة حبيبات صغيرة من خام يونان الطبيعي إلى حمام من النحاس المنصهر. وعندما تتكون قشرة من الخبث ، يُضاف نترات البوتاسيوم ، ثم تُحرك السبيكة ويُصبّ المعدن فورًا . ويُذكر الزنك كمكون، لكن لا توجد تفاصيل حول وقت إضافته. ويُشار إلى أن الخام المستخدم كان متوفرًا حصريًا من يونان ، وفقًا للرواية.

كان سان ماو تشون في تانيانغ خلال عام مجاعة مات فيه الكثير من الناس، فقام يينغ بأخذ بعض المواد الكيميائية، وأسقطها على الفضة، محولاً إياها إلى ذهب، كما حوّل الحديد إلى فضة أيضًا  ، مما أنقذ حياة الكثيرين [عن طريق شراء الحبوب بهذه الفضة والذهب المزيفين]. بعد ذلك، أطلق كل من قام بتحضير المساحيق الكيميائية عن طريق تسخين النحاس وتحويله بالإسقاط على طرقهم اسم "تقنيات تانيانغ". [ 37 ]

لا تحتوي أدبيات أواخر عهد أسرتي مينغ وتشينغ على معلومات كثيرة عن الباكتونغ . ومع ذلك، فقد ذُكرت لأول مرة بالاسم تحديدًا في كتاب ثين كونغ خاي وو الذي يعود تاريخه إلى حوالي عام 1637:

عند مزج كربونات الزنك (الكالامين) أو معدن الزنك مع النحاس، نحصل على البرونز الأصفر (النحاس الأصفر العادي). وعند تسخينه مع الزرنيخ ومواد أخرى تحتوي على الزرنيخ ، نحصل على البرونز الأبيض أو النحاس الأبيض. وعند مزج الشب والنترات ومواد كيميائية أخرى ، نحصل على البرونز الأخضر. [ 37 ]

ذكر كو هونغ في عام 300 ميلادي: "صُنع نحاس تانيانغ عن طريق سكب إكسير الزئبق فيه وتسخينه، فيتكون الذهب". ومع ذلك، يصف كتابا فا فو تسو وشين يي تشينغ تمثالًا في المقاطعات الغربية بأنه مصنوع من الفضة والقصدير والرصاص ونحاس تانيانغ  ، والذي كان يشبه الذهب، ويمكن صهره لطلاء وترصيع الأواني والسيوف. [ 37 ]

يجادل جوزيف نيدهام وآخرون بأن سبيكة النحاس والنيكل كانت معروفة على الأقل كسبيكة فريدة لدى الصينيين خلال عهد ليو آن في يونان عام 120 قبل الميلاد. علاوة على ذلك، تأسست دولة تيان في يونان عام 334 قبل الميلاد كمستعمرة لسلالة تشو. على الأرجح، لم يكن معدن الباكتونغ الحديث معروفًا لدى الصينيين في ذلك الوقت  ، ولكن من المرجح أن سبيكة النحاس والنيكل الموجودة طبيعيًا في يونان كانت سلعة تجارية داخلية قيّمة. [ 37 ]

العملات اليونانية البكترية

عملة معدنية من النحاس والنيكل للملك يوثيديموس الثاني ، حوالي 185-180 قبل الميلاد. لاحظ أن العملة تبدو أكثر تآكلاً من العملات الفضية المعتادة.

في عام 1868، اكتشف دبليو فلايت عملة يونانية-بكترية تتكون من 20% نيكل ، يعود تاريخها إلى الفترة ما بين 180 و170 قبل الميلاد، وتحمل صورة نصفية لإيوثيديموس الثاني على وجهها. كما سُكّت عملات معدنية من سبيكة مماثلة تحمل صور نصفية لشقيقيه الأصغرين، بانتاليون وأغاثوكليس ، حوالي عام 170 قبل الميلاد. تم التحقق لاحقًا من تركيب هذه العملات باستخدام الطريقة الرطبة التقليدية وقياس طيف الأشعة السينية الفلورية . [ 37 ] في عام 1873، اقترح كانينغهام "نظرية النيكل البكتري"، التي أشارت إلى أن هذه العملات ربما كانت نتاجًا للتجارة البرية من الصين عبر الهند إلى اليونان. حظيت نظرية كانينغهام بدعم علماء مثل دبليو دبليو تارن، والسير جون مارشال، وجيه نيوتن فريند، لكنها ووجهت بانتقادات من إي آر كالي وإس فان آر كامان. [ 37 ]

في عام 1973، اقترح تشنغ وشويتر في تحليلاتهما الجديدة أن سبائك باكتريا (النحاس والرصاص والحديد والنيكل والكوبالت) كانت شديدة الشبه بسبائك باكتونغ الصينية ، ومن بين تسعة رواسب نيكل آسيوية معروفة، كانت تلك الموجودة في الصين فقط هي التي توفر التركيبات الكيميائية المتطابقة. [ 37 ] انتقد كامان ورقة تشنغ وشويتر، بحجة أن تراجع عملة النحاس والنيكل لا ينبغي أن يتزامن مع افتتاح طريق الحرير. فلو كانت نظرية نيكل باكتريا صحيحة، وفقًا لكامان، لكان طريق الحرير قد زاد من إمدادات النحاس والنيكل. ومع ذلك، يمكن أن يُعزى انتهاء عملة النحاس والنيكل اليونانية البكترية إلى عوامل أخرى مثل نهاية سلالة يوثيديموس . [ 37 ]

التاريخ الأوروبي

يبدو أن الغرب قد أعاد اكتشاف هذه السبيكة خلال تجارب الخيمياء . والجدير بالذكر أن أندرياس ليبافيوس ، في كتابه "الخيمياء" الصادر عام 1597، ذكر سبيكة نحاسية بيضاء السطح تُسمى " ألبوم" باستخدام الزئبق أو الفضة. ولكن في كتاب "طبيعة المعادن في سينغالاروم " الجزء الأول، المنشور عام 1599، أُطلق المصطلح نفسه على "القصدير" من جزر الهند الشرقية ( إندونيسيا والفلبين حاليًا ) وأُطلق عليه الاسم الإسباني " تينتيناسو " . [ 37 ]

يبدو أن ريتشارد واتسون من جامعة كامبريدج كان أول من اكتشف أن النحاس والنيكل عبارة عن سبيكة من ثلاثة معادن. وفي محاولته لإعادة اكتشاف سر النحاس الأبيض، انتقد واتسون كتاب جان باتيست دو هالد " تاريخ الصين " (1688) لاحتوائه على مصطلح "باكتونغ" بشكل خاطئ . وأشار إلى أن الصينيين في عصره لم يكونوا يصنعونه كسبائك، بل كانوا يصهرون خامًا متوفرًا بسهولة وغير معالج.

"...تبين من سلسلة تجارب واسعة النطاق أُجريت في بكين أن النحاس الأكثر تميزًا، والذي يُستخرج طبيعيًا من المنطقة، هو النحاس الأبيض (بي-تونغ) : فهو أبيض ناصع عند استخراجه من المنجم، بل وأكثر بياضًا في داخله منه في الخارج. وقد تبين، من خلال عدد كبير من التجارب التي أُجريت في بكين، أن لونه لا يعود إلى أي خلط؛ بل على العكس، فإن أي خلطات تُقلل من جماله، لأنه عندما يُعالج بشكل صحيح، يبدو تمامًا كالفضة، ولولا الحاجة إلى خلطه بقليل من معدن التوتيناغ أو ما شابهه لتليينه، لكان أكثر تميزًا، إذ لا يوجد هذا النوع من النحاس إلا في الصين، وتحديدًا في مقاطعة يونان". وبالرغم مما ذُكر هنا، من أن لون النحاس لا يعود إلى أي خلط، فمن المؤكد أن النحاس الأبيض الصيني الذي وصل إلينا هو معدن مختلط؛ لذا فإن الخام الذي استُخرج منه لا بد أن يتكون من مواد معدنية مختلفة. ومن هذا الخام تم صنع الأوريكالكوم الطبيعي إن وجد. [ 37 ]

خلال ذروة استيراد الأوروبيين للنحاس الأبيض الصيني بين عامي 1750 و1800، ازداد الاهتمام باكتشاف مكوناته. وقد وجد بيت وكوكسون أن "أغمق أنواعه يحتوي على 7.7% من النيكل، بينما قيل إن أفتحها لا يمكن تمييزه عن الفضة، ويتميز برنين يشبه صوت الجرس عند الطرق عليه، ومقاومة كبيرة للتآكل، بنسبة 11.1%".

في تجربة أخرى أجراها أندرو فايف، قُدِّر محتوى النيكل بنسبة 31.6%. انتهى التخمين عندما أحضر جيمس دينويدي من سفارة ماكارتني، عام 1793، بعضًا من الخام الذي يُصنع منه الباكتونغ ، مُخاطرًا بحياته (إذ كان تهريب خام الباكتونغ جريمة يُعاقب عليها بالإعدام في عهد الإمبراطور الصيني). [ 38 ] أصبح النحاس والنيكل مفهومًا على نطاق واسع، كما نشره إي. توماسون عام 1823، في بحثٍ قُدِّم إلى الجمعية الملكية للفنون ، رُفِض لاحقًا لعدم كونه معلومة جديدة .

فشلت الجهود المبذولة في أوروبا لتقليد صبغة الباكتونغ الصينية بدقة بسبب النقص العام في خام الكوبالت-نيكل-زرنيخ المعقد الموجود طبيعياً. مع ذلك، كانت منطقة شنيبرغ في ألمانيا ، حيث كانت مصانع بلاوفاربنفيرك الشهيرة تصنع الكوبالت الأزرق وأصباغاً أخرى، المنطقة الوحيدة في أوروبا التي تحتوي على خامات الكوبالت-نيكل-زرنيخ المعقدة المطلوبة.

في الوقت نفسه، قدمت الجمعية البروسية لتحسين الاجتهاد التجاري جائزةً لإتقان هذه العملية. وكما هو متوقع، فاز الدكتور إي. أ. غايتنر وجيه. آر. فون غيرسدوف من شنيبرغ بالجائزة، وأطلقا علامتهما التجارية " الفضة الألمانية " تحت الاسمين التجاريين أرجنتان ونيوسيلبر (الفضة الجديدة). [ 38 ]

في عام 1829، أقنع بيرسيفال نورتون جونستون الدكتور جيتنر بإنشاء مسبك في بو كومون خلف قناة ريجنتس بارك في لندن، وحصل على سبائك من النيكل والفضة بتركيبة 18٪ نيكل، 55٪ نحاس و 27٪ زنك. [ 38 ]

بين عامي 1829 و1833، كان بيرسيفال نورتون جونسون أول من قام بتكرير سبيكة النحاس والنيكل في الجزر البريطانية. وقد أصبح رجلاً ثرياً، إذ كان ينتج ما يزيد عن 16.5 طنًا سنويًا. وكانت شركة ويليام هاتون في برمنغهام تصنع من هذه السبيكة أدوات المائدة بشكل رئيسي، وتبيعها تحت الاسم التجاري "أرجنتين".

قام منافسو جونسون الأكثر جدية، تشارلز أسكين وبروك إيفانز، تحت إشراف الكيميائي اللامع الدكتور إي دبليو بنسون، بابتكار طرق محسنة بشكل كبير لتعليق الكوبالت والنيكل وتسويق علامتهم التجارية الخاصة من النيكل والفضة، والتي تسمى " اللوحة البريطانية ". [ 38 ]

يذكر جون فيرفيلد طومسون أن سبيكة النحاس والنيكل بنسبة 3:1 طُوّرت لسك العملات المعدنية في بلجيكا عام 1860. [ 39 ] وفي عام 1866، أصدر الكونغرس الأمريكي قانونًا يُجيز سك عملة معدنية من فئة 3 سنتات تتكون من 75% نحاس و25% نيكل، وهكذا صُنعت عملة النيكل ، كما عُرفت آنذاك. [ 40 ] اعتمدت البرازيل هذه السبيكة لسك العملات المعدنية عام 1870، وتبعتها ألمانيا الإمبراطورية عام 1873. [ 41 ] كما اعتمدت فرنسا واليونان هذه التقنية في القرن العشرين.

بعد توحيد ألمانيا، تم إدخال سك العملات النحاسية النيكل بموجب قانون العملات الألماني ، وأدى الطلب المفاجئ على النيكل لعشرات الملايين من عملات 5 [ 42 ] و10 [ 43 ] بفينيغ التي تم سكها في الفترة 1873-1876 إلى صدمة كبيرة في السوق الهادئة سابقًا، مما أدى إلى ارتفاع السعر بأكثر من ثلاثة أضعاف، وبالتالي زيادة كبيرة في العرض. [ 44 ]

بحلول عام 1902، تم استخدام السبيكة في المملكة المتحدة لصناعة أغلفة الرصاص. [ 45 ]

بحلول عشرينيات القرن العشرين، طُوِّر نوع من النحاس والنيكل بنسبة 70-30 لمكثفات السفن . وبعد ذلك بوقت قصير، طُرحت سبيكة من المنغنيز والحديد بنسبة 2%، تُعرف الآن باسم سبيكة C71640، لمحطة توليد طاقة بريطانية كانت بحاجة إلى مقاومة أفضل للتآكل بسبب ارتفاع نسبة الرمال العالقة في مياه البحر. وفي خمسينيات القرن العشرين، أصبحت سبيكة بنسبة 90-10 متاحة لأول مرة، في البداية لأنابيب مياه البحر، وهي الآن السبيكة الأكثر استخدامًا لهذا الغرض. [ 46 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ساكيويتش ب.، نوفوسيلسكي ر.، بابيلاس ر. جوانب إنتاج التشوه الساخن غير المتجانس في سبيكة CuNi25 المصبوبة، المجلة الهندية للهندسة وعلوم المواد، المجلد 22، أغسطس 2015، الصفحات 389-398
  2. ^ معهد كوبفر الألماني (Hrsg.): كوبفر-نيكل-زينك-ليجيرونجن . برلين 1980.
  3. تطبيقات سبائك النحاس والنيكل في التطبيقات البحرية http://www.copper.org/applications/marine/cuni/applications/#non_marine
  4. كوبيلكو: أنابيب من سبائك النحاس للمبادلات الحرارية؛ منتجات شينكو المعدنية، اليابان؛ http://www.shinkometal.co.jp/catalog/copperalloy-en-sc.pdf مؤرشف بتاريخ ٢٩ أكتوبر ٢٠١٣ في أرشيف الإنترنت
  5. سبائك النحاس والنيكل في هياكل القوارب والسفن http://www.copper.org/applications/marine/cuni/applications/hulls/
  6. سبائك النحاس والنيكل في بناء السفن وإصلاحها http://www.copper.org/applications/marine/cuni/applications/shipbuilding_and_repair/
  7. سبائك النحاس والنيكل في محطات تحلية المياه http://www.copper.org/applications/marine/cuni/applications/desalination_plants/
  8. سبائك النحاس والنيكل في منصات النفط والغاز البحرية وعمليات المعالجة http://www.copper.org/applications/marine/cuni/applications/offshore_oil_and_gas/
  9. سبائك النحاس والنيكل في توليد الطاقة http://www.copper.org/applications/marine/cuni/applications/power_generation/
  10. سبائك النحاس والنيكل في تصميم أنظمة مياه البحر http://www.copper.org/applications/marine/cuni/applications/seawater_system_design/
  11. سبائك النحاس والنيكل في مكونات نظام مياه البحر http://www.copper.org/applications/marine/cuni/applications/seawater_system_components/
  12. النحاس والنيكل في العملات المعدنية
  13. "5 Rappen (شعار النبالة)" .
  14. ^ "10 سنتيم - ليوبولد الأول" .
  15. ^ "20 سنتيم - ليوبولد الأول" .
  16. "10 بفينيغ فيلهلم الأول" .
  17. ^ "5 رابن ليبرتاس؛ النحاس والنيكل" .
  18. الولايات المتحدة. مكتب سك العملة (1881). "تقرير مدير سك العملة حول إحصاءات إنتاج المعادن الثمينة في الولايات المتحدة" . ص 268. تاريخ الاسترجاع: 8 فبراير 2024 . 
  19. "1 فرنك (هيلفيتيا)" .
  20. "دار سك العملة الأمريكية: مواصفات العملات المعدنية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 11-11-2009 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11-06-2008 .
  21. "العملات المتداولة: مقدمة عن العملات المعدنية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 31-12-2014 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-09-2010 .
  22. برايس، جون. حكاية صانعي السكاكين، آرثر برايس من إنجلترا، ليتشفيلد، 1997.
  23. روبرت مونرو بلاك، تاريخ الأسلاك والكابلات الكهربائية، متحف العلوم (بريطانيا العظمى)، معهد الهندسة والتكنولوجيا، 1983، رقم ISBN 0-86341-001-4، ص 161
  24. الخصائص المبردة للنحاس والنيكل copper.org
  25. خصائص النحاس وسبائكه عند درجات الحرارة المنخفضة copper.org
  26. الخواص الميكانيكية للنحاس وسبائك النحاس في درجات الحرارة المنخفضة copper.org
  27. هادو، هارلو هـ. (1972). "الوسم بالتجميد: تقنية وسم دائمة للثدييات المصبوغة" . مجلة إدارة الحياة البرية . 36 (2): 645-649 . doi : 10.2307/3799102 . ISSN 0022-541X . JSTOR 3799102 .  
  28. "النحاس والنيكل: سبيكة من النحاس والنيكل ذات خصائص رائعة" . ThoughtCo . تم ​​الاطلاع عليه بتاريخ 26 أبريل 2025 .
  29. خصائص سبائك النحاس والنيكل http://www.copper.org/applications/marine/cuni/properties/
  30. "الخواص الفيزيائية للنحاس والنيكل" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أغسطس 2024 .
  31. "الخواص الميكانيكية لسبائك النحاس والنيكل" .
  32. 1 2 3 قد تختلف قيم المكونات في المعايير الأخرى.
  33. "أشكال منتجات سبائك النحاس والنيكل" . جمعية تطوير النحاس المحدودة.
  34. "تصنيع سبائك النحاس والنيكل" . جمعية تطوير النحاس المحدودة.
  35. معايير النحاس والنيكل http://www.copper.org/applications/marine/cuni/standards/
  36. أسلحة صينية قديمة (مؤرشفة بتاريخ 7 مارس 2005 في أرشيف الإنترنت ) و رمح من سبيكة النحاس والنيكل، من فترة الممالك المتحاربة. ( رابط قديم مؤرشف بتاريخ 27 مايو 2012 في archive.today)
  37. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 جوزيف نيدهام ، لينغ وانغ، غوي-دجين لو، تسوين-هسوين تسين ، ديتر كون، بيتر جيه جولاس، العلوم والحضارة في الصين : مطبعة جامعة كامبريدج: 1974، ISBN 0-521-08571-3، الصفحات 237-250
  38. 1 2 3 4 ماكنيل، إيان ماكنيل، موسوعة تاريخ التكنولوجيا : روتليدج: 2002: ISBN 0-203-19211-7ص 98
  39. تومسون، جون فيرفيلد؛ بيزلي، نورمان (1960). للأعوام القادمة: قصة شركة إنترناشونال نيكل الكندية . تورنتو: لونغمانز، غرين وشركاه.
  40. ييتس 1977 ، ص 297-298.
  41. وارتون، جوزيف: مذكرة بشأن العملات الصغيرة والعملات المعدنية المصنوعة من سبائك النيكل: مع رسوم توضيحية وأوصاف للعملات المعدنية الموجودة المصنوعة من سبائك النيكل ، كولينز، 1877
  42. "ألمانيا - أسعار وقيم عملة الإمبراطورية 5 بفينيغ KM 3 | NGC" . www.ngccoin.com . تاريخ الاسترجاع: 24-07-2024 .
  43. "ألمانيا - الإمبراطورية 10 بفينيغ KM 4 الأسعار والقيم | NGC" . www.ngccoin.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-07-2024 .
  44. مجلة مورغان التجارية البريطانية وسعر التصدير الحالي . 1878. ص 98. 
  45. https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?II=0&ND=3&adjacent=true&locale=en_EP&FT=D&date=19070919&CC=GB&NR=190627342A&KC=A .{{cite news}}: مفقود أو فارغ |title=( مساعدة )
  46. "النحاس والنيكل: مقاومة التآكل والتلوث البيولوجي" . www.copper.org . تاريخ الاطلاع: 26 أبريل 2025 .

فهرس