מתכות הן סוג חומרים מיוחד המלווה את האדם מראשית האנושות ועד היום. משתמשים בהן היום באין ספור מוצרים טכנולוגיים, מבנים מודרניים ועוד, אבל האמת היא שמתכות נמצאות בשימוש למעשה לפחות זה 12,000 שנים. הינה כל מה שאתם צריכים לדעת על סוגי המתכות השונים ועל השימושים הרבים שלהם בתעשיות המודרניות.
מהי מתכת?
מהי בעצם מתכת? ראשית – זהו לא מונח שמתאר חומר בפני עצמו אלא קבוצת חומרים, ליתר דיוק קבוצת יסודות כימיים. יש בטבע סוגי מתכת רבים, אך הם לא זמינים בפני עצמם בצורתם הטהורה. המתכות מופקות מעפרת מתכת (הכוללת חומרים נוספים שונים) לאחר כרייתה מהאדמה. הפקה של סוגי מתכות שונים מחומר גלם זה אפשרית באמצעות תהליכים כימיים המותאמים לכל עפרה.
11 סוגי מתכות חשובים שכדאי להכיר
לכל מתכת יש שילוב מאפיינים המיוחד לה. שילובים אלו הופכים את חלקן לשימושיים במיוחד, והינה 11 המתכות המובילות בשימוש:
- כסף – כסף הוא מתכת יקרה יחסית, אך בעל תכונות חשובות כמו מוליכות חשמלית טובה ומוליכות חום טובה. שימושים נפוצים שלו כוללים שילוב בתעשיית האלקטרוניקה, בייצור כלי מטבח, בייצור חומרים לביצוע סתימות לשיניים ובייצור סרטי צילום
- זהב – על אף שהוא מתכת יקרה, הזהב נפוץ בתעשיית האלקטרוניקה הודות למוליכות החשמלית המצוינת שלו. חוץ מתכונותיו הידועות והבולטות כמו הצבע האופייני, זהב הוא חומר בעל תכונות שימושיות נוספות כמו עמידות בפני קורוזיה. השילוב של יתרונותיו השונים הופך אותו לבחירה טובה עבור מוצרי איכות שונים ולטווח ארוך
- סגסוגת – יש סוגי מתכת שהם למעשה שילוב של מתכת עם יסודות כימיים נוספים. המונח המדויק לכך הוא "סגסוגת", וזוהי שיטה ליצירת חומרים חדשים בהתאמה מיטבית לדרישות מיוחדות
- פלדה – פלדה היא סגסוגת חשובה מאוד בעולם הייצור, המבוססת על שילוב של ברזל ופחמן. בעולם המודרני הפלדה נמצאת בשימוש באין ספור תעשיות הדורשות חומרים חזקים ועמידים לטווח ארוך, למשל תעשיית הבנייה
- פלדת אל-חלד (נירוסטה) – שילוב של ברזל עם כרום (5% או יותר), יוצר פלדת אל-חלד או פלב"מ (פלדה בלתי מחלידה). מניעת החלודה המתקבלת משילוב זה מסייעת בייצור מוצרים לשימוש ארוך טווח ובהבטחת עמידותם לאורך זמן. פלדה היא גם אפשרות פופולרית כחומר גלם עבור הדפסת תלת ממד. פלדת אל-חלד מכונה פעמים רבות בשם "נירוסטה", אם כי זהו שם מסחרי
- אלומיניום – מעבר לברזל ופלדה, יש סוגי מתכות נוספים בולטים במיוחד בהיקף ובצורת השימוש בהם. אלומיניום הוא דוגמה חשובה לכך, והוא חומר זול יחסית ונוח מאוד לעיבוד. הוא נמצא בשימוש רב היכן שדרוש משקל נמוך ככל האפשר ובתעשיות רבות, כולל עולם הבנייה וכלי המטבח
- נחושת – נחושת היא חומר גלם נפוץ כבסיס לסגסוגות למיניהן. נעשה בה גם שימוש נרחב בעולם החשמל בזכות היחס המצוין שיש לה בין המוליכות למחיר (המתכת לא זולה, אבל המחיר שלה עדיין נמוך עבור מתכת עם מוליכות טובה מאוד)
- אבץ – האבץ משמש כחלק מסגסוגות רבות, והוא משמש גם במסגרת תהליכי גילוון פלדה ומניעת קורוזיה
- קובלט – קובלט הוא סוג מתכת נוסף הנפוץ בסגסוגות שונות. מתכת זו מיוחדת בזה שהיא חומר פרומגנטי – חומר שהופך למגנט בהשפעת שדה מגנטי שמופעל עליו. קובלט משמש בין השאר כחומר גלם לייצור מגנטים
- פלדיום – מתכת מיוחדת למדי, רכה יחסית ומתאימה מאוד לריקוע. גם שימושיה מיוחדים, כמו למשל במסגרת ממיר קטליטי ברכבים או כזרז לספיחת מימן
- טיטניום – לטיטניום יש שילוב שימושי מאוד של חוזק וקלות משקל. מבחינה זו הוא דומה מעט לאלומיניום, אם כי בשונה מהאלומיניום הטיטניום יקר למדי
המאפיינים המרכזיים של המתכות
אחד המאפיינים החשובים של המתכות הוא שהן נמצאות במצב מוצק בטמפרטורת החדר, ועובדה זו היא בסיס לשימושיות הרבה שלהן. יש סוגי מתכת שהם רכים יחסית לעומת סוגים אחרים קשיחים יותר, ויש גם תהליכי התכה של מתכות בחום גבוה לשם עיבודן. המתכות נחשבות לנוחות לעיבוד, כולל מתיחה וריקוע. הן גם בעלות הולכה חשמלית טובה, המתבטאת ביישומי חשמל ואלקטרוניקה שונים. עוד תכונות משניות בולטות של המתכות הן המראה המבריק האופייני שלהן וכן הולכת חום טובה.
חלוקה לפי קבוצות של מתכות
את המתכות אפשר למיין גם לפי קבוצות:
- מתכות אצילות – זהב וכסף הן דוגמאות למתכות עמידות במיוחד בפני קורוזיה ובפני חמצון. מתכות כאלו מכונות מתכות אצילות, וברור מדוע יש לעמידותן חשיבות גדולה עבור שימושים רבים
- מתכות יקרות – מתכות יקרות כשמן כן הן – מתכות שעלות רכישתן יקרה משום שהן נדירות או בעלות עלויות הפקה יקרות יחסית. מתכות כאלו משמשות למסחר ולהשקעה, אך הן גם בשימוש בעולם הייצור למגוון מטרות
- מתכות מעבר – מבחינה כימית, ההגדרה למתכות מעבר היא מתכות בקבוצות 3 עד 11 בטבלה המחזורית, שהן קבוצות אשר נמצאות במרכז הטבלה. למתכות המעבר יש תכונות שימושיות רבות כחומרי גלם למוצרים שונים, כולל התאמה לייצור סגסוגות או צפיפות גבוהה
- מתכות קלות – מתכת קלה (כמו אלומיניום) היא בהגדרתה המדעית יותר מתכת בעלת מסה אטומית נמוכה או משקל סגולי נמוך. חשוב לציין שיש עוד הגדרות לסיווג של מתכת כקלה, למשל – ככל שמתכת רעילה פחות, כך היא נחשבת כמתכת קלה. עם זאת, ההגדרה המבוססת על מסה אטומית או משקל סגולי היא הנפוצה ביותר
- מתכות כבדות – ההיפך ממתכות קלות הן המתכות הכבדות, ואחת הדוגמאות להן היא נחושת. כאן מדובר על סוגי מתכות עם מסה אטומית גבוהה או משקל סגולי גבוה
באילו סוגי מתכות משתמשים בעיבוד שבבי?
יש סוגי מתכת שונים העשויים להיות נוחים יותר או פחות לעיבוד שבבי, אבל בעזרת הציוד המתאים ועבודה מקצועית אפשר לעבד את כולן בדרכים שונות, למשל במסגרת תהליכי עיבוד שבבי מקובלים באמצעות מכונת CNC או באמצעים פשוטים יותר. יש סוגי מתכות המתאימים לכך במיוחד, כמו אלומיניום שהוא חומר רך יחסית. שיקולי נוחות, זמן ועלות בעיבוד השבבי עשויים להשתלב בשיקולי בחירת החומרים בתכנון מוצר, אך היבטים אלו הם בהחלט לא מגבלות של ממש.
לסיכום
המתכות השונות בשוק מציעות כיום עושר אפשרויות רחב מתמיד. לכל אחת יש סיווג שונה ותכונות שונות כמו מוליכות חשמל או חום טובה יותר או פחות או מבנה רך וגמיש יותר או פחות, אבל לכולן יש שימושים רבים בתחומים השונים בתעשייה לא פחות מחומרים אחרים כמו פלסטיק.
