لآلاف السنين ، جرب الإنسان معادن مختلفة وحصل منها على المزيد والمزيد من السبائك عالية القوة. لهذا ، تم استخدام مجموعة متنوعة من العناصر الكيميائية. العصر البرونزي هو عصر أصبحت فيه سبيكة من القصدير والنحاس (CuSn6) شائعة. ما هي هذه المادة ولماذا كانت شائعة جدًا؟
تاريخ العصر البرونزي
بفضل التحسن في معالجة المعادن مثل النحاس والقصدير ، في 3000 قبل الميلاد. بدأ العصر البرونزي. وتتميز بالإنتاج النشط لسبائك مثل البرونز والتي كانت تستخدم في صناعة الأدوات والمجوهرات.
في صناعة المعادن الحديثة ، بالإضافة إلى النحاس والقصدير ، تستخدم أيضًا مواد مثل الألمنيوم والفوسفور والرصاص والزنك. الاسم نفسه يأتي من الكلمة الفارسية "berenj" والتي تترجم إلى "النحاس".
ومن المعروف أن البرونز الأول مصنوع من النحاس والزرنيخ وكان يسمى الزرنيخ. ومع ذلك ، بسبب سميته ، فإنه سريع جداتغيرت إلى بيوتر. ليس من المستغرب أن يتم تصوير الحدادين على أنهم قبيحون ومشوهون. في الحقيقة ، كان كذلك. كان للتلامس المطول مع الزرنيخ تأثير سيء للغاية على أجسامهم. لهذا السبب ، تسمى سبيكة من النحاس والقصدير البرونز ، حيث أن هذه المكونات هي الأكثر تواجدًا فيها.
سمة البرونز
نعلم جميعًا أن المعدن مثل النحاس ناعم جدًا ومرن وهش تمامًا. في الوقت نفسه ، لديها موصلية كهربائية وحرارية عالية جدًا. سبيكة من القصدير والنحاس مادة تتجاوز بشكل كبير خصائص هذه العناصر الكيميائية بشكل منفصل. بمعنى آخر ، يتميز البرونز بصلابة وقوة عالية ، ولكنه في نفس الوقت قابل للانصهار تمامًا.
لعب اكتشاف هذه السبيكة دورًا كبيرًا في صناعة المعادن. على الرغم من حقيقة أن العديد من المواد الأخرى تم اختراعها في وقت لاحق ، إلا أنها تحظى بشعبية كبيرة حتى اليوم بسبب خصائصها الميكانيكية الجيدة.
قدرة البرونز على مقاومة التآكل
من أهم خصائص السبيكة مقاومة التآكل. هذا ينطبق بشكل خاص على تلك التركيبات التي تحتوي على نسبة كبيرة من المنغنيز والسيليكون (أكثر من 2٪).
لقد وجد أن البرونز يُظهر مقاومة عالية للتآكل عند ملامسته للماء (المياه البحرية والعذبة) ، والقلويات والأحماض المركزة ، وكبريتات المعادن الخفيفة والكلوريدات ، والغازات الجافة (البرونز الخالي من القصدير).
طبعا بشكل عامتعتمد خصائص التآكل للسبيكة على عناصر صناعة السبائك. وبالتالي ، فإن محتوى الرصاص العالي يقلل من القدرة على مقاومة التآكل ، بينما يزيد النيكل من هذه الخاصية.
أنواع البرونز
يمكن لعناصر السبائك ، التي قد تكون في تكوين هذه السبيكة ، أن تغير خصائصها بشكل كبير ، ويعتمد عليها نوع البرونز أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استبدال القصدير بعناصر أخرى. على سبيل المثال ، يمكن فك شفرة BrAMTS-7-1 على النحو التالي: 92٪ نحاس ، 7٪ ألومنيوم ، 1٪ منجنيز. هذه العلامة التجارية من البرونز لا تحتوي على القصدير ولهذا فهي تتمتع بمقاومة عالية للحمل المتناوب. يستخدم في صناعة البراغي ، البراغي ، الصواميل وأجزاء التركيبات الهيدروليكية.
مثال آخر هو البرونز المسبك للقصدير للعلامة التجارية BrO10S10. يحتوي على ما يصل إلى 83٪ نحاس و 9٪ قصدير و 8٪ رصاص وما يصل إلى 0.1٪ حديد وسيليكون وفوسفور وألمنيوم. إنه مصمم للأجزاء التي تعمل تحت ضغوط عالية محددة ، مثل المحامل العادية.
على الرغم من حقيقة أن البرونز هو سبيكة من القصدير والنحاس ، إلا أنه في بعض الحالات ، لا يتم استخدام عنصر كيميائي مثل Sn. مثال آخر على البرونز الخالي من القصدير مقاوم للحرارة. لتصنيعها ، يتم استخدام النحاس فقط 98-99٪ والكادميوم 1-2٪. مثال على ذلك هو العلامة التجارية BrKd1. إنه برونز كادميوم مقاوم للحرارة مع مقاومة عالية للحرارة وموصلية كهربائية. يمكن استخدامه لتصنيع أجزاء من آلات اللحام المقاومة ، ومجمعات المحركات الكهربائية والأجزاء الأخرى التي تعمل في درجات حرارة عالية وتتطلب جيدةالموصلية.
نوع آخر من السبائك المستخدمة في صنع الحشيات في محامل السيارات والبطانات هو برونز القصدير المشكل بالضغط. سبيكة من النحاس والقصدير تحتوي على عناصر صناعة السبائك مثل الرصاص (4٪) والزنك (4٪) والألمنيوم (0.002٪) والحديد (0.005٪). تسمى درجة الفولاذ BrOTsS4-4-4. بفضل النسبة المئوية لهذه العناصر الكيميائية يمكن معالجة هذه السبيكة بالضغط والقطع. يعتمد لون البرونز أيضًا على الشوائب. لذلك ، كلما قل النحاس في السبيكة ، قل اللون: أكثر من 90٪ - أحمر ، حتى 80٪ - أصفر ، أقل من 35٪ - فولاذ رمادي.
عمل برونزي
كما ذكرنا سابقًا ، تعتبر سبيكة من القصدير والنحاس مادة متينة إلى حد ما. من الصعب شحذها وقصها والعمل مع الضغط. بشكل عام ، هذه مادة صب مع انكماش منخفض - حوالي واحد بالمائة. وعلى الرغم من انخفاض السيولة والميل إلى الفصل ، يتم استخدام البرونز في صنع المسبوكات ذات التكوينات المعقدة. صب الفن ليس استثناء.
عناصر السبائك التي تضاف إلى سبيكة من القصدير والنحاس تعمل على تحسين خصائصها وتقليل السعر. على سبيل المثال ، تعمل صناعة السبائك مع الرصاص والفوسفور على تحسين معالجة البرونز ، بينما يزيد الزنك من مقاومته للتآكل. لأغراض معينة ، تصنع السبائك المشوهة. يغيرون مظهرهم بسهولة عند استخدام الطرق الباردة.
نطاق التطبيق
طبعا استخدام البرونز لا يفقد شعبيته في عصرنا. هدية تذكاريةالمنتجات ، العناصر الزخرفية الداخلية ، الديكورات للبوابات والبوابات … بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام السبائك في صناعة التركيبات (المقابض ، المفصلات ، الأقفال) وتركيبات السباكة (الحنفيات ، التركيبات ، الجوانات ، الحنفيات). في المناطق الصناعية ، يحتوي البرونز أيضًا على مجالات استخدام واسعة. لذلك ، يتم استخدام سبائك الصب لصنع المحامل ، حلقات الختم ، البطانات.
يتأثر الاستخدام الواسع النطاق للبرونز بخصائصه المسببة للتآكل. لهذا السبب ، يتم استخدامه لتصنيع أجزاء من الآليات التي تعمل على اتصال دائم بالماء. تتيح المرونة العالية للسبيكة إمكانية تصنيع النوابض وأجزاء الأجهزة منها.
صهر البرونز
بالطبع ، كل سبيكة لها مزاياها وعيوبها. البرونز عبارة عن سبيكة تتكون من النحاس والقصدير ، وبالتالي فهو يتحمل تمامًا أي إعادة صهر. يمكن استخدامه عدة مرات لأغراض مختلفة تمامًا. من ناحية أخرى ، إذا كان البرونز يحتوي على كمية كبيرة من الشوائب مثل المغنيسيوم والسيليكون والألمنيوم ، فقد تنخفض الخواص الميكانيكية أثناء إعادة الصهر.
هذا يرجع إلى حقيقة أن عناصر السبائك التي تعمل على تحسين خصائص البرونز تتأكسد أثناء الذوبان وتشكل أكاسيد مقاومة للحرارة ، والتي تقع على طول حدود الشبكة البلورية. يكسرون الرابطة بين الحبيبات ، مما يجعل البرونز أكثر هشاشة.
كيفية التمييز بين البرونز والنحاس والنحاس
أحد أكثر الأسئلة شيوعًا هو الفرقهذه السبيكة من سبائك أخرى مماثلة في المظهر. بالطبع ، داخل الصناعة وبمساعدة الكواشف الخاصة ، هذا بسيط للغاية. ولكن ماذا لو كنت بحاجة إلى تحديد المواد في المنزل؟
لنبدأ بحقيقة أن السبيكة تتكون من القصدير والنحاس. يمكن أن تختلف كتل هذه المواد بالنسبة المئوية. كلما زاد النحاس ، كان اللون أكثر إشراقًا ، ولكن نظرًا لمحتوى القصدير في السبيكة ، سيكون ترتيبًا من حيث الحجم أثقل من النحاس النقي على سبيل المثال.
إذا قارنا البرونز بالنحاس ، فإن الأخير له صبغة صفراء أكثر. النحاس نفسه مطيل للغاية ، لكن السبائك التي تعتمد عليه مرنة جدًا وصلبة. يمكنك أيضًا تحديد المادة الموجودة أمامك عن طريق التسخين. لذلك ، في النحاس ، تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة ، يتم إطلاق أكسيد الزنك ويكتسب المنتج "لوحة" رمادية. لكن البرونز عند تسخينه لن يغير خصائصه.
أعمال فنية
في كثير من الأحيان يمكنك العثور على العديد من التماثيل والتماثيل البرونزية. تم إنشاء العديد من الأعمال الفنية في العصور القديمة والعصور الوسطى.
السبائك التي تحتوي على النحاس والقصدير تستخدم في صنع:
- الأسوار والبوابات ، التي ليست جميلة بشكل لا يصدق فحسب ، بل هي أيضًا متينة.
- عناصر هياكل السلالم.
- الهدايا التذكارية والتراكيب النحتية
- تجهيزات الإضاءة الزخرفية: الشمعدانات والثريات.
- عناصر للديكور الداخلي.
من أجل التبول الضروريتكوين ، إنشاء نموذج خاص من الخشب أو الجبس أو المواد البوليمرية - ما يسمى بالقولبة. تمتلئ تجاويف هذا الشكل بالطين وتتم إزالتها بعد الصب. بعد التصنيع يمكن طلاء السطح بالذهب أو النيكل أو الكروم أو الفضة.
من المهم جدًا ملاحظة أنه ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام سبيكة من القصدير والنحاس بدون عناصر صناعة السبائك لعمل أعمال فنية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه كلما زاد عدد هذه المكونات في البرونز ، زاد انكماشها ، مما يؤثر سلبًا على جودة المنتج وشكله.
