برنز چیست؟ | برنز ترکیب جه فلزاتی است؟ | رنگ برنز | ویژگی های برنز | نقطه ذوب | کاربردهای برنز
در میان فلزات و مواد ارزشمند مانند طلا و نقره که بسیار کمیاب و با ارزش هستند فلزات دیگری نیز وجود دارند که با وجود گرانبها بودن می توان راحت تر به آن ها دسترسی داشت، یکی از این مواد برنز است که همه ما نام آن را شنیده ایم.
برنز از فلزات آلیاژی بسیار مشهور است که به دلیل ویژگی های منحصر به فردش از هزاران سال پیش تاکنون مورد استفاده بشر قرار گرفته و حتی دوره ای از تاریخ به اسم آن نام گذاری شده است: عصر برنز!
در ادامه قصد داریم درباره این ماده با ارزش و پر کاربرد صحبت کرده و با ویژگی ها و کاربردهای آن آشنا شویم، با کوکا همراه باشید.
برنز چیست؟
برنز یکی از معروف ترین آلیاژهای مس است که ترکیب ها و انواع مختلفی از آن وجود دارد.
برنز واقعی ترکیبی از تقریبا ۹۰ درصد مس و ۱۰ درصد قلع می باشد اما در بسیاری از موارد درصد ترکیبات فلزی آن ممکن است متفاوت باشد.
بیشتر برنزهای امروزی از ۸۰ درصد مس ساخته شده و عناصر دیگری همچون منگنز، آلومینیوم، نیکل، فسفر، سیلیکون، آرسنیک یا روی نیز در تولید آن ها استفاده می شود. همین امر باعث شده ویژگی های انواع مختلف برنز با هم متفاوت باشد.
به طور سنتی گفته شده آلیاژ مس که حاوی روی است برنج و آلیاژ مس که حاوی قلع است (بیش از ۱۱ درصد) برنز می باشد اما در دنیای مدرن ممکن است از قلع در تولید برنز استفاده نشود.
این فلز اغلب در مواردی که به ماده سخت تر از مس نیاز است، در موقعیت هایی که استحکام و مقاومت در برابر خوردگی بسیار مهم است و همچنین برای اهداف زینتی استفاده می شود.
برنز خام ماده ای به رنگ نیمه صورتی یا رنگ ماهی سالمون است اما به ندرت در حالت خام و خالص یافت می شود بلکه اغلب با مقداری پتینه کاری یا خوردگی روی سطح آن همراه است و رنگ آن معمولا از سبز لیمویی تا قهوه ای تیره متغیر می باشد.
در حال حاضر سه کلاس یا نوع اصلی برنز در مجسمه سازی و ساخت و ساز استفاده می شود که عبارتند از:
- برنز مجسمه سازی: این نوع برنز حاوی تقریبا ۹۷ درصد مس، ۲ درصد قلع و ۱ درصد روی است و نزدیک ترین ترکیب به برنز واقعی محسوب می شود.
- برنز معماری: در واقع یک برنج سرب دار می باشد که اغلب حاوی ۵۷ درصد مس، ۴۰ درصد روی و ۳ درصد سرب است.
- برنز تجاری: این نوع برنز حاوی تقریبا ۹۰ درصد مس و ۱۰ درصد روی است.
تاریخچه برنز
حتما نام عصر برنز را شنیده اید. اعتقاد بر این است که این دوره تقریبا از ۶ هزار سال پیش در هند و اوراسیای غربی آغاز شده و بسیاری از مصنوعات مردم در آن زمان از فلزات برنج و برنز با ترکیبات مختلف ساخته می شده است.
کشف برنز در دوران باستان باعث شد لوازمی همچون ابزار کار، سلاح ها، زره ها و مصالح ساختمانی بسیار محکم تر و با دوام تر از قبل شوند. بسیاری از آثار برنزی باقی مانده از دوران باستان هیچ نشانه ای از سایش یا خوردگی ندارند و همین ثابت می کند این فلز دوام بسیار بالایی دارد و اجداد ما در استفاده از آن اشتباه نکرده اند!
برنز در طول تاریخ در برخی جوامع بسیار ارزشمند محسوب می شده و ارزش مشابه طلا و نقره در عصر حاضر را داشته است. با این حال به مرور زمان و به دلایل مختلف، آهن و پس از آن فولاد کم کم جایگزین برنز شده و کاربرد این فلز تا حد زیادی کاهش پیدا کرد.
ویژگی های برنز
با توجه به عناصر به کار رفته در تولید برنز ممکن است خصوصیات دیگری به آن اضافه شود و انواع مختلف برنز ویژگی های نسبتا متفاوتی داشته باشند اما معمولا همه برنزها دارای یک سری خصوصیات مشترک هستند که برخی از مهم ترین آن ها عبارتند از:
۱. استحکام بالا
اگرچه برنز ماده ای عالی برای مجسمه سازی است اما یکی از سخت ترین آلیاژهای مس محسوب می شود، میزان استحکام این فلز ترکیبی به نسبت عناصر موجود در آن بستگی دارد و می تواند فشار های مختلف بین ۲۴۱ تا ۸۲۰ مگا پاسکال را تحمل کند.
سخت ترین نوع، برنز منگنز است که قادر به تحمل حداکثر فشار می باشد.
۲. نقطه ذوب بالا
بر خلاف سایر آلیاژهای مس، برنز نقطه ذوب بالایی دارد و برای ذوب شدن آن به بیش از ۱۰۹۳ درجه سانتی گراد گرما نیاز است.
جالب این که پیشینیان ما به قدری باهوش بودند که توانستند با روش ها و ابزار ساده این مقدار حرارت را برای ذوب کردن برنز فراهم کنند.
۳. مقاومت در برابر خوردگی
با وجود عناصر و فلزات موجود در برنز که همگی در برابر خوردگی مقاوم هستند جای تعجب نیست که این ماده نیز از این خاصیت برخوردار باشد.
این فلز مانند آهن یا فولاد زنگ نمی زند و برخی انواع آن مانند فلز مونتز حتی می توانند در برابر آب نمک نیز که ده برابر خورنده تر است از خود مقاومت نشان دهند.
۴. سایر ویژگی ها
شکنندگی برنز به طور قابل توجهی کمتر از چدن است و همین ویژگی باعث شد استفاده از آن برای ساخت بعضی ابزارها و سلاح ها در دوران برنز مناسب تر باشد.
همچنین یک آلیاژ شکل پذیر است، به این معنی که می توان آن را به لایه های نازک، سیم های بلند و اشکال مختلف تبدیل کرد بدون آن که مقامت خود را از دست بدهد.
برنز رسانای خوب گرما و برق نیز می باشد.
کاربردهای برنز
از زمان کشف فولاد و سایر فلزات با کاربردهای ساختمانی مناسب تر، میزان استفاده از برنز تا حد زیادی کاهش یافته اما به لطف متالوژیست هایی که عمر خود را صرف کاوش و کشف پتانسیل های تقریبا بی حد و اندازه برنز کرده اند، این ماده هنوز در بسیاری از کاربردهای دیگر مفید است.
برخی کاربردهای رایج برنز عبارتند از:
۱. مجسمه سازی
شاید محبوب ترین استفاده از برنز در زمینه هنر، به خصوص به عنوان ماده اصلی در مجسمه سازی باشد. این فلز اگرچه سنگین و متراکم است اما کار با آن آسان است و به راحتی به هر شکل و فرمی تبدیل می شود، به همین دلیل مورد توجه خاص مجسمه سازان متخصص در زمینه فلزات است.
۲. ساخت و ساز و معماری
اگرچه امروزه فولاد به طور گسترده جایگزین کاربردهای مربوط به ساخت و ساز برنز شده اما این فلز هنوز جایگاه خود را در برخی موارد حفظ کرده است.
به عنوان مثال بسیاری از اجزای پل متحرک، چرخ های کرم درایوها و صفحه گردان ها در پل ها از نوع خاصی از برنز ساخته شده اند.
از این فلز در ساخت ابزارهای ایمنی مدرن مانند چکش، پتک و آچار نیز استفاده می شود. این ابزارها قبلا با فولاد ساخته می شدند اما به دلیل خطر آتش سوزی یا انفجار ناشی از جرقه های ایجاد شده توسط فولاد، این فلز با برنز جایگزین شده است.
در معماری نیز برنز معمولا برای ساخت قاب و سخت افزار درب و پنجره، صندوق های پستی، ناودان ها، سخت افزار مبلمان و همچنین تزیینات دکوری و مجسمه ها کاربرد دارد.
در کاربردهای معماری سعی بر این است که برنز خام مورد استفاده در دکوراسیون با صیقل دادن و روغن زنی مکرر یا استفاده از لاک های شفاف که به صورت دوره ای تجدید می شوند جلوه صورتی رنگ طبیعی و بسیار صیقلی اش را حفظ کند.
۳. طراحی ماشین آلات
تعدادی از قطعات ماشین آلات مانند چرخ دنده های محرک، بوش، یاتاقان، اجزای سوپاپ و غیره از برنز ساخته شده اند زیرا این ماده رسانای الکتریکی و مقاومت حرارتی بالا و اصطحکاک و سایش ناچیزی دارد که در مورد قطعاتی که با سرعت بالا روی هم می لغزند بسیار اهمیت دارد.
منابع: rotaxmetals – medium – gsa
