مقالات

آنچه که درباره آلیاژ برنج باید بدانید

By اسفند ۱۳, ۱۳۹۶ No Comments

ورق برنج یک آلیاژ دوجزئی متشکل از ورق مس و روی است که از دیرباز تولید شده است و به دلیل کارایی، سختی، مقاومت در برابر خوردگی و ظاهر آن ارزشمند است. خواص دقیق برنج‌های مختلف بستگی به ترکیب آلیاژ برنج یعنی نسبت مس-روی دارد. با این حال، همه برنج‌ها به دلیل ماشین کاری یا سهولت آن‌ها که می‌توانند به شکل مورد نظر درآیند ارزشمند هستند.

اگر چه مقادیر کم و زیاد روی باعث ایجاد تفاوت بین برنج‌ها می‌شود، اما همه برنج‌ها چکش خوار و رسانا هستند. با توجه به نقطه ذوب پایین برنج، آلیاژ برنج به راحتی می تواند ریخته گری شود. با این حال، برای کاربردهای ریخته گری، مقدار بالای روی معمولاً ترجیح داده می‌شود.

با کمترین مقدار روی، برنج‌ها می‌توانند به راحتی سرد کاری شوند، جوش داده و ریخته گری شوند. محتوای مس زیاد نیز به فلز اجازه می‌دهد که یک لایه اکسید محافظ (پاتینا) بر روی سطح خود ایجاد کند که از خوردگی بیشتر محافظت می‌کند، که یک ویژگی ارزشمند در برابر رطوبت است.

ورق برنج دارای هدایت حرارتی و الکتریکی خوب است (هدایت الکتریکی آن می‌تواند به اندازه ۲۳٪ تا ۴۴٪ مس خالص باشد) و در برابر سایش و جرقه مقاوم است. خواص ضدباکتریایی آن باعث استفاده از برنج در وسایل حمام و امکانات بهداشتی می‌شود.

برنج به عنوان یک آلیاژ کم اصطکاک و غیر مغناطیسی است، در حالی که خواص صوتی آن در بسیاری از سازهای موسیقی برنجی استفاده شده است. هنرمندان و معماران ارزش زیبایی برنج را می‌دانند، زیرا می‌توان از آن در طیف رنگی از قرمز تیره تا زرد طلایی استفاده کرد.

برنج یک اصطلاح عمومی است که به طیف وسیعی از آلیاژهای مس-روی اشاره دارد. در حقیقت، بیش از ۶۰ نوع مختلف برنج وجود دارد که توسط استاندارد اروپا مشخص شده‌اند. این آلیاژها می‌توانند طیف گسترده‌ای از ترکیبات مختلف را بسته به خواص مورد نیاز برای یک کاربرد خاص داشته باشند.

برنج اغلب از ضایعات مس و روی ساخته می‌شود. مس قراضه براساس ناخالصی‌های آن انتخاب می‌شود، زیرا عناصر افزدونی خاصی برای تولید گرید دقیق برنج مورد نیاز است.

نحوه ساخت آلیاژ برنج

از آنجایی که روی در دمای ۹۰۷ درجه سانتیگراد شروع به جوشیدن و تبخیر می‌کند، که کمتر از نقطه ذوب مس ( ۱۰۸۳ درجه سانتیگراد) است، ابتدا باید مس ذوب شود. پس از ذوب شدن مس، روی در یک نسبت مناسب برای گرید مورد نظر برنج تولید می‌شود.

در این مرحله، هر فلز افزودنی دیگر مانند سرب، آلومینیوم، سیلیکون یا آرسنیک به مخلوط اضافه می‌شود تا آلیاژ مورد نظر ایجاد شود.

هنگامی که آلیاژ مذاب آماده شد، آن را درون قالب‌ها می‌ریزند جایی که به ورق‌های بزرگ (اسلب) یا نازک (بیلت) منجمد می‌شود. بیلت که بیشتر برنج آلفا – بتا نامیده می‌شود می‌تواند به طور مستقیم از طریق اکستروژن گرم به سیم و لوله پردازش شود. اکستروژن گرم شامل فشار دادن فلز گرمادیده از یک دای (die) یا آهنگری داغ (hot forging) است.

اگر بیلت ها اکستروژن یا آهنگری نشوند، آنگاه مجدداً گرم می‌شوند و به درون غلتک‌های فولادی وارد می‌گردند (نورد گرم (hot rolling)). نتیجه این کار، اسلب هایی با ضخامت کمتر از نیم اینچ (<13 میلی متر) است. پس از سرمایش، برنج در معرض دستگاه فرز (milling machine) قرار می‌گیرد، یا اسکالپر (scalper) یک لایه نازک از فلز را به منظور حذف نقص‌های ریختگی و اکسید سطحی برمی دارد.

برای جلوگیری از اکسیداسیون، قبل از آن که آلیاژ دوباره خنک شود (نورد سرد) و اسلب هایی با ضخامت حدود ۰٫۱ اینچ (۲٫۵ میلی متر) تولید شوند، آلیاژ گرم و مجدداً نورد می‌شود که فرآیند آنیلینگ (annealing) نامیده می‌شود. نورد سرد ساختار داخلی برنج را تغییر می‌دهد و باعث می‌شود که فلز بسیار قوی‌تر و سخت‌تری ایجاد شود. این مرحله می‌تواند تا زمان حصول ضخامت یا سختی مورد نظر تکرار شود.

در نهایت، ورق‌ها برش (sawed) و قیچی (sheared) می‌شوند تا عرض و طول مورد نیاز بدست آید. سپس محصولات تولید شده با مواد شیمیایی (معمولاً هیدروکلریک اسید و سولفوریک اسید) حمام داده می‌شوند تا اکسید مس حذف شود.