آلیاژ برنج از ترکیب فلزات مس و روی به دست میآید و کاربردهای زیادی دارد. ماده اصلی و پایه تهیه برنج، فلز مس است و برنج به عنوان آلیاژ مس شناخته میشود. آلیاژ برنج، که از ترکیب مس و روی با درصدهای مختلف تشکیل میشود، در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارد. این آلیاژ به دلیل خواصی مانند مقاومت در برابر خوردگی، روانکاری، قابلیت شکل‌دهی و همچنین خواص الکتریکی و حرارتی مناسب، برای بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. برنج (به انگلیسی: Brass) ترکیبی آلیاژی از مس و روی است.معمولاً ترکیب این آلیاژ با عناصر دیگر را برنز می‌گویند. گاهی نام عنصر آلیاژی به همراه برنز آورده میشود، برای مثال، برنز قلع‌دار یا برنز فسفردار. صدها نوع ترکیب گوناگون در هر یک از این گروه‌ها وجود دارد. با تغییر مقدار روی، خواص آلیاژهای مس-روی نیز تغییر می‌کند. برنج‌های مس- روی که عناصر اضافی مانند قلع، آلومینیوم، سیلیسیم، منگنز، نیکل و سرب دارند به عنوان برنج‌های آلیاژی نامیده میشوند.
رنگ برنج از قرمز تیره تا زرد نقره ای متغیر است و رنگ آن به میزان روی در ترکیب بستگی دارد. هر چفدر مقدار درصد روی بیشتر باشد، رنگ برنج نیز روشن ترخواهد شد. آلیاژ برنج محکم تر ار مس و روی است و شکل دادن برنج بسیار راحت بوده و در برابر حرارت و خوردگی مقاوم میباشد.
تاریخچه تولید برنج
در 3000 سال قبل از میلاد مسیح، در منطقه ای که امروزه به آن سوریه گویند، آهنگران با استفاده از مذاب مس و روی آلیاژ برنز تهیه میکردند.
گاهی نیز در سنگ معدن روی، فلز قلع هم وجود داشته ولی ازآن اطلاع نداشتند. از این رو ناخواسته برنج نیز تولید میکردند. 2000 سال بعد آهنگران حاشیه مدیترانه توانستند تفاوت فلز قلع و روی را تشخیص داده و شروع به ساخت آلیاز فلز برنج نمایند.
از سال 300 میلادی، تولید آلیاژ فلز برنج در شمال اروپا و کشورهای آلمان و هلند شروع به پیشرفت کرد. با اینکه آهنگران اولیه از تفاوت سنگ معدن قلع و روی اطلاع داشتند ولی روی ا به عنوان یک فلز نمیشناختند. در سال 1746 میلادی، دانشمند آلمانی به نام آندریاس سگیسموند مرگراف توانست مشخصات و خصوصیات فلز روی را تعیین کند.
بعد از آن روشهای ترکیب فلز مس و روی جهت تولید برنج در انگلستان و در سال 1781 کشف و ثبت شد. در سال 1852 برای اولین بار از آلیاژ برنج برای تولید خشاب سلاح جنگی استفاده شد. زیرا آلیاژ برنج قابلیت انبساط زیادتری نسبت به دیگر فلزات داشت. به همین علت خشاب ساخته شده از برنج، بخوبی توان تحمل فشار ناشی از شلیک گلوله را داشت.
تاریخچه غنی استفاده از برنج
تاریخچه برنج به تمدن های باستانی برمی گردد، با آثاری که در مناطق مختلف از جمله خاورمیانه و اروپا یافت می شود. اعتقاد بر این است که برنج برای اولین بار در حدود 5000 سال قبل از میلاد زمانی که متالوژیست ها به طور تصادفی سنگ معدن مس و روی را در طول فرآیند ذوب مخلوط کردند، ایجاد شد.
برنج در امپراتوری روم
امپراتوری روم نقش مهمی در محبوبیت برنج به عنوان یک فلز ارزشمند ایفا کرد. آنها آن را Aes می نامیدند و از آن برای ساختن سکه، مجسمه و سایر وسایل تزئینی استفاده می کردند. این استفاده گسترده از برنج به تثبیت شهرت آن به عنوان یک ماده همه کاره و جذاب کمک کرد.
اروپای قرون وسطی (500 – 1500 بعد از میلاد)
تولید برنج در قرون وسطی با مراکز قابل توجهی در آلمان، فرانسه و انگلیس ادامه یافت. در قرن دوازدهم، تولید برنج در کشورهای پایین (بلژیک، هلند و لوکزامبورگ امروزی) شروع به شکوفایی کرد، جایی که صنعت برنج بخش مهمی از اقتصاد محلی شد. برنج اغلب در مصنوعات مذهبی، مجسمه ها و عناصر معماری استفاده می شد.
رنسانس (قرن 14 – 17)
در طول دوره رنسانس، برنج به طور گسترده برای خلق آثار هنری پیچیده و دقیق، از جمله مجسمه‌ها، حکاکی‌ها و قطعات زینتی استفاده می‌شد.
تکنیک های ریخته گری برنج بهبود یافت و هنرمندانی مانند دوناتلو، لئوناردو داوینچی و بنونوتو سلینی از این آلیاژ در شاهکارهای خود استفاده کردند.
انقلاب صنعتی (1760 – 1840)
انقلاب صنعتی پیشرفت های چشمگیری در تولید برنج به همراه داشت. تقاضا برای برنج به دلیل کاربردهای فراوان آن در صنایع مختلف از جمله موتورهای بخار، کشتی سازی و سیستم های تلگراف افزایش یافت.
توسعه آسیاب نورد و فرآیندهای اکستروژن امکان تولید ورق‌ها، لوله‌ها و میله‌های برنجی را در مقادیر زیاد فراهم کرد.
عصر مدرن (قرن 20 تا 21)
در قرن بیستم، برنج همچنان نقش اساسی در صنایع مختلف، به ویژه در مهندسی برق، لوله کشی و صنعت خودرو داشت.
استفاده از آن در آلات موسیقی مانند ترومپت، ترومبون و ساکسیفون نیز افزایش یافت و برنج را به یک ماده اصلی در دنیای موسیقی تبدیل کرد. این آلیاژ همچنین در اشیاء تزئینی مانند لامپ، دستگیره در و قاب عکس استفاده شده است.
کاربردهای آلیاژ برنج
کابردهای فلز برنج مواردی زادی است که می توان بطور خلاصه به موارد زیر اشاره کرد. برنج به رنگ زرد و طلایی در تولید وسایل تزئینی و پایه های شمع و لوسترها به کار میرود. در ساخت آلات موسیقی همچون فلوگلهورن، کرنا، شیپور، بوق، و کرنت از برنج اسفاده میشود.
میتوان در ساخت زیپ لباس ها و کیف ها نیز از برنج استفاده کرد. یرهای ساخته شده از برنج به لوله‌های مسی، لحیم کاری میشوند.
به دلیل اصطکاک پایین آلیاژ برنج، از آن در تولید دستگیرههای درب، قفلها، دسته ها و … استفاده میشود. آلیاژ برنج در تولید وسایل اجاق، فر و منقل نیز به کار میرود. آلیاژ برنج به دلیل وجود آلومینیوم در خود، نسبت به خوردگی شدیداً مقاوم است. بزرگترین علا تفاوت بین انواع مختلف برنج ساختار بلوری آنها است. با توجه به اینکه ساختارهای اتمی دو عنصر مس و روی متفاوت هستند. بنابراین آنها را با توجه به نسبت میزان و درجه حرارت ترکیب می‌کنند.
با توجه به این خاصیت، از آلیاژ برنج در ساخت تجهیزاتی در معرض خوردگی مثل بویلرها نیز بهره میبرند. تلسکوپهای ستاره شناشی نیز دارای پوششی از برنج هستند. برنج فشنگ و سرسره به طور عمده در ساخت مهماتی همچون لباسهای ضد گلوله و پوکه تیر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سکه های رایج به عنوان پول نیز از آلیاژ برنج تهیه میشوند. آلیاژ برنج در تولید وسایل جهت یابی، پیمایش و نقشه برداری نیز کاربرد دارد. آلیاژ برنج آلومینیومی شامل 2% آلومینیوم بوده و در تولید لوله های کندانسور و وسایل گرمایشی به کار میرود.
به طور کلی آلیاژ برنج به دلیل خواص ویژه و شکل و رنگی که دارد در جاهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد ولی میتوان به این کاربردها هم اشاره کرد:
مطالعه مرتبط: آلیاژهای برنج و 7 کاربرد مهم آن
برنج بیشترین کاربرد را در کاربردهای تزئینی و مکانیکی دارد. با توجه به خواص منحصر به فرد آن، که شامل مقاومت در برابر خوردگی می شود، کاربردهای متداول برنج شامل کاربردهایی است که به اصطکاک کم نیاز دارند. این کاربردها می تواند شامل اتصالات (بسته ها و اتصالات)، ابزار، قطعات دستگاه و اجزای مهمات باشد.
کاربردهای تزئینی
فراتر از خواص ضد میکروبی آن، ارزش زیبایی شناختی برنج آن را به یک انتخاب محبوب برای کاربردهای تزئینی تبدیل می کند. رنگ آن می تواند از طلایی روشن و نقره ای تا تقریبا قرمز متغیر باشد.
اتصالات ماشین ظرفشویی و لامپ های خانگی معمولا از برنج ساخته می شوند، زیرا هم از نظر بصری جذاب هستند و هم در برابر باکتری ها مقاوم هستند.
کاربردهای مکانیکی
از پوشش پوسته تفنگ تهاجمی M-16 گرفته تا یاتاقان ها و چرخ دنده های استفاده روزمره، برنج به طور گسترده برای کاربردهای مکانیکی استفاده می شود. ابزارهای ساخته شده از برنج به عمر طولانی و کاهش نیاز به تیز کردن معروف هستند.
قطعات الکتریکی: آلیاژ برنج به دلیل خواص الکتریکی و مغناطیسی مناسب، در تولید قطعات الکتریکی مانند سوکت‌ها، پایه‌ها، سوئیچ‌ها و قطعات جزئیات الکتریکی استفاده میشود. این آلیاژ به خوبی جریان الکتریکی را هدایت می‌کند و در کاربردهایی که خواص انتقال حرارت نیز مهم است، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مطالعه مرتبط: کویل فنری برنجی و 7 کاربرد آن
صنعت خودروسازی: آلیاژ برنج در قطعات خودرویی مانند کولرها، رادیاتورها، سیستم‌های سوختی و قطعات موتور استفاده میشود. این آلیاژ به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و خواص حرارتی مناسب، برای کاربردهای خودروسازی ایده‌آل است.
صنعت دریایی: آلیاژ برنج به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و خوردگی در محیط‌های آبی، در صنعت دریایی برای تولید قطعاتی مانند لوله‌ها، شیرآلات، پروانه‌ها و قطعات غواصی استفاده میشود.
صنعت ساختمانی: آلیاژ برنج در صنعت ساختمان برای تولید قطعات دکوراتیو و تزئینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آلیاژ به دلیل ظاهر زیبا، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت شکل‌دهی، برای تزئین نمای خارجی و داخلی ساختمان‌ها استفاده میشود.
صنایع غذایی: آلیاژ برنج به دلیل خواص ضدزنگ و ضدخوردگی مناسب، در صنایع غذایی برای تولید وسایل آشپزخانه، ظروف غذایی و بشقاب‌ها استفاده میشود. این آلیاژ قابلیت تماس مستقبا غذا را ندارد و به همین دلیل برای ساخت وسایل آشپزخانه ایده‌آل است.
مطالعه بیشتر:
