آیا تا به حال این سوال برایتان پیش نیامده که جنس سوکت های الکترونیکی با این ابعاد ریز و این حجم از ظرافت دقیق چه ماده است؟ آیا تاکنون به این اندیشیده این که جنس پروانه کشتی ها چه فلزی است؟ آیا می دانستید جنس سیم استفاده شده در گیتار چه تاثیری دارد؟ پاسخ تمامی این سوالات فسفر برنز است، آلیاژی کاربردی، مقرون به صرفه و شکل پذیر. در متن زیر به معرفی این ماده ارزشمند می پردازیم و خواص، ویژگی ها و کاربردهایی را بیان می کنیم که فسفر برنز را تبدیل به آلیاژی بسیار با ارزش کرده اند.
فسفر برنز، آلیاژی برای همه کاربردها
فسفر برنز یا قلع برنز یکی از آلیاژ های مس است که درصد قابل توجهی قلع (۳.۵-۱۰درصد) و مقدار کمتری فسفر (۰.۰۱-۰.۳۵) دارد. این مواد سیالیت بیشتری به ترکیب در حالت مذاب می دهند و عملیات ریخته گری را آسان تر می کنند. در نتیجه می توان این آلیاژ را به راحتی به شکل قطعات مختلف در آورد. این آلیاژ ساختار ریز دانه دارد، در حقیقت اندازه دانه بسیار ریز این آلیاژ، فسفر برنز را قادر ساخته تا میزان ارتجاعی بودن فنر بسیار بالاتری داشته باشد. افزودن قلع باعث بیشتر شدن استحکام آلیاژ می شود و نیز مقاومت به خوردگی ترکیب را بهبود می بخشد. هرچه مقدار قلع در فسفر برنز بیشتر شود بر مقاومت به زنگ زدگی و خوردگی آن افزوده می شود. افزودن مقداری فسفر به این آلیاژ باعث افزایش سفتی و مقاومت در برابر سایش می شود. فسفر برنز به صورت ورق، نوار، صفحه، سیم و میله موجود است.
خواص فسفر برنز
فسفر برنز فلزی پر استحکام و در عین حال ارتجاعی است، از این رو گزینه ایده آلی برای محصولاتی به حساب می آید که نیاز به مقاومت در برابر خستگی، سایش و خوردگی را دارند. خصوصیات شناخته شده و معروف فسفر برنز عبارتند از:
-
مقاومت بسیار خوب در برابر سایش و خستگی
فسفر برنز به دلیل دارا بودن قلع مقاومت به سایش بسیار بالایی دارد و تا مقادیر بسیار زیاد در برابر ساییده شدن مقاومت می کند. همچنین مقاومت به خستگی آن بسیار زیاد است.
-
رسانایی الکتریکی خوب
خاصیت اصلی مس رسانایی الکتریکی بالای آن به دلیل وجود الکترون اضافی در ساختار است. پایه فسفر برنز نیز مس است از این رو این ماده هم رسانایی الکتریکی بالایی از خود نشان می دهد.
-
استحکام بالا
-
مقاومت در برابر خوردگی
مزیت دیگر وجود قلع افزایش مقاومت به خوردگی در آلیاژ است. از این آلیاژ به طور خاص در فعالیت هایی استفاده می شود که در معرض محیطی شیمیایی یا فیزیکی خورنده قرار دارند.
-
ضریب اصطکاک پایین
-
ریز دانه بودن
-
الاستیسیته عالی
کاربردهای فسفر برنز
با توجه به خواص آن، فسفر برنز ماده ای بسیار معروفی برای ایجاد قطعات الکترونیکی است. به عبارتی دیگر، می توان گفت معروف ترین ماده ای است که در صنایع الکترونیک استفاده می شود. به عنوان مثال، بخش هایی که به کامپیوتر وصل می شوند، از جنس فسفر برنز هستند.
دلیل اینکه فنرها را از جنس فسفر برنز می سازند این است که این آلیاژ می تواند حرکت های پیوسته را تحمل کند و همچنان به شکل اولیه خود باقی بماند. فنرهای بزرگ استفاده شده در ماشین های صنعتی اغلب از این ماده ساخته می شوند زیرا فسفر برنز در مقایسه با دیگر اجزای غیر آلیاژی مقاومت بیشتری در برابر کرنش دارد. این ویژگی باعث شده که از فسفر برنز برای ساخت بست ها نیز استفاده شود.
کاربرد رایج فسفر برنز در ساخت فنرها، بست ها و مهره ها است. این قطعات علاوه بر اینکه باید الاستیسیته بالایی داشته باشند، نیاز به مقاومت به خستگی و سایش بالایی دارند. پیچ ها نیز از جنس فسفر برنز هستند زیرا انتظار می رود این قطعات نیرو زیادی را تحمل کنند اما دچار شکست نشوند. کاربرد صنعتی پیچ های ساخته شده از این آلیاژ در بست ها، سازه ها و سیستم های الکتریکی است زیرا این مواد رسانایی بالایی دارند. همچنین ماشین آلات صنعتی که در محیط شیمیایی به کار گرفته می شوند نیز به دلیل پایداری بالای فسفر برنز در برابر مواد شیمایی از این آلیاژ ساخته می شوند.
مقاومت به خوردگی فسفر برنز باعث شده تا این آلیاژ برای ساخت پروانه کشتی ایده آل باشد. ترکیب فلز و فسفر اغلب مقاومت مس به آب دریا، نمک و مواد شیمیایی را بالا می برد. در صنعت کشتی سازی اغلب به منظور بهبود محصولات از این آلیاژ استفاده می شود زیرا از نظر اقتصادی نیز به صرفه است. قرار گرفتن دائمی این آلیاژ در معرض عامل خورنده می تواند در نهایت باعث خرابی قطعات ساخته شده از جنس فسفر برنز شود اما مدت زمانی که طول می کشد تا نمونه با شکست مواجه شود بسیار طولانی تر از سایر مواد خواهد بود.
پل های دندانی نیز از خاصیت مقاومت به خوردگی این آلیاژ بهره مند می شوند. اگرچه بسیاری از پل های دندانی باید به صورت سفارشی ساخته شوند، اما بخش های اصلی آن در مقیاس صنعتی تولید می شوند. به دلیل اینکه از پل های دندانی در کاشت دندان استفاده می شود، باید این پل ها از ماده ای ساخته شوند مه با گذر زمان شکل خود را حفظ کرده، سبک باشند و از همه مهمتر برای بدن انسان مضر نباشند. از این آلیاژ می توان برای ساخت یک بخش یا کل ایمپلنت استفاده کرد. همچنین می توان از آن به عنوان پشتیبان برای دندان هایی که از مواد سرامیکی ساخته می شوند، استفاده کرد.
از این آلیاژ در ساخت سیم گیتار آکوستیک نیز استفاده می شود. شرکت دی آدریو در سال ۱۹۷۴ از سیم های گیتار آکوستیک ساخته شده از فسفر برنز رونمایی کرد و آنها را با نام «سیم هایی برای تمام طول عمر» به فروش رسانید. علاوه بر طول عمر زیاد، این سیم ها منجر به تن آکوستیک بسیار گرم، صریح و متعادل می شدند. از این ماده برای ساخت ساکسیفون نیز استفاده می شود. مقاومت به رطوبت و چربی نیز باعث شده تا از این ماده در ساخت سازهای بادی مانند ترومپت و آلات موسیقی ریتمیک مانند سنج و تمامی آلات موسیقی که شامل اجزای فلزی هستند استفاده شود.
قطعات الکترونیکی، کنترل های اتوماتیک و خودروها همگی شامل بخش هایی هستند که از فسفر برنز ساخته شده اند. این ماده برای فرآیندهای قالب سازی نیز بسیار ایده آل است و در پرس پانچ، خمیدگی و کشش کاربرد دارد.
فسفر برنز C544 یکی از بهترین آلیاژها برای ساخت یاتاقان است و در صنعت استفاده گسترده ای دارد. از فسفر برنز برای ساخت الکترودهای جوشکاری، سوییچ و فیوز نیز استفاده می شود. سایر کاربردهای آن عبارتند از لوله های فنری، دیافراگم ها، واشرهای فنری، بوش، یاتاقان، شفت، دنده و شیرها.
برای مطالعه بیشتر در رابطه با کاربرد فلزات به مقالات زیر مراجعه نمایید:
