فلز برنج (به انگلیسی: Brass) ترکیبی آلیاژی از مس و روی است و از ترکیب درصد مشخصی از هر کدام ساخته می شود. اگر برنج را با فلزات یا آلیاژهای دیگری ترکیب کنیم، معمولا فلز برنز ساخته می شود. گاهی نام عنصر آلیاژی به همراه برنز آورده میشود، برای مثال، برنز قلع‌دار یا برنز فسفردار. برنج‌های مس- روی که عناصر اضافی مانند قلع، آلومینیوم، سیلیسیم، منگنز، نیکل و سرب دارند به عنوان برنج‌های آلیاژی نامیده می‌شوند. جالب است بدانید برنج جزو اولین ترکیب هایی بوده است که انسان با ترکیب فلزات ساخته و استفاده می کرده است. این فلز گران بها بازیافت نیز می شود و امروزه تقریباً ۹۰٪ از فلزات برنج بازیافت می‌شوند، چون فلز برنج خاصیت مغناطیسی کمی دارد و به راحتی می‌توان آن را از فلزاتی که معمولاً با آنها مخلوط میشود جدا کرد.
آلیاژ برنج، فلزی زرد رنگ و نزدیک به رنگ طلا است. ورق برنج در برابر لکه و کدر شدن مقاوم است، یعنی دیرتر اکسید میشود، همچنین در گذشته برای اولین بار، با ذوب کردن مس و سنگ معدن فلز روی، فلز برنج تولید شد که نسبت به ورق مس و روی چکشخوار تر است.دمای ذوب فلز برنج بین ۹۰۰ تا ۹۴۰ درجه سانتیگراد است که با تغییر درصد مس در ترکیب آن با روی، سختی و نرمی فلز برنج نیز تغیر میکند.
یکی از خواص فلز مس که در آلیاژ برنج وجود دارد، خاصیت میکروب کشی آن است. به همین دلیل از آن جهت ساخت دستگیره و دیگر فلزات موجود در بیمارستان‌ها استفاده میشود. برنج خاصیت مغناطیسی کمی داشته و به راحتی از فلزلت دیگر تفکیک میشود، به همین علت به آسانی دوباره بازیافت میگردد. چگالی فلز برنج 8.4 گرم بر سانتیمتر مربع است.
تاریخچه مختصری از فلز برنج
برنج تاریخ طولانی و برجسته ای داشته است و بسیاری از زمینه های تمدن بشری را برای اهداف کاربردی و زیبایی شناختی به پیش برده است. این ماده ای است که قرن ها در لوله کشی، معماری، هنر، موسیقی، سلاح، صنعت و فناوری اساسی بوده است. در اینجا تاریخچه مختصری از برنج آورده شده است:
- بشر بیش از 2000 سال از برنج استفاده کرده است. قدیمی ترین برنج به هزاره دوم قبل از میلاد در بین النهرین باستان باز می گردد، جایی که از آن برای تزئینات، سکه ها و آلیاژهای مس-روی استفاده می شد.
- امپراتوری روم استفاده از برنج را بین قرن اول قبل از میلاد تا قرن سوم پس از میلاد گسترش داد. آنها مس و روی با خلوص بالاتر را به دست آوردند و آلیاژهای برنج قوی تری را ممکن ساخت. رومی ها از برنج برای سکه، ظروف، هنر، کلاه ایمنی، آلات موسیقی و سلاح استفاده می کردند.
- تولید برنج پس از سقوط امپراتوری روم کاهش یافت اما از قرن یازدهم در اروپا احیا شد. فن آوری های جدید کوره اجازه تولید برنج با کیفیت بالاتر را می دهد. برنج عمدتاً برای اقلام تزئینی و برخی از قطعات محدود صنعتی استفاده می شد.
- انقلاب صنعتی منجر به پیشرفت در متالورژی و تولید برنج شد. در سال 1837، جیمز ژول اثر ژول را کشف کرد که از میله های برنجی در موتورهای الکترومغناطیسی استفاده می کرد. کاربردهای تزئینی برنج همراه با لوله کشی، معماری و حمل و نقل گسترش یافت.
- در اوایل دهه 1900، کارخانه های نورد گرم و پرس های اکستروژن امکان تولید انبوه میله ها، ورق ها و لوله های برنجی ارزان قیمت را فراهم کردند. برنج منگنز و برنج آلومینیومی معرفی شدند. از برنج برای رادیاتورها، قطعات الکتریکی، شیرها، کندانسورها و مهمات استفاده می شد.
- جنگ های جهانی اول و دوم تقاضا برای برنج مورد استفاده در مهمات، ابزارهای مکانیکی و کاربردهای شیمیایی را افزایش داد. برنج منگنز، برنج دریایی و برنج قابل ماشینکاری سرب به طور گسترده استفاده می شد. تولید برنج برای پاسخگویی به تقاضاهای زمان جنگ تسریع شد.
- در دوران مدرن، نگرانی در مورد سرب و سایر عناصر سمی استفاده از آنها در برنج را محدود کرده است. با این حال، برنج برای ساخت و ساز ساختمان، الکترونیک، حمل و نقل، تجهیزات صنعتی، وسایل تزئینی، آلات موسیقی و آثار هنری مهم است.
- آینده برنج به ادامه استخراج مس و روی و روش های تولید پایدارتر بستگی دارد. بازیافت برنج در حال حاضر بیش از نیمی از کل برنج مورد استفاده امروز را تامین می کند. ضایعات برنج به دلیل افزایش هزینه ها و محدودیت در دسترس بودن سنگ معدن مس و روی منبع بسیار ارزشمندی است.
فلز برنج چگونه ساخته می شود؟
برنج از طریق مراحل اساسی زیر تولید می شود:
مرحله 1. استخراج و فرآوری سنگ معدن مس به فلز مس که تقریباً 100% مس خالص است. سنگ معدن روی نیز به فلز روی تقریبا خالص تبدیل می شود.
مرحله 2. فلزات مس و روی خالص شده تا نقطه ذوب 1083 درجه سانتیگراد و 419 درجه سانتیگراد در یک کوره مطابق با ترکیب برنجی مورد نظر حرارت داده می شوند.
مرحله 3. فلزات مذاب کاملاً مخلوط می شوند تا برنج با توجه به درصدهای از پیش تعیین شده مس و روی تشکیل شود. ناخالصی ها و حباب ها حذف می شوند.
مرحله 4. برنج مذاب در قالب ریخته می شود تا به نوارها، شمش ها یا ورق برنجی و اشکال دیگر ریخته شود. یا از طریق قالب ها اکسترود شده و لوله ها، میله ها یا صفحات را تشکیل می دهند.
مرحله 5. برنج ریخته‌گری شده یا اکسترود شده اغلب با استفاده از تکنیک‌هایی مانند بازپخت، کار سرد، سنگ‌زنی یا پرداخت برای بهبود خواص، استحکام، سختی، پرداخت سطح، ماشینکاری یا مقاومت در برابر خوردگی پردازش میشود.
مرحله 6. افزودنی هایی مانند سرب، قلع، آلومینیوم یا منگنز گاهی اوقات در ترکیب برای تولید آلیاژهای برنج با خواص خاص بسته به کاربرد مورد نظر گنجانده می شود.
مرحله 7. پس از خنک شدن، محصول برنجی تمام شده و آماده ساخت یا استفاده برای هدف مورد نظر خود است.
انواع مختلف برنج های آلیاژی
ورق برنج شامل مس – روی است و عناصری مثل قلع، آلومینیوم، سیلیسیوم، منگنز، نیکل و سرب به آن اضافه شده و برنج های آلیاژی ساخته میشود. با افزایش درصد منگنز، آهن و قلع در تولید برنج، بجای برنج زرد به برنز منگنز میرسیم. با اینکار استحکام و چکشخواری آلیاژ برنج بسیار افزایش یافته و با افزایش 3 درصد سرب در ترکیب فلز برنج، حالت پذیری و چکش خواری آن بسیار کاهش مییابد.
ویژگی های مهم آلیاژ برنج
از فلز برنج به خاطر خاص بودن و رنگی که دارد استفادههای مختلفی می توان داشت از جمله:
- فلز برنج به خاطر رنگ تقریباً طلایی رنگش در دکوراسیون ساختمان سازی کاربرد دارد. در مغزی قفل ها به خاطر اصطکاک کم استفاده می شود.
- حتی در سازهای موسیقی به علت خواص آکوستیکی همانند ساز هورن
- رنگ برنج زرد است که متشابه به رنگ طلا ست.
- اکسایش در فلز برنج دیرتر صورت میگیرد و در برابر کدر شدن و لکه دار شدن از خود مقاومت نشان می دهد.
انواع برنج با توجه به ترکیبات فلزات بکار رفته در آن
- برنج دریاسالار: شامل ۳۰٪ روی همراه با ۱٪ قلع (در فارسی مِفرَغ نیز خوانده میشود)
- برنج آلفا: شامل کمتر از ۳۵٪ روی، که از آن می‌توان برای کارهایی با فشار بالا، ضربه و سرد استفاده کرد. ساختار کریستالی این نوع برنج FCC است .
- برنج بتا: شامل ۴۵٪ تا ۵۰٪ روی که سختی و مقاومت بیشتری نسبت به گرما و فشار و ضربه دارد.
- برنج آلفاـبتا: شامل ۳۵٪ تا ۴۵٪ روی مناسب برای گرما
- برنج آلومینیومی: که شامل آلومینیوم است و مقاومت زیادی در برابر خوردگی دارد که از آن در ساخت سکه‌های اروپایی استفاده می‌کنند .
- برنج آرسنیکی: شامل آرسنیک. آلومینیوم است که در ساخت دیگ‌های بخار کاربرد دارد .
- برنج فشنگی: شامل ۳۰٪ روی
- برنج معمولی: شامل ۳۷٪ روی، ارزان و مناسب برای کارهای بدون گرما (سرد)
- برنج عالی: شامل ۳۵٪ روی و ۶۵٪ مس، با قابلیت انعطاف پذیری بالا، استفاده شده در ساخت فنر و پیچ ها.
- برنج سربی: همان برنج آلفاـبتا همراه با مقداری سرب است.
- برنج پست: شامل ۲۰٪ روی است، با رنگ زرد نزدیک به طلا
- برنج دریایی: شبیه به برنج دربا سالار با ۴۰٪ روی و ۱٪ قلع (در فارسی مِفرَغ نیز خوانده میشود)
- برنج سفید: شامل بیش از ۵۰٪ روی ، بسیار شکننده
- برنج طلایی: که نرم ترین فلز برنج است با ۹۵٪ مس و ۵٪ روی که در ساخت مهمات جنگی کاربرد دارد.
برنجها آلیاژهای مس و روی می باشند که براساس تغییرات ترکیبی ورنگ ظاهری به برنج زرد وبرنج قرمز وبرنج سرب،برنج سیلیسیم،برنج قلع،برنج های نیکلی(ور شو)تقسیم می شوند.
درجه بندی مختلف فلز برنج
چندین آلیاژ برنج مختلف وجود دارد. با این حال، آنها با توجه به ترکیب عنصری کمی متفاوت هستند. برخی از آلیاژهای برنجی که معمولاً در نمونه‌سازی سریع استفاده می‌شوند در زیر فهرست شده‌اند:
آلیاژ 260 (کارتریج برنجی)
آلیاژ 260 به عنوان برنج کارتریج نیز شناخته می شود. این آلیاژ برنج شامل حدود 70 درصد مس و 30 درصد روی، همراه با ناخالصی است. آلیاژ 260 شکل پذیری گرم خوبی دارد و به راحتی می توان آن را سرد کار کرد. این در خودروها، مهمات، سخت افزار و اتصال دهنده ها و موارد دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.
آلیاژ 280 (Muntz Metal)
آلیاژ 280 حاوی حدود 60 درصد مس، 40 درصد روی و مقدار کمی آهن است. فلز مونتز معمولاً به عنوان یک جایگزین مقرون به صرفه برای ورقه‌های مسی استفاده می‌شد که قبلاً روی بدنه قایق‌ها قرار می‌گرفت تا از تشکیل موجودات دریایی مانند بارناکل روی بدنه جلوگیری شود.
آلیاژ 360 (برنج ماشینکاری)
آلیاژ 360 شامل حدود 60 درصد مس، 35.5 درصد روی، تا 3.7 درصد سرب و مقادیر کمی آهن است. این نوع آلیاژ یکی از آسان‌ترین مواد برای پردازش در بین تمام برنجها با درجه ماشینکاری 100 درصد است. آلیاژ 360 نیز یک انتخاب عالی برای لحیم کاری و لحیم کاری است. طراحان و ماشین‌کاران از این آلیاژ برای ایجاد اتصالات، اتصال دهنده‌ها، شیرها و قطعات سخت‌افزاری استفاده می‌کنند.
آلیاژ 385 (برنز معماری)
آلیاژ 385 آلیاژی از حدود 59 درصد مس، 42 درصد روی و تا 3.5 درصد سرب است. این قابلیت ماشینکاری و شکل پذیری آن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. از آنجایی که این آلیاژ به راحتی شکل می گیرد، ماده معماری خوبی برای اکستروژن آلومینیوم است.
آلیاژ 464 (برنج دریایی)
آلیاژ 464 به نام برنج دریایی نیز شناخته می شود. این آلیاژ برنج تقریباً شامل 59٪ مس، 40٪ روی و 1٪ قلع، با مقداری سرب است. نتیجه فلزی با مقاومت در برابر خوردگی بالا است. همچنین می تواند طیف وسیعی از تغییرات دما را تحمل کند. سازگاری آن برای عملیات شکل دهی سرد و گرم، خمش، لحیم کاری و جوشکاری، از جمله موارد دیگر، آن را برای کاربردهای مختلف ایده آل می کند. کاربردها شامل اتصالات مختلف مورد استفاده در عرشه یک قایق است.
انواع مختلف فلز برنج و مشخصات و کاربردهای آن ها:
برنج کم عیار
با افزایش درصد روی در ترکیب فلز برنج، استحکام و شکل پذیری آن افزایش مییابد. با اینکار رنگ فلز برنج بسته به درصد روی از زرد به قرمز، طلایی یا سبز-زرد تغییر پیدا میکند.
جهت تغییر در فلز و شکل دهی به این آلیاژ برای تولید محصول باید در دمای 730 تا 900 درجه سانتیگراد روی آن کار شود. برنج کم عیار در شرایط دمای اتاق بسیار شکل پذیر و چکش خوار بوده و با افزایش طول کار کردن روی آن بسیار راحت تر میگردد.
برنج پر عیار
با افزایش مقدار روی در ترکیب فلز برنج، استحکام آن بسیار بالا میرود. با اینکار شکل پذیری برنج به مقدار قابل توجهی افزایش مییابد.
برنج حاوی آلومینیم و قلع
افزایش ۱% قلع و مقداری آلومینیوم به فلز برنج مقاومت آن را به خوردگی در برابر آب افزایش میدهد. استفاده از قلع با آلومینیوم، باعث ایجاد لایه اکسیدی از آلومینیوم در سطح فلز برنج میشود.
این لایه اکسیدی از برنج در برابر خوردگی ناشی از تماس آن با آب محافظ میکند. با افزایش آرسنیک برای جلوگیری از خوردگی و افزایش ۱% قلع به « برنج زرد » مقاومت به خوردگی فلز برنج بهبود یافته و آلیاژی به نام برنج کشتی پدید میآید.
برنج حاوی سیلیسیم
این آلیاژ معمولاً حاوی 1-3 درصد عنصر سیلسیوم است. از این نوع آلیاژ در ساخت لوله ، اتصالات، تیر پرچ، فیوزها ، لوازم لوله کشی، پیچ و مهره مورد استفاده میشود. نوع نوردی آن نیز به صورت ورقی، لوله و … در ساخت تانکر و مخازن، سماور، رادیاتور و … به کار میرود.
سوالات متداول درباره فلزات برنج
در بازار فلزات، برنج چه نوع فلزی است؟
فلز یا آلیاژ برنج ترکیبی از دو فلز روی و مس است؛ این فلز زرد رنگ دارای ویژگی‌های مناسبی است و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد.
چند نوع آلیاژ برنج وجود دارد؟
به‌طور کلی انواع آلیاژها از فلز برنج تولید می‌شوند که پرکاربردترین‌های آن عبارتند از آلیاژ برنج پرعیار یا کم‌عیار، برنج حاوی سیلیسیم، قلع، آلومینیوم و آلیاژهای دیگر.
کم عیار یا پرعیار بودن فلز برنج به چه معناست؟
کم‌عیار بودن یا پرعیار بودن فلز یا آلیاژ مس به میزان (روی) موجود در آن بستگی دارد که هرچه عنصر روی در آلیاژ برنج بیشتر باشد، این فلز پرعیارتر خواهد بود.
جمع‌بندی؛ آشنایی با فلز برنج
فلز برنج ترکیبی آلیاژی از مس و روی است. معمولاً ترکیب این آلیاژ با عناصر دیگر را برنز می نامند. بعضی مواقع نام این عنصر آلیاژی به همراه برنز آورده میشود، به طور مثال برنز قلع‌دار یا برنز فسفردار از جمله این نامگذاری ها هستند. نکته مهمی که باید به آن توجه داشته باشید این است که 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 نیز نامگذاری می شوند.
همچنین فلز برنج از مدت‌ها قبل از تاریخ مورد استفاده قرار می گرفتند. در آن زمان که انسانها هنوز فلز روی را نمی‌شناختند با ذوب کردن مس همراه با سنگ معدن فلز روی، برنج تولید می‌کردند. جهت خرید آنلاین ورق برنج و سایر فلزات با کارشناسان ما در فروشگاه بازار فلز در ارتباط باشید.
