فلز برنج چیست؟ معرفی کاربردها و خواص آن

فلز برنج یک آلیاژ مس و روی است که به دلیل ویژگی‌های خاص خود در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. ترکیب شیمیایی اصلی فلز برنج شامل مقدار قابل توجهی مس و روی است. درصد دقیق این عناصر می‌تواند بسته به نوع و کاربردهای مختلف فلز برنج متغیر باشد.

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.

فلز برنج چیست؟ معرفی کاربردها و خواص آن

کاربردهای فلز برنج چیست؟ در این متن سعی داریم تا در مورد فلز برنج صحبت کنیم. چنانچه قصد خرید و یا استفاده از این آلیاژ را دارید لازم است تا پیش از اقدام به خرید نسبت به آن اطلاعات کاملی را کسب کنید. بدین منظور سعی داریم تا شما را با ماهیت اصلی این فلز محبوب، خواص و موارد استفاده آن آشنا کنیم. برای کسب اطلاعات مفید و جامع در این خصوص با ما تا انتهای این متن همراه شوید.

برای مشاهده قیمت روز ورق برنجی کلیک کنید

قیمت ورق برنجی

آشنایی با آلیاژ فلز برنج

آلیاژ برنج در حقیقت مشتق شده از دو فلز روی و مس می باشد. ترکیب شدن این دو فلز موجب شده تا میزان چکش خواری آن به نسبت مس و روی ارتقا یابد. به منظور ساخت اجسام مقاوم و سخت گزینه فوق العاده ای خواهد بود. می توان با تغییر درصد مس، میزان شکل پذیری آن را تغییر داد.

جالب است بدانید که فلز برنج ویژگی مغناطیسی پایینی دارد. این مشخصه سبب می شود که بتوانیم آن را به راحتی از سایر فلزات منفک کنیم؛ پس می‎توان آن را بازیافت و مجددا استفاده نمود.
این آلیاژ، شامل رنگ های زرد (مشابه طلا)، نقره ای تا قرمز است لذا میتوان در تولید اکسسوری های تزیینی از آن استفاده نمود. وسایل و تجهیزاتی که از این آلیاژ تولید شده اند در برابر اکسید شدن مقاومت خوبی از خود نشان می دهند. از آنجایی که این فلز مقاومت بالایی در ساییده شدن دارد لذا استفاده از آن در مغزی قفل ها انتخابی عاقلانه خواهد بود.
با توجه به میزان مس و روی به کاررفته نوع برنج تعیین می شود. بعضی از انواع این آلیاژ ها با نام برنز معروف شده اند. البته برنز در حقیقت مشتق شده از قلع و مس است.

مطلب مفید: انواع فلز برنج و 4 ویژگی آلیاژ های فلز برنج

آلیاژ برنج از گذشته تا به الان

فلز برنج یکی از نخستین فلزات کاربردی در طول زندگی بشر بوده و قرن هاست که نیاز‎های ما را در انواع صنایع برطرف می کند. در زمان های دور که هنوز بشر با فلز روی آشنا نشده بود برای تولید برنج از روش های قدیمی تری بهره می گرفتند. مس + کالامین (سنگ معدن فلز روی) را در حالت مذاب با یکدیگر ترکیب می کردند.آلیاژ برنج نقاط قوت هر دو فلز به کار رفته را در برمیگیرد. حضور مس موجب خاصیت آنتی باکتریالی (ضد میکروبی) در آن می شود؛ از این رو برای دستگیره های بیمارستان و تجهیزات ویژه مناسب است. ترکیبات دیگری چون سیلیکون، فسفر، منگنز، آرسنیک، آلومینیوم و سرب نیز به میزان کم در این آلیاژ وجود دارند.
هر چند تا اینجا کمی با خواص این فلز آشنا شدیم اما ویژگی های آن محدود به این موارد نمی شود. در ادامه بیشتر به این مبحث می پردازیم.

اشکال مختلف فلز برنج در صنعت

فلز برنج در صنایع به شکل های مختلفی استفاده می شود. مواردی چون ورق برنجی، صفحه برنجی، کویل برنجی، نوار برنجی سخت و نوار برنجی نرم است. از هر کدام از این اشکال در صنایع مختلفی استفاده می شود و کاربردهای خاص خود را دارند.

ویژگی و خواص این فلز

آگاهی نسبت به نکات قوت فلز برنج موجب می شود تا بتوانیم از آن به بهترین شکل ممکن بهره ببریم.
این فلز را می توان در دمای 900 الی 940 درجه سانتی گراد به حالت مذاب درآورد. همانطور که انتظار می رود با توجه به درصد روی و مس به کار رفته دمای ذوب متغیر خواهد بود. به طور حدودی چگالی معادل 8.4 گرم بر سانتی متر مربع دارد.
با توجه به میزان فلز های به کاررفته نوع و نام برنج متفاوت خواهد بود. انواع آن شامل: قلع، ورشو، سرب، زرد، سیلیسیم و قرمز است.

برنج به دلیل ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد خود، مورد استفاده در صنایع مختلفی قرار می‌گیرد. برخی از کاربردهای فلز برنج عبارتند از:

1. صنعت پلاسما: برنج به دلیل خاصیت هدایت حرارتی و الکتریکی بالا، در ساخت قطعات پلاسما مانند دیسک‌ها، الکترودها و دیگر قطعات پلاسما استفاده می‌شود.
2. صنعت خودروسازی: در صنعت خودروسازی، فلز برنج در تولید قطعات مانند لوله‌ها، رادیاتورها، سیستم‌های خنک‌کننده و قطعات تهویه هوا استفاده می‌شود. خاصیت مقاومت در برابر زنگ زدگی برنج، آن را به یک ماده مناسب برای استفاده در صنعت خودروسازی تبدیل کرده است.
3. صنعت الکترونیک: فلز برنج به عنوان یک ماده پایه برای تولید قطعات الکتریکی و الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این قطعات شامل کانکتورها، سوکت‌ها، کیس‌های الکترونیکی و صفحات مدار چاپی می‌شوند.
4. صنعت لوله‌کشی: برنج به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و ضدزنگ بودن، در تولید لوله‌های آب، گاز و سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی استفاده می‌شود.
5. صنعت ساخت و ساز: در صنعت ساخت و ساز، فلز برنج به عنوان یک ماده ساختاری و دکوراتیو استفاده می‌شود. مثال‌هایی از کاربردهای برنج در این صنعت شامل درب و پنجره‌ها، محافظ‌های درب و پنجره، سیستم‌های تهویه هوا و لوازم دکوراتیو می‌شوند.

سایر خواص فلز مذکور بدین شرح است:
_ چکش خواری قابل قبول
_ رسانا
_ پایدار در مقابل خوردگی و اکسید شدن
_ عدم کدر شدن و پایداری رنگ
_ پایدار در برابر سایش
_ قابل استفاده در صنایع فلزات مذاب
_ واجد خاصیت آنتی باکتریالی
_ قابل جداسازی و بازیافت مجدد
_ دارای طیف رنگی زرد، نقره ای تا قرمز (بسته به درصد فلزها)

مطلب مفید: براق کردن فلز برنج؛ بررسی 6 روش ساده با مواد ارزان قیمت

انواع فلز برنج

مواد برنج را می توان به انواع مختلفی تقسیم کرد. در اینجا ما به معرفی برخی از انواع متداول می پردازیم: برنج های آلفا، برنج های آلفا بتا، برنج های بتا و برنج های گاما.

آلفا برنج
برنج های آلفا حاوی 67-72٪ مس و 28-33٪ روی هستند. آنها چکش خوار هستند و در پرس، آهنگری و سایر کاربردهای مرتبط مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر این، آنها را می توان سرد کار کرد. برنج های آلفا فقط دارای یک فاز و ساختار کریستالی مکعبی هستند. این برنج‌ها به دلیل داشتن مس زیاد، تن طلایی‌تری نسبت به سایرین دارند. فاز آلفا به محلول جامد جایگزینی روی در مس اشاره دارد. خواصی شبیه به مس دارد و محکم، قوی و ماشینکاری نسبتاً دشوار است. بهترین شکل پذیری در 32 درصد روی به دست می آید. برنج های قرمز مقاوم در برابر خوردگی با محتوای روی 15 درصد یا کمتر به اینجا تعلق دارند.

برنج های آلفا بتا
برنج های آلفا بتا حاوی 55 تا 65 درصد مس و 35 تا 45 درصد روی هستند. این برنج ها که به برنج های دوبلکس نیز معروف هستند برای کارهای گرم مناسب هستند. آنها شامل هر دو فاز α و β هستند. فاز β به شکل مکعبی در مرکز بدن، با اتم‌های روی در مرکز مکعب‌ها، سخت‌تر و قوی‌تر از α است. به طور معمول، برنج های آلفا-بتا گرم کار می شوند. به دلیل محتوای روی بالاتر، این برنج ها از برنج های آلفا درخشان تر هستند. با 45 درصد روی، آلیاژ بالاترین استحکام خود را دارد.

برنج های بتا
برنج های بتا حاوی 50 تا 55 درصد مس و 45 تا 50 درصد روی هستند. این برنج ها را فقط می توان گرم کار کرد. آنها سخت تر، قوی تر و مناسب برای ریخته گری هستند. به دلیل محتوای بالای روی-کم مس، آنها از درخشان ترین و کم طلایی ترین برنج های معمولی هستند. برنج های بتا اغلب برای کاربردهای با استحکام بالاتر مانند سوپاپ ها، چرخ دنده ها و یاتاقان ها استفاده می شوند.

برنج های گاما
برنج های گاما حاوی 33 تا 39 درصد مس و 61 تا 67 درصد روی هستند. همچنین برنج های Ag-Zn و Au-Zn گاما با Ag 30-50٪ و Au 41٪ وجود دارد. فاز گاما یک ترکیب بین فلزی با ساختار شبکه مکعبی Cu5Zn8 است. برنج های گاما معمولاً برای کاربردهای تخصصی، از جمله کنتاکت ها و بست های الکتریکی با استحکام بالا استفاده می شوند.

درجه بندی های 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

مزایا و معایب برنج چیست؟

برنج دارای طیف وسیعی از مزایای است که آن را به یک انتخاب محبوب برای کاربردهای مختلف تبدیل می کند. در اینجا مروری بر مزایا و معایب برنج وجود دارد:

مزایای فلز برنج

مقاومت در برابر خوردگی بالا: برنج زمانی که در معرض هوا قرار می گیرد یک لایه اکسید محافظ ایجاد می کند که از خوردگی بیشتر جلوگیری می کند. برخی از برنج ها در برابر آب شور و آلاینده های صنعتی مقاومت می کنند. این ویژگی امکان استفاده در لوله کشی، معماری، قطعات الکترونیکی و تجهیزات دریایی را فراهم می کند.

ضریب اصطکاک کم: برنج ضریب اصطکاک پایینی دارد. در نتیجه، برای کاربردهای پوشیدنی کشویی عالی است.

ریخته گری و ماشین کاری خوب: برنج را می توان به راحتی ریخته گری، مهر و موم، ماشینکاری و صیقل داد. خواص سایش خوبی در ابزارهای برش دارد و هزینه ها و مشکلات ساخت را کاهش می دهد. این مزیت امکان تولید مقرون به صرفه قطعات، قطعات و اجسام برنجی را با حجم بالا فراهم می کند.

ظاهر جذاب: برنج دارای ظاهر فلزی طلایی درخشان برای عناصر معماری تزئینی، آثار هنری، آلات موسیقی و کالاهای مصرفی است. هنگامی که برنج صاف و لاک زده می شود، پوششی جذاب و بادوام برای اثاثیه و تجهیزات ایجاد می کند.

آنتی باکتریال: آلیاژهای برنج حاوی مس با خواص ضد میکروبی طبیعی هستند. سطوح برنجی از رشد میکروب ها، جلبک ها و باکتری ها جلوگیری می کند. این مزیت، برنج را برای سیستم‌های لوله‌کشی، تجهیزات پردازش مواد غذایی، بیمارستان‌ها و سایر مناطقی که رعایت بهداشت مهم است، مناسب و ایمن می‌سازد.

قابل بازیافت: ضایعات برنجی بسیار قابل بازیافت و یک کالای با ارزش است. بیشتر برنج ها را می توان به طور نامحدود ذوب و اصلاح کرد. این ویژگی به پایداری و اقتصاد برنج به عنوان یک ماده صنعتی کمک می کند. بازیافت به کاهش هزینه ها و نیاز به منابع معدنی جدید کمک می کند.

معایب فلز برنج

نسبتاً گران است: اگر چه اجزای مس و روی آلیاژهای برنج قابل بازیافت هستند، هزینه بیشتری نسبت به فلزات پایه مانند آهن یا آلومینیوم و برخی پلاستیک ها دارند. هزینه های مواد و تولید بسته به قیمت مس و روی می تواند بالا باشد. این نقطه ضعف ممکن است کاربردهای بسیار بزرگ برنج را محدود کند.

سنگین: چگالی آلیاژهای برنج از اکثر فلزات تجاری بیشتر است. این منجر به قطعات سنگینی می شود که برای ماشین کاری، حمل و نقل و نصب به نیروی کار و منابع بیشتری نیاز دارند. ضریب وزن به خصوص در مجموعه ها و سازه های برنجی بزرگ باید در نظر گرفته شود.

مستعد کدر شدن: اگر به درستی از برنج مراقبت نشود، می تواند به دلیل اکسیداسیون دچار تیرگی مایل به سیاه شود. برای جلوگیری از این امر، ممکن است لازم باشد برنج با یک لاک شفاف پوشانده شود.

حساسیت زا: برنج به دلیل دارا بودن مس یا روی در صورت عدم استفاده صحیح با پوشش لاک می تواند باعث تحریک پوست در افراد دارای پوست حساس شود.

دودهای خطرناک اکسید روی: ذوب و داغ برنج کاری در دماهای بالا می تواند دودهای خطرناک اکسید روی تولید کند که نیاز به تهویه و حفاظت تنفسی برای کارگران دارد. همچنین ممکن است برای به دام انداختن و فیلتر کردن انتشار روی و جلوگیری از آلودگی به کنترل‌های محیطی اضافی نیاز باشد.

خطر اشتعال بر اثر رسانایی گرمایی: برنج را نمی توان در جایی که جرقه می تواند بخارات یا مواد قابل اشتعال را مشتعل کند استفاده کرد. هدایت حرارتی و الکتریکی بالای برنج خطر گرم شدن بیش از حد و جرقه / قوس در محیط های کاری خاص را به همراه دارد. برای این کاربردها باید از آلیاژهای ذاتا ایمن استفاده شود.

کاربردها و موارد استفاده فلز برنج:

هرچند تا به اینجای مقاله توانسته اید کاربردهای فلز برنج را حدس بزنید اما در این پاراگراف بیشتر به آن می پردازیم:

1_ اکسسوری و تجهیزات تزیینی

به دلیل رنگ و درخشش زیبای آلیاژ برنج، از آن برای ساخت وسایل منزل، مجسمه های برنجی، اکسسوری و … استفاده می شود.

2_ معماری و دیزاین
با توجه به ویژگی های ذکر شده مثل مقاومت بالا، عدم سایش و پایداری در برابر اکسیداسیون، می توان از آن در مرمت سازه های تاریخی، ساخت سر ستون و … استفاده نمود.

3_ تاسیسات و برق کشی ها
این آلیاژ به دلیل خاصیت مغناطیسی پایین و دوام بالا می تواند در ساخت لوله، آرنج، کوپلینگ و حتی پریز کاربرد داشته باشد.

4_ وسایل و تجهیزات مکانیکی

تجهیزات مکانیکی به دلیل استفاده زیاد عموما دچار سایش و اصطکاک می شوند. به دلیل پایداری بالا، فلز برنج برای ساخت تجهیزات و قطعات مکانیکی گزینه پیشنهادی می باشد.

5_ ساز های موسیقی
از قدیم الایام از این فلز برای ساخت سازه های بادی چون کر، توبا(tuba)، شیپور و ترومپت بزرگ استفاده می شده است. این آلیاژ می تواند شکل پذیری خوبی داشته باشد برای همین برای تولیدی سازهایی که نیازمند شکل پذیری بالایی هستند مناسب است. در ساخت قطعات درونی آلات موسیقی چون ویولن الکتریک و گیتار الکتریک نیز این آلیاژ کاربرد دارد.

6_ وسایل و ابزار
به دلیل مقاومت بالا برای ساخت ابزار هایی مثل چکش، چاقو و کلید مفید است.

7_ مجسمه سازی
یک هنرمند می تواند با کمک خاصیت چکش پذیری بالا و رنگ درخشان این آلیاژ انواع مجسمه های تزیینی را خلق کند.

مقایسه مس، برنج و برنز

هر سه در عامیانه به عنوان “فلزات قرمز” شناخته می شوند. مس یک فلز غیر آهنی است که در حالت خالص وجود دارد. برخلاف برنز و برنج، این فلز به طور طبیعی وجود دارد و ممکن است مستقیماً و بلافاصله پردازش شود.

برنج و برنز متعلق به آلیاژ است. مس عنصر اصلی هر دو برنج و برنز است. عنصر ثانویه اصلی برنج روی است. اغلب حاوی سرب است و ممکن است شامل منگنز، آهن، آلومینیوم، سیلیکون و عناصر دیگر باشد. با این حال، برنز حاوی قلع به عنوان عنصر ثانویه اصلی آن است. علاوه بر این، نیکل، آلومینیوم، فسفر، روی و غیره نیز دارد.

برنز در برابر خوردگی ناشی از آب شور بسیار مقاوم است، اما برنج دارای خواص اصطکاک بسیار کم است. در مقابل، رسانایی بالای مس آن را برای کاربردهای الکتریکی ایده آل می کند.

خلاصه

برنج آلیاژی از مس و روی است که رنگ زرد طلایی دارد. برنج در برابر خوردگی آب دریا مقاوم است و ماشین کاری و شکل دهی آن ساده است. اثر بیوسیدال آن آن را به یک ماده خوب برای کاربردهای ضد باکتری تبدیل می کند. علاوه بر این، برنج را می توان در کاربردهایی یافت که به اصطکاک کم نیاز دارند. اتصالات، ابزار، قطعات لوازم خانگی و اجزای مهمات نمونه‌هایی از این موارد هستند.