Pronssi on seoskoostumus. Pronssin kemiallinen koostumus

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Monet ihmiset tietävät pronssista vain, että siitä on valettu veistoksia ja monumentteja. Itse asiassa tämä metalli on ansaittomasti riistetty kansan huomiosta. Loppujen lopuksi ei ollut turhaa, että ihmiskunnan historiassa oli jopa pronssikausi - koko aikakausi, jonka aikana metalliseoksella oli hallitseva asema. Se on yksi harvoista materiaaleista, joita käytetään sekä teollisuudessa että taiteessa. Kuparin ja tinan seoksen ominaisuudet ovat yksinkertaisesti välttämättömiä monilla teollisuudenaloilla. Sitä käytetään työkalujen valmistuksessa, koneenrakennuksessa, kirkonkellojen valussa ja niin edelleen. Samaan aikaan nykyään on olemassa suuri määrä metallilaatuja, joista jokaisella on tietyt, valmiiksi mallinnetut ominaisuudet.

Pronssin käyttö menneisyydessä

Ensimmäinen maininta kuparin ja tinan seoksesta on peräisin 4. vuosituhannelta eKr. Tämä teknologinen läpimurtohistorioitsijat uskovat, antoi Mesopotamian sivilisaation ottaa johtavan aseman tuolloin. Etelä-Iranissa tehdyt arkeologiset kaivaukset todistavat pronssin laajalle levinneestä käytöstä nuolenkärkien, tikarien, keihäiden, kirveiden ja miekkojen valmistukseen. Löytöjen joukossa on jopa sisustusesineitä, kuten huonekaluja ja peilejä, sekä kannuja, amforoita, maljakoita ja lautasia. Samaa seosta käytettiin muinaisten kolikoiden ja korujen lyömiseen.

Keskiajan pronssia aletaan käyttää aktiivisesti Euroopassa. Siitä valmistetaan massiivisia esineitä, kuten tykkejä ja kirkkokupuja. Myöhemmin, konetekniikan kehittyessä, tällainen monipuolinen metalli ei myöskään jäänyt huomaamatta. Sitä arvostettiin pääasiassa sen kitka- ja korroosionestoominaisuuksistaan. Samalla on huomattava, että aiemmin käytetty materiaali poikkesi jonkin verran nykyisestä pronssista. Seoksen koostumus sisälsi monia pieniä epäpuhtauksia, jotka heikensivät merkittävästi sen laatua.

Modernin pronssin kemiallinen koostumus

Nykyään materiaalitieteessä pronssi on kahden metallin: kuparin ja tinan seos, jota voidaan käyttää eri suhteissa. Haluttujen ominaisuuksien saamiseksi metalliin voidaan lisätä sinkkiä, fosforia, magnesiumia, lyijyä ja piitä. Satunnaisten epäpuhtauksien esiintyminen nykyaikaisten teknologioiden avulla on käytännössä vähennetty nollaan.

Useimmissa tapauksissa kuparin ja tinan suhdetta 85-15 prosentin välillä pidetään hyväksyttävänä. osakkeen vähennystoinen komponentti ilmoitetun merkin alla aiheuttaa useita ongelmia, joista suurin on nesteytys. Metallurgit käyttävät tätä termiä viittaamaan metalliseoksen delaminaatioprosessiin ja sen epätasaiseen jähmettymiseen.

Seoksen värin vaikutus sen laatuun

Tietäiset ihmiset voivat oppia paljon materiaalista vain katsomalla pronssin väriä. Koostumus vaikuttaa suoraan tähän parametriin. Kuten arvata saattaa, kupari antaa seokselle punaisen sävyn. Siksi sen prosenttiosuuden vähentäminen muiden komponenttien hyväksi tarkoittaa värien asteittaista siirtymistä himmeämpiin sävyihin.

Tavanomaisella komponenttien tasapainolla (85 % kuparia) pronssi keltaista. Tämä on yleisin löydetty lajike. Valkoinen metalliseos saadaan, kun suhde on säädetty suhteeseen 50:50. Mutta jotta pronssi muuttuisi harmaaksi, kuparin määrää on vähennettävä 35 %:iin.

Mitä tulee lejeeringin käytännön ominaisuuksien muutokseen sen koostumusta kokeiltaessa, tilanne on seuraava. Materiaalin sitkeys riippuu suoraan siinä olevan tinapitoisuudesta. Mitä pienempi se on, sitä muokattavampi pronssi on, mutta tämä väite pitää paikkansa vain tiettyyn rajaan asti. Joten kun 50 %:n raja saavutetaan, seos muuttuu jälleen pehmeäksi.

Pronssia taiteessa

Vahva ja kestävä materiaali, vaikka sillä on melko alhainen sulamispiste ja hyvä sitkeys, ei voinut olla kiinnostavaa luovia ihmisiä, erityisesti kuvanveistäjiä. Jo V-IV vuosisadalla eKr Kreikassa se työstettiin pienintä yksityiskohtaa myötenpronssisten patsaiden valmistustekniikka, joka on edelleen ajankohtainen.

Se koostuu siitä, että palonkestävästä materiaalista valmistettu patsas korvataan aluksi vahalla, joka tuhoutuu suoraan valun aikana. Tätä varten piirustuksen mukaan on ensin tehtävä kipsimalli ja sitten muotti valua varten. Vahapitoisuus yksinkertaisesti sulaa lämpötilan vaikutuksesta ja tilalle tulee pronssi, joka jäähtyy ja kovettuu. Sen jälkeen on vain prosessoitava ja saatettava täydellisyyteen.

Tykistömetalli

Tukkien ja myöhemmin muiden sotatarvikkeiden valmistukseen on aina käytetty pronssia. Näihin tarkoituksiin käytettävän seoksen koostumus sisältää pääsääntöisesti 90 % kuparia ja vain 10 % tinaa.

Tämä johtuu siitä, että työkalujen materiaalin on oltava erittäin vahvaa ja sillä on oltava korkea repäisylujuus. Pronssisella BrAZhMts10-3-1.5 merkillä on tällaisia ominaisuuksia. Pääkomponenttien lisäksi se sisältää 1-2 % mangaania, mikä parantaa kitkanesto- ja lämpötilaominaisuuksia.

Kirkonkellojen teko

Kellojen soimisen tulee olla melodista, ja sen äänen tulee miellyttää korvaa kaukaa. Kummallista kyllä, mutta pronssilla on niin musiikillisia kykyjä. Kellon äänen parantamiseksi se on valmistettu seoksesta, jossa on korkea tinapitoisuus (20-22%). Joskus siihen lisätään myös hopeaa. Pronssimerkit, joita käytetään kellojen ja muiden lyömäsoittimien valmistuksessa,ovat täysin sopimattomia käytännön käyttöön muilla aloilla. Tämä johtuu siitä, että tällaisella lejeeringillä on hienorakeinen rakenne ja lisääntynyt hauraus.

Fosfori ja alumiinipronssi

Künzel käytti vuonna 1871 ensimmäisen seoksen, joka sisälsi 90 % kuparia, 9 % tinaa ja 1 % fosforia. Sitä kutsuttiin fosforipronssiksi, ja materiaalia on käytetty pääasiassa koneenrakennuksessa. Siitä valetaan erilaisia koneen osia, joihin kohdistuu lisääntynyt kitka. Fosforia tarvitaan lisäämään elastisuutta ja parantamaan korroosionestoominaisuuksia. Tämän metallin tärkein etu on, että se täyttää täydellisesti kaikki syvennykset valun aikana.

Alumiinipronssi, jonka koostumukselle on ominaista korkea kuparipitoisuus (jopa 95 %), on ulkonäöltään hyvin samanlainen kuin kulta. Kauneuden lisäksi sillä on monia muita kiistattomia etuja. Esimerkiksi 5 % alumiinin lisääminen mahdollistaa seoksen kestävän pitkäaikaisen altistuksen aggressiivisille ympäristöille, kuten korkealle happamuudelle.

Materiaalina erilaisten koneenosien valmistuksessa tämä metalli on lähes yleisesti korvannut fosforipronssin paperitehtaissa ja ruudin tuotannossa paremman repeämiskestävyyden ansiosta.

Pii ja mangaanipronssi

Seokseen on lisätty piitä sähkönjohtavuuden lisäämiseksi. Tätä laatua käytetään puhelinjohtojen valmistuksessa. Piipronssin vertailukoostumus on seuraava: 97,12 % kuparia, 1,14 % tinaa, 0,05 % piitä.

Vaikeintuotantoprosessissa on mangaania sisältävä seos. Koko menettely tapahtuu useissa vaiheissa. Ensin ferromangaania lisätään sulaan kupariin. Sitten, kun määritetty lämpötila on ylläpidetty, lisätään tinaa ja tarvittaessa sinkkiä. Englantilainen Bronce Company valmistaa useita mangaanipronssilaatuja, joiden viskositeetti ja kovuus vaihtelevat. Tällaista seosta voidaan käyttää melkein kaikilla teollisuudenaloilla.