Po mnoho tisícročí človek experimentoval s rôznymi kovmi a získaval z nich stále viac vysokopevnostných zliatin. Na tento účel sa použili rôzne chemické prvky. Doba bronzová je éra, počas ktorej sa stala populárnou zliatina cínu a medi (CuSn6). Čo je to za materiál a prečo bol taký populárny?
História doby bronzovej
Vďaka zlepšeniu spracovania kovov ako meď a cín, v roku 3000 pred Kr. začala doba bronzová. Vyznačuje sa aktívnou výrobou takej zliatiny, ako je bronz, ktorý sa používal na výrobu nástrojov a šperkov.
V modernom metalurgickom priemysle sa okrem medi a cínu používajú aj materiály ako hliník, fosfor, olovo, zinok. Samotný názov pochádza z perzského slova „berenj“, čo v preklade znamená „meď“.
Je známe, že prvý bronz bol vyrobený z Cu a arzénu a nazýval sa arzén. Vďaka svojej toxicite však veľmi rýchlozmenila na cínovú. Niet divu, že kováči boli často zobrazovaní ako škaredí a zmrzačení. V skutočnosti to tak bolo. Dlhodobý kontakt s arzénom mal na ich organizmus veľmi zlý vplyv. Z tohto dôvodu sa zliatina medi a cínu nazýva bronz, pretože práve tieto zložky sú v nej najčastejšie prítomné.
Charakteristika bronzu
Všetci vieme, že kov ako meď je veľmi mäkký, tvárny a absolútne krehký. Zároveň má veľmi vysokú elektrickú a tepelnú vodivosť. Zliatina cínu a medi je materiál, ktorý výrazne prevyšuje charakteristiky týchto chemických prvkov samostatne. Inými slovami, bronz má vysokú tvrdosť, pevnosť, no zároveň je celkom tavný.
Objav tejto zliatiny zohral veľkú úlohu v metalurgickom priemysle. Napriek tomu, že neskôr bolo vynájdených mnoho ďalších materiálov, aj dnes je veľmi obľúbený pre svoje dobré mechanické vlastnosti.
Schopnosť bronzu odolávať korózii
Jednou z najdôležitejších vlastností zliatiny je jej odolnosť proti korózii. To platí najmä pre tie kompozície, v ktorých je významný obsah mangánu a kremíka (viac ako 2 %).
Zistilo sa, že bronz vykazuje vysokú odolnosť proti korózii v kontakte s vodou (morská a sladká voda), koncentrovanými zásadami a kyselinami, síranmi a chloridmi ľahkých kovov a suchými plynmi (bronzy bez cínu).
Samozrejme, vo všeobecnostikorózne vlastnosti zliatiny závisia od legujúcich prvkov. Vysoký obsah olova teda znižuje schopnosť odolávať korózii, zatiaľ čo nikel túto vlastnosť zvyšuje.
Druhy bronzu
Legujúce prvky, ktoré môžu byť v zložení tejto zliatiny, môžu výrazne zmeniť jej vlastnosti a od nich závisí aj typ bronzu. Okrem toho môže byť cín nahradený inými prvkami. Napríklad BrAMTS-7-1 možno dešifrovať takto: 92 % medi, 7 % hliníka, 1 % mangánu. Táto značka bronzu neobsahuje cín a vďaka tomu má vysokú odolnosť voči striedavému zaťaženiu. Používa sa na výrobu skrutiek, skrutiek, matíc a častí pre hydraulické inštalácie.
Ďalším príkladom je cínový zlievarenský bronz značky BrO10S10. Obsahuje až 83 % medi, 9 % cínu, 8 % olova a až 0,1 % železa, kremíka, fosforu a hliníka. Je určený pre diely, ktoré pracujú pod vysokým špecifickým tlakom, ako sú klzné ložiská.
Napriek tomu, že bronz je zliatina cínu a medi, v niektorých prípadoch sa nepoužíva taký chemický prvok ako Sn. Ďalší príklad bezcínového bronzu je odolný voči teplu. Na jeho výrobu sa používa iba meď 98-99% a kadmium 1-2%. Príkladom je značka BrKd1. Ide o tepelne odolný kadmiový bronz s vysokou tepelnou odolnosťou a elektrickou vodivosťou. Môže sa použiť na výrobu dielov odporových zváracích strojov, kolektorov elektromotorov a iných dielov pracujúcich pri vysokých teplotách a vyžadujúcich dobrévodivosť.
Ďalším typom zliatiny používanej na výrobu tesnení v automobilových ložiskách a puzdrách je tlakovo opracovaný cínový bronz. Zliatina medi a cínu obsahuje legujúce prvky ako olovo (4 %), zinok (4 %), hliník (0,002 %), železo (0,005 %). Kvalita ocele sa nazýva BrOTsS4-4-4. Práve vďaka percentu týchto chemických prvkov je možné túto zliatinu spracovávať tlakom a rezaním. Farba bronzu závisí aj od nečistôt. Takže čím menej medi zliatina obsahuje, tým je farba menej výrazná: viac ako 90% - červená, do 80% - žltá, menej ako 35% - šedá oceľ.
Opracovanie bronzu
Ako už bolo spomenuté, zliatina cínu a medi je pomerne odolný materiál. Je ťažké brúsiť, rezať a pracovať s tlakom. Vo všeobecnosti ide o odlievací materiál s nízkym zmršťovaním - asi jedno percento. A aj napriek nízkej tekutosti a tendencii k segregácii sa bronz používa na výrobu odliatkov so zložitými konfiguráciami. Umelecký casting nie je výnimkou.
Zliatiny, ktoré sa pridávajú do zliatiny cínu a medi, zlepšujú jej vlastnosti a znižujú cenu. Napríklad legovanie olovom a fosforom zlepšuje spracovanie bronzu, zatiaľ čo zinok zvyšuje jeho odolnosť proti korózii. Na určité účely sa vyrábajú deformované zliatiny. Pri kovaní za studena ľahko menia svoj vzhľad.
Rozsah aplikácie
Používanie bronzu samozrejme nestráca na popularite ani v našej dobe. Suvenírvýrobky, dekoračné predmety do interiéru, dekorácie na brány a bránky… Okrem toho sa zliatina používa na výrobu kovania (kľučky, pánty, zámky) a sanitárneho vybavenia (batérie, kovania, tesnenia, vodovodné batérie). V priemyselných oblastiach má bronz tiež rozsiahle oblasti použitia. Odlievacia zliatina sa teda používa na výrobu ložísk, tesniacich krúžkov, puzdier.
Rozšírené používanie bronzu je ovplyvnené najmä jeho korozívnymi vlastnosťami. Z tohto dôvodu sa používa na výrobu častí mechanizmov, ktoré pracujú v neustálom kontakte s vodou. Vysoká elasticita zliatiny umožňuje vyrábať z nej pružiny a časti prístrojového vybavenia.
Staviaci bronz
Samozrejme, každá zliatina má svoje pre a proti. Bronz je zliatina, ktorá pozostáva z medi a cínu, a preto dokonale znáša akékoľvek pretavovanie. Dá sa použiť viackrát na úplne iné účely. Na druhej strane, ak bronz obsahuje veľké množstvo nečistôt, ako je horčík, kremík, hliník, potom sa mechanické vlastnosti môžu pri pretavovaní znížiť.
Je to spôsobené tým, že legovacie prvky, ktoré zlepšujú vlastnosti bronzu, sa počas tavenia oxidujú a vytvárajú žiaruvzdorné oxidy, ktoré sa nachádzajú pozdĺž hraníc kryštálovej mriežky. Prerušujú väzbu medzi zrnami, čím sa bronz stáva krehkejším.
Ako rozlíšiť bronz od mosadze a medi
Jednou z najčastejších otázok je rozdieltáto zliatina od iných podobných na pohľad. Samozrejme, v rámci priemyslu a s pomocou špeciálnych činidiel je to celkom jednoduché. Ale čo ak potrebujete určiť materiál doma?
Začnime tým, že zliatina pozostáva z cínu a medi. Hmotnosti týchto látok v percentách môžu byť rôzne. Čím viac medi, tým bude farba jasnejšia, ale vzhľadom na obsah cínu v zliatine bude rádovo ťažšia ako napríklad čistá Cu.
Ak porovnáme bronz s mosadzou, mosadz má viac žltkastý odtieň. Meď samotná je veľmi ťažná, ale zliatiny na jej báze sú dosť elastické a tvrdé. Ohrievaním môžete tiež určiť, ktorý materiál je pred vami. Takže v mosadzi sa pod vplyvom vysokej teploty uvoľňuje oxid zinočnatý a produkt získava popolovitý „plak“. Ale bronz, keď sa zahreje, nezmení svoje vlastnosti.
Umelecké diela
Pomerne často nájdete rôzne bronzové figúrky a figúrky. Mnoho umeleckých diel bolo vytvorených v staroveku a v stredoveku.
Zliatiny obsahujúce meď a cín sa používajú na výrobu:
- Ploty a brány, ktoré sú nielen neuveriteľne krásne, ale aj odolné.
- Prvky konštrukcií schodiska.
- Suveníry a sochárske kompozície.
- Dekoratívne svietidlá: svietniky a lustre.
- Položky na dekoráciu interiéru.
Aby sme nasrali potrebnézloženie, vytvorte špeciálny model dreva, sadry alebo polymérnych materiálov - takzvaný výlisok. Dutiny tejto figúry sú vyplnené hlinou a po odliatí odstránené. Po výrobe môže byť povrch pokovovaný zlatom, niklom, chrómom alebo striebrom.
Je veľmi dôležité poznamenať, že na výrobu umeleckých diel sa spravidla používa zliatina cínu a medi bez legujúcich prvkov. Je to spôsobené tým, že čím viac takýchto komponentov obsahuje bronz, tým väčšie je jeho zmrštenie, čo negatívne ovplyvňuje kvalitu a tvar výrobku.
