Bronz je zliatina. Chemické zloženie bronzu

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Mnoho ľudí vie o bronze len to, že sa z neho odlievajú sochy a pamätníky. V skutočnosti je tento kov nezaslúžene zbavený pozornosti verejnosti. Veď nie nadarmo v dejinách ľudstva existovala dokonca doba bronzová - celá éra, počas ktorej zliatina zaujímala dominantné postavenie. Je to jeden z mála materiálov používaných v priemysle aj umení. Vlastnosti zliatiny medi a cínu sú jednoducho nevyhnutné v mnohých priemyselných odvetviach. Používa sa pri výrobe nástrojov, v strojárstve, odlievaní kostolných zvonov a pod. Zároveň dnes existuje veľké množstvo druhov kovov, z ktorých každá má určité, vopred vymodelované vlastnosti.

Používanie bronzu v minulosti

Prvá zmienka o zliatine medi a cínu pochádza zo 4. tisícročia pred Kristom. Tento technologický prelomHistorici veria, umožnili civilizácii Mezopotámie zaujať v tom čase vedúce postavenie. Archeologické vykopávky vykonané v južnom Iráne svedčia o rozšírenom používaní bronzu na výrobu hrotov šípov, dýk, kopije, sekier a mečov. Medzi nálezmi sú dokonca aj interiérové predmety, ako nábytok a zrkadlá, ako aj džbány, amfory, vázy a taniere. Rovnaká zliatina bola použitá na razenie starých mincí a výrobu šperkov.

Bronz sa v stredoveku začína aktívne využívať aj v Európe. Vyrábajú sa z neho také masívne predmety, ako sú delá a kupoly kostolov. V neskoršom období, s rozvojom strojárstva, takýto všestranný kov tiež nezostal nepovšimnutý. Oceňovaný bol hlavne pre svoje vlastnosti proti treniu a korózii. Zároveň je potrebné poznamenať, že skôr používaný materiál bol trochu odlišný od toho, ktorým je bronz dnes. Zloženie zliatiny obsahovalo veľa drobných nečistôt, ktoré výrazne zhoršovali jej kvalitu.

Chemické zloženie moderného bronzu

V súčasnosti je bronz vo vede o materiáloch zliatinou dvoch kovov: medi a cínu, ktoré možno použiť v rôznych pomeroch. Aby kov získal požadované vlastnosti, môže sa do tohto páru pridať zinok, fosfor, horčík, olovo a kremík. Prítomnosť náhodných nečistôt pomocou moderných technológií je prakticky znížená na nulu.

Vo väčšine prípadov sa pomer medi a cínu v pomere 85 až 15 percent považuje za prijateľný. zníženie podieludruhá zložka pod vyznačenou značkou spôsobuje množstvo problémov, z ktorých hlavným je likvácia. Tento termín používajú metalurgovia na označenie procesu delaminácie zliatiny a jej nerovnomerného tuhnutia.

Vplyv farby zliatiny na jej kvalitu

Informovaní ľudia sa môžu o materiáli veľa dozvedieť už pri pohľade na farbu, ktorú má bronz. Zloženie priamo ovplyvňuje tento parameter. Ako možno uhádnete, meď dodáva zliatine červený odtieň. Zníženie jeho percenta v prospech ostatných komponentov bude preto znamenať postupný prechod farby k tlmenejším tónom.

Pri obvyklej rovnováhe komponentov (85 % medi) sa bronz odlieva do žlta. Toto je najbežnejšia odroda, ktorú možno nájsť. Po úprave pomeru na pomer 50:50 sa získa biela zliatina. Ale aby bronz zošedol, je potrebné znížiť množstvo medi na 35 %.

Pokiaľ ide o zmenu praktických vlastností zliatiny pri experimentovaní s jej zložením, situácia je nasledovná. Ťažnosť materiálu bude priamo závisieť od obsahu cínu v ňom. Čím je menší, tým bude bronz tvárnejší, no toto tvrdenie platí len do určitej hranice. Takže po dosiahnutí značky 50 % zliatina opäť zmäkne.

Bronz v umení

Silný a odolný materiál, hoci má pomerne nízky bod topenia a dobrú ťažnosť, nemôže nezaujať kreatívnych ľudí, najmä sochárov. Už v V-IV storočí pred naším letopočtom v Grécku bol vypracovaný do najmenších detailovtechnológia výroby bronzových sôch, ktorá je aktuálna aj dnes.

Spočíva v tom, že socha z ohňovzdorného materiálu je na začiatku nahradená voskom, ktorý sa ničí priamo pri odlievaní. Na to je potrebné podľa výkresu najskôr vyrobiť sadrový model a potom formu na odlievanie. Obsah vosku sa pôsobením teploty jednoducho roztopí a na jeho miesto nastúpi bronz, ktorý sa ochladí a vytvrdne. Potom už ostáva len spracovať a doviesť k dokonalosti.

Delostrelecký kov

Na výrobu kanónov a neskôr aj inej vojenskej techniky sa vždy používal bronz. Zloženie zliatiny, ktorá sa používa na tieto účely, spravidla obsahuje 90 % medi a iba 10 % cínu.

Je to spôsobené tým, že materiál nástrojov musí byť veľmi pevný a musí mať vysokú odolnosť proti roztrhnutiu. Takéto vlastnosti má značka bronzu BrAZhMts10-3-1.5. Okrem hlavných komponentov obsahuje 1-2% mangánu, ktorý zlepšuje klzné a teplotné vlastnosti.

Výroba kostolných zvonov

Zvonenie zvonov musí byť melodické a jeho zvuk musí lahodiť uchu na veľkú vzdialenosť. Napodiv, ale bronz má také hudobné talenty. Pre zlepšenie zvuku je zvon vyrobený zo zliatiny s vysokým obsahom cínu (od 20 do 22%). Občas sa do nej pridáva aj striebro. Značky bronzu, ktoré sa používajú pri výrobe zvonov a iných bicích nástrojov,sú pre praktické využitie v iných odvetviach úplne nevhodné. Je to spôsobené tým, že takáto zliatina má jemnozrnnú štruktúru a zvýšenú krehkosť.

Fosfor a hliníkový bronz

Prvú zliatinu pozostávajúcu z 90 % medi, 9 % cínu a 1 % fosforu použil Künzel v roku 1871. Hovorilo sa mu fosforový bronz a svoje uplatnenie našiel materiál najmä v strojárstve. Odlievajú sa z nej rôzne strojné súčiastky, ktoré podliehajú zvýšenému treniu. Fosfor je potrebný na zvýšenie elasticity a zlepšenie antikoróznych vlastností. Hlavnou výhodou tohto kovu je, že dokonale vyplní všetky vybrania pri odlievaní.

Hliníkový bronz, ktorého zloženie sa vyznačuje vysokým obsahom medi (až 95 %), je vzhľadom veľmi podobný zlatu. Okrem krásy má množstvo ďalších nepopierateľných výhod. Napríklad pridanie 5 % hliníka umožňuje zliatine odolať dlhodobému vystaveniu agresívnemu prostrediu, ako je vysoká kyslosť.

Ako materiál na výrobu rôznych častí strojov tento kov takmer univerzálne nahradil fosforový bronz v papierňach a výrobe strelného prachu kvôli vyššej odolnosti proti roztrhnutiu.

Silikónový a mangánový bronz

Do zliatiny sa pridáva kremík na zvýšenie elektrickej vodivosti. Táto kvalita sa používa pri výrobe telefónnych drôtov. Referenčné zloženie kremíkového bronzu je nasledovné: 97,12 % medi, 1,14 % cínu, 0,05 % kremíka.

Najťažšievýrobný proces sa môže pochváliť zliatinou obsahujúcou mangán. Celý postup prebieha v niekoľkých etapách. Najprv sa do roztavenej medi pridá feromangán. Potom, po dodržaní špecifikovaného teplotného režimu, sa pridá cín a ak je to potrebné, zinok. Anglická firma Bronce Company vyrába niekoľko druhov mangánového bronzu s rôznou viskozitou a tvrdosťou. Takáto zliatina môže byť použitá takmer vo všetkých priemyselných odvetviach.