Mosiądz jest binarny stop złożony z miedź i cynk produkowany od tysiącleci i ceniony za wykonalność, twardość, korozja odporność i atrakcyjny wygląd.
Nieruchomości
- Rodzaj stopu: Binarny
- Zawartość: miedź i cynk
- Gęstość: 8,3-8,7 g / cm3
- Temperatura topnienia: 900-940 ° C (1652-1724 ° F)
- Twardość Moha: 3-4
Charakterystyka
Dokładne właściwości różnych mosiądzów zależą od składu stopu mosiądzu, szczególnie od stosunku miedzi do cynku. Zasadniczo jednak wszystkie mosiądzy są cenione ze względu na ich skrawalność lub łatwość, z jaką metal można formować w pożądane kształty i kształty, zachowując przy tym wysoką wytrzymałość.
Chociaż istnieją różnice między stanikami o wysokiej i niskiej zawartości cynku, wszystkie brane są pod uwagę ciągliwy i plastyczny (więcej mosiądzów o niskiej zawartości cynku). Ze względu na niską temperaturę topnienia mosiądz można również stosunkowo łatwo odlewać. Jednak do zastosowań odlewniczych zwykle preferowana jest wysoka zawartość cynku.
Mosiądze o niższej zawartości cynku można łatwo obrabiać na zimno, spawać i lutować. Wysoka zawartość miedzi pozwala również metalowi tworzyć ochronną warstwę tlenkową (patynę) na jego powierzchni, która chroni przed dalszą korozją, cenną właściwością w zastosowaniach, które narażają metal na wilgoć i zwietrzenie.
Metal ma zarówno dobre ciepło, jak i przewodnictwo elektryczne (przewodność elektryczna może wynosić od 23% do 44% przewodności czystej miedzi) oraz jest odporny na zużycie i iskry. Podobnie jak miedź, jej właściwości bakteriostatyczne doprowadziły do jej zastosowania w armaturze łazienkowej i obiektach opieki zdrowotnej.
Mosiądz jest uważany za stop o niskim współczynniku tarcia i niemagnetyczny, a jego właściwości akustyczne spowodowały jego zastosowanie w wielu instrumentach muzycznych typu „brass band”. Artyści i architekci cenią estetyczne właściwości metalu, ponieważ można go produkować w różnych kolorach, od głębokiej czerwieni do złotej żółci.
Aplikacje
Cenne właściwości mosiądzu i względna łatwość produkcji sprawiły, że jest to jeden z najczęściej używanych stopów. Opracowanie pełnej listy wszystkich aplikacji z mosiądzu byłoby kolosalnym zadaniem, ale aby uzyskać pojęcie o branżach i przemyśle rodzaje produktów, w których znajduje się mosiądz, możemy podzielić na kategorie i podsumować niektóre zastosowania końcowe na podstawie gatunku mosiądzu używany:
Mosiądz swobodny (np. Mosiądz C38500 lub 60/40):
- Nakrętki, śruby, części gwintowane
- Zaciski
- Dysze
- Opukanie
- Wtryskiwacze
Historia
Stopy miedzi i cynku zostały wyprodukowane już w V wieku pne w Chinach i były szeroko stosowane w Azji Środkowej w II i III wieku pne. Te ozdobne elementy metalowe można jednak najlepiej nazwać „stopami naturalnymi”, ponieważ nie ma dowodów na to, że ich producenci świadomie stapiali miedź i cynk. Zamiast tego jest prawdopodobne, że stopy zostały wytopione z rud miedzi bogatych w cynk, tworząc surowe metale podobne do mosiądzu.
Dokumenty greckie i rzymskie sugerują, że celowa produkcja stopów podobnych do współczesnego mosiądzu, za pomocą miedzi a ruda bogata w tlenek cynku, znana jako kalamina, pojawiła się około 1 wieku pne. Mosiądz kalaminowy wytworzono w procesie cementowania, w którym miedź stopiono w tyglu ze zmieloną rudą smithsonitu (lub kalaminy).
W wysokich temperaturach cynk obecny w takiej rudzie zamienia się w parę i przenika przez miedź, tworząc w ten sposób stosunkowo czysty mosiądz o zawartości 17-30% cynku. Tę metodę produkcji mosiądzu stosowano przez prawie 2000 lat, aż do początku XIX wieku. Niedługo po tym, jak Rzymianie odkryli, jak wytwarzać mosiądz, stop był używany do monet na terenach współczesnej Turcji. Wkrótce rozprzestrzeniło się to w całym Imperium Rzymskim.
Rodzaje
„Mosiądz” to ogólny termin odnoszący się do szerokiej gamy stopów miedzi z cynkiem. W rzeczywistości istnieje ponad 60 różnych rodzajów mosiądzu określonych w normach EN (Norma Europejska). Stopy te mogą mieć szeroki zakres różnych kompozycji w zależności od właściwości wymaganych do konkretnego zastosowania.
Produkcja
Mosiądz jest najczęściej wytwarzany ze złomu miedzi i wlewków cynku. Złom miedzi wybiera się na podstawie jego zanieczyszczeń, ponieważ potrzebne są pewne dodatkowe elementy w celu uzyskania wymaganego gatunku mosiądzu.
Ponieważ cynk zaczyna wrzeć i paruje w temperaturze 907 ° C, poniżej temperatury topnienia miedzi 1983 ° F (1083 ° C), miedź musi najpierw zostać stopiona. Po stopieniu dodaje się cynk w stosunku odpowiednim do gatunku wytwarzanego mosiądzu. Chociaż nadal uwzględniono utratę cynku w wyniku parowania.
W tym momencie wszelkie inne dodatkowe metale, takie jak prowadzić, aluminium, krzem lub arsen są dodawane do mieszaniny w celu utworzenia pożądanego stopu. Gdy stopiony stop jest gotowy, wlewa się go do form, gdzie zestala się w duże płyty lub kęsy. Kęsy - najczęściej z mosiądzu alfa-beta - mogą być przetwarzane bezpośrednio na druty, rury i rury za pomocą wytłaczania na gorąco, co obejmuje przepychanie podgrzanego metalu przez matrycę lub kucie na gorąco.
Jeśli nie są wytłaczane lub kute, kęsy są następnie podgrzewane i podawane przez stalowe walce (proces znany jako walcowanie na gorąco). Rezultatem są płyty o grubości mniejszej niż pół cala (<13 mm). Po schłodzeniu mosiądz jest następnie podawany przez frezarkę lub skaler, który tnie cienką warstwę z metalu w celu usunięcia wad odlewu powierzchniowego i tlenku.
W atmosferze gazu, aby zapobiec utlenianiu, stop ogrzewa się i ponownie walcuje, znany jako proces wyżarzanie, przed ponownym walcowaniem w niższych temperaturach (walcowanie na zimno) na arkusze o grubości około 0,1 "(2,5 mm). Proces walcowania na zimno deformuje wewnętrzną strukturę ziaren mosiądzu, w wyniku czego metal jest znacznie mocniejszy i twardszy. Ten etap można powtarzać, aż do uzyskania pożądanej grubości lub twardości.
Na koniec arkusze są piłowane i ścinane w celu uzyskania wymaganej szerokości i długości. Wszystkie arkusze, odlewane, kute i wytłaczane materiały mosiężne są poddawane kąpieli chemicznej, zwykle wykonanej z kwasu chlorowodorowego i siarkowego, w celu usunięcia zgorzeliny i matowości czarnego tlenku miedzi.