آلیاژ برنج به دلیل خواص و ویژگی‌هایی که دارد، برای کاربردهای مختلف استفاده می‌شود. دانستن مزایا و ویژگی‌های آن به شما کمک می‌کند تا بتوانید از این آلیاژ به نحو احسن استفاده کنید.
در این مقاله به شما می‌گوییم آلیاژ برنج چیست و چه خواصی دارد. همراه ما باشید تا بخش‌های زیر را مورد بررسی قرار دهیم:
- برنج چیست؟
- خواص آلیاژ برنج
- کاربرد برنج
- انواع برنج
- تفاوت آلیاژ برنج و برنز
- نحوه ساخت آلیاژ برنج
برنج چیست؟
برنج، آلیاژی از مس و فلز روی می‌باشد که نسبت آن دو در آلیاژ، تعیین کننده نوع برنج است. برخی از انواع آلیاژ برنج‌ها برنز هم نامیده می‌شوند، هرچند برنز آلیاژی از مس و قلع می‌باشد. برنج رنگی تقریباً زرد دارد که شبیه به رنگ طلا است و در برابر کدر شدن و لکه‌دار شدن مقاوم بوده و به راحتی اکسید نمی‌شود. از این فلز به خاطر کاربردهای خاص و شکل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می‌کنند: برای مثال، به دلیل رنگ زرد آن در دکوراسیون، به خاطر اصطکاک کم در مغزی قفل ها و بخاطر خاصیت آکوستیکی در سازهای موسیقی از جمله هورن کاربرد دارد.
در آن زمان که انسان هنوز فلز روی را نمی‌شناخت با ذوب کردن مس همراه با کالامین (سنگ معدن فلز روی) برنج تولید می‌کرد. برنج معمولاً قابلیت چکش خواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و تقریباً دمای ذوب آن بین ۹۰۰ تا ۹۴۰ درجه سانتی‌گراد است. البته سختی و نرم بودن آن می‌تواند با تغییر نسبت مخلوط مس و روی تغییر کند. مس داخل برنج از طریق اثر اولیگودینامیک خاصیت میکروب کشی به آن می‌دهد. به‌همین خاطر از برنج به عنوان دستگیره و دیگر فلزات رایج در بیمارستان‌ها استفاده می‌کنند.
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. بدین ترتیب برنج جدا شده را دوباره بازیافت می‌کنند. چگالی متوسط برنج ۸٫۴ گرم بر سانتی متر مربع است.
قیمت روز مقاطع فولادی در سایت فولاد 24
خواص آلیاژ برنج
برنج‌ها آلیاژ های مس و روی می‌باشند که براساس تغییرات ترکیبی و رنگ ظاهری به برنج زرد، برنج قرمز، برنج سرب، برنج سیلیسیم، برنج قلع و برنج های نیکلی(ورشو) تقسیم بندی می‌شوند.
برنج‌ها یا همان آلیاژهای مس و روی از نقطه نظر شبکه محلول‌های جامد مس و روی دارای خواص زیر می‌باشند:
الف) محلول جامد آلفا:
این شبکه در سرما چکش خوار می‌باشد ولی چکش خواری آن در گرما منوط به نداشتن سرب در آلیاژ است. چون سرب در گرما به صورت مایع می باشد.
ب) محلول جامد بتا:
در این شبکه وجود سرب کمتر مزاحم می‌باشد و شبکه خاصیت چکش خواری خود را در گرما حفظ می‌کند.
ج) محلول جامد گاما:
این شبکه سخت و شکننده است و خواص عمومی شبکه گاما را دارد.
اگر مقدار فلز روی از ۵۰% کمتر باشد آلیاژ در ناحیه بتا بوده و برای به وجود آمدن شبکه گاما باید مقدار فلز روی از ۵۰% تجاوز کند. به همین دلیل مقدار فلز روی در برنج‌ها همواره کمتر از ۴۷% است و رنگ برنج به مقدار روی بستگی دارد.
اگر برنج تنها از محلول جامد آلفا تشکیل شده باشد در این صورت خواص مکانیکی با افزایش فلز روی بالا می‌رود سپس با افزایش بیش از حد روی دوباره کاهش می‌یابد. اگر برنج از شبکه آلفا و بتا تشکیل شده باشد مقدار درصد تغییر شکل به کم شدن ادامه می‌دهد در حالیکه سختی پیوسته زیاد می‌شود.
کاربرد برنج
• پیچ و مهره، قطعات رشته‌ای
• ترمینال‌ها
• شیر آب
• انژکتورها
• اتصالات لوله آب
انواع برنج
برنج دریاسالار: شامل ۳۰٪ روی همراه با ۱٪ قلع
برنج آلفا: شامل کمتر از ۳۵٪ روی، که از آن می‌توان برای کارهایی با فشار بالا، ضربه و سرد استفاده کرد. ساختار کریستالی این نوع برنج FCC است.
برنج بتا: شامل ۴۵٪ تا ۵۰٪ روی که سختی و مقاومت بیشتری نسبت به گرما و فشار و ضربه دارد.
برنج آلفا بتا: شامل ۳۵٪ تا ۴۵٪ روی مناسب برای گرما
برنج آلومینیومی: که شامل آلومینیوم است و مقاومت زیادی در برابر خوردگی دارد که از آن در ساخت سکه‌های اروپایی استفاده می‌کنند.
برنج آرسنیکی: شامل آرسنیک و آلومینیوم است. این برنج حاوی ۰۳/۰ درصد آرسنیک برای بهبود مقاومت خوردگی در برابر آب می‌باشد. مانند دیگر گونه‌های برنج، برنج آرسنیک، زرد روشن، مستحکم و شکل پذیر می‌باشد. این آلیاژ نیز یک فلز مناسب برای استفاده در لوله کشی است. موارد دیگر استفاده از آن عبارتند از: مبدل‌های حرارتی، ظروف تزئینی، مخزن‌ها، لوله‌ها و بدنه رادیاتور، پایانه‌های برق، اتصالات لامپ و پریز و قفل‌ها و پوشش کارتریج.
برنج فشنگی: شامل ۳۰٪ روی
برنج معمولی: شامل ۳۷٪ روی، ارزان و مناسب برای کارهای بدون گرما
برنج عالی: شامل ۳۵٪ روی و ۶۵٪ مس، با قابلیت انعطاف پذیری بالا، استفاده شده در ساخت فنر و پیچ‌ها.
برنج سربی: همان برنج آلفا - بتا همراه با مقداری سرب است.
برنج پست: شامل ۲۰٪ روی است، با رنگ زرد نزدیک به طلا
برنج دریایی: شبیه به برنج دربا سالار با ۴۰٪ روی و ۱٪ قلع
برنج سفید: شامل بیش از ۵۰٪ روی، بسیار شکننده
برنج طلایی: که نرم ترین فلز برنج است با ۹۵٪ مس و ۵٪ روی که در ساخت مهمات جنگی کاربرد دارد. این نوع برنج، که فلز طلاکاری محسوب می شود، می‌تواند چکش خور شود و یا به راحتی به شکل مورد نظر تبدیل شود. این مورد، فروش ورق برنج را راحت‌تر و آسان‌تر خواهد کرد.
رنگ برنزی غیرعادی آن و سهولت استفاده از آن در پروژه‌های مرتبط با صنایع دستی، ایده آل است. برخی از کاربردهای آن عبارتند از معماری، پنجره مشبک سازی، جواهر سازی، دکوراسیون تزئینی، نشان‌ها (مدال‌ها)، دستگیره، سخت افزار دریایی، بدنه خودکار، مداد و رژ لب.
تفاوت آلیاژ برنج و برنز
ریشه اصلی یعنی در واقع عنصر اصلی برنج و برنز آلیاژ مس است یعنی با استفاده از مخلوط مس با دیگر عناصر ساخته می شوند که دارای تفاوت هایی نیز هستند. در جدول زیر به این تفاوت ها خواهیم پرداخت:
| ترکیب شیمیایی | برنز: معمولا شامل مس و قلع با ترکیبات متفاوت است. از نسبت مختلف مس و قلع انواع مختلف برنز به دست می آید. برنج: شامل مس و روی و یا مس و روی به همراه سایر فلزات اضافی مانند تنگستن و نیکل است. |
| خصوصیات مکانیکی | برنز: معمولا برنز دارای خصوصیات مکانیکی مثل استحکام و سختی بیشتری نسبت به برنج است. برنج: ممکن است خصوصیات مکانیکی متغیری داشته باشد و به نوع آلیاژ و ترکیبات آن بستگی دارد. |
| استفاده در کاربرد | برنز: برنز به دلیل مقاومت خوب در برابر فرسایش و خوردگی به عنوان مواد ساختاری و دیگر کاربردها مانند ساخت توپ و سازه های هنری استفاده می شود. برنج: به دلیل رنگ زرد و جذاب و خواص ضد زنگی که دارد، معمولا در تولید لوازم زینتی، لوله ها و قطعات الکتریکی استفاده می شود. |
| رنگ | برنز: دارای رنگ قهوه ای و طلایی است. برنج: دارای رنگ زرد است. |
نحوه ساخت آلیاژ برنج
برای ساخت آلیاژ برنج از 6 مرحله استفاده می‌شود.
مرحله اول ذوب مس
در نخستین مرحله باید مس ذوب شود. نقطه ذوب مس و برنج با یکدیگر متفاوت است. روی دارای نقطه ذوب 907 و مس دارای نقطه ذوب 1083 درجه سانتی گراد است. بنابراین پس از ذوب مس، روی در نسبت مناسب به برنج اضافه می‌شود.
مرحله دوم اضافه کردن افزودنی‌ها
در این مرحله برای رسیدن برنج به آلیاژ مورد نظر به آن آلومینیوم، سرب و سیلیکون در میزان مناسب اضافه می‌شود.
مرحله سوم قالب بندی
حال که آلیاژ به شکل مذاب درآمده و با ترکیبات لازم نیز مخلوط گشته است باید برای قالب بندی به داخل قالب ریخته و سرد شوند. در این جا اسلب یا بیلت ساخته می‌شود.
برای پردازش بیلت یا همان برنج آلفا- بتا می‌تاون از روش مستقیم استفاده نمود. در این روش بیلت از طریق اکستروژن گرم به سیم و لوله پردازش می‌شود. منظور از اکستروژن گرم، همان آهنگری داغ است.
اگر از آهنگری گرم برای بیلت‌ها استفاده نشود، باید مجددا گرم شده و از نورد گرم برای رسیدن آنها به ضخامت مورد نظر استفاده شود. در روش نورد گرم بیلت به درون غلتک‌ها فولادی وارد شده و تحت فشار به ضخامت مورد نظر می‌رسد.
پس از سرد شدن لایه‌ای نازک از روی سطح فلز برداشته می‌شود تا نقایص آن برطرف شده و فاقد اکسید سطحی شود. برای این کار می‌توان از دستگاه فرز استفاده نمود.
مرحله چهارم نورد سرد
نورد سرد موجب افزایش مقاومت و استحکام بیشتر فلز می‌شود. می‌توان این کار را به قدری تکرار کرد تا فلز به ضخامت مورد نظر برسد. قبل از خنک شدن می‌توان اسلب‌های با ضخامت 2.5 میلیمتر را مجددا گرم کرد. این کار در جلوگیری از اکسیداسیون بسیار تاثیرگذار است.
مرحله پنجم برش ورق
در این مرحله ورق‌ها قیچی و برش داده می‌شوند تا در عرض و طول دلخواه دسته بندی شوند.
مرحله ششم شست و شوی برنج
در آخرین مرحله محصول نهایی با مواد شیمیایی مخصوص شسته می‌شود تا اکسید مس از روی آن پاکسازی شود.
ساخت برنج از ضایعات مس و روی در ریخته گری
ویدئوی ساخت برنج از ضایعات مس و روی در ریخته گری را مشاهده نمایید.
منبع: گروه تأمین محتوای فولاد 24