Μάθετε για τις ιδιότητες και τις χρήσεις του ορείχαλκου

Ο ορείχαλκος είναι ένα δυαδικό κράμα αποτελούμενο από χαλκό και ψευδάργυρο που έχει παραχθεί για χιλιετίες και αποτιμάται για τη λειτουργικότητα, τη σκληρότητα, τη αντοχή στη διάβρωση και την ελκυστική εμφάνιση.

Ιδιότητες

• Είδος κράματος: Δυαδικό
• Περιεχόμενο: Χαλκός & Ψευδάργυρος
• Πυκνότητα: 8,3-8,7 g / cm³
• Σημείο τήξης: 1652-1724 ° F (900-940 ° C)
• Η σκληρότητα του Moh: 3-4

Χαρακτηριστικά

Οι ακριβείς ιδιότητες των διαφορετικών ορείχαλκων εξαρτώνται από τη σύνθεση του κράματος ορείχαλκου, ιδιαίτερα από τον λόγο χαλκού-ψευδαργύρου. Σε γενικές γραμμές, όμως, όλα τα ορείχαλκα αποτιμώνται για την κατεργασιμότητα τους ή την ευκολία με την οποία το μέταλλο μπορεί να διαμορφωθεί σε επιθυμητά σχήματα και μορφές διατηρώντας παράλληλα υψηλή αντοχή.

Ενώ υπάρχουν διαφορές μεταξύ των ορειχάλκινων με υψηλό και χαμηλό περιεχόμενο ψευδαργύρου, όλα τα ορείχαλκα θεωρούνται εύπλαστα και όλκιμα (χαμηλά ψευδάργυρος ορείχαλκα περισσότερο). Λόγω του χαμηλού σημείου τήξης του, ο ορείχαλκος μπορεί επίσης να χυθεί σχετικά εύκολα. Ωστόσο, για εφαρμογές χύτευσης προτιμάται συνήθως υψηλή περιεκτικότητα ψευδαργύρου.

Τα μπρονζέ με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε ψευδάργυρο μπορούν εύκολα να επεξεργαστούν με κρύο, συγκολλημένα και συγκολλημένα. Μια υψηλή περιεκτικότητα σε χαλκό επιτρέπει επίσης στο μέταλλο να σχηματίζει προστατευτικό στρώμα οξειδίου (πατίνα) στην επιφάνειά του, το οποίο προστατεύει από την περαιτέρω διάβρωση, μια πολύτιμη ιδιότητα σε εφαρμογές που εκθέτουν το μέταλλο σε υγρασία και καιρικές συνθήκες.

Το μέταλλο έχει καλή θερμότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα (η ηλεκτρική αγωγιμότητα του μπορεί να είναι από 23% έως 44% εκείνη του καθαρού χαλκού) και είναι ανθεκτική στη φθορά και τη φθορά. Όπως και ο χαλκός, οι βακτηριοστατικές του ιδιότητες έχουν ως αποτέλεσμα τη χρήση του σε είδη υγιεινής και σε εγκαταστάσεις υγειονομικής περίθαλψης.

Ο ορείχαλκος θεωρείται χαμηλής τριβής και μη μαγνητικό κράμα, ενώ οι ακουστικές του ιδιότητες έχουν οδηγήσει στη χρήση του σε πολλά μουσικά όργανα "ορειχάλκου συγκροτήματος". Οι καλλιτέχνες και οι αρχιτέκτονες εκτιμούν τις αισθητικές ιδιότητες του μετάλλου, καθώς μπορούν να παραχθούν σε μια σειρά χρωμάτων, από βαθύ κόκκινο έως χρυσοκίτρινο.

Ιστορία

Τα κράματα χαλκού-ψευδαργύρου παρήχθησαν στις αρχές του 5ου αιώνα π.Χ. στην Κίνα και χρησιμοποιήθηκαν ευρέως στην κεντρική Ασία από τον 2ο και 3ο αιώνα π.Χ. Ωστόσο, αυτά τα διακοσμητικά μεταλλικά κομμάτια μπορούν να αναφέρονται καλύτερα ως «φυσικά κράματα», καθώς δεν υπάρχει καμία ένδειξη ότι οι παραγωγοί τους συνειρμικά αλείφουν χαλκό και ψευδάργυρο. Αντ 'αυτού, είναι πιθανόν τα κράματα να έλιωναν από χαλκόχρυσα πλούσια σε ψευδάργυρο, παράγοντας ακατέργαστα ορείχαλκα.

Τα ελληνικά και ρωμαϊκά έγγραφα υποδηλώνουν ότι η σκόπιμη παραγωγή κραμάτων παρόμοιων με το σύγχρονο ορείχαλκο, χρησιμοποιώντας χαλκό και πλούσιο σε οξείδιο του ψευδαργύρου μετάλλευμα, γνωστό ως καλαμίνη, συνέβη γύρω στον 1ο αιώνα π.Χ. Ο ορείχαλκος της καλαμίνης παρασκευάστηκε χρησιμοποιώντας μια διαδικασία τσιμεντοποίησης, όπου ο χαλκός λειώθηκε σε ένα χωνευτήριο με αλεσμένο σμιθονίτη (ή καλαμινικό) μετάλλευμα.

Σε υψηλές θερμοκρασίες, ο ψευδάργυρος που υπάρχει σε αυτό το μεταλλεύμα μετατρέπεται σε ατμό και διεισδύει στον χαλκό, παράγοντας έτσι ένα σχετικά καθαρό ορείχαλκο με περιεκτικότητα σε ψευδάργυρο 17-30%. Αυτή η μέθοδος παραγωγής ορειχάλκου χρησιμοποιήθηκε για σχεδόν 2000 χρόνια μέχρι τις αρχές του 19ου αιώνα. Λίγο αργότερα οι Ρωμαίοι είχαν ανακαλύψει πώς να παράγουν ορείχαλκο, το κράμα χρησιμοποιήθηκε για νομισματοκοπία στις περιοχές της σύγχρονης Τουρκίας. Αυτό σύντομα εξαπλώθηκε σε όλη τη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία.

Τύποι

Ο "ορείχαλκος" είναι ένας γενικός όρος που αναφέρεται σε ένα ευρύ φάσμα κραμάτων χαλκού-ψευδαργύρου. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πάνω από 60 διαφορετικοί τύποι ορείχαλκου που καθορίζονται από τα πρότυπα EN (European Norm). Αυτά τα κράματα μπορούν να έχουν ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών συνθέσεων ανάλογα με τις ιδιότητες που απαιτούνται για μια συγκεκριμένη εφαρμογή.

Παραγωγή

Ο ορείχαλκος παράγεται συνήθως από απορρίμματα χαλκού και ψευδαργύρου. Ο θραύσμα χαλκού επιλέγεται με βάση τις ακαθαρσίες του, καθώς ορισμένα πρόσθετα στοιχεία είναι επιθυμητά προκειμένου να παραχθεί η ακριβής ποιότητα ορείχαλκου που απαιτείται.

Επειδή ο ψευδάργυρος αρχίζει να βράζει και εξατμίζεται στους 907 ° C, κάτω από το σημείο τήξης του χαλκού 1981 ° F (1083 ° C), ο χαλκός πρέπει πρώτα να λιώσει. Μόλις λιωθεί, προστίθεται ψευδάργυρος σε αναλογία κατάλληλη για την ποιότητα ορείχαλκου που παράγεται. Παρόλο που εξακολουθεί να υπάρχει επίδομα για απώλεια ψευδαργύρου μέχρι εξάτμιση.

Σε αυτό το σημείο, προστίθενται στο μίγμα άλλα πρόσθετα μέταλλα, όπως μόλυβδος, αργίλιο, πυρίτιο ή αρσενικό, για να δημιουργηθεί το επιθυμητό κράμα. Μόλις το τετηγμένο κράμα είναι έτοιμο, χύνεται σε καλούπια όπου στερεοποιείται σε μεγάλες πλάκες ή πρίσματα. Οι κύλινδροι - συνήθως αλφα-ορειχάλκινα ορείχαλκα - μπορούν να μεταποιηθούν απευθείας σε σύρματα, σωλήνες και σωλήνες μέσω θερμής εξώθησης, η οποία περιλαμβάνει την ώθηση του θερμαινόμενου μετάλλου μέσω μιας μήτρας ή θερμή σφυρηλάτηση.

Εάν δεν εξωθούνται ή σφυρηλατούνται, τα πρίσματα στη συνέχεια επαναθερμαίνονται και τροφοδοτούνται μέσω χαλύβδινων κυλίνδρων (διαδικασία γνωστή ως θερμή έλαση). Το αποτέλεσμα είναι πλάκες με πάχος μικρότερο από μισή ίντσα (<13mm). Μετά την ψύξη, ο ορείχαλκος τροφοδοτείται έπειτα από μια μηχανή φρεζαρίσματος ή scalper, που κόβει ένα λεπτό στρώμα από το μέταλλο για να αφαιρέσει τα ελαττώματα της επιφάνειας χύτευσης και το οξείδιο.

Κάτω από μια ατμόσφαιρα αερίου για την πρόληψη της οξείδωσης, το κράμα θερμαίνεται και ανακυκλώνεται και πάλι, μια διαδικασία είναι γνωστή ως ανόπτηση πριν επανέλθει σε ψυχρότερες θερμοκρασίες (ψυχρή έλαση) σε φύλλα πάχους περίπου 0,1 "(2,5 mm). παραμορφώνει την εσωτερική δομή κόκκων του ορείχαλκου, καταλήγοντας σε ένα πολύ ισχυρότερο και σκληρότερο μέταλλο, το οποίο μπορεί να επαναληφθεί μέχρι να επιτευχθεί το επιθυμητό πάχος ή σκληρότητα.

Τέλος, τα φύλλα κόβονται και κόβονται για να παράγουν το απαιτούμενο πλάτος και μήκος. Όλα τα φύλλα, χυτά, σφυρηλατημένα και εξωθημένα υλικά ορείχαλκου δίνουν ένα χημικό λουτρό, το οποίο συνήθως χρησιμοποιείται υδροχλωρικό και θειικό οξύ για την αφαίρεση της κλίμακας του μαύρου οξειδίου του χαλκού και του αμαυρώματος.

Εφαρμογές

Οι πολύτιμες ιδιότητες του Brass και η σχετική ευκολία παραγωγής του έχουν καταστήσει ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα κράματα. Η συγκέντρωση μιας πλήρους λίστας όλων των εφαρμογών του ορείχαλκου θα αποτελούσε κολοσσιαίο έργο, αλλά για να αποκτήσουμε μια ιδέα των βιομηχανιών και των τύπων προϊόντων στα οποία βρίσκεται ο ορείχαλκος, μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε και να συνοψίσουμε κάποιες τελικές χρήσεις που βασίζονται στον βαθμό ορείχαλκου που χρησιμοποιείται:

Δωρεάν ορείχαλκο κοπής (π.χ. ορείχαλκος C38500 ή 60/40):

• Παξιμάδια, μπουλόνια, εξαρτήματα με σπείρωμα
• Τερματικά
• Τζέτ
• Βρύσες
• Εγχυτήρες