Po mnoho tisíciletí člověk experimentoval s různými kovy a získával z nich stále více vysoce pevných slitin. K tomu byly použity různé chemické prvky. Doba bronzová je éra, během níž se stala populární slitina cínu a mědi (CuSn6). Co je to za materiál a proč byl tak oblíbený?
Historie doby bronzové
Díky zlepšení ve zpracování kovů, jako je měď a cín, v roce 3000 př.n.l. začala doba bronzová. Vyznačuje se aktivní výrobou takové slitiny, jako je bronz, který se používal k výrobě nástrojů a šperků.
V moderním metalurgickém průmyslu se kromě mědi a cínu používají také materiály jako hliník, fosfor, olovo a zinek. Samotný název pochází z perského slova „berenj“, které se překládá jako „měď“.
Je známo, že první bronz byl vyroben z Cu a arsenu a nazýval se arsen. Díky své toxicitě však velmi rychlezměnila na cínovou. Není divu, že kováři byli často zobrazováni jako oškliví a zmrzačení. Ve skutečnosti to tak bylo. Dlouhodobý kontakt s arsenem měl na jejich organismus velmi špatný vliv. Z tohoto důvodu se slitina mědi a cínu nazývá bronz, protože právě tyto složky jsou v ní nejčastěji přítomny.
Charakteristické pro bronz
Všichni víme, že kov jako měď je velmi měkký, tažný a absolutně křehký. Zároveň má velmi vysokou elektrickou a tepelnou vodivost. Slitina cínu a mědi je materiál, který výrazně převyšuje charakteristiky těchto chemických prvků samostatně. Jinými slovy, bronz má vysokou tvrdost, pevnost, ale zároveň je docela tavitelný.
Objev této slitiny sehrál velkou roli v metalurgickém průmyslu. Navzdory skutečnosti, že později bylo vynalezeno mnoho dalších materiálů, i dnes je velmi oblíbený pro své dobré mechanické vlastnosti.
Schopnost bronzu odolávat korozi
Jednou z nejdůležitějších vlastností slitiny je její odolnost proti korozi. To platí zejména pro kompozice, ve kterých je významný obsah manganu a křemíku (více než 2 %).
Bylo zjištěno, že bronz vykazuje vysokou odolnost proti korozi při kontaktu s vodou (mořská a sladká voda), koncentrovanými alkáliemi a kyselinami, sírany a chloridy lehkých kovů a suchými plyny (bezcínové bronzy).
Samozřejmě obecněkorozní vlastnosti slitiny závisí na legujících prvcích. Vysoký obsah olova tedy snižuje schopnost odolávat korozi, zatímco nikl tuto vlastnost zvyšuje.
Druhy bronzu
Legující prvky, které mohou být ve složení této slitiny, mohou výrazně změnit její vlastnosti a závisí na nich i typ bronzu. Cín lze navíc nahradit jinými prvky. Například BrAMTS-7-1 lze dešifrovat následovně: 92 % mědi, 7 % hliníku, 1 % manganu. Tato značka bronzu neobsahuje cín a díky tomu má vysokou odolnost proti střídavému zatížení. Používá se k výrobě šroubů, šroubů, matic a dílů pro hydraulické instalace.
Dalším příkladem je cínový slévárenský bronz značky BrO10S10. Obsahuje až 83 % mědi, 9 % cínu, 8 % olova a až 0,1 % železa, křemíku, fosforu a hliníku. Je určen pro díly, které pracují pod vysokými specifickými tlaky, jako jsou kluzná ložiska.
Navzdory skutečnosti, že bronz je slitina cínu a mědi, v některých případech se takový chemický prvek jako Sn nepoužívá. Další příklad bezcínového bronzu je tepelně odolný. K jeho výrobě se používá pouze měď 98-99% a kadmium 1-2%. Příkladem je značka BrKd1. Jedná se o žáruvzdorný kadmiový bronz s vysokou tepelnou odolností a elektrickou vodivostí. Lze jej použít pro výrobu dílů odporových svařovacích strojů, kolektorů elektromotorů a dalších dílů pracujících při vysokých teplotách a vyžadujících dobrévodivost.
Dalším typem slitiny používané k výrobě těsnění v automobilových ložiscích a pouzdrech je tlakově opracovaný cínový bronz. Slitina mědi a cínu obsahuje legující prvky jako olovo (4 %), zinek (4 %), hliník (0,002 %), železo (0,005 %). Třída oceli se nazývá BrOTsS4-4-4. Právě díky procentuálnímu obsahu těchto chemických prvků lze tuto slitinu zpracovat tlakem a řezáním. Barva bronzu závisí také na nečistotách. Čím méně mědi slitina obsahuje, tím méně výrazná je barva: více než 90 % - červená, až 80 % - žlutá, méně než 35 % - šedá ocel.
Opracování bronzu
Jak již bylo zmíněno dříve, slitina cínu a mědi je poměrně odolný materiál. Je obtížné brousit, řezat a pracovat s tlakem. Obecně se jedná o odlévací materiál s nízkým smrštěním – asi jedno procento. A i přes nízkou tekutost a tendenci k segregaci se bronz používá k výrobě odlitků se složitými konfiguracemi. Art casting není výjimkou.
Legující prvky, které se přidávají do slitiny cínu a mědi, zlepšují její vlastnosti a snižují cenu. Například legování olovem a fosforem zlepšuje zpracování bronzu, zatímco zinek zvyšuje jeho odolnost proti korozi. Pro určité účely se vyrábějí deformované slitiny. Při použití kování za studena snadno mění svůj vzhled.
Rozsah aplikace
Použití bronzu v naší době samozřejmě neztrácí na popularitě. Suvenýrvýrobky, dekorativní předměty do interiéru, dekorace na vrata a branky… Kromě toho se slitina používá pro výrobu kování (kliky, panty, zámky) a sanitárního vybavení (baterie, kování, těsnění, vodovodní baterie). V průmyslových oblastech má bronz také rozsáhlé oblasti použití. Licí slitina se tedy používá k výrobě ložisek, těsnících kroužků, pouzder.
Rozšířené používání bronzu je ovlivněno zejména jeho korozivními vlastnostmi. Z tohoto důvodu se používá k výrobě částí mechanismů, které pracují v neustálém kontaktu s vodou. Vysoká elasticita slitiny umožňuje vyrábět z ní pružiny a části přístrojového vybavení.
Tavící bronz
Každá slitina má samozřejmě své klady a zápory. Bronz je slitina, která se skládá z mědi a cínu, a proto dokonale snáší jakékoli přetavování. Dá se použít vícekrát pro úplně jiné účely. Na druhou stranu, pokud bronz obsahuje velké množství nečistot jako hořčík, křemík, hliník, pak se mechanické vlastnosti mohou při přetavování snížit.
To je způsobeno skutečností, že legující prvky, které zlepšují vlastnosti bronzu, se během tavení oxidují a tvoří žáruvzdorné oxidy, které se nacházejí podél hranic krystalové mřížky. Rozbijí vazbu mezi zrny, čímž se bronz stává křehčím.
Jak rozeznat bronz od mosazi a mědi
Jednou z nejčastějších otázek je rozdíltato slitina od jiných podobného vzhledu. Samozřejmě, v rámci průmyslu a s pomocí speciálních činidel je to docela jednoduché. Ale co když potřebujete určit materiál doma?
Začněme tím, že slitina se skládá z cínu a mědi. Hmotnosti těchto látek v procentech mohou být různé. Čím více mědi, tím bude barva jasnější, ale vzhledem k obsahu cínu ve slitině bude řádově těžší než například čistá Cu.
Pokud porovnáme bronz s mosazí, ta má žlutavější odstín. Měď sama o sobě je velmi tažná, ale slitiny na ní založené jsou dosti elastické a tvrdé. Můžete také určit, který materiál je před vámi, pomocí zahřívání. Takže v mosazi se pod vlivem vysoké teploty uvolňuje oxid zinečnatý a produkt získává popelavý „plak“. Ale bronz, když se zahřeje, nezmění své vlastnosti.
Umělecká díla
Poměrně často můžete najít různé bronzové figurky a figurky. Mnoho uměleckých děl bylo vytvořeno ve starověku a ve středověku.
Slitiny obsahující měď a cín se používají k výrobě:
- Ploty a brány, které jsou nejen neuvěřitelně krásné, ale také odolné.
- Prvky konstrukcí schodiště.
- Suvenýry a sochařské kompozice.
- Dekorativní svítidla: svícny a lustry.
- Předměty pro dekoraci interiéru.
Abychom nasrali nezbytnésložení, vytvořit speciální model ze dřeva, sádry nebo polymerních materiálů - tzv. výlisek. Dutiny této figury jsou vyplněny hlínou a po odlití odstraněny. Po výrobě může být povrch pokoven zlatem, niklem, chromem nebo stříbrem.
Je velmi důležité poznamenat, že k výrobě uměleckých děl se zpravidla používá slitina cínu a mědi bez legujících prvků. Je to způsobeno tím, že čím více takových složek je v bronzu, tím větší je jeho smrštění, což negativně ovlivňuje kvalitu a tvar výrobku.
