مشخصات آلیاژ برنج

آلیاژ برنج از یک سری آلیاژ مس ( خواص و کاربرد های فلز مس ) و حداکثر ۴۰% روی ( مشخصات فلز روی ) ساخته شده است که نسبت آن‌ دو در آلیاژ، تعیین کننده نوع برنج است. برخی از انواع آلیاژ برنج ها برنز هم نامیده می شوند، هرچند برنز آلیاژی از مس و قلع می باشد. برنج رنگی تقریباً زرد دارد که شبیه به رنگ طلا است و در برابر کدر شدن و لکه دار شدن مقاوم بوده و به راحتی اکسید نمی شود.

از این آلیاژ به خاطر کاربردهای خاص و شکل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می کنند : برای مثال، به دلیل رنگ زرد آن در دکوراسیون، به خاطر اصطکاک کم در مغزی قفل ها و به خاطر خاصیت آکوستیکی در سازهای موسیقی از جمله هورن کاربرد دارد.

زمانی که انسان هنوز فلز روی را نمی شناخت با ذوب کردن مس همراه با کالامین ( سنگ معدن فلز روی ) برنج تولید می کرد. برنج معمولاً قابلیت چکش‌ خواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و تقریباً دمای ذوب آن بین ۹۰۰ تا ۹۴۰ درجه سانتی گراد است. البته سختی و نرم بودن آن می تواند با تغییر نسبت مخلوط مس و روی تغییر کند.

مس داخل برنج از طریق اثر اولیگودینامیک خاصیت میکروب‌ کشی به آن می دهد. به همین خاطر از برنج به عنوان دستگیره و دیگر فلزات رایج در بیمارستان ها استفاده می کنند. امروزه خرید فلز برنج به صورت دست دوم و بازیافتی نیز انجام می شود زیرا تقریباً ۹۰٪ از فلزات برنج بازیافت می شوند. فلز برنج خاصیت مغناطیسی کمی دارد و به راحتی می توان آن را از فلزاتی که معمولاً با آن ها مخلوط می شود، جدا کرد. بدین ترتیب برنج جدا شده را دوباره بازیافت می کنند. چگالی متوسط برنج ۸٫۴ گرم بر سانتی‌ متر مربع است.

انواع برنج

• برنج دریاسالار : شامل ۳۰٪ روی همراه با ۱٪ قلع
• برنج آلفا : شامل کمتر از ۳۵٪ روی ، که از آن می توان 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 : شامل آلومینیوم است و مقاومت زیادی در برابر خوردگی دارد که از آن در ساخت سکه های اروپایی استفاده می کنند.
• برنج آرسنیکی : شامل آرسنیک و آلومینیوم است. این برنج حاوی ۰۳/۰ درصد آرسنیک برای بهبود مقاومت خوردگی در برابر آب می باشد. مانند دیگر گونه های برنج، برنج آرسنیک، زرد روشن، مستحکم و شکل پذیر می باشد. این آلیاژ نیز یک فلز مناسب برای استفاده در لوله کشی است. موارد دیگر استفاده از آن عبارتند از : مبدل های حرارتی، ظروف تزئینی، مخزن ها، لوله ها و بدنه رادیاتور، پایانه های برق، اتصالات لامپ و پریز و قفل ها 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 پیچ ها.
• برنج سربی : همان برنج آلفا – بتا همراه با مقداری سرب ( خواص فلز سرب ) است.
• برنج پست : شامل ۲۰٪ روی است، با رنگ زرد نزدیک به طلا
• برنج دریایی : شبیه به برنج دریا سالار با ۴۰٪ روی و ۱٪ قلع
• برنج سفید : شامل بیش از ۵۰٪ روی ، بسیار شکننده
• برنج طلایی : 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 راحت تر و آسان تر خواهد کرد. رنگ برنزی غیرعادی آن و سهولت استفاده از آن در پروژه های مرتبط با صنایع دستی، ایده آل است. برخی از کاربردهای آن عبارتند از معماری، پنجره مشبک سازی، جواهر سازی، دکوراسیون تزئینی، نشان ها ( مدال ها )، دستگیره، سخت افزار دریایی، بدنه خودکار، مداد و…

قیمت های فلز برنج را در سایت بازار فلزات ایران مشاهده نمایید.

آلیاژ برنج

برنج در واقع واژه ای است که انواع مختلفی از آلیاژهای فلزی با پایه مس و روی را در بر می گیرد. آلیاژهای برنجی معمولا به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی در فلز کاری محبوب هستند.

برنج نیز مانند برنز آلیاژی است که حاوی مس می باشد و در آن به جای قلع از فلز روی استفاده شده است. هم برنج و هم برنز ممکن است حاوی مقادیر کمی عناصر دیگر از جمله آرسنیک، سرب، فسفر، آلومینیوم، منگنز و سیلیکون باشند.

با این حال توجه داشته باشید خواص و به تبع آن کاربردهای برنجی با توجه به نسبت مس به روی و آلیاژهای دیگری که در آن استفاده شده ممکن است تغییر کند. این آلیاژ معمولا به رنگ طلایی کم رنگ، نقره ای تا قرمز می باشد و به دلیل زیبایی و درخشش خاصی که دارد در تزئینات منزل استفاده می شود.

ویژگی های آلیاژ برنج

برنج معمولاً قابلیت چکش خواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و تقریباً دمای ذوب آن بین ۹۰۰ تا ۹۴۰ درجه سانتی گراد است . البته سختی و نرم بودن آن می تواند با تغییر نسبت مخلوط مس و روی تغیر کند.

با کمترین مقدار روی، برنج ها می توانند به راحتی سرد کاری شوند، جوش داده و ریخته گری شوند. محتوای مس زیاد نیز به فلز اجازه می دهد که یک لایه اکسید محافظ ( پاتینا ) بر روی سطح خود ایجاد کند که از خوردگی بیشتر محافظت می کند، که یک ویژگی ارزشمند در برابر رطوبت است.

برنج به عنوان یک آلیاژ غیر مغناطیسی و کم اصطکاک است، و خواص صوتی آن می توان در بسیاری از سازهای موسیقی برنجی استفاده کرد. معماران نیز ارزش زیبایی برنج را می دانند، زیرا می توانند از آن در طیف رنگی از قرمز تیره تا زرد طلایی استفاده کرد. برنج رنگی تقریباً زرد دارد که شبیه به رنگ طلا است.

برنج در برابر کدر شدن و لکه دار شدن هم مقاومت دارد، یعنی دیرتر اکسایش می یابد. امروزه تقریباً ۹۰٪ از فلزات برنج بازیافت می شوند، چون فلز برنج خاصیت مغناطیسی کمی دارد و به راحتی می توان آن را از فلزاتی که معمولاً با آن ها مخلوط می شود جدا کرد. بدین ترتیب برنج جدا شده را دوباره بازیافت می کنند.

ورق برنج دارای هدایت الکتریکی و حرارتی خوبی هستند ( هدایت الکتریکی آن می‌تواند به اندازه ۲۳٪ تا ۴۴٪ مس خالص باشد ) و در برابر سایش و جرقه مقاوم است. مس داخل برنج ( از طریق اثر اولیگودینامیک ) خاصیت میکروب کشی به آن می دهد و باعث استفاده از برنج در وسایل حمام، وسایل فلزی در بیمارستان ها می شود.

برنج کم عیار :

افزایش درصد روی در ترکیب فلز برنج کم عیار، استحکام و شکل پذیری آن را افزایش می دهد و باعث تغییر رنگ آن از زرد به قرمز، طلایی یا سبز، می شود و این تغییر رنگ، به درصد روی اضافه شده بستگی دارد. تغییر شکل این آلیاژ، در بازه دمایی ۷۳۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد، امکان پذیر است. برنج کم عیار در دمای اتاق، قابلیت شکل پذیری و چکش خواری بالایی دارد.

برنج پر عیار :

برنج پر عیار در ترکیبات خود دارای مقدار روی بیشتری است که افزایش مقدار روی در ترکیب این فلز، باعث افزایش استحکام آن شده و شکل پذیری آن را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.

دسته‌ بندی بر اساس میزان سختی

ورق و کویل برنجی بر اساس میزان سختی به سه دسته تقسیم می شوند که در فروش آن ها مؤثر هستند.

دسته اول : برنج فنری

این دسته از آلیاژهای برنج، دارای بیشترین سختی هستند که غالباً به شکل کویل، با ضخامتی بین ۰.۳ تا ۱ میلیمتر و عرض ۳.۵ میلیمتر، در دسترس هستند و بیشتر در صنایع برق از آن ها استفاده می شود.

دسته دوم : برنج نیمه سخت

این دسته از آلیاژهای برنج، حالت نیمه سختی دارند. این ورق ها با توجه به درصد مس کمتری که دارند، در مقایسه با برنج نرم، انعطاف پذیری کمتری داشته و غالباً به شکل ورق با ضخامتی بین ۰.۳ تا ۲۰ میلیمتر با حداکثر عرض ۶۶۰ میلیمتر و طول ۲ متر، تولید می شوند. این دسته از آلیاژهای برنجی، از عوامل مهم در خرید صفحه و ورق برنج میباشند.

دسته سوم : برنج نرم

آلیاژهای برنجی که در این دسته قرار دارند، با برخورداری از حدود ۷۰ درصد مس، نرم ترین و انعطاف پذیرترین حالت برنج را دارا می باشند. این آلیاژها به دو صورت ورق از ضخامت ۰.۳ تا ۱.۵ میلیمتر با عرض ۶۶۰ میلیمتر و کویل از ضخامت ۰.۴ تا ۰.۸ میلیمتر و عرض ۶۶۰ میلیمتر، در دسترس قرار دارند. درصد بالای مس و نرمی این نوع برنج، باعث جوش پذیری این آلیاژ می شود و این خاصیت، این نوع برنج را به پرمصرف ترین نوع آن تبدیل کرده است. بیشتر در تولید لوازم مصرفی و تزئیناتی نظیر سماور و رادیاتور به کار می رود.

نحوه ساخت آلیاژ برنج

برای ساخت آلیاژ برنج از ۶ 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 ۹۰۷ و مس دارای نقطه ذوب ۱۰۸۳ درجه سانتی گراد است. بنابراین پس از ذوب مس ، روی در نسبت مناسب به برنج اضافه می شود.

• مرحله دوم : اضافه کردن افزودنی ها

در این مرحله برای رسیدن برنج به آلیاژ مورد نظر به آن آلومینیوم ( کاربردهای فلز آلومینیوم )، سرب و سیلیکون در میزان مناسب اضافه می شود.

• 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 می شود. برای پردازش بیلت یا همان برنج آلفا – بتا می توان از روش مستقیم استفاده نمود. در این روش بیلت از طریق اکستروژن گرم به سیم و لوله پردازش می شود. منظور از اکستروژن گرم، همان آهنگری داغ است.

اگر از آهنگری گرم برای بیلت ها استفاده نشود، باید مجددا گرم شده و از نورد گرم برای رسیدن آن ها به ضخامت مورد نظر استفاده شود. در روش نورد گرم بیلت به درون غلتک ها فولادی وارد شده و تحت فشار به ضخامت مورد نظر می رسد. پس از سرد شدن لایه ای نازک از روی سطح فلز برداشته می شود تا نقایص آن برطرف شده و فاقد اکسید سطحی شود. برای این کار می توان از دستگاه فرز استفاده نمود.

• مرحله چهارم : نورد سرد

نورد سرد موجب افزایش مقاومت و استحکام بیشتر فلز می شود. می توان این کار را به قدری تکرار کرد تا فلز به ضخامت مورد نظر برسد. قبل از خنک شدن می توان اسلب های با ضخامت ۲.۵ میلیمتر را مجددا گرم کرد. این کار در جلوگیری از اکسیداسیون بسیار تاثیرگذار است.

• مرحله پنجم : برش ورق

در این مرحله ورق ها قیچی و برش داده می شوند 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 می شود تا اکسید مس از روی آن پاکسازی شود.

کاربردهای آلیاژ برنج

• وسایل تزئینی

برنج به دلیل ظاهر درخشان و جذابش معمولا برای ساخت تزئینات منزل، وسایل تزئین لباس و غیره استفاده می شود. از معروف ترین وسایل تزئینی منزل می توان به جا شمعی های عتیقه و مجسمه های برنجی اشاره کرد.

• معماری

دوام ذاتی و مقاومت برنج در برابر خوردگی آن را به آلیاژی محبوب در زمینه معماری تبدیل کرده و اغلب در گچ بری سر ستون ها و همچنین پرجین ها استفاده می شود. همچنین آلیاژهای خاص برنجی برای مرمت یا بازسازی بناهای تاریخی سراسر جهان کاربرد دارند.

• برق و لوله کشی

برنج اغلب به عنوان یکی از عناصر مورد استفاده در دو سیستم مهم منازل یعنی لوله کشی و سیستم برق استفاده می شود. از جمله کاربردهای آلیاژهای برنجی در این زمینه می توان به پریزها و کلیدهای برق و همچنین شیر آلات و اتصالات مختلف لوله مانند آرنج، پلاگ و کوپلینگ اشاره کرد. برنج اغلب در مواردی که مهم است هیچ جرقه ای ایجاد نشود مثلا اتصالات و ابزارهایی که در نزدیک مواد اشتعال زا یا منفجره قرار دارند به کار می رود.

• خودرو و وسایل نقلیه

آلیاژهای برنجی در تنظیماتی که به تماس فلز با فلز نیاز دارند، حداقل اصطحکاک را از خود نشان می دهند و به همین دلیل اغلب در وسایل مکانیکی به کار می روند. از این آلیاژ در چرخ دنده ها، جعبه های محور لوکوموتیو و موتورهای دریایی برنجی استفاده می شود.

• آلات موسیقی

در طول تاریخ از برنج برای تولید بسیاری از آلات موسیقی مشهور به سازهای بادی برنجی از جمله شیپور، هورن، ترومبون و توبا استفاده شده است. زیرا این آلیاژ بسیار قابل انعطاف می باشد و از آن جا که سازها برای کارایی مناسب باید شکل دهی دقیق داشته باشند، برنج برای این کار مناسب است. سازهای الکتریکی مانند گیتارهای برقی و ویولن های برقی نیز در قسمت داخلی خود اجزای برنجی دارند.

• ابزار آلات

یکی از رایج ترین کاربردهای برنج ساخت چکش های برنجی می باشد، اگرچه ما معمولا در کارهای روزمره از چکش های آهنی یا فولادی استفاده می کنیم اما چکش های برنجی برای کارهای حرفه ای و تخصصی در صنایع فلز کاری کاربرد دارند.

چکش های برنجی نرم تر از فلزاتی همچون فولاد هستند و برای کار کردن روی فولاد بدون آن که آسیبی به آن وارد شود گزینه خوبی محسوب می شوند. همچنین می توان از آن ها برای فلزات قوی مانند طلا نیز بهره برد. از برنج در بسیاری از ابزار آلات مانند چاقو تخت و غیره نیز استفاده می شود.

• کلید

برنج مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد و از آن جا که کلید از نظر ماهیت، ابزاری بسیار دقیق است و نباید به راحتی ساییده یا تغییر شکل پیدا کند معمولا از برنج برای ساخت آن استفاده می کنند.

• مجسمه سازی

ساخت مجسمه های برنجی از هزاران سال پیش رایج بوده است. این کاربرد نیز به دلیل خصوصیت شکل پذیری بالای برنج است که برای مجسمه سازی ایده آل می باشد.

استفاده از برنج باعث می شود هنرمند هر شکل و ظاهری که می خواهد روی مجسمه پیاده کند.

راه های تشخیص فلز برنج از مس

همانطور که گفته شد آلیاژ برنج از فلز مس و روی ساخته شده است. رنگ برنج از رنگ مس به حدی متفاوت است که تشخیص آن ها به راحتی صورت می گیرد. اما ممکن است در شرایطی تشخیص این دو فلز دشوار باشد. مثلا در مواردی که برنج حاوی مقادیر بالایی از آلیاژ مس است.

یکی از راه‌های تشخیص این است که فلزی را که در دست دارید را در ابتدا خوب تمیز کنید. به طوری که هیچگونه آلودگی روی سطح آن باقی نماند. در ادامه آن را در زیر یک نور مستقیم قرار دهید. رنگ مس خالص، قرمز متمایل به قهوه ای است، اما برنج طیفی از رنگ های زرد دارد. نسبت های مختلف این فلزات رنگ های مختلف تولید می کند. اما رایج ترین رنگی که از برنج وجود دارد رنگ زرد یا زرد – قهوه ایست که بیشتر به برنز شباهت دارد.

در بعضی از برنج ها درصد مس بیشتر است این مسئله باعث می شود که برنج به رنگ نارنجی یا قرمز یا قرمز متمایل به قهوه ای دیده شود. این نوع آلیاژ معمولاً در ساخت جواهرات، دکوراسیون و ساخت لوله به کار می رود. معمولاً در تشخیص این نوع از آلیاژ از برنج با مس دچار تردید خواهید شد.

یکی از نکات دیگری که در تشخیص این دو فلز وجود دارد این است که زمانی که رنگ فلز بیشتر به سمت نارنجی، زرد و طلایی باشد نشانه‌ آن است که فلز برنج است نه مس. همچنین اگر فلز دارای مقادیر بالایی از روی باشد می تواند به رنگ طلایی روشن، زرد متمایل به سفید و یا خاکستری دیده شود. اما باید این نکته را خاطر نشان کنیم که این آلیاژ بسیار نادر است و اگر هم کاربردی داشته باشد  بیشتر در زمینه جواهرسازی کاربرد دارد.

یکی دیگر از راه های ساده در تشخیص مس از برنج، آزمون سختی فلز است. درست است که برنج آلیاژی از مس است، اما از مس سخت تر است. بنابراین کافیست با ضربه ای تشخیص دهید فلزتان مس است یا برنج.