آلیاژهای مس

انواع آلیاژهای صنعتی مس

۱- آلیاژ مس و روی (برنج)

آلیاژهای مس و روی برنج نامیده میشوند اکثر این آلیاژها از دامنه انجماد اندکی برخوردارند و به همین دلیل قابلیت ریخته گری خیلی خوبی دارند روی نسبت به مس ارزانتر است و اضافه کردن آن به ترکیب مس باعث ارزانتر شدن آن و در عین حال اضافه شدن قابلیت های تزیینی بهتر در آن مانند تغییر رنگ و … می شود. اصولا هدف از تولید آلیاژ برنج در سالیان دور نیز همین موضوع اقتصادی بوده است

رنگ آلیاژ بستگی تام به مقدار روی دخیل در آن دارد. در مقادیر کمتر از ۱۰ درصد روی رنگ آلیاژ به قرمز مسی متمایل است. این رنگ در مقادیر ۱۰ تا ۲۵ درصد به طلایی تیره و در ۳۵ تا ۴۵ درصد به طلایی روشن میرسد خواص مکانیکی برنج ها بسته به میزان حضور روی در ترکیب آن و سرعت سرد شدن آلیاژ متفاوت است

اگر آلیاژ مس و روی حاوی عناصر دیگری نیز باشند به آن آلیاژ برنج مخصوص گفته میشود. این عناصر می توانند شامل آهن، قلع، منگنز آلومینیوم، سرب و نیکل باشند که میزان حضور آنها در ترکیب برنج معمولا حدود ۱ تا ۲ درصد است. البته اضافه کردن این عناصر باعث بهبود برخی خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی آلیاژ می شود.

2- آلیاژ مس و قلع (برنز)

بطور سنتی آلیاژ مس و قلع را برنز می نامند. اما در برخی از کشورها و فرهنگهای متفاوت آلیاژهای مس با آلومینیوم، منگنز، نیکل، و سیلیسیم را نیز برنز می نامیده اند. حتی اگر قلع در ترکیب آن حضور نداشته باشد مقدار قلعی که در گریدهای متفاوت برنز حضور دارد بین ۵ تا ۲۵ درصد متغیر است. اولین اثر قلع در ترکیب با مس کاهش نقطه ذوب و بهبود طنین صوتی حاصل از ضربه می باشد. به همین دلیل آلیاژهای برنز با مقادیر کمتر از ۵ درصد قلع را گریدهای ناقوسی» می نامند. البته، حضور قلع باندازه بیش از ۵ درصد در ترکیب آلیاژی باعث افت شدید مقاومت به ضربه میگردد گریدهایی از برنز که در مجسمه سازی کاربرد دارند، حدود ۹ تا ۱۰ درصد قلع در ساختار خود دارند استفاده از برنز در صنعت محدود است و باید حتما عناصر کمکی به ساختار آن اضافه شوند. مانند سرب که به برنزهای مورد استفاده در ساخت شیر آلات صنعتی اضافه می شود تا ۶ درصد)

3- آلیاژ مس و آلومینیوم برنز آلومینیوم

این تیپ از آلیاژهای مس از دیدگاه استحکامی با فولادهای کربنی قابل مقایسه است. اما مقاومت به خوردگی آنها بسیار بهتر می باشد البته با قیمت چند برابر این دسته از آلیاژها در استانداردهای آمریکایی بصورت  UAX نشان داده میشوند که در این کد حرف U نشانه مس حرف ای نشانه آلومینیوم و حرف X بیانگر میزان حضور آلومینیوم در ترکیب آلیاژ بر حسب درصد وزنی است. مثلا UA5 or UA10 نشان دهنده آلیاژ برنز آلومینیوم با حضور ۵ یا ۱۰ درصد آلومینیوم در ساختار آن است. کاربرد این دسته از آلیاژها در ساخت انواع چرخ دنده، محورها و قطعات مکانیکی پر استحکام با الزام مقاومت خوردگی است. رنگ برنز آلومینیوم طلایی است.

4- آلیاژ مس و نیکل

آلیاژهای تجاری از مس و نیکل معمولا ۵ تا ۴۵ درصد نیکل داشته و آهن، منگنز و روی نیز در آنها یافت می شود. نیکل اثرات جالب توجهی روی خواص مهندسی مس دارد که از آنجمله میتوان به تثبیت ضریب انبساط حرارتی اشاره کرد. بطوریکه با ورود نیکل به ساختار مس میتوان آلیاژی با ضریب معین و بازه تغییرات بسیار مشخص از انبساط حرارتی تولید کرد. برخی از گریدهای این دسته از آلیاژها آنقدر انبساط حرارتی کمی دارند که در ساخت انواع بیومتریال استفاده می شوند. اضافه کردن نیکل به مس ظاهری نقره ای رنگ بدان می دهد.

5- آلیاژهای مس و سیلیسیم

این دسته از آلیاژهای مس به سیلیکون برنز هم معروفند در صنعت بسیار مورد توجهند چرا که جوش پذیری خوبی داشته استحکام مناسبی دارند و در عین حال مقاومت خوبی از خود در برابر خوردگی نشان میدهند. میزان سیلیس در این آلیاژ ها از ۱٫۵ تا ۳۰ درصد متفاوت است. اضافه کردن سیلیس به مس باعث بهبود سختی استحکام کششی و مقاومت به خوردگی آن خواهد شد. جهت اطلاعات بیشتر در این زمینه مراجعه به کتاب زیر توصیه می شود:

Copper & Copper Alloys (ASM Specialty Handbook)

6- آلیاژ مس و بریلیوم

وجود مقدار اندکی از بریلیوم (۲) تا ۲٫۵ درصد) خواص مکانیکی جالبی به مس میدهد. البته گریدهایی از این آلیاژها وجود دارند که به منظور بهبود خواص الکتریکی در عین خواص مکانیکی خوب نیکل نیز دارند معمولا کمتر از یک درصد) یکی از کاربردهای بسیار رایج این آلیاژها با یا بدون نیکل فنرهای ساعت می باشد برای اطلاعات بیشتر در این زمینه مراجعه به  کتاب زیر توصیه می شود:

Beryllium & Beryllium Alloys (ASM Specialty Handbook)