البرونز واستخداماته

يعود تاريخ البرونز إلى آلاف السنين، واليوم تتمتع سبائك النحاس هذه بالعديد من التطبيقات في مختلف الصناعات. تم إنتاج وتجهيز البرونز قبل عام 3000 قبل الميلاد؛ ومع ذلك، حتى سنوات لاحقة، لم يتم استخدام هذا المعدن في صنع العديد من المصنوعات اليدوية. تختلف نسبة النحاس والقصدير اختلافًا كبيرًا (تم اكتشاف 67٪ إلى 95٪ من النحاس في الأعمال القديمة). في إحدى المخطوطات اليونانية من القرن الحادي عشر الميلادي، ورد ذكر سبيكة بنسبة رطل واحد من النحاس و2 أونصة من القصدير (نسبة 8 إلى 1)؛ ومع مرور الوقت، تم استخدام هذه النسبة التقريبية لصنع الأسلحة البرونزية. بعض معادن البرونز الحديثة خالية تمامًا من القصدير وفي تركيبتها ستشاهد معادن أخرى مثل الألومنيوم والمنجنيز وحتى الزنك.

بشكل عام، تعتبر سبيكة النحاس التي تحتوي على الزنك "نحاسًا أصفر"؛ ومع ذلك، فإن وجود القصدير (أقل من 11%) في سبائك النحاس يعد من السمات المميزة لـ "البرونز". يمكن أن يكون تكوين البرونز متغيرًا جدًا. حاليًا، يحتوي البرونز الحديث، سواء كان يحتوي على القصدير أو خاليًا منه، عادةً على السيليكون (Si)، والمنغنيز (Mn)، والألومنيوم (Al)، والزنك (Zn)، ومعادن أخرى. البرونز "الخام" يكون لونه ورديًا تقريبًا أو بلون السلمون؛ ومع ذلك، نادرًا ما ترى هذا المعدن في حالته النقية. في معظم الحالات، يتسبب تآكل البرونز وتعتيقه في تغير لون هذا المعدن من الأخضر الليموني إلى البني الداكن. عند تعرضه للهواء، سيتغير البرونز باستمرار وسيتأكسد ويتآكل أثناء مروره بمراحل مختلفة. تعتمد بداية كل مرحلة من هذه المراحل على عوامل مختلفة. بعض هذه العوامل هي: التركيبة البرونزية التطعيم أو عمليات الحماية الأخرى التي يتم تطبيقها على المعدن أثناء الإنتاج. الطقس موقع التثبيت ومدة اتصال المعدن بالمطر والشمس والظروف الجوية الأخرى ملوثات الغلاف الجوي التنظيف والصيانة المجدولة المواد المجاورة بما في ذلك المواد الرسوبية

بالإضافة إلى القصدير، تُستخدم أيضًا معادن أخرى مثل المنغنيز والألمنيوم والنيكل والفوسفور والسيليكون والزرنيخ والزنك لصنع أنواع مختلفة من البرونز. كل من هذه المعادن يعطي خصائص فريدة للبرونز.

برونز الألومنيوم: بإضافة 6 إلى 12 بالمائة من الألومنيوم إلى التركيبة الرئيسية للنحاس والقصدير، يمكن إنتاج البرونز، الذي بالإضافة إلى قوته الأكبر، سيكون أيضًا أكثر مقاومة تآكل؛ تُعرف سبائك النحاس هذه ببرونز الألومنيوم. ويعد هذا المعدن أحد العناصر الأكثر استخدامًا في مختلف المجالات، بما في ذلك البناء والميكانيكا. بعض الخصائص القيمة للألمنيوم هي: الانعكاس العالي غير المنتظم، ومعامل انبعاث الحرارة الثانوي المنخفض، وموصل جيد للحرارة والكهرباء. وبعد دمج الألومنيوم مع سبائك البرونز، سيتم نقل كل هذه الميزات إلى التركيبة الجديدة. برونز المنغنيز: تتميز هذه السبيكة بخصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة عالية للتعب. بشكل عام، يعتبر برونز المنغنيز مناسبًا للأجزاء التي تتطلب مقاومة للضغط والتآكل والتعب. برونز النيكل: تتمتع هذه السبيكة بمقاومة عالية للتآكل والأكسدة. لهذا السبب، يعتبر برونز النيكل مناسبًا للتطبيقات التي تتعامل مع البيئات المسببة للتآكل، مثل مجموعة متنوعة من الصمامات والمكونات البحرية. برونز الفوسفور: يتم تشكيل هذا البرونز بإضافة الفوسفور إليه، ويتميز بمميزات جيدة مثل مقاومة التآكل والتآكل. يستخدم برونز الفوسفور كسبائك بناء وفي الصناعات التي تتطلب مقاومة التآكل. برونز السيليكون: يتكون برونز السيليكون النحاسي بإضافة السيليكون إليه. تتمتع هذه السبيكة بمقاومة عالية للتآكل والضغط، وهي مناسبة للأجزاء التي تتلامس مع المواد المسببة للتآكل في الظروف القاسية، مثل أجزاء الآلات وأجزاء المضخات.

الفن: من المحتمل أن يكون أحد الاستخدامات الرئيسية للبرونز موجودًا في الفن، خاصة باعتباره مادة أولية للنحت. إن انكماش البرونز البطيء جدًا عند تبريده يجعله المعدن المفضل للنحاتين الذين يعرضون أعمالهم الفنية باستخدام المعادن. على عكس الوزن العالي والكثافة العالية لهذه السبيكة، فمن السهل جدًا العمل بها وهي أحد الخيارات المفضلة للنحاتين. في معظم الحالات، يتم استخدام البرونز النحتي لصنع منحوتات خارجية. وبما أن صب هذا المعدن يتم بسهولة، فلا يوجد أي حدود تقريبًا للأشكال والأشكال التي يتم الحصول عليها منه. تشمل الأشكال الأكثر شيوعًا المصنوعة من البرونز الشكل البشري والمناظر الطبيعية ومشاهد المعارك والحيوانات والأسلحة والعناصر الزخرفية (بما في ذلك النجوم والزهور) واللوحات المختلفة. البناء: في معظم مشاريع البناء اليوم، يعتبر الفولاذ بديلاً للبرونز، إلا أن البرونز لا يزال يستخدم في بعض الحالات. على سبيل المثال، يتم تصنيع العديد من مكونات الجسور المتحركة وعجلات القيادة الدودية والأقراص الدوارة للجسور باستخدام نوع خاص من البرونز. بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم البرونز أيضًا في صناعة أدوات السلامة الحديثة، بما في ذلك المطارق والشدات. عادة ما تكون هذه الأدوات مصنوعة من الفولاذ، إلا أن خطر الحريق والانفجار الناتج عن الشرر المنطلق من الأدوات المعدنية يصنع من البرونز ليحل محل الفولاذ.

يستخدم البرونز الإنشائي عادة في صنع ما يلي: إطارات الأبواب والنوافذ الأجزاء المعدنية للأبواب والنوافذ صندوق البريد والمزراب الطيات أو القضبان أثاث معدني على النقيض من المظهر الشبيه بالزنجار للمنحوتات والزخارف الخارجية المصنوعة من البرونز، فقد تم تصميم المكونات المعمارية للاحتفاظ بالمظهر الطبيعي المصقول "الوردي" للبرونز الخام. وهذا لا يمكن تحقيقه إلا من خلال التلميع والتزييت المستمر للمكونات البرونزية والزخرفية، أو استخدام الورنيش الشفاف الذي يجب تجديده على فترات محددة.

يتم تصنيع عدد كبير من مكونات الأجهزة المختلفة باستخدام البرونز (مثل التروس والبطانات والمحامل ومكونات الصمامات وحتى أدلة الصمامات في محركات الطائرات) لأن هذا المعدن، بالإضافة إلى مقاومته الحرارية العالية، موصل جيد من الكهرباء ولها احتكاك قليل. قليل من المعادن لديها احتكاك منخفض. لكن هذه الميزة مهمة لإعداد المكونات التي تتحرك وتنزلق ضد بعضها البعض بسرعات عالية.