Χάλκινο εναντίον Μπράς – Ποια είναι η διαφορά;
Πολύ πριν από την εποχή του αλουμινίου και του χάλυβα, εφευρέθηκαν κράματα μετάλλων, υλικά που δημιουργήθηκαν με την ενσωμάτωση δύο συνεργιστικών μετάλλων μαζί. Με αυτόν τον τρόπο, το κράμα που προκύπτει όχι μόνο διατηρεί ορισμένες από τις ιδιότητες κάθε στοιχείου, αλλά μπορεί να έχει νέες ιδιότητες που δεν φαίνονται σε κανένα από τα δύο, γεγονός που έχει φέρει επανάσταση στις σύγχρονες επιλογές υλικών μας. Τα δύο κράματα που ξεκίνησαν αυτή τη μεταμόρφωση ήταν ο μπρούντζος και ο ορείχαλκος, αρχαία κράματα μετάλλων που χυτεύονται στη χώρα μου για περισσότερα από τέσσερις ή πέντε χιλιάδες χρόνια. Αυτά τα μέταλλα παρείχαν το σημείο εκκίνησης για όλα τα άλλα κράματα και αυτό το άρθρο θα εξερευνήσει τον μπρούτζο και τον ορείχαλκο και τις διαφορές μεταξύ τους. Οι φυσικές, χημικές και μηχανικές ιδιότητες του μπρούντζου και του ορείχαλκου θα αναλυθούν λεπτομερώς, καθώς και οι τρόποι με τους οποίους χρησιμοποιούνται ακόμα και σήμερα. Αυτό το άρθρο στοχεύει να δείξει ότι αυτά τα μέταλλα, αν και είναι παλαιότερα από τα περισσότερα άλλα υλικά μηχανικής, εξακολουθούν να είναι απαραίτητα συστατικά για την επιτυχία μας στη σύγχρονη εποχή.
Μπρούντζος
Ο μπρούντζος είναι το αποτέλεσμα της προσθήκης κασσίτερου στον χαλκό, αν και συνήθως υπάρχουν πολλά πρόσθετα δευτερεύοντα στοιχεία, καθώς ο μπρούτζος ανακαλύφθηκε από τους Κινέζους περίπου χιλιάδες χρόνια π.Χ., πριν αναπτυχθεί η ακριβής χημεία. Στη σύγχρονη εποχή, ο μπρούντζος θεωρείται μια κατηγορία κραμάτων χαλκού, που ορίζεται από τις ιδιότητες λειτουργίας τους και τα συγκεκριμένα στοιχεία κραμάτων. Μέταλλα όπως ο μόλυβδος, το μαγγάνιο, το αντιμόνιο, το νικέλιο, ο ψευδάργυρος, το πυρίτιο κ.λπ. έχουν βρεθεί ότι βελτιώνουν τις ιδιότητες του μπρούντζου, έτσι οι σχεδιαστές έχουν τώρα μια ποικιλία ποιοτήτων μπρούντζου για να διαλέξουν.
Ο μπρούντζος είναι τυπικά κοκκινοκαφέ/χρυσαφί χρώματος και είναι εύθραυστος, αλλά ελαφρύτερος από τον χυτοσίδηρο. Έχει σχετική πυκνότητα περίπου 8,8 g/cm3 και παρουσιάζει χαμηλή τριβή όταν έρχεται σε επαφή με άλλα μέταλλα. Μεταφέρει εύκολα τη θερμότητα και τον ηλεκτρισμό, με σημείο τήξης που κυμαίνεται από 950 - 1050 βαθμούς, ανάλογα με την περιεκτικότητα σε κασσίτερο. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε χαλκό, οξειδώνεται στον αέρα, γεγονός που δίνει στο μπρούτζο τη χαρακτηριστική στίγματα πατίνα του. Αυτή η οξείδωση αποτρέπει τη διάβρωση του μπρούντζου, ειδικά σε περιβάλλοντα με θαλασσινό νερό. Ωστόσο, εάν οι ενώσεις χλωρίου μπορούν να αντιδράσουν με τον μπρούντζο, ξεκινά μια διαδικασία γνωστή ως "ασθένεια του χαλκού" και η διάβρωση προκαλεί περισσότερη διάβρωση, καταστρέφοντας αργά το κράμα με την πάροδο του χρόνου. Η αντοχή του στο αλμυρό νερό κάνει το μπρούτζο χρήσιμο για εξαρτήματα σκαφών και υποβρύχια θαλάσσια μέρη, καθώς και γλυπτά που πρέπει να προστατεύονται από την υποβάθμιση στο εξωτερικό περιβάλλον. Έχει εξαιρετικές ιδιότητες χύτευσης και μπορεί εύκολα να χυθεί σε ρουλεμάν, κλιπ, ηλεκτρικές συνδέσεις, ελατήρια κ.λπ.
Ορείχαλκος
Ο ορείχαλκος ανακαλύφθηκε γύρω στο 500 π.Χ. και είναι ένα κράμα χαλκού και ψευδαργύρου, αν και περιέχει και άλλα στοιχεία, όπως ο μπρούντζος. Επειδή υπάρχει μεγάλη επικάλυψη μεταξύ ορείχαλκου και μπρούντζου, ο ορείχαλκος συχνά υποδηλώνεται από την υψηλή αναλογία ψευδάργυρου και τη σχετική έλλειψη κασσίτερου (αν και προκαλεί σύγχυση. Υπάρχουν επίσης κράματα ορείχαλκου επικασσιτερωμένα, θολώνοντας περαιτέρω τις γραμμές). Ο μόλυβδος είναι ένα κοινό πρόσθετο στον ορείχαλκο για τη βελτίωση της εργασιμότητάς του, μαζί με άλλα μοναδικά στοιχεία που αποτελούν την κατηγορία του κράματος ορείχαλκου.
Ο ορείχαλκος είναι λαμπερός χρυσός, χαλκός ή ακόμα και ασήμι, ανάλογα με την αναλογία ψευδαργύρου προς χαλκό. Είναι πιο όλκιμο από τον μπρούντζο και παρουσιάζει παρόμοια χαμηλή τριβή όταν έρχεται σε επαφή με άλλα μέταλλα. Έχει πυκνότητα περίπου 8,73 g/cm3 και σημείο τήξης τόσο χαμηλό όσο 900-1000 βαθμός, ανάλογα με το κράμα. Ο ορείχαλκος είναι αγωγός της θερμότητας και είναι ανθεκτικός στη διάβρωση, ιδιαίτερα στη γαλβανική διάβρωση από το θαλασσινό νερό. Χυτεύει καλά, είναι αρκετά ανθεκτικό και ελκυστικό, ενώ έχει και κάποιες αντιμικροβιακές ιδιότητες λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε χαλκό. Οι πιο συνηθισμένες χρήσεις του ορείχαλκου είναι σε μουσικά όργανα, διακοσμητικές επενδύσεις, βίδες, καλοριφέρ, θήκες σφαιρών κ.λπ.
