برنز بهتر است یا برنج؟

قبل از هر چیز باید بدانیم که این دو آلیاژ از چه موادی تشکیل می شوند :

برنج (Brass Alloy): آلیاژ برنج  از ترکیب فلز مس(Cu) و روی(Zn) است. بر حسب درصد روی در مس می توان برنج های متفاوتی را به دست آورد. هر چه درصد روی در مس افزایش یابد سختی و استحکام این آلیاژ بیشتر می شود و رنگ برنج از قرمز به زرد کم رنگ متمایل می شود   این تغییر رنگ باعث می شود که این آلیاژ با اسامی مختلفی همچون برنج زرد ، برنج قرمز ، برنج سرب ، برنج سیلیسیم ، برنج قلع و برنج های نیکلی(ورشو) نامیده شوند.

اکثر آلیاژهای برنج دارای دامنه انجماد بسیار کم هستند و وجود فلزات دیگر در مس عملا باعث پایین آمدن نقطه ذوب آن خواهد شد و هر قدر دامنه انجمادکمتر باشد ، سیالیت آلیاژ بهتر خواهد بود ولی این امر معمولا با زیاد شدن حجم انقباض متمرکزهمراه بوده و کاملا برای ریخته گری مناسب می باشند.

دسته بندی آلیاژهای مس:

آلیاژهای مس به دو دسته آلیاژهای کارپذیر(نوردی)و ریختگی تقسیم می گردند.هر دسته از این آلیاژها نیز بر حسب شرایط ترکیبی و عناصر آلیاژی می توانند عملیات حرارتی پذیر یا عملیات حرارتی ناپذیر باشند.

انواع برنجهای  کارپذیر(نوردی)فقط حاوی مس وروی می باشند و عناصردیگر درحد ناخالصی در آنها وجود دارد وبرنج های آلیاژی علاوه بر مس و روی حاوی عناصر دیگری نظیر سیلیسم ، آهن ، قلع  و سرب و... نیز هستند و بیشتر از طریق ریخته گری شکل می گیرند.

برنج های مخصوص:

اگر به آلیاژ مس و روی سایر عناصر اضافه شوند به طورکلی خواص مکانیکی برنج بالا می رود واین نوع آلیاژها را برنج مخصوص می نامند. عناصری مانند سرب،قلع،آهن،منگنز،نیکل وغیره دربرنج همواره به عنوان عنصر آلیاژی یا عنصر ناخالصی حضور دارند و مقدار این عناصر هیچگاه از حدود 2-1% تجاوز نمی کند.

انواع برنج:

برنج دریاسالار : شامل 30% روی همراه با 1% قلع

برنج آلفا : شامل کمتر از35% 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 45% تا 50% روی که سختی و مقاومت بیشتری نسبت به گرما و فشار و ضربه دارد.

برنج آلفا ـ بتا : شامل 35% تا 45% روی مناسب برای گرما

برنج آلومینیومی : که 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. آلومینیوم است که در ساخت دیگ‌های بخار کاربرد دارد .

برنج فشنگی : شامل 30% روی

برنج معمولی : شامل 37% روی، ارزان و مناسب برای کارهای بدون گرما (سرد)

برنج عالی : شامل 35% روی و 65% مس، با قابلیت انعطاف پذیری بالا، استفاده شده در ساخت فنر و پیچ ها.

برنج سربی : همان برنج آلفاـبتا همراه با مقداری سرب است.

برنج پست : شامل20% روی است، با رنگ زرد نزدیک به طلا

برنج دریایی : شبیه به برنج دربا سالار با 40% روی و 1% قلع

برنج سفید: شامل بیش از50% روی ، بسیار شکننده

برنج طلایی : که نرم ترین فلز برنج است با95% مس و 5% روی که در ساخت مهمات جنگی کاربرد دارد.

برنز (Bronze Alloy) :

آلیاژ برنز معمولا از ترکیب مس با عناصری همچون قلع ، آلومینیوم ، منگنز و یا فسفر تولید می شود. آلیاژ هایی که اساسا از مس و قلع تشکیل شده ‌اند، برنزهای قلع ‌دار نامیده می‌شوند. از آنجا که به منظور اکسیژن زدایی هنگام ریخته گری، فسفر به این آلیاژها افزوده می‌شود، برنزهای قلع ‌دار با نام تجاری  برنزهای فسفردار  نیز شناخته می‌شوند. این آلیاژها خواص مطلوبی مثل استحکام زیاد ، مقاومت به سایش و مقاومت خوبی به خوردگی در آب دریا دارند.

 این آلیاژ در زمانهای قدیم در ایران بنام مفرغ مشهور بوده است اما از لحاظ کلی برنز به آلیاژهای مس به علاوه یک عنصر غیر از روی اطلاق می شود.

برنزهای مس - قلع کارشده

برنزهای کارشده مس - قلع که 1.25 تا 10% قلع دارند، برنزهای فسفردار نامیده می‌شوند. زیرا این آلیاژها معمولاً تا حدود 0.1% فسفر دارند، که برای بهبود قابلیت ریخته گری و اکسیژن زدایی به آن ها افزوده می‌شود. اگر پس از اکسیژن‌ زدایی مقداری فسفر باقی بماند ترکیب سخت Cu3P تشکیل می‌شود که استحکام و سختی برنز قلع‌ دار را افزایش می‌دهد. برنزهای قلع‌دار کارشده محکم‌ تر از برنج‌ ها هستند، مخصوصاً در شرایط کارسرد شده و مقاومت بیشتری به خوردگی دارند.

برنزهای مس - قلع ریخته ‌شده

مقدار زیاد قلع ،  بیشتر از حدود 10%، آلیاژهای مس- قلع را کار ناپذیر می‌کند ،  ولی آلیاژهای ریختگی که تا 16Sn% داشته باشند برای ساخت قطعات مستحکم یاتاقان و چرخ ‌دنده به‌ کار می‌رود. برای اطمینان از ریخته‌ گری سالم، چرخ‌دنده ها اغلب به روش  ریخته گری گریز از مرکز  انجام می‌شود. برای یاتاقان ‌ها حدود 10Sn% معمول است، البته برای بهبود شکل پذیری و تناسب سطح یاتاقان مقادیر متغیری سرب اضافه می‌شود.

سوالی که در ابتدای این مقاله مطرح کردیم این بود که برنج بهتر است یا برنز؟ این مورد را ما برای لوستر پاسخ خواهیم داد و این جواب ممکن است برای صنایع دیگر کاملا متفاوت باشد.

با توجه به مفاهیم بالا این نتیجه حاصل می شود که آلیاژ برنز نسبت به برنج مقاومت بیشتری دارد ولی در صنعت لوستر سازی، ساخت قطعات لوستر با استفاده از آلیاژ برنز کار راحتی نیست و تولید کنندگان را با چالش های زیادی روبرو می کند که همین امر سبب می شود که عطایش را به لقایش ببخشند.

همانطور که در بالا گفتیم، برای ساخت قطعاتی محکم و صاف مانند چرخ دنده و یاتاقان از روش ریخته گری گریز از مرکز استفاده می شود که این روش از پرهزینه ترین روش های ریخته گری است.

از دیگر نکات قابل توجه در ساخت لوستر با استفاده از برنز این نکته است که با توجه به تجهیزات تولید لوستری که در ایران وجود دارد، قطعه ساخته شده دارای ناهمواری هایی خواهد بود که قابل ترمیم نیستند.

دلیل دیگری که استفاده از برنز را برای لوستر رد می کند، قیمت بالای آلیاژ برنز نسبت به آلیاژ برنج است. این اختلاف قیمت به حدی چشم گیر است که می توان یک لوستر ساخته شده از برنز را با قیمتی حدود 3 برابر یک لوستر برنجی در نظر گرفت.

تنها نقطع قوتی که برنز نسبت به برنج دارد، دوام بالاتری است که در شرایط خاص آب و هوایی است. البته باید این مورد را نیز در نظر داشته باشید که آلیاژ برنج نیز دوام فوق العاده ای در شرایط آب و هوایی مختلف دارد و در برابر برنز مقداری ضعیف تر عمل می کند.

متاسفانه باید این نکته را به شما گوشزد کنم که برخی از همکاران فروشنده لوستر برای توجیه کردن قیمت بالای لوستر خود از عنوان لوستر برنزی استفاده می کنند. ولی تقریبا همه تولید کنندگان لوستر ایران از آلیاژ برنج برای ساخت محصولات خود استفاده می کنند، پس دقت کنید پول اضافه به خاطر واژه لوستر برنزی نپردازید.

با توجه به گفته های بالا، آلیاژ برنج نسبت به برنز در ساخت لوستر ، گزینه بهتری است. زیرا قطعه ساخته شده از برنج بسیار صیقلی تر و صاف تر بوده و همچنین قیمت بسیار پایین تری را نیز خواهد داشت و در عین حال در صورت پریدگی به وجود آمده در سطح لوستر، رنگ برنج به رنگ آبکاری لوستر نزدیک تر بوده و لکه های به وجود آمده کمتر نمایان خواهند شد.

 منبع : ایران لوستر