آلیاژهای مس

نام گذاری آلیاژهای مس

نام گذاری آلیاژهای مس از سال 1974 آغاز شد که در ابتدا تنها از سه عدد برای نامگذاری آن ها استفاده می شد اما امروزه از حرف C با پنج عدد استفاده می شود که آلیاژ های فرفورژه و ریخته گری هم در این نامگذاری گنجانده شده اند.

برای آلیاژسازی و بهبود خواص خوردگی مس عناصری مانند آلومینیوم، سیلیکون، قلع، برای بهبود قابلیت ماشینکاری عناصری مانند سرب، روی و برای بهبود استحکام عناصری مانند نیکل، منگنز و غیره افزوده می شود.

انواع آلیاژهای مس

مس خالص

مس با درجه خلوص بالا شامل 99 درصد مس و یک درصد و حتی کمتر از سایر آلیاژها ساخته شده است. این آلیاژها بیشتر در ساخت لوله های مسی، کابل ها و لوله های دوجداره کاربرد دارد.

آلیاژ مس-قلع (برنز)

آلیاژ برنز حاصل ترکیب 98.75 درصد مس و 1.25 درصد قلع می باشد که مقدار کمی هم فسفر در این ترکیب می تواند وجود داشته باشد.

این آلیاژها بیشتر در ساخت اتصالات الکتریکی، سخت افزار خطوط الکتریکی، لوله ها، مبدل ها و غیره کاربرد دارند که به صورت جداگانه به بررسی دسته بندی های آن می پردازیم.

برنز منگنزی: این آلیاژها زرد رنگ بوده که عناصر آلیاژی آهن، منگنز و آلومینیوم با دقت با هم ترکیب شده اند که در آن ها نیازی به فلاکسینگ وجود ندارد.

برنز سفید منگنزی: این آلیاژهای مس شامل دو خانواده بوده که هر دو حاوی مقادیر زیادی منگنز و یکی از آنها حاوی نیکل می باشد. این آلیاژها به سادگی ذوب شده و به علت سیالیت بالا میتوان در دماهای پایین آنها را ریخته گری کرد.

برنز نیکل: برنزهای نیکل به نیکل نقره معروف بوده و به سختی ذوب می شوند. این آلیاژها باید در یک محیط اکسیدکننده ذوب شوند تا در زمینه ساخت فنرهای الکترونیکی و بست فلزی، مقاومت ها، فنرهای الکتریکی و لوله های مبدل گرما و بخار استفاده شوند.

برنز آلومینیومی: برنز های آلومینیومی از استحکام و مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به برنزهای دیگر به خصوص در محیط دریایی برخوردار بوده و نسبت به ترکیبات گوگرد دار واکنش پذیری کمی دارند.

این آلیاژها باید در یک اتمسفر اکسید کننده ذوب شوند و در صورت نیاز گاززدایی شده و اکسیژن و هیدروژن از آن جدا شود. آلیاژ مس و آلومینیوم عمدتأ در ساخت لوله های مبدل گرما و بخار و لوله های تقطیر استفاده می شوند.

برنز سیلیکونی: این آلیاژها نسبتا آسان ذوب شده و در دمای مناسب ریخته گری آنها انجام می شود. برای گاززدایی این آلیاژها می توان از گاز زداهای اختصاصی مورداستفاده برای برنز های آلومینیومی استفاده کرد.

برنز قلع: برنج های قلع مانند برنج های قرمز سرب دار دارای مشکل تخلخل می باشند و به همین دلیل در ریخته گری بدست آوردن قطعه های کاملا سالم از آن ها دشوار می باشد.

آلیاژ مس-روی (برنج)

آلیاژ برنج از ترکیب 95 درصد مس و 5 درصد روی به وجود می آید.

این آلیاژها بیشتر در تولید مدال ها، فیوز و لوله ها کاربرد دارند که به صورت جداگانه به دسته بندی و خواص هر کدام از آن ها می پردازیم.
برنج های فرفورژه: برنج های فرفورژه به صورت ورق، میلگرد، لوله، مفتول ها و غیره در حالت بازپخت یا نرم و پس از شکل دهی سرد مورداستفاد قرار می گیرند.

برنج زرد: این آلیاژ شامل 23 تا 41 درصد روی، 3 درصد سرب و 1.5 درصد قلع به عنوان عناصر آلیاژی می باشند.

این آلیاژها به دنبال تبخیر شعله ور می شوند که می توان این تبخیر را با افزودن آلومینیوم از 0.105 تا 0.5 درصد به حداقل رساند. از این برنج ها در معماری، ساخت پیچ و مهره های بزرگ، لوله های مبدل حرارت و … استفاده می شوند.

برنج قرمز: برنج های قرمز که حاصل ترکیب 85 درصد مس و 15 درصد روی می باشند در حفره های اتصال، هادی ها، خاموش کننده های آتش و لوله های مبدل حرارت و … کاربرد دارند.

برنج ریخته گری: برنج های ریخته گری، آلیاژی ناهمگن با حدود 58 تا 63 درصد مس می باشند که برای بهبود قابلیت ماشینکاری به آنها 1 تا 3 درصد سرب نیز افزوده می شود. برنج های ریخته گری در مقابل تمایل کم به اختلاط شیمیایی دارای انقباض زیادی می باشند.

برنج های ریخته گری در مقایسه با برنج های فرفورژه دارای خواص مکانیکی ضعیف تری هستند که عمدتا برای ریخته گری با فشار های کم مانند قطعات پمپ مورد استفاده قرار می گیرند.

برنج های ویژه

این خانواده آلیاژی مس دارای روی و یک یا چند عنصر آلیاژی مانند آلومینیوم، قلع، نیکل، منگنز، آهن و سیلیکون می باشند که افزودن این عناصر سبب بهبود خواص مکانیکی مواد، مقاومت به خوردگی، قابلیت ریخته گری و افزایش کارایی می شود.

برنج های طلایی: برنج های طلایی که حاصل ترکیب 95 درصد مس و 5 درصد روی می باشند. در لوله ها، لباس های ضد گلوله، پلاک و فیوز کاربرد دارند.

برنج های تجاری: برنج های تجاری حاصل ترکیب 90 درصد مس و 10 درصد روی می باشند. این برنج ها در پرده سینما، کارت های شبکه و پرده های محافظ کاربرد دارند.

برنج آلومینیومی: برنج های آلومینیومی حاوی 70 درصد مس، 0.6 تا 1.6 درصد آلومینیوم و مقادیری سرب و منگنز می باشد که سبب افزایش مقاومت به خوردگی و کاربرد آن در لوله های کندانسور می شود.

برنج های آلومینیومی ریخته گری دارای ساختاری ناهمگن بوده و به علت محتوای مس کمتر و آلومینیوم بیشتر دارای مقاومت بیشتری در برابر خوردگی می باشند؛ به همین دلیل می توان از آن ها برای قطعات سخت ریخته گری مانند آرمیچر، یاتاقان و غیره استفاده کرد.

برنج منگنزی: برنج های منگنزی دارای ساختار ناهمگن بوده که از استحکام و مقاومت به خوردگی بالایی برخوردار می باشند. برنج های منگنز فرفورژه با 57 یا 58 درصد مس و افزوده شدن آلومینیوم استحکام خوبی در حدود 400 تا 500 مگاپاسکال را ارائه می دهند.

از این خانواده برای ساخت شیرها، لوله های پر فشار و غیره استفاده می شود. برنج منگنز با 58 درصد مس برای تزئینات نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

برنج قلع: برنج های قلع دارای ساختاری ناهمگن بوده و حاوی مقادیر کمتر از 2.5 درصد قلع می باشند که تاثیر مثبتی بر روی خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی آن ها می گذارد.

برخی از آلیاژ های قلع با 60 درصد مس دارای خاصیت آکوستیک خوبی بوده که به همین دلیل برای تولید آلات موسیقی استفاده می شوند.

آلیاژ های برنج-قلع با 62 درصد مس برای نوارها، ورق های فلزی و پروفیل های مورداستفاده در ساخت کشتی ها یا قایق ها مورد استفاده قرار می گیرند.

برنج سیلیکونی: برنج های سیلیکونی حاوی 79 تا 81 درصد مس و حداکثر 5 درصد سیلیکون می باشند. در مقادیر کم تنش و در دمای بالاتر از 290 درجه سانتیگراد برنج های سیلیکونی شکننده می باشند. برنج های سیلیکونی در ساخت قایق ها، لوکوموتیو و واگن های راه آهن مورد استفاده قرار می گیرد.

برنج نیکل: برنج های نیکل حاوی 8 تا 20 درصد نیکل بوده که در صورت همگنی کامل برای شکل دهی سرد و در صورت ناهمگنی برای شکل دهی گرم مناسب می باشند.

یکی از قدیمی ترین این آلیاژها شامل 60 درصد مس و 14 تا 18 درصد نیکل می باشند که از آن برای اشیای تزئینی استفاده می شود.

برنز های قلع آلیاژی از مس و قلع بوده که حداکثر مقدار مس و قلع 99.3 درصد می باشد.برنز های قلع به علت محتوای بالاتر قلع و وجود فازهای بین فلزی بسیار شکننده می باشند.

آلیاژ مس-نیکل (نیکل نقره)

این آلیاژها، ترکیبی از مس، نیکل و روی هستند. مقاومت به خوردگی، سختی و چکش پذیری خوبی دارند. در ساخت قطعات الکترونیکی، سکه ها، زیورآلات و صنایع غذایی استفاده می شوند.

آلیاژ مس-برلیوم (مس برلیوم)

این آلیاژها، ترکیبی از مس و برلیوم هستند. مقاومت به سایش، خستگی و حرارت بالایی دارند. در ساخت فنرها، ابزارهای دقیق، قطعات الکترونیکی و صنایع هوافضا استفاده می شوند.

تقسیم بندی آلیاژهای مس براساس ریخته گری

آلیاژهای مس را همچنین بر اساس ریخته گری آن ها به ویژه محدوده انجماد می توان به سه گروه تقسیم بندی کرد:

آلیاژ های گروه 1

آلیاژهایی که محدوده انجماد کم در حدود 50 درجه سانتی گراد را دارا می باشند. برنج های زرد، برنز های آلومینیوم و منگنز، برنز نیکل، آلیاژهای برنز-منگنز و مس-کروم جزو این گروه از آلیاژهای مس می باشند.

آلیاژ های گروه 2

آلیاژهایی که دارای محدوده انجماد متوسط و در حدود 50 تا 110 درجه سانتیگراد می باشند. آلیاژهای مس-بریلیوم- برنزهای سیلیکونی، برنج سیلیکون و آلیاژهای مس نیکل عضو این گروه می باشند.

آلیاژ های گروه 3

این آلیاژها دارای محدود انجماد وسیعی بیش از 110 درجه سانتیگراد و حتی تا 170 درجه سانتیگراد می باشند. برنج های قرمز، نیمه قرمز سرب دار، برنزهای قلع و سرب قلع جزو این گروه به شمار می روند.

گرید های پرکاربرد مس

مس C11000
آلیاژی از مس بوده که برای کاربردهای مختلف معماری، الکتریکی و صنایع دیگر برای ساخت پنجره های مشبک، پوسته چراغ قوه، تجهیزات روشنایی پوسته های سوکت ها و پیچ ها، بست ها و گیره ها مورداستفاده قرار می گیرد.
مس C2600
این آلیاژ برنجی مس در کاربردهای مختلفی مانند ساخت سیم، پوسته ها، پیچ ها، بست ها و غیره مورداستفاده قرار می گیرد.
مس C36000
این آلیاژ برنجی مس قابلیت ماشین کاری بالایی را داراست و بنابراین برای ساخت قطعات ماشین مانند پیچ ها، مهره، بست ها و چرخ دنده ها مورداستفاده قرار میگیرد.
مس C51000
این آلیاژ فسفر برنز در کاربردهای مختلفی مانند صفحات بلبرینگ، دیسک کلاچ، قطعات سوئیچ، قطعات ماشین آلات نساجی، میله هاش جوش و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.
مس C70600
این آلیاژ مس-نیکل برای کاربردهای مختلفی مانند ساخت کندانسور ها، صفحات کندانسور، لوله های تقطیر و لوله های مبدل مورداستفاده قرار می گیرد.

آلیاژهای مس و روی (برنج)

همانطور که گفته شد آلیاژ برنج در بین آلیاژ های مس بیشترین کاربرد را دارد که هرکدام نیز از نظر درصد ترکیب با یک دیگر متفاوت اند. در ادامه به بررسی هریک می پردازیم.

برنج α (آلفا): بیش از %61 مس و کمتر از %39 روی دارد، ترکیبی ایده آل برای شکل پذیری کشش سرد است و در ساخت اتصال دهنده ها مثل پیچ ها کاربرد دارد.

برنج α+β (آلفا بعلاوه بتا ): آلیاژ هایی که 54 تا 61 درصد مس دارند و در دمای معمولی از مخلوط بلور های آلفا و بتا تشکیل شده اند. برنج آلفا بتا دارای سختی و مقاومت بالایی بوده و نسبت به آلفا از شکل پذیری سرد کم تری برخوردار است.

برنج β: برنج بتا خاصیت چکش خواری ندارد اما برنج آلفا خاصیت چکش خواری خوبی داشته و کاربرد صنعتی وسیع تری دارد. همچنین بتا از سختی و مقاومت بالایی در برابر گرما و فشار برخوردار است.

عناصر آلیاژی موجود در برنج

آلومینیوم: آلیاژی از مس حاوی 2% آلومینیم، 22% روی و 76 % مس می باشد. نام دیگر آن برنج آلومینیوم است، آلومینیوم استحکام مکانیکی، مقاومت خوردگی، مقاومت خوردگی داغ و اکسیداسیون را زیاد می کند و تبخیر فلز روی را به هنگام ذوب کاهش می دهد. کاربرد آن در ساخت لوله های کندانسوز است.

منگنز: استحکام مکانیکی و چکش خواری را زیاد می کند به عنوان عامل اکسیژن زدا هنگام ذوب سازی به کار می رود.

برنج مارین (marine) حاوی 58 تا 60 درصد مس، یک درصد منگنز و یک درصد آهن و حداکثر 0.5 درصد قلع و آنتیموآن و یک درصد آلومینیم و روی است.

آهن: استحکام مکانیکی و چکش خواری را زیاد میکند.

قلع: استحکام مکانیکی و مقاومت خوردگی را زیاد می کند، از جمله آلیاژ های آن برنج مفرغ (برنج آدمیرالتی) است که حاوی یک درصد قلع، 29 درصد فلز روی و 70 درصد مس می باشد و در صنعت دریایی کاربرد دارد.

مثال دیگر برنج صورتی (متوسط قرمز) است که شامل 2 تا 3 درصد قلع، 7 تا 10 درصد سرب، 8 تا 15 درصد روی و مس می شود.

سرب: مقادیر بیش از 0.01 درصد آن در برنج نامحلول است و تا 0.5 درصد آن، قابلیت ماشینکاری برنج را کاهش می دهد.

نقره: فقط در لحیم نقره افزوده می گردد. همچنین به دلیل نقطه ذوب پایین در ساخت فیوزها به کار می رود.

تفاوت آلیاژ برنج و برنز

آلیاژ برنز دارای سختی و مقاومت بیشتری نسبت به برنج بوده و در شرایط آب و هوایی مختلف دارای مقاومت به خوردگی بالایی نیز می باشد. مقاومت بالای آلیاژ برنز موجب شده تا میزان شکل پذیری آن نسبت به برنج کمتر باشد.
هر دو آلیاژ برنج و برنز بسته به میزان آلیاژ ترکیبی خود دارای طیف رنگی قرمز تا زرد هستند ولی آلیاژ برنج سطح صیقلی تری نسبت به برنز دارد.

استاندارد های مختلفی برای آلیاژ های مس وجود دارد که در صنایع و مناطق مختلف به کار می‌ روند. از جمله مهم‌ ترین آن‌ ها می‌ توان به استاندارد های ASTM مانند ASTM B16 و ASTM B62 اشاره کرد که به ترتیب به شمش‌ ها و آلیاژ های مسی برای ریخته‌ گری مربوط می شود. همچنین استاندارد DIN آلمان، مانند DIN 17660، برای آلیاژ های مسی استفاده می‌ شود.

در اروپا استاندارد های EN مثل EN 12449 و EN 1982 برای لوله‌ ها و ریخته‌ گری‌ های مسی استفاده می‌ شود. علاوه بر این، استاندارد های ISO مانند ISO 197-1 نیز به تعیین ترکیب شیمیایی آلیاژ های مس می‌ پردازند و به تولیدکنندگان کمک می‌ کنند تا محصولات باکیفیت و مطابق با نیاز های صنعتی تولید کنند.

آلیاژ های مس مورد نیاز خود را با شناسنامه بخرید

در این مقاله با انواع آلیاژ های مس، کاربرد ها و ویژگی آن ها آشنا شدیم که هر کدام ترکیبات و خواص مخصوص خود را داشتند؛ اما شناخت این آلیاژ ها ممکن است کمی دشوار باشد چرا که ظاهر بعضی از آن ها شبیه به هم است. حال برای اینکه از خرید خود مطمئن باشید نیاز است تا  برای آنالیز آلیاژ های مس خود به یک آزمایشگاه متالورژی مراجعه کنید. یکی از آزمایشگاه های معتبر در این زمینه آزمایشگاه متالورژی حامیران است که زیر مجموعه هلدینگ حامیران می باشد. فولاد حامیران دارای بیش از پنج دهه تجربه در عرصه فولاد و آهن آلات می باشد که محصولات خود را با سرتیفیکت معتبر از آزمایشگاه ارائه می دهد.