Bronze ist eine Legierungszusammensetzung. Die chemische Zusammensetzung von Bronze

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Viele wissen von Bronze nur, dass Skulpturen und Denkmäler daraus gegossen werden. Tatsächlich wird diesem Metall zu Unrecht die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit entzogen. Schließlich gab es in der Geschichte der Menschheit nicht umsonst sogar eine Bronzezeit – eine ganze Ära, in der die Legierung eine beherrschende Stellung einnahm. Es ist eines der wenigen Materialien, die sowohl in der Industrie als auch in der Kunst verwendet werden. Die Qualitäten einer Legierung aus Kupfer und Zinn sind in vielen Branchen einfach unverzichtbar. Es wird bei der Herstellung von Werkzeugen, im Maschinenbau, beim Gießen von Kirchenglocken usw. verwendet. Gleichzeitig gibt es heute eine Vielzahl von Metallsorten, die jeweils bestimmte, vormodellierte Eigenschaften aufweisen.

Die Verwendung von Bronze in der Vergangenheit

Die erste Erwähnung einer Legierung aus Kupfer und Zinn stammt aus dem 4. Jahrtausend v. Dieser technologische DurchbruchHistoriker glauben, dass die Zivilisation Mesopotamiens damals eine führende Position einnehmen konnte. Archäologische Ausgrabungen im südlichen Iran bezeugen die weit verbreitete Verwendung von Bronze zur Herstellung von Pfeilspitzen, Dolchen, Speeren, Äxten und Schwertern. Unter den Funden befinden sich sogar Einrichtungsgegenstände wie Möbel und Spiegel, aber auch Krüge, Amphoren, Vasen und Teller. Dieselbe Legierung wurde verwendet, um antike Münzen zu prägen und Schmuck herzustellen.

Bronze im Mittel alter beginnt in Europa aktiv genutzt zu werden. Daraus werden so massive Objekte wie Kanonen und Kirchenkuppeln hergestellt. Auch in späterer Zeit, mit der Entwicklung des Maschinenbaus, blieb ein so vielseitiges Metall nicht unbemerkt. Es wurde vor allem wegen seiner Gleit- und Korrosionsschutzeigenschaften geschätzt. Gleichzeitig ist anzumerken, dass das früher verwendete Material etwas anders war als das heutige Bronze. Die Zusammensetzung der Legierung enthielt viele kleinere Verunreinigungen, die ihre Qualität erheblich beeinträchtigten.

Chemische Zusammensetzung moderner Bronze

In der Materialwissenschaft ist Bronze heute eine Legierung aus zwei Metallen: Kupfer und Zinn, die in unterschiedlichen Anteilen verwendet werden können. Um dem Metall die gewünschten Eigenschaften zu verleihen, können diesem Paar Zink, Phosphor, Magnesium, Blei und Silizium zugesetzt werden. Das Vorhandensein zufälliger Verunreinigungen wird mit Hilfe moderner Technologien praktisch auf Null reduziert.

In den meisten Fällen wird ein Kupfer-Zinn-Verhältnis von 85 bis 15 Prozent als akzeptabel angesehen. Aktienreduktiondie zweite Komponente unterhalb der angegebenen Marke führt zu einer Reihe von Problemen, von denen das Hauptproblem die Verflüssigung ist. Dieser Begriff wird von Metallurgen verwendet, um sich auf den Prozess der Legierungsdelaminierung und ihrer ungleichmäßigen Erstarrung zu beziehen.

Einfluss der Legierungsfarbe auf ihre Qualität

Informierte Menschen können viel über ein Material lernen, indem sie sich nur die Farbe ansehen, die Bronze hat. Die Zusammensetzung wirkt sich direkt auf diesen Parameter aus. Wie Sie sich vorstellen können, verleiht Kupfer der Legierung einen roten Farbton. Daher führt eine Reduzierung des Prozentsatzes zugunsten anderer Komponenten zu einem allmählichen Übergang der Farbe zu dunkleren Tönen.

Mit der üblichen Balance der Komponenten (85% Kupfer) gießt Bronze gelb. Dies ist die am häufigsten vorkommende Sorte. Nach Einstellen des Verhältnisses auf ein Verhältnis von 50:50 erhält man eine weiße Legierung. Aber damit Bronze grau wird, muss der Kupferanteil auf 35 % reduziert werden.

Hinsichtlich der Änderung der praktischen Eigenschaften der Legierung beim Experimentieren mit ihrer Zusammensetzung ist die Situation wie folgt. Die Duktilität des Materials hängt direkt vom Zinngeh alt ab. Je kleiner es ist, desto formbarer wird die Bronze, aber diese Aussage gilt nur bis zu einer gewissen Grenze. Bei Erreichen der 50%-Marke wird die Legierung also wieder weich.

Bronze in der Kunst

Starkes und h altbares Material, obwohl es einen relativ niedrigen Schmelzpunkt und eine gute Duktilität hat, konnte kreative Menschen, insbesondere Bildhauer, nur interessieren. Bereits in den V-IV Jahrhunderten v. Chr. In Griechenland wurde es bis ins kleinste Detail ausgearbeitetTechnologie zur Herstellung von Bronzestatuen, die auch heute noch aktuell ist.

Es besteht darin, dass die Statue aus feuerfestem Material zunächst durch Wachs ersetzt wird, das direkt beim Gießen zerstört wird. Dazu muss laut Zeichnung zunächst ein Gipsmodell und dann eine Form zum Gießen hergestellt werden. Der Wachsanteil schmilzt bei Temperatureinwirkung einfach und an seine Stelle tritt Bronze, die abkühlt und aushärtet. Danach bleibt nur noch die Bearbeitung und Perfektionierung.

Artilleriemetall

Für die Herstellung von Kanonen und später anderer militärischer Ausrüstung wurde schon immer Bronze verwendet. Die Zusammensetzung der für diese Zwecke verwendeten Legierung enthält in der Regel 90 % Kupfer und nur 10 % Zinn.

Das liegt daran, dass das Material für die Werkzeuge sehr stark sein und eine hohe Reißfestigkeit aufweisen muss. Die Bronzemarke BrAZhMts10-3-1.5 besitzt solche Eigenschaften. Neben den Hauptbestandteilen enthält es 1-2 % Mangan, das die Gleit- und Temperatureigenschaften verbessert.

Kirchenglockenbau

Das Läuten von Glocken muss melodisch sein, und sein Klang muss das Ohr in großer Entfernung erfreuen. Seltsamerweise, aber Bronze hat solche musikalischen Talente. Um den Klang der Glocke zu verbessern, wird sie aus einer Legierung mit hohem Zinngeh alt (von 20 bis 22 %) hergestellt. Manchmal wird auch etwas Silber hinzugefügt. Marken aus Bronze, die bei der Herstellung von Glocken und anderen Schlaginstrumenten verwendet werden,sind für den praktischen Einsatz in anderen Branchen völlig ungeeignet. Dies liegt daran, dass eine solche Legierung ein feinkörniges Gefüge und eine erhöhte Sprödigkeit aufweist.

Phosphor und Aluminiumbronze

Die erste Legierung aus 90 % Kupfer, 9 % Zinn und 1 % Phosphor wurde 1871 von Künzel verwendet. Es wurde Phosphorbronze genannt, und das Material hat seine Anwendung hauptsächlich im Maschinenbau gefunden. Daraus werden verschiedene Maschinenteile gegossen, die einer erhöhten Reibung unterliegen. Phosphor ist notwendig, um die Elastizität zu erhöhen und die Korrosionsschutzeigenschaften zu verbessern. Der Hauptvorteil dieses Metalls besteht darin, dass es beim Gießen alle Vertiefungen perfekt ausfüllt.

Aluminiumbronze, deren Zusammensetzung sich durch einen hohen Kupferanteil (bis zu 95%) auszeichnet, ist im Aussehen Gold sehr ähnlich. Neben der Schönheit hat es eine Reihe weiterer unbestreitbarer Vorteile. Beispielsweise ermöglicht die Zugabe von 5 % Aluminium, dass die Legierung einer langfristigen Einwirkung aggressiver Umgebungen wie hoher Säure standhält.

Als Werkstoff für die Herstellung verschiedener Maschinenteile hat dieses Metall aufgrund seiner höheren Reißfestigkeit fast überall Phosphorbronze in Papierfabriken und der Schießpulverherstellung ersetzt.

Silizium und Manganbronze

Zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit wird der Legierung Silizium zugesetzt. Diese Qualität wird bei der Herstellung von Telefonkabeln verwendet. Die Referenzzusammensetzung von Siliziumbronze ist wie folgt: 97,12 % Kupfer, 1,14 % Zinn, 0,05 % Silizium.

Das SchwierigsteDer Produktionsprozess zeichnet sich durch eine manganh altige Legierung aus. Der gesamte Vorgang erfolgt in mehreren Stufen. Zunächst wird dem geschmolzenen Kupfer Ferromangan zugesetzt. Dann wird unter Beibeh altung des angegebenen Temperaturregimes Zinn und gegebenenfalls Zink zugegeben. Die englische Firma Bronce Company stellt mehrere Sorten Manganbronze mit unterschiedlicher Viskosität und Härte her. Eine solche Legierung kann in fast allen Branchen eingesetzt werden.