Uspoređena tri crvena metala
Bakar, mjed i bronca poznati su kao crveni metali jer im je zajednički topli crvenkasti ili zlatni ton, no njihov sastav i svojstva prilično su različiti. Bakar je čisti elementarni metal prepoznatljive crvenkasto-smeđe boje i izvanredne toplinske i električne vodljivosti. Mjed je legura bakra i cinka, svjetlija i više žuta, s povećanom čvrstoćom i savitljivošću za dekorativne radove, vodovodne instalacije i glazbene instrumente. Bronca je prvenstveno legura bakra i kositra, tvrđa i otpornija na koroziju, što je čini izborom materijala za pomorske komponente, skulpture i ležajeve. Usporedba ta tri pokazuje kako male promjene u sastavu proizvode vrlo različito inženjersko ponašanje.
Bakar: svojstva i primjena čistog metala
Bakar se koristi u širokom rasponu proizvoda zbog svoje električne i toplinske vodljivosti, čvrstoće, mogućnosti oblikovanja i otpornosti na koroziju. Cijevi i priključci za cijevi obično se izrađuju od bakra upravo iz tog razloga, a mogu se lemiti, tvrdo lemiti i zavarivati metodama plina, luka i otpornosti prije poliranja ili poliranja do gotovo bilo koje teksture i sjaja. Postoji nekoliko vrsta nelegiranog bakra koje se razlikuju po razini zaostalih nečistoća; Klase bez-kisika navedene su tamo gdje su potrebne visoka vodljivost i rastezljivost.
Jedno od karakterističnih svojstava bakra je njegova sposobnost da se bori protiv bakterija. Nakon opsežnog antimikrobnog testiranja, utvrđeno je da 355 bakrenih legura, uključujući mnogo mesinga, ubijaju više od 99,9% bakterija unutar dva sata od kontakta, a normalno potamnjivanje nije umanjilo tu učinkovitost. Bakar je bio jedan od najranijih metala koje su ljudi koristili, prvo za alate i ukrase, a danas je najpoznatiji kao električni vodič i kao cijev za vodu i rashladne sustave.
Mjed: bakar legiran s cinkom
Mjed je bakar s dodatkom cinka, a sadržaj cinka može varirati kako bi se proizveo širok raspon svojstava i boja, od crvene do žute. Povećanje cinka povećava čvrstoću i rastegljivost. Kada je sadržaj cinka između 32% i 39%, legura ima poboljšana svojstva vruće obrade dok hladna obrada postaje ograničenija. Iznad 39% cinka, kao u Muntzovom metalu, legura dobiva veću čvrstoću, ali gubi duktilnost na sobnoj temperaturi.
Mjed se široko koristi u dekorativne svrhe jer podsjeća na zlato, a za glazbene instrumente zbog svoje obradivosti i trajnosti. Mjed-na kojoj se nalazi kositar čini važnu podskupinu: mjed admiralstva, mornarička mjed i mjed za-strojnu obradu svi sadrže kositar koji sprječava decinfikaciju, ispiranje cinka iz legure. Ovi stupnjevi kombiniraju nisku osjetljivost na uklanjanje cinka s umjerenom čvrstoćom, dobrom otpornošću na atmosfersku i vodenu koroziju i izvrsnom električnom vodljivošću, a koriste se za pričvršćivače, brodsku opremu, dijelove strojeva za vijke, osovine pumpi i druge mehaničke-proizvode otporne na koroziju.
Bronca: bakar legiran s kositrom
Bronca se prvenstveno sastoji od bakra s dodacima drugih elemenata, najčešće kositra, iako se za dobivanje specifičnih svojstava koriste i arsen, fosfor, aluminij, mangan i silicij. Svi ovi dodaci proizvode leguru znatno tvrđu od samog bakra. Bronca ima mutnu zlatnu boju i često pokazuje slabašne prstenove na svojoj površini, što ju pomaže razlikovati od mjedi. Koristi se za skulpture, glazbene instrumente i medalje te u industriji za čahure i ležajeve gdje je nisko trenje metala-o-metal prednost, kao i u nautičkim primjenama gdje je otpornost na koroziju važna.
| Brončana obitelj | Tipični dodaci | Karakteristična svojstva |
|---|---|---|
| Fosforna bronca (kalajna bronca) | Kositar 0,5-1,0%, fosfor 0,01-0,35% | Žilavost, čvrstoća, nisko trenje, visoka otpornost na zamor, fino zrno |
| Aluminijska bronca | Aluminij 6-12%, željezo 6% max, nikal 6% max | Visoka čvrstoća, izvrsna otpornost na koroziju i habanje |
| Silicijska bronca | Cink oko 20%, silicij oko 6% | Visoka čvrstoća s otpornošću na koroziju za dijelove ventila i pumpe |
| Nikal srebro | Bakar, nikal i cink | Srebrni izgled, umjerena čvrstoća, dobra otpornost na koroziju |
| Kupronikal | Nikal 2-30% | Vrlo visoka otpornost na koroziju i toplinska stabilnost, dobra u morskoj vodi |
U fosfornim broncama sadržaj kositra povećava otpornost na koroziju i vlačnu čvrstoću, dok fosfor povećava otpornost na trošenje i krutost, zbog čega se obitelj pojavljuje u električnim proizvodima, mijehovima, oprugama i podloškama. Aluminijska bronca koristi se za brodski hardver, klizne ležajeve i pumpe ili ventile za rukovanje korozivnim tekućinama. Kupronikal, sa svojom tolerancijom na pucanje od korozije pod naponom i na oksidaciju u pari ili vlažnom zraku, koristi se za pomorsku opremu, ventile, pumpe i trupove brodova.
Kako razlikovati broncu od mjedi
Sastav: bronca je prvenstveno bakar i kositar, s kositrom tipično 5-12%, dok je mesing bakar i cink s udjelom cinka od ispod 10% do preko 40%.
Boja: bronca ima blago crvenkastu ili ružičastu nijansu, mjed žućkastiju, iako sama boja nije odlučujuća.
Gustoća: bronca je općenito gušća, pa se čini da je predmet iste veličine teži.
Magnetizam: mjed nije magnetna, dok neke brončane legure pokazuju slab magnetski odziv zbog željeza ili drugih dodataka.
Zvuk: kovana bronca daje nižu, rezonantniju notu od limene glazbe, koja zvuči više.
Cijena i vijek trajanja
Bakar je obično najskuplji od tri crvena metala, jer mjed i bronca sadrže niži postotak bakra kada se računaju legirajući elementi. Bronca je obično skuplja od mesinga, dijelom zbog dodatne obrade koju legura zahtijeva.
Životni vijek ovisi o sastavu legure, okolišu i radnom stanju. Mjed ima dobru otpornost na koroziju i dobro traje u većini uvjeta, iako se može razgraditi u teškim ili korozivnim okruženjima i koristi od održavanja i zaštitnih premaza. Bronca je otporna na vlagu i koroziju i često je dugotrajnija od čistog bakra i nekih mjedi u mokroj uporabi. Sam bakar vrlo je otporan na koroziju u većini okruženja, ali postupno oksidira do zelenkaste patine. Na životni vijek također utječu vlaga, izloženost slanoj vodi, mehaničko naprezanje, pH, radna temperatura, kemijski kontakt, učestalost korištenja, dizajn i ugradnja te bilo koji primijenjeni površinski tretman.
Često postavljana pitanja
P: Koja je glavna razlika između mesinga i bronce?
Mjed je bakar legiran s cinkom, dok je bronca bakar legiran uglavnom s kositrom; ova jedina razlika objašnjava većinu kontrasta u boji, tvrdoći, korozijskom ponašanju i primjeni.
P: Što je skuplje, bakar, mjed ili bronca?
Bakar je obično najskuplji od ta tri jer je čisti metal, a bronca je obično skuplja od mesinga zbog dodatne obrade koju zahtijevaju njegovi legirajući elementi.
P: Je li mesing metal?
Mjed je metalna legura koja svoja metalna svojstva preuzima od bakra kao glavne komponente, dok dobiva dodatne karakteristike od cinka i svih drugih elemenata koji su s njim legirani.
P: Od čega je napravljena bronca?
Bronca je legura bakra i kositra, obično oko 88% bakra i 12% kositra, a može sadržavati i aluminij, mangan, nikal ili fosfor za razvoj posebnih svojstava.
P: Koja je razlika između bronce i bakra?
Bakar je čisti metalni element sa simbolom Cu i atomskim brojem 29, dok je bronca legura na bazi bakra s kositrom i drugim elementima dodanim za povećanje čvrstoće i tvrdoće.
P: Koji crveni metal najduže traje u korozivnoj službi?
Sastav, okolina i opterećenje odlučuju o ishodu, ali bronca općenito duže traje od čistog bakra i nekih mesinga u vlažnim ili morskim uvjetima zbog svoje otpornosti na koroziju i vlagu.
P: Koji se udio cinka koristi u mesingu?
Mjed obično sadrži oko 55% do 95% bakra i 5% do 45% cinka, s malim dodacima kao što je olovo za obradivost ili kositar za otpornost na koroziju gdje ih primjena zahtijeva.
