Selama ribuan tahun, manusia telah bereksperimen dengan berbagai logam dan memperoleh semakin banyak paduan kekuatan tinggi dari mereka. Untuk ini, berbagai elemen kimia digunakan. Zaman Perunggu adalah era di mana paduan timah dan tembaga (CuSn6) menjadi populer. Apa bahan ini dan mengapa begitu populer?
Sejarah Zaman Perunggu
Berkat kemajuan dalam pengolahan logam seperti tembaga dan timah, pada 3000 SM. Zaman Perunggu dimulai. Hal ini ditandai dengan produksi aktif dari paduan seperti perunggu, yang digunakan untuk membuat peralatan dan perhiasan.
Dalam industri metalurgi modern, selain tembaga dan timah, juga digunakan bahan seperti aluminium, fosfor, timbal, dan seng. Nama itu sendiri berasal dari kata Persia "berenj", yang diterjemahkan menjadi "tembaga".
Telah diketahui bahwa perunggu pertama dibuat dari Cu dan arsenik dan disebut arsenik. Namun, karena toksisitasnya, itu sangat cepatberubah menjadi timah. Tidak mengherankan, pandai besi sering digambarkan jelek dan dimutilasi. Bahkan, itu. Kontak berkepanjangan dengan arsenik memiliki efek yang sangat buruk pada tubuh mereka. Untuk alasan ini, paduan tembaga dan timah disebut perunggu, karena komponen inilah yang paling sering ada di dalamnya.
Karakteristik perunggu
Kita semua tahu bahwa logam seperti tembaga sangat lunak, ulet, dan sangat rapuh. Pada saat yang sama, ia memiliki konduktivitas listrik dan termal yang sangat tinggi. Paduan timah dan tembaga adalah bahan yang secara signifikan melebihi karakteristik unsur-unsur kimia ini secara terpisah. Dengan kata lain, perunggu memiliki kekerasan, kekuatan yang tinggi, tetapi pada saat yang sama cukup melebur.
Penemuan paduan ini memainkan peran besar dalam industri metalurgi. Terlepas dari kenyataan bahwa banyak bahan lain kemudian ditemukan, bahkan hari ini bahan ini sangat populer karena sifat mekaniknya yang baik.
Kemampuan perunggu untuk menahan korosi
Salah satu sifat terpenting dari suatu paduan adalah ketahanan korosinya. Hal ini terutama berlaku untuk komposisi yang memiliki kandungan mangan dan silikon yang signifikan (lebih dari 2%).
Telah ditemukan bahwa perunggu menunjukkan ketahanan korosi yang tinggi dalam kontak dengan air (air laut dan air tawar), alkali dan asam pekat, sulfat dan klorida logam ringan, dan gas kering (perunggu tanpa timah).
Tentu saja, secara umumsifat korosi paduan tergantung pada elemen paduan. Dengan demikian, kandungan timbal yang tinggi mengurangi kemampuan menahan korosi, sedangkan nikel meningkatkan sifat ini.
Jenis perunggu
Elemen paduan, yang mungkin ada dalam komposisi paduan ini, dapat secara signifikan mengubah sifat-sifatnya, dan jenis perunggu juga bergantung padanya. Selain itu, timah bisa diganti dengan unsur lain. Misalnya, BrAMTS-7-1 dapat diuraikan sebagai berikut: 92% tembaga, 7% aluminium, 1% mangan. Merek perunggu ini tidak mengandung timah dan karenanya memiliki ketahanan yang tinggi terhadap beban bolak-balik. Digunakan untuk membuat baut, sekrup, mur dan suku cadang untuk instalasi hidrolik.
Contoh lainnya adalah pengecoran timah perunggu merk BrO10S10. Ini mengandung hingga 83% tembaga, 9% timah, 8% timbal dan hingga 0,1% besi, silikon, fosfor dan aluminium. Ini dirancang untuk suku cadang yang beroperasi di bawah tekanan spesifik yang tinggi, seperti bantalan biasa.
Meskipun perunggu adalah paduan timah dan tembaga, dalam beberapa kasus, unsur kimia seperti Sn tidak digunakan. Contoh lain dari perunggu tanpa timah adalah tahan panas. Untuk pembuatannya, hanya tembaga 98-99% dan kadmium 1-2% yang digunakan. Contohnya adalah merek BrKd1. Ini adalah perunggu kadmium tahan panas dengan ketahanan panas tinggi dan konduktivitas listrik. Dapat digunakan untuk pembuatan suku cadang mesin las tahanan, pengumpul motor listrik dan suku cadang lain yang beroperasi pada temperatur tinggi dan membutuhkankonduktivitas.
Jenis paduan lain yang digunakan untuk membuat gasket pada bantalan dan busing otomotif adalah perunggu timah dengan mesin bertekanan. Paduan tembaga dan timah mengandung unsur paduan seperti timbal (4%), seng (4%), aluminium (0,002%), besi (0,005%). Kelas baja disebut BrOTsS4-4-4. Berkat persentase unsur-unsur kimia inilah paduan ini dapat diproses dengan tekanan dan pemotongan. Warna perunggu juga tergantung pada pengotor. Jadi, semakin sedikit tembaga yang terkandung dalam paduan, semakin tidak jelas warnanya: lebih dari 90% - merah, hingga 80% - kuning, kurang dari 35% - baja abu-abu.
Bronze bekerja
Seperti disebutkan sebelumnya, paduan timah dan tembaga adalah bahan yang cukup tahan lama. Sulit untuk mengasah, memotong dan bekerja dengan tekanan. Secara umum, ini adalah bahan pengecoran dengan penyusutan rendah - sekitar satu persen. Dan meskipun fluiditas rendah dan kecenderungan untuk segregasi, perunggu digunakan untuk membuat coran dengan konfigurasi yang kompleks. Pengecoran seni tidak terkecuali.
Elemen paduan yang ditambahkan ke paduan timah dan tembaga meningkatkan sifat-sifatnya dan menurunkan harganya. Misalnya, paduan dengan timbal dan fosfor meningkatkan pemrosesan perunggu, sementara seng meningkatkan ketahanan korosinya. Untuk tujuan tertentu, paduan cacat dibuat. Mereka dengan mudah mengubah penampilan mereka saat menggunakan penempaan dingin.
Cakupan aplikasi
Tentu saja, penggunaan perunggu tidak kehilangan popularitasnya di zaman kita. Suvenirproduk, barang interior dekoratif, dekorasi untuk gerbang dan wicket … Selain itu, paduan digunakan untuk pembuatan alat kelengkapan (pegangan, engsel, kunci) dan perlengkapan pipa (keran, perlengkapan, gasket, faucet). Di kawasan industri, perunggu juga memiliki area penggunaan yang luas. Jadi, paduan casting digunakan untuk membuat bantalan, cincin penyegel, busing.
Meluasnya penggunaan perunggu terutama dipengaruhi oleh sifat korosifnya. Untuk alasan ini, digunakan untuk pembuatan bagian-bagian mekanisme yang beroperasi dalam kontak konstan dengan air. Elastisitas paduan yang tinggi memungkinkan untuk membuat pegas dan bagian instrumentasi darinya.
Melebur Perunggu
Tentu saja, setiap paduan memiliki kelebihan dan kekurangan. Perunggu adalah paduan yang terdiri dari tembaga dan timah, dan karena itu sangat mentolerir setiap peleburan kembali. Ini dapat digunakan beberapa kali untuk tujuan yang sama sekali berbeda. Di sisi lain, jika perunggu mengandung sejumlah besar pengotor seperti magnesium, silikon, aluminium, maka sifat mekanik dapat menurun selama peleburan kembali.
Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa elemen paduan yang meningkatkan karakteristik perunggu teroksidasi selama peleburan dan membentuk oksida tahan api, yang terletak di sepanjang batas kisi kristal. Mereka memutuskan ikatan antar butir, membuat perunggu lebih rapuh.
Cara membedakan perunggu dari kuningan dan tembaga
Salah satu pertanyaan paling umum adalah perbedaannyapaduan ini dari yang lain serupa dalam penampilan. Tentu saja, di dalam industri dan dengan bantuan reagen khusus, ini cukup sederhana. Tetapi bagaimana jika Anda perlu menentukan bahan di rumah?
Mari kita mulai dengan fakta bahwa paduannya terdiri dari timah dan tembaga. Massa zat-zat ini dalam persentase bisa berbeda. Semakin banyak tembaga, semakin cerah warnanya, tetapi karena kandungan timah dalam paduannya, itu akan menjadi urutan besarnya lebih berat daripada, misalnya, Cu murni.
Jika kita membandingkan perunggu dengan kuningan, kuningan memiliki warna yang lebih kekuningan. Tembaga itu sendiri sangat ulet, tetapi paduan berdasarkan itu cukup elastis dan keras. Anda juga dapat menentukan bahan mana yang ada di depan Anda dengan pemanasan. Jadi, di kuningan, di bawah pengaruh suhu tinggi, seng oksida dilepaskan dan produk memperoleh "plak" abu. Tapi perunggu, ketika dipanaskan, tidak akan mengubah sifat-sifatnya.
Karya Seni
Cukup sering Anda dapat menemukan berbagai patung dan patung perunggu. Banyak karya seni diciptakan pada zaman kuno dan Abad Pertengahan.
Paduan yang mengandung tembaga dan timah digunakan untuk membuat:
- Pagar dan gerbang, yang tidak hanya sangat indah, tetapi juga tahan lama.
- Elemen struktur tangga.
- Suvenir dan komposisi pahatan.
- Perlengkapan pencahayaan dekoratif: sconce dan lampu gantung.
- Barang untuk dekorasi interior.
Untuk mengencingi yang diperlukankomposisi, buat model khusus dari bahan kayu, gipsum atau polimer - yang disebut cetakan. Rongga pada gambar ini diisi dengan tanah liat dan dihilangkan setelah pengecoran. Setelah pembuatan, permukaannya dapat dilapisi dengan emas, nikel, krom atau perak.
Sangat penting untuk dicatat bahwa, sebagai aturan, paduan timah dan tembaga tanpa elemen paduan digunakan untuk membuat karya seni. Hal ini disebabkan fakta bahwa semakin banyak komponen tersebut hadir dalam perunggu, semakin besar penyusutannya, yang berdampak negatif pada kualitas dan bentuk produk.
