آلیاژ برنج چیست؟ آشنایی کامل با انواع و کاربرد آن

آلیاژ برنج چیست و از چه ترکیبی ساخته می‌شود؟

برنج از ذوب و ترکیب دو فلز مس و روی به دست می‌آید. نسبت این دو عنصر، هم رنگ نهایی فلز و هم خواص مکانیکی آن را تعیین می‌کند؛ هرچه سهم مس بیشتر باشد، رنگ به قرمز و طلایی مایل‌تر و چکش‌خواری بالاتر می‌رود، و هرچه سهم روی افزایش یابد، رنگ زردتر و سختی بیشتر می‌شود. علاوه بر مس و روی، بسیاری از آلیاژهای صنعتی برنج مقدار کمی سرب، قلع، آلومینیوم، نیکل یا منگنز نیز دارند که برای بهبود ماشین‌کاری، مقاومت به خوردگی یا استحکام به ترکیب اضافه می‌شوند.

برنج یکی از قدیمی‌ترین آلیاژهای شناخته‌شده بشر است. پیش از آنکه روی به‌صورت فلز خالص شناخته شود، برنج با ذوب مس همراه با کانی کالامین (سنگ معدن روی) تولید می‌شد. امروزه اما فرآیند تولید کاملا کنترل‌شده و صنعتی است و امکان می‌دهد ترکیب دقیق آلیاژ متناسب با کاربرد نهایی، از سازهای موسیقی گرفته تا اتصالات لوله‌کشی، تنظیم شود.

خواص آلیاژ برنج

• مقاومت در برابر خوردگی: وجود مس در ترکیب برنج، آن را در برابر رطوبت و بسیاری از سیالات مقاوم می‌کند و از زنگ‌زدگی به شکل فلزات آهنی جلوگیری می‌کند.
• قابلیت ماشین‌کاری بالا: برنج، به‌ویژه انواع سرب‌دار آن، به‌راحتی تراشکاری و رزوه‌کاری می‌شود، به همین دلیل انتخاب اول برای قطعات دقیقی مثل تبدیل برنجی شیرآلات است.
• رسانایی حرارتی و الکتریکی خوب: برنج جریان برق و حرارت را به‌خوبی عبور می‌دهد، از این رو در پایانه‌های الکتریکی و مبدل‌های حرارتی کاربرد دارد.
• شکل‌پذیری و چکش‌خواری: برنج به‌راحتی به اشکال مختلف درمی‌آید، بدون آنکه ترک بردارد، که آن را برای فورج، اکستروژن و نورد مناسب می‌کند.
• خاصیت ضدباکتری: یون‌های مس در سطح برنج اثر الیگودینامیک دارند و رشد بسیاری از باکتری‌ها را کند می‌کنند؛ به همین علت از برنج در دستگیره‌ درب و تجهیزات بیمارستانی هم استفاده می‌شود.
• مقاومت در برابر جرقه: برنج برخلاف فولاد، در برخورد با اجسام دیگر جرقه تولید نمی‌کند، بنابراین در محیط‌های حساس به گاز و مواد قابل‌اشتعال ایمن‌تر است.
• قابلیت بازیافت بالا: برنج خاصیت مغناطیسی ندارد و به‌همین دلیل به‌سادگی از سایر فلزات جدا و بازیافت می‌شود؛ بیش از ۹۰ درصد برنج مصرفی در دنیا بازیافتی است.
• دمای ذوب و چگالی: بسته به ترکیب دقیق آلیاژ، دمای ذوب برنج معمولا بین ۹۰۰ تا ۹۴۰ درجه سانتی‌گراد و چگالی آن حدود ۴/۸ تا ۷/۸ گرم بر سانتی‌متر مکعب است.

آلیاژ برنج چگونه تولید می‌شود؟

مس با دمای ذوب حدود ۱۰۸۵ درجه سانتی‌گراد، نقطه ذوب بسیار بالاتری نسبت به روی، با دمای ذوب حدود ۴۲۰ درجه سانتی‌گراد، دارد. از طرفی نقطه جوش روی نیز نسبتا پایین و در حدود ۹۰۷ درجه سانتی‌گراد است. به همین دلیل کارخانه‌ها معمولا ابتدا مس را در کوره‌های القایی یا گازی ذوب می‌کنند و سپس روی را با کنترل دقیق دما به مذاب اضافه می‌کنند، تا از تبخیر و اتلاف روی جلوگیری شود. در صورت نیاز، عناصر افزودنی مانند سرب یا قلع نیز در همین مرحله و به نسبت مشخص وارد مذاب می‌شوند.

مذاب حاصل درون قالب ریخته می‌شود تا به شکل شمش یا بیلت خام درآید. از این مرحله به بعد، مسیر تولید بسته به محصول نهایی متفاوت می‌شود:

• برای میلگرد و مقاطع اکستروژنی: بیلت دوباره گرم و از طریق اکستروژن گرم به شکل میلگرد، لوله یا پروفیل درمی‌آید. همین میلگردها با فورج گرم یا تراشکاری به قطعاتی مثل اتصالات، مهره برنجی و شیرآلات تبدیل می‌شوند.
• برای ورق و نوار برنجی: بیلت با عبور از غلتک‌های نورد گرم و سپس نورد سرد به ضخامت موردنظر می‌رسد.

در پایان کار، سطح قطعه برای حذف اکسید و ناخالصی سطحی شسته و پرداخت می‌شود تا محصول نهایی آماده مصرف باشد.

انواع آلیاژ برنج

دسته‌بندی برنج بر اساس ساختار کریستالی

از نظر متالورژی، رفتار برنج در برابر دما و شکل‌دهی به میزان روی موجود در آن بستگی دارد و برنج‌ها بر همین اساس به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

• برنج آلفا: با کمتر از ۳۵ درصد روی. ساختاری یکنواخت و بسیار چکش‌خوار دارد و برای کار سرد، مثل کشش سیم و پرس ورق، مناسب است.
• برنج آلفا-بتا (دوفازی): با روی بین ۳۵ تا ۴۵ درصد. ترکیبی از استحکام و قابلیت شکل‌دهی در دمای بالا دارد؛ بیشتر آلیاژهای صنعتی و فورجی، از جمله آلیاژهای رایج در ساخت اتصالات، در همین دسته قرار می‌گیرند.
• برنج بتا: با روی بیش از ۴۵ درصد. سخت‌تر و مقاوم‌تر در برابر حرارت است، اما چکش‌خواری کمتری نسبت به برنج آلفا دارد.

مهم‌ترین آلیاژهای تجاری برنج

کاربرد آلیاژ برنج در صنایع مختلف

دامنه کاربرد آلیاژ برنج به دلیل ترکیب هم‌زمان مقاومت، ماشین‌کاری آسان و ظاهر جذاب آن بسیار گسترده است:

• سازهای موسیقی بادی: ترومپت، ترومبون، هورن و ساکسیفون به دلیل خواص آکوستیکی مطلوب برنج از این آلیاژ ساخته می‌شوند.
• یراق‌آلات و قفل: دستگیره درب، مغزی قفل و لولا، به دلیل اصطکاک پایین و خاصیت ضدباکتری برنج.
• سکه و جواهرات: آلیاژهای طلایی‌رنگ برنج جایگزینی اقتصادی برای طلا در زیورآلات و مدال هستند.
• قطعات الکتریکی: پایانه‌ها، پریز و اتصالات برق به دلیل رسانایی الکتریکی بالای برنج.
• مبدل‌های حرارتی و رادیاتور: آلیاژهایی مانند برنج آدمیرال در لوله‌های کندانسور و رادیاتور خودرو استفاده می‌شوند.

کاربرد آلیاژ برنج در ساخت اتصالات و شیرآلات

بخش قابل‌توجهی از تقاضای صنعتی برنج، در ساخت اتصالات برنجی خلاصه می‌شود. ترکیب مقاومت در برابر خوردگی آب و رطوبت، آب‌بندی کامل در رزوه‌ها و قابلیت ماشین‌کاری دقیق آلیاژهای خوش‌تراش مانند آلیاژ ۵۸، برنج را به گزینه استاندارد صنعت لوله‌کشی ساختمانی و صنعتی تبدیل کرده است. این دقت ماشین‌کاری، از قطعات ساده مانند مهره برنجی که برای اتصال قابل بازوبست در شیرآلات و شیلنگ به کار می‌رود و تبدیل برنجی شیرآلات که برای هماهنگ‌کردن اندازه رزوه بین شیرآلات وارداتی و داخلی استفاده می‌شود، تا قطعات کوچک و ظریفی مانند مغزی علم کبری برنجی که در تعمیر شیر مخلوط آشپزخانه و روشویی کاربرد دارد، دیده می‌شود.

تفاوت آلیاژ برنج با برنز و برنج سفید

برنج، برنز و برنج سفید هر سه از خانواده آلیاژهای مس هستند، اما از نظر ترکیب، ظاهر و کاربرد تفاوت‌های مشخصی با هم دارند:

برنج سفید در واقع به آلیاژهایی گفته می‌شود که میزان روی در آن‌ها از ۵۰ درصد فراتر می‌رود. این ترکیب رنگ فلز را به سمت طوسی‌نقره‌ای می‌برد، اما در عین حال آن را ترد و شکننده می‌کند، به همین دلیل کاربرد ساختاری محدودی دارد. نکته مهم اینکه برنج سفید با نقره آلمانی، که آلیاژی از مس، نیکل و روی با ظاهری مشابه نقره است، فرق دارد؛ هرچند در بازار گاهی این دو نام به‌اشتباه به‌جای هم به کار می‌روند.

شناخت دقیق آلیاژ برنج و تفاوت گریدهای مختلف آن، مهم‌ترین قدم برای انتخاب اتصالات و شیرآلات باکیفیت است. لاین به‌عنوان تولیدکننده مستقیم اتصالات و شیرآلات برنجی از سال ۱۳۹۰، محصولات خود را از آلیاژهای استاندارد و باکیفیت تولید می‌کند تا دوام و ایمنی سیستم لوله‌کشی شما تضمین شود.

سوالات متداول