Stopy miedzi — brąz i mosiądz
Stopy miedzi to mieszaniny tego metalu z innymi pierwiastkami, które wykorzystujemy niemal codziennie. Znalazły swoje zastosowanie nie tylko w przemyśle jubilerskim, ale też w produkcji drutów, rur i blach. Co więcej, wykorzystujemy ją w materiałach przeciwdrobnoustrojowych, w odzieży kompresyjnej, architekturze, a także przy produkcji energii odnawialnej. Niegdyś ich zastosowanie było znacznie obszerniejsze, jednakże wraz z rozwojem technologii w wielu przypadkach zostało wyparte przez inne materiały. Nie zmienia to jednak faktu, że miedź, a w szczególności jej stopy takie jak brąz, czy mosiądz towarzyszą nam każdego dnia.
Miedź
Miedź to pierwiastek miękki i plastyczny o wysokiej przewodności ciepła i prądu. Świeża powierzchnia miedzi ma błyszczący, rudy wygląd. Jako jeden z niewielu metali występuje na świecie w swojej surowej postaci, co przyczyniło się do jej wczesnego odkrycia i wykorzystania. Ludzie zaczęli wydobywać i przetwarzać miedź już dziesięć tysięcy lat temu!
Właściwości miedzi
Ciągliwość, a także dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne to najważniejsze cechy miedzi. Ma ona niewielką twardość określaną na 3 w skali Mohsa. To właśnie miękkość miedzi zapewnia jej doskonałe przewodzenie prądu, które w dużej mierze określa wartość tego pierwiastka. To jeden z bardzo niewielu metali, który w swym naturalnym stanie nie jest szary lub srebrny. Świeża miedź jest pomarańczowo-czerwona, a w kontakcie z powietrzem przybiera czerwoną barwę.
Co ciekawe, miedź nie reaguje z wodą, ale z powietrzem tak. Wystawiona na działanie tlenu ulega pasywacji, czyli tworzeniu się warstwy ochronnej o barwie brązowoczarnej lub seledynowej. Znane nam ze starówek zielonkawe dachy, czy też kolor Statuy Wolności, to właśnie miedź pokryta ochronną warstwą węglanu miedzi.
Recykling miedzi
Tak jak aluminium, miedź można wielokrotnie wykorzystywać bez utraty jej jakości. Jest trzecim najczęściej poddawanym recyklingowi metalem zaraz po żelazie i glinie. Co ciekawe, około 80% wydobytej kiedykolwiek miedzi nadal jest w użytku, a jej globalny zapas wynosi 30-55 kg na mieszkańca naszej planety.
Miedź w historii
Miedź była ważnym zasobem dla starożytnych Rzymian, Greków i innych ludów. Uważana była za minerał związany z Afrodytą ze względu na jej piękno i produkcję miedzianych luster. Najważniejszą rolą miedzi było jej wykorzystanie w walucie. Rzymianie już w VI wieku przed naszą wykorzystywali miedziane pieniądze. Początkowo ceniono bryłki tego metalu, a później zaczęto bić z niego monety.
Oczywiście, jako materiał dość łatwy w obróbce, miedź była wykorzystywana do tworzenia amuletów, przytrzymywania szat i wyrabiania dekoracji. Później stanowiła surowiec do produkcji dachów, kadłubów statków, a w XIX wieku wraz z rozwojem elektryczności zapotrzebowanie na miedź zdecydowanie wzrosło.
Stopy miedzi — brąz
Brązem nazywamy stop miedzi z dodatkami takimi jak cyna, glin, mangan, nikiel lub cynk. Dodatki te pozwalają modyfikować właściwości stopu, na przykład zwiększać jego twardość, wytrzymałość, zmieniać ciągliwość. Słowo brąz pochodzi z włoskiego bronzo oznaczającego metal dzwonkowy.
Brąz w historii
Odkrycie brązu umożliwiło ludzkości tworzenie twardszych i trwalszych narzędzi, broni, materiałów budowlanych, a także ozdób i zbroi. Początkowo brąz tworzono z miedzi i arsenu, który później zastąpiono innymi metalami. Najwcześniejszy artefakt datuje się na 4650 rok p.n.e. i pochodzi on z terenów dzisiejszej Serbii. Inne wczesne przykłady przedmiotów z brązu pochodzą ze starożytnego Egiptu, Chin, Mezopotamii, a także z terenów obecnego Iraku, Iranu i Afganistanu.
Pod koniec trzeciego tysiąclecia przed naszą erą cyna stała się głównym dodatkiem w brązie. Była ona nie tylko nietoksyczna w przeciwieństwie do arszeniku, ale też proces jej topienia był łatwiejszy w kontroli. Nowy stop brązu był mocniejszy i łatwiejszy w obróbce. Handel miedzią i cyną przyczynił się do rozwoju wielu kultur. Według archeologów wykorzystanie brązu miało też znaczenie społeczne. Brąz świadczył o statusie społecznym w kulturach Europy i Azji.
Epoka brązu trwała w Europie od połowy czwartego tysiąclecia przed naszą erą, a w Chinach od początku trzeciego tysiąclecia. Był to czas, w którym brąz był najtwardszym metalem, który powszechnie wykorzystywano. Około 1300 r.p.n.e. rozpoczęła się epoka żelaza, którą w pewnym stopniu spowodował niedobór cyny wynikający z migracji ludności, podniesienia cen i ograniczenia dostaw tego surowca. Żelazo z czasem stało się tańsze, a jego jakość wzrosła. Zamiast brązu sięgano po stal, która była mocniejsza niż brąz i pozwalała na tworzenie ostrzejszej broni.
Właściwości brązu
Współczesny brąz zazwyczaj składa się z 88% miedzi i 12% cyny. Wcześniejsze stopy często zawierały dużo innych domieszek, w tym nawet srebra. Stopy brązu są zazwyczaj ciągliwe i znacznie mniej kruche w porównaniu do żelaza. Na powierzchni stopu, jak na surowej miedzi tworzy się warstwa tlenku, która chroni metal przed korozją. Stopy brązu mają dość niską temperaturę topnienia, co ułatwia ich obróbkę. Większość właściwości tych stopów jest taka sama jak miedzi, z uwagi na jej znaczącą przewagę w składzie.
Wykorzystanie brązu
Przez wiele lat brąz wykorzystywany był przede wszystkim do produkcji monet. Jednakże ten stop miedzi nadawał się także jako element konstrukcyjny okrętów, szczególnie przed wynalezieniem stali nierdzewnej. W XX wieku brąz stał się materiałem wykorzystywanym na wiele sposobów nie tylko w przemyśle, ale i nowoczesnym rzeźbiarstwie.
Obecnie elementy z brązu służą do tworzenia łożysk, zacisków, sprężyn i złączy elektrycznych. Co ciekawe, niegdyś był to materiał służący do produkcji luster. Do dziś stop ten służy do wyrobu instrumentów muzycznych takich jak talerze perkusyjne, dzwony, misy śpiewające, czy gongi.
Biżuteria z brązu nie należy do najpopularniejszych, jednakże odpowiednio wykonana zachwyca na równi z metalami szlachetnymi. Brąz pasuje do każdej karnacji skróty, jest też wytrzymałym materiałem. Pracując z nim, pamiętaj, że jest mniej elastyczny niż miedź, ale tworzy trwalszą biżuterię. Ze względu na korzystną cenę, brąz często wykorzystywany jest w tworzeniu dodatków o niemałej powierzchni. Jako metal nadaje się do tworzenia dodatków dla mężczyzn i dla kobiet.
Stopy miedzi — mosiądz
Mosiądz to podobny do brązu stop, jednakże w jego budowie znajdziemy miedź i cynk, a nie cynę. Oba stopy miedzi mogą zawierać domieszki innych pierwiastków, jednakże ich obecność nie jest konieczna. Historycznie rozróżnienie brązu i mosiądzu nie było tak proste, jak dzisiaj. Dlatego też ich historię możemy uznać za tożsamą. Współcześnie popularną praktyką stosowaną w muzeach i przez archeologów jest używanie zbiorczej nazwy „stop miedzi” w odniesieniu do historycznych artefaktów.
Mosiądz i jego właściwości
Mosiądz jest stopem bardziej plastycznym niż cynk czy brąz. Dzięki dość niewielkiej temperaturze topnienia jest świetnym materiałem do tworzenia odlewów. Doskonale poddaje się recyklingowi i obecnie około 90% wszystkich stopów mosiądzu wykorzystywana jest powtórnie. Dodanie glinu do mosiężnego stopu sprawia, że jest on mocniejszy i mniej podatny na korozję. Aluminium powoduje też tworzenie się cienkiej, bezbarwnej i samoodnawialnej warstwy ochronnej, która zabezpiecza powierzchnię stopu.
Wilgoć, chlor, ocet, pot, amoniak i niektóre kwasy sprawiają, że mosiądz koroduje. Na powierzchni stopu powstać mogą ciemnobrązowe, zielononiebieskie lub czarne osady w zależności od tego, z czym dany metal będzie miał kontakt.
Zastosowanie mosiądzu
Mosiądz tak jak brąz wykorzystuje się do produkcji instrumentów muzycznych. Doskonale sprawdza się w produkcji instrumentów dętych blaszanych takich jak trąbki, puzony, tuby, waltornie i saksofony. Poza tym jego właściwości bakteriobójcze sprawiają, że chętnie sięga się do niego w tworzeniu powierzchni, na których rozmnażanie się patogenów będzie niemożliwe. Dowiedziono już bakteriobójczego działania mosiądzu nawet na bardzo zjadliwych i opornych na antybiotyki bakteriach. Potencjalne wykorzystanie mosiądzu wciąż jest przedmiotem wielu badań immunologicznych i niewykluczone, że w przyszłości uda się nam je wykorzystać do walki z chorobami.
Inne stopy miedzi
Stopów miedzi jest znacznie więcej niż brąz i mosiądz. Wyróżnić możemy miedzionikle, spiże, stopy oporowe miedzi, a także miedź stopową i wstępne stopy miedzi. Większość z nich wykorzystywana jest w szeroko rozumianym przemyśle.
Miedzionikle to stopy zawierające głównie miedź i nikiel, ale zdarzają się w nich dodatki takiej jak żelazo lub aluminium. Są żaroodporne, nie ulegają korozji, są wytrzymałe i oporne. Wykorzystywane są w przemyśle maszynowym, okrętowym, a także do produkcji specjalnych rurociągów, czy lamp próżniowych.
Spiż, czyli mieszanka miedzi, cyny, cynku i ołowiu niekiedy zaliczany jest do brązów. Materiał ten nie rdzewieje i jest odporny na ścieranie. W starożytności wykorzystywano spiż do produkcji broni, a w średniowieczu odlewano z niego kościelne dzwony, a później armaty. Właśnie dlatego tak wiele pięknych dzwonów zostało przetopionych na broń! Obecnie spiż spotkamy najczęściej w rzeźbiarstwie i elementach dekoracyjnych.
Zaciekawił Cię ten post? Sprawdź, co czeka na Ciebie w kolejnym!
Zostaw komentarz