Rosnące wymagania co do właściwości używanych materiałów sprawiają, że coraz częściej do produkcji różnych elementów wykorzystuje się rozmaite stopy oraz wiele sposobów poprawy ich wytrzymałości. Przy konstruowaniu maszyn i urządzeń szeroko stosuje się metale, które mają podwyższone parametry, jeśli chodzi o odporność na obciążenia mechaniczne, ścieranie czy wysoką temperaturę. W wielu takich sytuacjach sięga się po zmodyfikowane odmiany stopów wykorzystywanych od bardzo dawna. Przykładem tego typu materiałów mogą być wszelkie stopy miedzi, w tym m.in. brąz aluminiowy. Przyjrzyjmy się bliżej składowi i cechom tworzących go metali i zobaczmy, w jakich zastosowaniach może sprawdzić się najlepiej.
Miedź jest jednym z cenniejszych metali o bardzo dobrych właściwościach związanych ze znakomitym przewodnictwem prądu elektrycznego oraz przewodnością cieplną, a także wysoką odpornością na korozję i czynniki atmosferyczne oraz związki chemiczne, o ile jest pozbawiona zanieczyszczeń, a zwłaszcza ołowiu oraz bizmutu. Wadą miedzi jest jej niewielka wytrzymałość na obciążenia mechaniczne, co wyłącza ją z użytku w stanie czystym w większości urządzeń poza instalacjami związanymi z przewodzeniem ciepła oraz prądu elektrycznego. Walory miedzi mogą być jednak w pełni wykorzystywane i wzmocnione, jeśli zostanie ona użyta w postaci jednego z licznych stopów: z cynkiem jako mosiądz, niklem jako miedzionikiel albo jako brąz w połączeniu z pozostałymi metalami.
W większości zastosowań przemysłowych szczególnie cenione są właśnie brązy, które co ciekawe były pierwszymi wykorzystywanymi metalami, znajdywanymi najczęściej w formie bryłek naturalnych stopów, a z czasem dopiero tworzonych sztucznie. Zwykle były to stopy miedzi i cyny, ze zdecydowaną przewagą tej pierwszej, która stanowiła od 80 do 90% zawartości. Własności łączenia różnych metali do dziś są szeroko stosowane w nowoczesnej metalurgii. Dzieje się tak dlatego, że wprowadzanie dodatkowych składników pozwala na znaczną poprawę własności mechanicznych materiału oraz zyskanie innych potrzebnych cech. Uzyskuje się w ten sposób np. podwyższoną odporność na rozciąganie oraz zwiększoną twardość. W zależności od charakterystyki metalu istnieje możliwość stopów dwu-, trzy lub nawet wieloskładnikowych, które mogą osiągać właściwości znacznie odbiegające od tych, jakimi charakteryzują się przetworzone metale w stanie czystym. Własność tę wykorzystuje się szeroko przy produkcji stali stopowych, w których np. obecność miedzi w tzw. stali kortenowskiej sprawia, że staje się ona niema całkowicie odporna na korozję. Podobne stopy są wytwarzane w przypadku brązów.
Dziś w użyciu jest wiele rodzajów brązów, uzyskiwanych za sprawą rozmaitych dodatków stopowych, używanych w ilości przekraczającej 2%. Najczęściej stosowanymi dodatkami jest cyna, krzem, aluminium i beryl. Nazwy stopów pochodzą od dominującego składnika, np. przy brązie aluminiowym będzie to oczywiście glin, ale w składzie stopów brązu mogą się też znaleźć dwa pierwiastki, jak przy brązie aluminiowo-żelazowym lub trzy, jak choćby w brązie cynowo-cynkowym dawniej zwanym spiżem, albo cztery jak w brązie cynowo-cynkowo-ołowiowym.
W zależności od składu stopu brązy można stosować jako materiał do przygotowywania odlewów, które charakteryzują się niezwykle niskim skurczem sięgającym jedynie ok. 1%, ale także obrabiać plastycznie. Wiele brązów sprawdza się również przy obróbce cieplnej oraz ubytkowej.
Jednym z często używanych stopów jest połączenie miedzi z glinem, tworzące brąz aluminiowy. W normalnych warunkach połączenie tych metali jest ryzykowne ze względu na wysokie ryzyko korozji zachodzącej w obecności elektrolitu tworzonego przez wodę i wynikającego z różnicy potencjałów obu metali. W przypadku stopu, w którym atomy jednego metalu są rozpuszczone w innym, podobne niebezpieczeństwo nie zachodzi, a uzyskany materiał ma szereg cennych właściwości. Obecność aluminium podnosi twardość i wytrzymałość stopu, zapewniając jednocześnie możliwość stosowania obróbki plastycznej na zimno lub na gorąco, a także obróbki termicznej łącznie z hartowaniem. Do składu brązu aluminiowego często wprowadza się także inne pierwiastki wpływające na charakterystykę materiału. Zazwyczaj jest to żelazo, nikiel albo mangan.
Stop brązu aluminiowego z domieszką żelaza charakteryzuje się wyższą odpornością na ścieranie oraz twardością, jednocześnie pociąga jednak za sobą wzrost zagrożenia korozją. Wprowadzenie manganu powoduje zwiększenie wytrzymałości na korozję, a dodatek niklu oznacza poprawę odporności mechanicznej. Możliwy udział żelaza w brązie aluminiowym to od około 2 do 5,5%, mangan może stanowić między 1,5 a 4,5%, zaś nikiel 3,5–5,5%. Jeśli chodzi o zawartość samego aluminium, to waha się ono od 4 do 11%.
Najpopularniejszymi obszarami zastosowań brązu aluminiowego są dziedziny, które wymagają zwiększonej wytrzymałości mechanicznej. W większości przypadków z materiału tego wykonuje się elementy łożysk, ślizgów, wałów, ale także elementy złączne np. śruby i nakrętki o wysokiej obciążalności. Stopy tego rodzaju nadają się również na podzespoły i części odlewane – korpusy, silniki i ich składowe. Można z nich wytwarzać również koła zębate, gniazda zaworów oraz wymienniki ciepła. Z brązu aluminiowego produkuje się pompy i armaturę, a zwłaszcza części zaworów, ponadto złączki oraz wszelkiego rodzaju zamknięcia. Ze względu na to, że brąz aluminiowy może być bardzo odporny na korozję, wykonuje się z niego podzespoły mające ciągły kontakt z silnie zasoloną wodą morską m.in. elementy osprzętu i armatury okrętowej, w tym śruby i fragmenty mocowań. Dobra tolerancja kwasów powoduje, że brąz aluminiowy okazuje się znakomitym surowcem do produkcji armatury i części dla przemysłu chemicznego.
Dodatek aluminium jest jednym ze sposobów na znaczące zmodyfikowanie właściwości miedzi i sprawienie, że w postaci brązu aluminiowego staje się ona jednym z cenniejszych materiałów o wysokiej wytrzymałości, który można szeroko stosować przy produkcji maszyn i urządzeń. Brązy aluminiowe są dostępne w wielu postaciach, w zależności od potrzeb i planowanego zastosowania. W sprzedaży można znaleźć m.in. BA5 (CuAI5As), BA8 (CuAI8), BA83 (CuAI8Fe3), BA1032 (CuAI10Fe3Mn2) albo BA1054 (CuAI10Ni5Fe4).
