Stopy metali są szeroko wykorzystywanym materiałem konstrukcyjnym w wielu branżach, szczególną popularnością cieszą się w branży przemysłowej gdzie wiodą niezaprzeczalny prym. Zazwyczaj stopy metali służą do dalszej obróbki termicznej z racji swej niezwykłej plastyczności. Jednym z najczęściej wykorzystywanych w przemyśle stopów miedzi jest brąz. Brąz jest stopem miedzi, który może być dodatkowo wzbogacony o około dwuprocentową domieszkę innych metali, jak cyna, beryl, mangan, aluminium, krzem czy ołów. W niniejszym artykule chcemy się skupić na brązach cynowych z racji ich znakomitej plastyczności oraz możliwości ich dalszego recyclingu, co czyni z nich jeden z najbardziej poszukiwanych stopów metali w przemyśle.
Stopy metali są szeroko wykorzystywanym materiałem konstrukcyjnym w wielu branżach, szczególną popularnością cieszą się w branży przemysłowej gdzie wiodą niezaprzeczalny prym. Zazwyczaj stopy metali służą do dalszej obróbki termicznej z racji swej niezwykłej plastyczności. Jednym z najczęściej wykorzystywanych w przemyśle stopów miedzi jest brąz. Brąz jest stopem miedzi, który może być dodatkowo wzbogacony o około dwuprocentową domieszkę innych metali, jak cyna, beryl, mangan, aluminium, krzem czy ołów. W niniejszym artykule chcemy się skupić na brązach cynowych z racji ich znakomitej plastyczności oraz możliwości ich dalszego recyclingu, co czyni z nich jeden z najbardziej poszukiwanych stopów metali w przemyśle.
Zastosowanie brązów cynowych
Brązy cynowe charakteryzują się wyjątkową odpornością na korozję mogącą powstać na skutek działania szkodliwych czynników atmosferycznych, np. deszczu, mrozu, śniegu, dlatego używa się ich wszędzie tam, gdzie będą wystawiane na długotrwałe działanie czynników zewnętrznych. Z brązów cynowych tworzy się także odlewy tych części maszyn, które są narażone na zatracie się w trakcie ich użytkowania. Dlatego też brązy cynowe stosuje się jako materiał do wytwarzania wszelkiego rodzaju śrub oraz kół zębatych, gdyż są one bardzo twarde i przez to również odporne na systematyczne ścieranie. Brązów cynowych używa się także w branży samochodowej do produkcji łożysk oraz rurek i sprężyn zwłaszcza w urządzeniach pomiarowych, np. jako tulejki czy panewki łożyskowe, na co pozwala ich stosunkowa giętkość i plastyczność uwidaczniająca się w procesie produkcji i skrawalności. Brązy cynowe posiadają też zdolność oparcia się działaniu pary wodnej, która może uszkadzać inne, mniej na nią odporne stopy metali. W związku z tą posiadaną przez brąz cynowy właściwością stosuje się go do tworzenia wszelkiego sprzętu parowego, np. wirników pomp. W trakcie budowy okrętów brązy cynowe służą do odlewów modułów okrętowych.
Rodzaje i podział brązów cynowych
Brązy cynowe dzieli się na grupy w zależności od procentowego stężenia, dodatku innych metali, od tego bowiem uzależnione jest ich dalsze zastosowanie w poszczególnych gałęziach przemysłu. Różne stężenie procentowe domieszek cyny ma także ogromny wpływ na giętkość elementów, wagę oraz właściwości. Brązy cynowe o zawartości cyny w przedziale od 4 do 6 procent znakomicie się nadają do wybijania popularnych groszówek o nominałach od 1 do 5 groszy. Są one bardzo podatne na obróbkę plastyczną, dlatego pozwalają na wyraziste wybijanie nawet najdrobniejszych elementów na monetach. Brązy cynowe zawierające w swoim składzie od 5 do 10 % wykazują się znakomitymi właściwościami krzepnięcia, dzięki dużej zawartości cyny w swoim składzie. Są przez to także mniej porowate oraz sprawiają więcej trudności przy odlewach poprzez zmniejszoną lejność. Największą wytrzymałość na rozciąganie w trakcie procesów odlewniczych wykazują brązy cynowe około ośmiu procentowe.
Podział brązów cynowych o zastosowaniu odlewniczym kształtuje się następująco: najwyższe stężenie 5 – 12% cyny mają brązy cynowe CuSn10, które są wysoce odporne na korozję, działanie kwasów oraz pary wodnej. Dlatego stosuje się je do budowy łożysk, napędów, wszelkiego sprzętu parowego i urządzeń narażonych na szkodliwe działanie chemikaliów. Mają dobrą lejność i skrawalność, są najbardziej uniwersalne. Istnieją także stopy metali będące brązami cynowymi z domieszką ołowiu, fosforu lub cynku. Te z kolei stosuje się w produkcji części mających oprzeć się ścieraniu lub wodzie morskiej oraz tych, które są narażone na wysokie obciążenia.
Brązy cynowe służące do obróbki plastycznej mają zazwyczaj około 8% cyny w składzie i posiadają strukturę roztworu α. Ten rodzaj stopu metali poddawany jest procesowi wyżarzania rekrystalizującego, dzięki czemu otrzymuje się końcowy kształt wyrobu w postaci umocnionego materiału. Końcowe efekty wyżarzania, czyli brąz CuSn6 dzieli się na twarde, miękkie, które wyżarzane są rekrystalizująco oraz brązy sprężyste.
