فسفر برنز ، ویژگی های آن

فسفر برنز (به انگلیسی: Phosphor bronze) یکی از آلیاژهای مس با نسبت 0.5 تا 11درصد قلع و 0.01 تا 0.35 درصد فسفر می‌باشد. عنصر قلع خواص مقاوت در برابر خوردگی و استحکام و عنصر فسفر خواص مقاومت در برابر سایش و سختی را افزایش می‌دهند.

نحوه تشکیل فسفر برنز (آنالیز فسفر برنز)

قلع در محلول جامد آلفا مس باقی می ماند. فسفر یک فاز فسفید مس تشکیل می دهد. برنزهای فسفر دارای محدوده انجماد گسترده ای هستند و تفکیک گسترده آلیاژها در خنک شدن رخ می دهد. موادی که ابتدا سرد می شوند دندریت های فاز آلفا غنی از مس هستند. دندریت ها دارای حفره های زیادی هستند یا طیف وسیعی از ترکیبات را در ضخامت خود دارند.

مرحله دوم شکل گیری غنی از قلع است ، ابتدا به بتا تبدیل می شود و در نهایت به ترکیبی از آلفا و دلتا تبدیل می شود. فازهای آلفا و دلتا بین دندریت ها ایجاد می شود. فاز غنی از فسفر آخرین بار به عنوان ترکیب یوتکتیک فسفید مس جامد می شود. دندریت ها در حین کار و پختن تجزیه می شوند.

مزایا و معایب فسفر برنز

اکثر آلیاژهای این محصول در برابر خوردگی مقاوم هستند و در مجاری الکتریکی و دیگر محیط های سوزاننده مفید هستند. آنها همچنین در برابر خستگی مقاوم هستند ، به این معنی که قدرت خود را در بسیاری از چرخه های بارگیری حفظ می کنند. افزودن قلع باعث افزایش این مقاومت همراه با استحکام آن می شود و افزودن سرب باعث ایجاد برنز فسفری می شود.

آلیاژهای برنج اکثر آلیاژها در حضور اکسیژن یک پتینه جذاب ایجاد می کنند و بنابراین برای کاربردهای تزئینی نیز مفید هستند. معایب اصلی این آلیاژ می تواند هدایت الکتریکی پایین آن باشد، زیرا فسفر توانایی فلز در هدایت جریان و قیمت آن را کاهش می دهد.

خواص فسفر برنز ضد سایش

این آلیاژ خواص زیادی دارد که مهمترین آن ها سختی، استحکام، ضریب اصطکاک پایین و دانه بندی مناسب می باشد. کاهش ویسکوزیته مذاب برای ریخته گری آسان و بهتر و کاهش مرزدانه های بین کریستال ها از دیگر خواص فسفربرنز ضد سایش می باشد.

• مقاومت بسیار خوب در برابر سایش و خستگی
• رسانایی الکتریکی خوب
• استحکام بالا
• مقاومت در برابر خوردگی
• ضریب اصطکاک پایین
• ریز دانه بودن
• الاستیسیته عالی

از خواص دیگر این آلیاژ می‌توان به سختی، استحکام، ضریب اصطکاک پایین و دانه‌بندی مناسب اشاره کرد. فسفر باعث کاهش ویسکوزیته مذاب برای ریخته‌گری آسان و بهتر و کاهش مرزدانه‌های بین کریستال‌ها می‌گردد.

پروانه کشتی جنگی آمریکایی در سال ۱۹۴۰ تولید شده از فسفر برنز

استفاده‌های صنعتی

فسفر برنز از مس- قلع-فسفر تشکیل گردیده است . در ساخت بوش های برنزی، فنر، پیچ و مهره و موقعیتهای مختلفی که خواص مقاومت در برابر خستگی، پوشش دهی و خوردگی شیمیایی اهمیت زیادی دارد (مانند پروانه کشتی در محیط دریایی) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به‌طور معمول درجات A , C و E – C51000، C52100، C50700 در آلیاژهای غیر فلزی بکار می‌رود. ترکیبی از خواص فیزیکی خوب، ضریب هدایت الکتریکی قابل قبول و هزینه متوسط باعث استفاده از این آلیاژ در طیف گسترده از اشکال سیم‌هایی که در تماس با برق هستند و خواص مورد نیاز را برآورده می‌کنند استفاده گردد و همچنین این آلیاژ از آلیاژهایی مانند مس برلیم (برنز برلیم) بسیار ارزانتر است.

همچنین فسفر برنز (94.8٪ مس، ۵٪ قلع، 0.2٪فسفر) در دماهای بسیار پایین قابل استفاده است. خواص رسانایی الکتریکی و هدایت حرارتی کم باعث استفاده این آلیاژ در اتصالات الکتریکی که در دماهای بسیار پایین کار می‌کند شده‌است.بوش های فسفر برنزی در ساخت انواع بوش های برنزی مورد استفاده قرار میگیرد.

حمل و نقل سوخت هسته ای

مس را بدون حضور اکسیژن با فسفر آلیاژ می‌کنند (آلیاژ CuOFP) تا از اکسیداسیون بهتر محافظت شود. این آلیاژ به عنوان یک لایه ضخیم مقاوم در برابر خوردگی برای حمل و نقل سوخت هسته ای به صورت کپسولهای بلند در دسترس است.

کپسول حمل سوخت هسته ای از آلیاژ CuOFP

کاربرد در کامپیوتر UNIVAC

نوار مغناطیسی برای اولین بار در سال ۱۹۵۱ برای ضبط داده‌های کامپیوتری در کامپیوتر UNIVAC شرکت Eckert-Mauchly مورد استفاده قرار گرفت. UNISERVO یک نوار نازک فلزی به عرض 285/. اینچ (حدود۷/۱۲ میلیمتر) از فسفر برنز پوشش داده شده با نیکل است. تراکم ثبت اطلاعات ۱۲۸ کاراکتر به ازای هر اینچ (۱۹۸ کاراکتر بر میکرومتر) در سرعت خطی ۱۰۰ اینچ بر ثانیه (۲٫۵۴ متر بر ثانیه) و نرخ ثبت اطلاعات ۱۲۸۰۰ کاراکتر بر ثانیه است.

کاربرد در آلات موسیقی

برای ساخت سنج‌ها در آلات موسیقی فسفر برنز به برنج به علت انعطاف‌پذیری بیشتر ترجیح داده می‌شود . که این موضوع باعث ایجاد طیف گسترده‌تری از اصوات و پایداری بهتر می‌گردد. فسفر برنز یکی از چندیدن آلیاژ مس است . که جایگزین مناسبی برای آلیاژ برنج زرد در ساختن بدنه سازهای بادی می‌باشد. نمونه سازها با آلیاژهای مس از میان خانواده آلیاژ برنج ترامپت، شیپور و ساکسیفون می‌باشند.

سیم گیتار ساخته شده از فسفر برنز

علاوه بر رنگ متمایز سازهایی که با آلیاژهای مس تولید می گردد ، این سازها باید توسط نوازندگان، فروشندگان و طراحان از نظر هارمونیک اصوات تولید شده مورد تأیید باشند. بدنه ساکسیفون مدل ۹۰۲/۹۹۲ ساخت شرکت Yanagisawa از فسفر برنز ساخته شده‌است. بدنه مدلهای ۹۰۱/۹۹۱ ساخت این شرکت از آلیاژ برنج است.

برخی از سیم سازهایی مانند گیتارهای آگوستیک، گیتار الکتریک و ویالون نیز از فسفر برنز ساخته شده‌است. شرکتهای Buckeye Music و Suzuki Musical Instrument Corporation از فسفر برنز در ساخت بدنه ساز دهنی استفاده می‌کنند. برخی از سنج‌های درام هم از فسفر برنز تولید گردیده‌است.

انواع مختلف

افزایش مقدار فسفر باعث ایجاد یک ترکیب سخت Cu₃P (فسفید مس) خواهد شد . نهایتا باعث شکنندگی فسفر برنز می‌گردد که کاربرد کمتری دارد.حدود سال ۲۰۰۱، شرکت Olin Corporation یک آلیاژ جدید از فسفر برنز توسعه داد . که عناصر آن به صورت زیر است:

• فلز روی – ۹/۹٪
• فلز قلع – ۲/۲٪
• آهن – ۹/۱٪
• فسفر – ۰۳/۰٪
• مس – ۹۷/۸۵٪

شرکت Olin Corporation از این آلیاژ در اتصالات الکتریکی و الکترونیکی استفاده کرده‌است .

tenor و ساکسیفون تولید شده از فسفر برنز

گروه صنعتی فولاد کاران از سال ۱۳۷۰فعالیت خود را در زمینه‌ی تولید و تامین مقاطع مختلف فولادی و آهن, از قبیل میلگردهای فولادی و آلیاژی , میلگردهای ساختمانی, انواع مقاطع ترانسمیسیون , ورق‌های آلیاژی , ورق‌های روغنی و سیاه و گالوانیزه‌ی هفت الماس ,آغاز نموده است . تلاش مجموعه فولادکاران در این مدت در جهت رضایتمندی و تامین دقیق سفارشات معطوف بوده است.
ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید:
اینستاگرام : https://www.instagram.com/folad_karan_tehran
فیسبوک: https://www.facebook.com/jamal.fazli.948
لینکدین: https://www.linkedin.com/in/jamal-fazli-65890a1b6
پینترست: https://nl.pinterest.com/fuladk
آپارات: https://www.aparat.com/FuladKaran