برنز چیست؟ فلز باستان با کاربردهای مدرن

برنز، آلیاژی متشکل از مس و قلع است که از دیرباز به دلیل استحکام، چکش‌خواری و مقاومت در برابر خوردگی، مورد استفاده بشر قرار گرفته است. قدمت استفاده از برنز به حدود 3500 سال قبل از میلاد مسیح باز می‌گردد و در دوران باستان، به عنوان عصر برنز شناخته می‌شود. برنز در ساخت ابزارآلات، جنگ‌افزارها، ظروف، مجسمه‌ها و زیورآلات در دوران باستان به کار می‌رفت. امروزه از برنز در ساخت قطعات صنعتی مانند یاتاقان‌ها، بوش‌ها، فنرها، پمپ‌ها و شیرآلات استفاده می‌شود. به دلیل زیبایی و تنوع رنگی، از برنز در ساخت مجسمه‌ها، ظروف تزئینی و سایر اشیاء هنری نیز استفاده می‌شود.

ایران سابقه طولانی در تولید و استفاده از برنز دارد. اشیاء برنزی بسیاری در ایران باستان کشف شده‌اند که نشان دهنده مهارت و ظرافت صنعتگران ایرانی در آن زمان است. امروزه نیز در ایران، برنز در صنایع مختلف و همچنین در ساخت اشیاء هنری و تزئینی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

حال که به اهمیت این فلز پی بردید، در ادامه با صباپروفیل همراه باشید تا به بررسی سیر تحول این فلز از گذشته تا امروز پرداخته و به تمام سوالات شما در این زمینه پاسخ دهیم.

تاریخچه برنز در گذر زمان: سیر تحول این فلز از گذشته تا امروز

برنز تاریخچه ای طولانی دارد که در کاربردهای متنوعی بنا شده است. از ابزارهای اولیه عصر برنز تا کاربردهای صنعتی امروزی. به سختی می توان ماده دیگری را تصور کرد که مانند برنز اثر خود را بر تمدن گذاشته باشد. برنز یک فلز باستانی است که بیش از شش هزار سال است که از نظر کاربردی و تزئینی استفاده می شود. محبوبیت و جذابیت آن با گذشت زمان از بین نمی رود. اگرچه انسان قبل از برنز از فلزاتی مانند مس استفاده می کرد، اما کشف برنز، دوران جدیدی از تسلط بشر بر فناوری را آغاز کرد. عصر برنز اولین لحظه واقعاً دگرگون کننده در تمدن بود. برای اولین بار، وابستگی بشر به مواد بی اثر و کمتر چکش خوار کاهش یافت. سنگ یا چوب به سرعت با برنز بسیار پیشرفته تر جایگزین شد.

این تغییر پیشرفت های شگرف و گسترده ای را در ابزارسازی، اسلحه سازی و کشاورزی به همراه داشت. استفاده از آن در روش‌های آبیاری کشاورزی، در تسلیحات برای سربازان، و همچنین برای کشتی‌سازی و مهار حیوانات که سپس می‌توان از آن برای حمل مواد استفاده کرد، بدین معنا بود که اولین تمدن‌های بزرگ به دلیل این ماده جدید توانستند شکوفا شوند. برای بیش از سه هزار سال، متالورژی برنز در خط مقدم هر پیشرفت فناوری قرار داشت. سپس، عصر برنز جای خود را به عصر آهن داد.

با گذشت زمان، وابستگی ما به برنز برای ساخت ابزار و سلاح کاهش یافت. با این حال، برنز جان تازه‌ای در مجسمه‌ها و کاربردهای زینتی پیدا کرد. در نتیجه، یک سنت تزئینی، که هنوز هم تا به امروز ادامه دارد، آغاز شد. برنز به دلیل دوام و تطبیق پذیری آن، بر خلاف اکثر مواد، به زیبایی پیر می شود و این بدان معنی است که زیبایی آن جاودانه است. از مجسمه های یونان باستان گرفته تا ساختمان سیگرام در میدتاون منهتن، برنز همیشه فلز انتخابی برای هنرمندان و معمارانی بوده است که مایل به اظهار نظر هستند.

برنز تاریخچه طولانی و متنوعی دارد، یک فلز آلیاژی، متشکل از مس و قلع. اگرچه داستان منشأ آن مورد بحث است، اعتقاد بر این است که به طور تصادفی یا عمدی کشف شد که با افزودن قلع – و در اصل آرسنیک – به مس، می‌توان فلزی را ایجاد کرد که به طور قابل‌توجهی قوی‌تر، کارآمدتر و قابل استفاده‌تر بود. انعطاف پذیرتر نسبت به هر یک از فلزات مرکب آن. به طور معمول، اکثر برنزهای مدرن از 88٪ مس و 12٪ قلع تشکیل شده است. این ترکیب را می توان با توجه به نیاز تنظیم کرد.

برخلاف اکثر فلزات دیگر که به شدت از اکسید شدن و خوردگی رنج می برند، اکسیداسیون به برنز کمک می کند. اکسید شدن یک سد محافظ را تشکیل می دهد که به فلز متمایز و زیبا و سبز مایل به آبی پتینه می دهد. برای بسیاری، این پتینه طبیعی بسیار مطلوب است و به جذابیت برنز بسیار می افزاید. خواص شیمیایی آن، برنز را به ویژه در برابر آب دریا مقاوم می کند که خود به شدت خورنده است. یک واقعیت کمتر شناخته شده در مورد برنز این است که خواص ضد میکروبی طبیعی زیادی نیز دارد. در نتیجه، برنز می تواند ویروس ها و باکتری های مضری را که روی آن زندگی می کنند را از بین ببرد.

مطالعه بیشتر: هر آنچه در رابطه با آلیاژ برنج و برنز باید بدانید

چه برای چیزی به بزرگی نمای یک ملک ساحلی رو به اقیانوس، یا صرفاً یک میز قهوه‌خوری برای اتاق نشیمن شما، چند متریال دیگر مانند برنز می‌توانند محیط اطراف خود را با چنین ظاهری کلاسیک و بدون دردسر آغشته کنند؟ از دوران باستان تا امروز، جذابیت برنز غیرقابل انکار است. به دلیل دوام، تطبیق پذیری و زیبایی جاودانه اش، در شش هزار سال گذشته دوام آورده است. ما معتقدیم که برنز یکی از زیباترین مواد موجود است. برای ما، برنز فقط نماد گذشته نیست. توانایی آن برای تغییر کاربری در طول تاریخ همچنان به ما الهام می‌بخشد.

برنز چیست؟

برنز، آلیاژی است که به طور سنتی از مس و قلع تشکیل شده. برنز مدرن معمولاً 88 درصد مس و 12 درصد قلع است. برنز از علائق تاریخی استثنایی برای بسیاری از انسان‌ها بوده است و هنوز کاربردهای گسترده ای دارد. قدیمی‌ترین مصنوعات برنزی در حدود 4500 سال قبل از میلاد ساخته شده‌اند، اگرچه استفاده از برنز در مصنوعات تا مدت‌ها بعد، در هزاره دوم پیش از میلاد در عصر برنز رایج نشد.

نسبت مس و قلع به طور گسترده ای متفاوت بود (از 67 تا 95 درصد مس در مصنوعات باقیمانده)، اما در قرون وسطی در اروپا، نسبت های خاصی مشخص شد که خواص خاصی را به همراه داشت. آلیاژی که در یک نسخه خطی یونانی قرن یازدهم در کتابخانه سنت مارک در ونیز توصیف شده است، دارای نسبت یک پوند مس به دو اونس قلع (8 به 1) است که تقریباً در زمان‌های بعد برای فلز برنز استفاده می‌شد. برخی از برنزهای مدرن اصلاً حاوی قلع نیستند و فلزات دیگری مانند آلومینیوم، منگنز و حتی روی جایگزین شده‌اند.

برنز سخت تر از مس است، زیرا در نتیجه آلیاژ آن فلز با قلع یا فلزات دیگر است. برنز همچنین ذوب‌پذیرتر است (یعنی راحت‌تر ذوب می‌شود) و از این رو ریخته‌گری آن آسان‌تر است. سخت‌تر از آهن خالص است و در برابر خوردگی بسیار مقاوم‌تر است. جایگزینی آهن به جای مفرغ در ابزارها و سلاح ها از حدود 1000 سال قبل از میلاد، نتیجه فراوانی آهن در مقایسه با مس و قلع بود تا هر گونه مزیت ذاتی آهن. علاوه بر استفاده سنتی آن در سلاح و ابزار، برنز به طور گسترده ای در ضرب سکه استفاده می شد. بیشتر سکه‌های مسی در واقع برنز بودند، معمولاً حدود 4 درصد قلع و 1 درصد روی.

رمز و راز ماندگاری برنز: چرا این فلز تا این حد بادوام است؟

یکی از مهم‌ترین خواص برنز، دوام و ماندگاری آن است. اشیاء برنزی بسیاری از دوران باستان کشف شده‌اند که نشان دهنده مقاومت بالای این فلز در برابر عوامل مخرب محیطی است. برنز به دلیل تشکیل یک لایه اکسید نازک و پایدار بر روی سطح خود، در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاوم است. این لایه اکسید، فلز زیرین را از تماس با اکسیژن و رطوبت محافظت می‌کند.

برنز فلزی سخت و محکم است و می‌تواند در برابر تنش‌های مکانیکی مقاومت کند. این امر باعث می‌شود که اشیاء برنزی در برابر ضربه و ساییدگی مقاوم باشند. برنز همچنین قابل بازیافت است و می‌توان از ضایعات آن برای تولید محصولات جدید استفاده کرد. این امر باعث می‌شود که برنز به عنوان یک فلز پایدار و دوستدار محیط زیست شناخته شود.

ترکیب شیمیایی برنز، به خصوص نسبت مس به قلع، بر خواص و ماندگاری آن تاثیر می‌گذارد. به طور کلی، برنزهایی که قلع بیشتری دارند، در برابر خوردگی مقاوم‌تر هستند. کیفیت فرایند تولید برنز، بر استحکام و ماندگاری آن تاثیر می‌گذارد. برنزهایی که با دقت و ظرافت بیشتری تولید می‌شوند، در برابر عوامل مخرب محیطی مقاوم‌تر هستند. درنهایت شرایط محیطی مانند رطوبت، دما و pH، بر ماندگاری برنز تاثیر می‌گذارند. برنز در محیط‌های خشک و خنک عمر طولانی‌تری دارد.

برنز از نظر سختی و استحکام با افزودن مقدار کمی فسفر بهبود می یابد. برنز فسفر ممکن است حاوی 1 یا 2 درصد فسفر در شمش و ردپایی صرف پس از ریخته‌گری باشد، اما با این وجود استحکام آن برای کاربردهایی مانند پیستون پمپ، دریچه‌ها و بوشینگ‌ها افزایش می‌یابد. همچنین در مهندسی مکانیک برنزهای منگنز مفید هستند که ممکن است در آنها قلع کم یا اصلا وجود نداشته باشد اما مقادیر قابل توجهی روی و تا 4.5 درصد منگنز وجود داشته باشد. برنزهای آلومینیومی، حاوی 16 درصد آلومینیوم و مقادیر کمی از فلزات دیگر مانند آهن یا نیکل، به ویژه قوی و مقاوم در برابر خوردگی هستند.

تفاوت برنج و برنز

از نظر تاریخی، برنز از مس و قلع و برنج از مس و روی ساخته می‌شد. امروزه خطوط بین این دو تارتر است و برنز اغلب به عنوان نوعی برنج شناخته می شود. در بسیاری از مواقع آلیاژ مس یک اصطلاح شامل برنج و برنز است.

مطالعه بیشتر: تفاوت‌های بین مس، برنج و برنز را بیشتر بشناسیم

جمع‌بندی

برنز یک فلز همه کاره و محبوب برای کار با آن برای پروژه های مختلف است، از قطعات خودرو و دریایی گرفته تا آلات و ابزار موسیقی. به لطف برخی از ویژگی های آن، از جمله مقاومت در برابر خوردگی و سطوح اصطکاک کم، می تواند از برنامه های کاربردی در صنایع مختلف پشتیبانی کند. در این مقاله نگاهی به خواص، ویژگی ها و کاربردهای برنز خواهیم انداخت.

پرسش و پاسخ

فلزات, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 16 بهمن 1402