Bronzen

Tin Brons en Fosfor Brons

Deze legeringen van koper en tin waren de eerste metaallegeringen die door de mensheid werden ontwikkeld, ongeveer vierduizend jaar geleden, en werden gebruikt voor munten, wapens, werktuigen, juwelen en ornamenten. Zij brachten een revolutie teweeg in de manier waarop de mens leefde, wat ertoe leidde dat archeologen de periode de Bronstijd noemden.

In de moderne tijd zijn smeedbare bronzen ontwikkeld met 4-8% tin, die harder, sterker en stijver zijn dan smeedbaar messing en, in de vorm van band en draad, worden vervaardigd met een combinatie van hoge vloeigrens en goede weerstand tegen corrosie. De toevoeging van kleine hoeveelheden (0,01-0,45%) fosfor verhoogt de hardheid, de weerstand tegen vermoeiing en de slijtvastheid, waardoor ze worden gebruikt in toepassingen als veren, balgen, flexibele buizen, bevestigingsmiddelen, metselwerkbevestigingen, assen, klepspindels, tandwielen en lagers.

Het legeren van elementen met koper, in dit geval tin en fosfor, kan resulteren in een lager elektrisch geleidingsvermogen in vergelijking met zuiver koper. Het meest gebruikte fosforbrons voor elektrische doeleinden bevat 0,2% fosfor en 5% tin en heeft een elektrisch geleidingsvermogen van 15% IACS (koper is 100% IACS). De combinatie van hoge vloeigrens, die een goede contactkracht geeft, en goede corrosiebestendigheid maken dit brons echter ideaal voor een breed scala van kleine elektrische connectoren, schakelaars, stroomvoerende veren en rotorstaven. Deze eigenschappen blijven behouden bij hoge bedrijfstemperaturen.

Gesmeed loodhoudend fosforbrons (3-4% lood) combineert bovenstaande eigenschappen met uitstekende verwerkbaarheid en aanzienlijke zelfsmering, zelfseating en uitlijning in lagertoepassingen en uitstekende weerstand tegen vastlopen. Toepassingen zijn onder meer drukringen, lagerbussen, nokken, koppelingsplaten, ingewikkeld bewerkte bevestigingsmiddelen en andere gedraaide onderdelen, klok- en instrumentonderdelen, tandwielen, rondsels, pomp- en klepspindels en gegraveerde onderdelen.

Fosforbronzen met een hoger tingehalte zijn verkrijgbaar in alle gangbare gietvormen. Ze hebben tot 13% tin en 2,5% lood (voor bewerkbaarheid) en nikkel (voor sterkte en hardheid) en worden veel gebruikt voor lagers en tandwielen.

Belmetaal
Een fosforbrons met 20 tot 24% tin wordt al eeuwenlang gebruikt voor het zandgieten van klokken van allerlei types, zoals kerkklokken, handklokken en scheepsbellen. De klokken worden zorgvuldig bewerkt en gepolijst om de exacte tonen te verkrijgen die nodig zijn. In de atmosfeer zullen de klokken langzaam patineren, waardoor het oppervlak tegen verdere corrosie wordt beschermd, wat leidt tot een zeer lange levensduur.

Aluminiumbrons

Dit zijn legeringen van koper met 5-12% aluminium, sommige met toevoegingen van ijzer, nikkel, mangaan en silicium, verkrijgbaar in gegoten en gesmede vorm. Zij zijn sterker dan messing of tinbrons en beter bestand tegen corrosie dankzij een harde, hechtende, beschermende aluminiumoxidelaag (Al2O3). Zij hebben een aantrekkelijke gouden kleur, die na verloop van tijd nauwelijks meer aangetast wordt. Aluminiumbrons wordt vooral gebruikt in zeewatertoepassingen, zoals:

• Bevestigingsmiddelen
• Pompen en kleponderdelen
• Pijpfittingen
• Warmtewisselaars
• Lagers
• Propellers.

Voor toepassingen op zee voldoen zij aan de strenge Def Stan (Defence Standard)-specificaties (voorheen Naval Engineering Standard – NES), en worden zij op grote schaal gebruikt voor MOD-toepassingen.

De duurzaamheid en gouden kleur maken aluminiumbrons aantrekkelijk voor architecten, bijvoorbeeld als gegoten rechtopstaande balustrades voor de Sackler Crossing in Kew Gardens, Londen. De voor dit project gebruikte legering was CuAl8Fe3; de balustrades werden tot de vereiste afwerking gepolijst en ter plaatse in de was gezet.

Nikkelaluminiumbrons
Van de aluminiumbronslegeringen is de nikkelaluminiumbronsgroep de meest gebruikte. Deze legeringen hebben een hoge sterkte, corrosie-, slijtage- en wrijvingsweerstand en zijn in de loop der tijd aangepast om de prestaties te optimaliseren. Zij kunnen een combinatie van eigenschappen bieden die een economisch alternatief bieden voor andere soorten legeringssystemen, en hun toepassingen omvatten landingsgestellagers in commerciële vliegtuigen.

De CDA-publicatie Guide to Nickel Aluminium Bronze for Engineers biedt praktische richtlijnen voor ingenieurs die onderdelen van nikkelaluminiumbrons voor de scheepvaart, de ruimtevaart en andere sectoren willen specificeren, ontwerpen of produceren.

Klik hier om de publicatie pagina te bekijken, met individuele secties beschikbaar voor download.

Klik hier om het in zijn geheel te downloaden.

Silicium Brons

Dit is een legering van koper met 3% silicium en 1% mangaan. Het heeft een goede combinatie van sterkte, taaiheid, corrosiebestendigheid en lasbaarheid. Het wordt gebruikt in architectonische toepassingen zoals:

• Deurbeslag
• Rails
• Kerkdeuren
• Raamkozijnen
• Scharnieren
• Muurbanden
• Bevestigingsmateriaal voor marinetoepassingen.

De legering is zeer geliefd bij beeldhouwers en metaalsmeden vanwege de verwerkbaarheid, de lange levensduur en de aantrekkelijke goudbronzen kleur.

Siliciumbrons wordt ook veel gebruikt voor ijzerwaren en bevestigingsmiddelen voor de scheepvaart, zoals bouten, klemmen, schroeven, moeren, klinknagels en U-bouten.

Mangaanbrons en architectonisch brons

Deze legeringen zijn qua samenstelling messing, maar hebben de naam “brons” gekregen vanwege hun kleur. Mangaanbrons CuZn40Mn1Pb1 (CW720R) is een messing dat voor architectonische toepassingen wordt gebruikt, waarbij het mangaan leidt tot de vorming van een aantrekkelijke chocoladebruine kleur.

De term “architectonisch brons” wordt soms toegepast op een loodhoudend aluminium messing CuZn41Pb1Al (CW620N) dat, dankzij het aluminium, een aantrekkelijke gouden glans ontwikkelt. Zoals alle messinglegeringen combineert deze legering een lange levensduur met een esthetische aantrekkingskracht die met de tijd verbetert en een gevoel van luxe en prestige geeft aan elk gebouw, zowel binnen als buiten. De legering is verkrijgbaar in de vorm van profielen en rechthoekige staven en wordt gebruikt voor raamkozijnen, gevelbekleding, deuren en gordijngevels. Het wordt gewoonlijk afgewerkt met was om het uiterlijk te behouden.