pronssit

Tinipronssi ja fosforipronssi

Kuparin ja tinan seokset olivat ensimmäisiä ihmiskunnan noin neljä tuhatta vuotta sitten kehittämiä metalliseoksia, ja niitä käytettiin kolikoissa, aseissa, työkaluissa, koruissa ja koristeissa. Ne mullistivat ihmisen elintavat, minkä vuoksi arkeologit nimesivät ajanjakson pronssikaudeksi.

Nykyaikana on kehitetty 4-8-prosenttista tinaa sisältäviä taottuja pronsseja, jotka ovat kovempia, vahvempia ja jäykempiä kuin taotut messingit, ja nauha- ja lankamuodossa niitä valmistetaan yhdistelmänä, jossa yhdistyvät korkea myötölujuus ja hyvä korroosionkestävyys. Pienten fosforimäärien (0,01-0,45 %) lisääminen lisää kovuutta, väsymiskestävyyttä ja kulutuskestävyyttä, minkä vuoksi niitä käytetään esimerkiksi jousissa, palkeissa, joustavissa letkuissa, kiinnittimissä, muurauskiinnikkeissä, akseleissa, venttiilien karoissa, hammaspyörissä ja laakereissa.

Elementtien, tässä tapauksessa tinan ja fosforin, lisääminen kuparin kanssa voi johtaa alhaisempaan sähkönjohtokykyyn verrattuna puhtaaseen kupariin. Yleisimmin käytetty fosforipronssi sisältää 0,2 % fosforia ja 5 % tinaa, ja sen sähkönjohtavuus on 15 % IACS (kupari on 100 % IACS). Korkean myötölujuuden, joka antaa hyvän kosketusvoiman, ja hyvän korroosionkestävyyden yhdistelmä tekee tästä pronssista kuitenkin ihanteellisen monenlaisiin pieniin sähköliittimiin, kytkimiin, virtaa johtaviin jousiin ja roottoritankoihin. Nämä ominaisuudet säilyvät korkeissa käyttölämpötiloissa.

Tuotetuissa lyijytetyissä fosforipronsseissa (3-4 % lyijyä) yhdistyvät edellä mainitut ominaisuudet erinomaiseen työstettävyyteen ja huomattavaan itsevoiteluun, itsestään istuvuuteen ja suuntautumiseen laakerisovelluksissa sekä erinomaiseen takertumiskestävyyteen. Käyttökohteita ovat mm. työntölevyt, laakeriholkit, nokka-akselit, kytkinlevyt, monimutkaisesti työstetyt kiinnittimet ja muut sorvatut osat, kellojen ja kojeiden osat, hammaspyörät, hammasrattaat, pumppujen ja venttiilien karat ja kaiverretut osat.

Fosforipronssit, joissa on korkeampia tinapitoisuuksia, ovat saatavissa kaikissa yleisimmissä valumuodoissa. Niissä on jopa 13 % tinaa ja 2,5 % lyijyä (työstettävyyden vuoksi) ja nikkeliä (lujuuden ja kovuuden vuoksi), ja niitä käytetään laajalti laakereissa ja hammaspyörissä.

Kellometalli
Fosforipronssia, jossa on 20-24 % tinaa, on käytetty vuosisatojen ajan kaikentyyppisten kellojen, kuten kirkon-, käsi- ja laivakellojen, hiekkavaluun. Kellot työstetään ja kiillotetaan huolellisesti, jotta niistä saadaan täsmälliset äänet. Ilmakehässä kellot patinoituvat hitaasti, mikä suojaa pintaa lisäkorroosiolta ja johtaa erittäin pitkään käyttöikään.

Alumiinipronssia

Nämä ovat kupariseoksia, joissa on 5-12 % alumiinia ja joissakin lisäaineina rautaa, nikkeliä, mangaania ja piitä. Ne ovat vahvempia kuin messingit tai tinapronssit, ja niiden korroosionkestävyys on parempi, koska niissä on kova, kiinni oleva, suojaava alumiinioksidikalvo (Al2O3). Niillä on houkutteleva kultainen väri, ja ne haalistuvat ajan myötä hyvin vähän. Alumiinipronssia käytetään pääasiassa merivesisovelluksissa, kuten:

• Kiinnikkeet
• Pumput ja venttiilikomponentit
• Putkiliitokset
• Lämmönsiirtimet
• Laakerit
• Propellit.

Merenkulkusovelluksissa ne täyttävät tarkat Def Stan (Defence Standard) -spesifikaatioiden (aiemmin Naval Engineering Standard – NES) vaatimukset, ja niitä käytetään laajalti MOD:n (puolustusministeriön) sovelluksissa.

Kestävyys ja kultainen väri tekevät alumiinipronssista houkuttelevan ehdotuksen arkkitehdeille, esimerkiksi Lontoon Kew Gardensissa sijaitsevan Sackler Crossingin Sackler Crossingin valettuina pystykaiteina. Tässä hankkeessa käytetty metalliseos oli CuAl8Fe3; kaiteet kiillotettiin vaadittuun viimeistelyyn ja vahattiin paikan päällä.

Nikkeli-alumiinipronssi
Alumiinipronssiseoksista nikkeli-alumiinipronssi-ryhmään kuuluva ryhmä on yleisimmin käytetty. Näillä seoksilla on korkea lujuus, korroosion-, kulumisen- ja hankauskestävyys, ja niitä on ajan mittaan mukautettu suorituskyvyn optimoimiseksi. Ne voivat tarjota ominaisuuksien yhdistelmän, joka tarjoaa taloudellisen vaihtoehdon muuntyyppisille seosjärjestelmille, ja niiden käyttökohteisiin kuuluvat muun muassa liikennelentokoneiden laskutelineiden laakerit.

CDA:n julkaisu Guide to Nickel Aluminium Bronze for Engineers tarjoaa käytännön opastusta insinööreille, jotka haluavat määritellä, suunnitella tai valmistaa nikkeli-alumiinipronssikomponentteja merenkulku-, ilmailu- ja avaruusteollisuuteen ja muille aloille.

Klikkaa tästä nähdäksesi julkaisusivun, jonka yksittäiset osat ovat ladattavissa.

Klikkaa tästä ladataksesi sen kokonaisuudessaan.

Piipronssia

Piipronssia

Tämä on kupariseos, jossa on 3 % piitä ja 1 % mangaania. Siinä on hyvä yhdistelmä lujuutta, sitkeyttä, korroosionkestävyyttä ja hitsattavuutta. Sitä käytetään arkkitehtonisissa sovelluksissa, kuten:

• Oven helat
• Kiskot
• Kirkko-ovet
• Ikkunanpuitteet
• Saranat
• Seinänauhat
• Kiinnitysmateriaali merenkulkualan sovelluksissa.

Seos on kuvanveistäjien ja metalliseppien suosiossa työstettävyytensä, pitkäikäisyytensä ja viehättävän kultaisen pronssin värinsä vuoksi.

Pii-pronssia käytetään laajalti myös merenkulkualan laitteisiin ja kiinnittimiin, kuten pultteihin, puristimiin, ruuveihin, muttereihin, niitteihin ja U-pultteihin.

Mangaanipronssi ja arkkitehtoninen pronssi

Koostumukseltaan nämä metalliseokset ovat messinkiä, mutta ne ovat saaneet ”pronssi”-nimityksen värinsä vuoksi. Mangaanipronssi CuZn40Mn1Pb1 (CW720R) on arkkitehtonisiin sovelluksiin käytettävä messinki, jossa mangaani johtaa viehättävän suklaanruskean värin muodostumiseen.

Käsitettä ”arkkitehtoninen pronssi” käytetään toisinaan lyijypinnoitetusta alumiinipronssi CuZn41Pb1Al (CW620N) -messingistä, joka alumiinin ansiosta kehittää viehättävän kullanvärisen kiillon. Kaikkien messinkiseosten tavoin tässä seoksessa yhdistyvät pitkäikäisyys ja esteettisyys, jotka paranevat ajan myötä ja antavat ylellisyyden ja arvokkuuden tunteen mille tahansa rakennukselle sekä sisällä että ulkona. Sitä on saatavana profiileina ja suorakaiteen muotoisina tankoina, ja sitä käytetään ikkunanpuitteissa, verhouksissa, ovissa ja verhoseinissä. Se viimeistellään yleensä vahaamalla ulkonäön säilyttämiseksi.