Bronze

Tin Bronze and Phosphor Bronze

Dessa legeringar av koppar och tenn var de första metalliska legeringar som utvecklades av mänskligheten för cirka fyra tusen år sedan och användes till mynt, vapen, verktyg, smycken och prydnadsföremål. De revolutionerade människans sätt att leva, vilket ledde till att arkeologerna gav perioden namnet bronsåldern.

I modern tid har man utvecklat smidda bronslegeringar med 4-8 % tenn som är hårdare, starkare och styvare än smidda mässingslegeringar och som i band- och trådform produceras med en kombination av hög sträckgräns och god korrosionsbeständighet. Tillsats av små mängder (0,01-0,45 %) fosfor ökar hårdhet, utmattningsbeständighet och slitstyrka, vilket leder till att de används i tillämpningar som fjädrar, bälgar, flexibla slangar, fästelement, fästelement för murverk, axlar, ventilspindlar, kugghjul och lager.

Legering av grundämnen med koppar, i det här fallet tenn och fosfor, kan resultera i lägre elektrisk ledningsförmåga jämfört med ren koppar. Den mest använda fosforbronsen för elektriska ändamål innehåller 0,2 % fosfor och 5 % tenn och har en elektrisk ledningsförmåga på 15 % IACS (koppar är 100 % IACS). Kombinationen av hög sträckgräns, som ger en god kontaktkraft, och god korrosionsbeständighet gör dock denna brons idealisk för ett brett spektrum av små elektriska kontakter, strömbrytare, strömförande fjädrar och rotorstänger. Dessa egenskaper bibehålls även vid höga driftstemperaturer.

Konstruerade blyhaltiga fosforbronser (3-4 % bly) kombinerar ovanstående egenskaper med en enastående bearbetbarhet och betydande självsmörjning, självsättning och justering i lagertillämpningar samt utmärkt motståndskraft mot frätning. Tillämpningarna omfattar tryckbrickor, lagerbussningar, kammar, kopplingsplattor, komplicerat bearbetade fästelement och andra svarvade delar, klock- och instrumentdelar, kugghjul, kugghjul, pinions, pump- och ventilspindlar samt graverade komponenter.

Fosforbronser med högre tennhalt finns tillgängliga i alla vanliga gjutformer. De innehåller upp till 13 % tenn och 2,5 % bly (för bearbetbarhet) och nickel (för styrka och hårdhet) och används ofta för lager och kugghjul.

Bell Metal
Fosforbrons med 20 till 24 % tenn har i århundraden använts för sandgjutning av klockor av alla slag, t.ex. kyrkklockor, handklockor och fartygsklockor. Klockorna bearbetas och poleras noggrant för att ge exakt de toner som krävs. I atmosfären kommer klockorna långsamt att patinera, vilket skyddar ytan från ytterligare korrosion, vilket leder till en mycket lång livslängd.

Aluminiumbrons

Detta är en legering av koppar med 5-12 % aluminium, vissa med tillsatser av järn, nickel, mangan och kisel, som finns i gjuten och smidd form. De är starkare än mässing eller tennbrons och har bättre korrosionsbeständighet tack vare en hård, vidhäftande, skyddande aluminiumoxidfilm (Al2O3). De har en attraktiv gyllene färg, med mycket liten anlöning med tiden. Aluminiumbronser används främst i havsvattentillämpningar, t.ex.:

• Fästelement
• Pumpar och ventilkomponenter
• Rörkopplingar
• Värmeväxlare
• Lager
• Propellrar.

För marina tillämpningar uppfyller de de exakta Def Stan-specifikationerna (Defence Standard) (tidigare Naval Engineering Standard – NES), och används ofta för MOD-applikationer.

Hållbarheten och den gyllene färgen gör aluminiumbrons till ett attraktivt förslag för arkitekter, t.ex. som gjutna upprättstående balustrader för Sackler Crossing i Kew Gardens i London. Den legering som användes för detta projekt var CuAl8Fe3. Balustraderna polerades till önskad finish och vaxades på plats.

Nickelaluminiumbrons
Av aluminiumbronslegeringarna är nickelaluminiumbronsgruppen den mest använda. Dessa legeringar har hög hållfasthet, korrosions-, slit- och gallringsbeständighet och har anpassats med tiden för att optimera prestandan. De kan erbjuda en kombination av egenskaper som erbjuder ett ekonomiskt alternativ till andra typer av legeringssystem, och deras tillämpningar omfattar landningsställningslager i kommersiella flygplan.

Den CDA-publikation Guide to Nickel Aluminium Bronze for Engineers erbjuder praktisk vägledning för ingenjörer som vill specificera, konstruera eller tillverka komponenter av nickelaluminiumbrons för marin-, flyg- och rymdindustrin och andra sektorer.

Klicka här för att se publikationens sida, där enskilda avsnitt kan laddas ner.

Klicka här för att ladda ner den i sin helhet.

Silikonbrons

Detta är en legering av koppar med 3 % kisel och 1 % mangan. Den har en bra kombination av styrka, duktilitet, korrosionsbeständighet och svetsbarhet. Den används i arkitektoniska tillämpningar som:

• Dörrbeslag
• Railings
• Kyrkodörrar
• Fönsterramar
• Gångjärn
• Väggband
• Fästmaterial för marina tillämpningar.

Legeringen är en stor favorit bland skulptörer och metallsmeder på grund av sin bearbetbarhet, livslängd och attraktiva gyllene bronsfärg.

Silikonbrons används också i stor utsträckning för marina beslag och fästelement som bultar, klämmor, skruvar, muttrar, nitar och U-bultar.

Manganbrons och arkitektonisk brons

Enligt sin sammansättning är dessa legeringar mässing, men har fått namnet ”brons” på grund av sina färger. Manganbrons CuZn40Mn1Pb1 (CW720R) är en mässing som används för arkitektoniska tillämpningar där manganet leder till att det bildas en attraktiv chokladbrun färg.

Tecknet ”arkitektonisk brons” används ibland för en blyad aluminiummässing CuZn41Pb1Al (CW620N) som på grund av aluminiumet utvecklar en attraktiv gyllene lyster. I likhet med alla mässingar kombinerar denna legering livslängd med ett estetiskt tilltal som förbättras med tiden och ger en känsla av lyx och prestige till alla byggnader, både inomhus och utomhus. Den finns som profiler och rektangulära stänger och används för fönsterkarmar, fasadbeklädnad, dörrar och fasadväggar. Den avslutas vanligen med vaxning för att bibehålla utseendet.