Durante muchos milenios, el hombre ha experimentado con varios metales y obtenido de ellos más y más aleaciones de alta resistencia. Para esto, se utilizaron una variedad de elementos químicos. La Edad del Bronce es una era durante la cual se hizo popular una aleación de estaño y cobre (CuSn6). ¿Qué es este material y por qué fue tan popular?
Historia de la Edad del Bronce
Gracias a la mejora en el procesamiento de metales como el cobre y el estaño, en el año 3000 a. C. comenzó la Edad del Bronce. Se caracteriza por la producción activa de una aleación como el bronce, que se utilizaba para fabricar herramientas y joyas.
En la industria metalúrgica moderna, además del cobre y el estaño, también se utilizan materiales como el aluminio, el fósforo, el plomo y el zinc. El nombre en sí proviene de la palabra persa "berenj", que se traduce como "cobre".
Se sabe que el primer bronce se hizo a partir de Cu y arsénico y se llamó arsénico. Sin embargo, debido a su toxicidad, muy rápidamentecambiado a peltre. No es sorprendente que los herreros fueran a menudo representados como feos y mutilados. De hecho, lo fue. El contacto prolongado con el arsénico tuvo un efecto muy malo en su cuerpo. Por esta razón, una aleación de cobre y estaño se llama bronce, ya que son estos componentes los que están presentes con mayor frecuencia.
Características del bronce
Todos sabemos que un metal como el cobre es muy blando, dúctil y absolutamente frágil. Al mismo tiempo, tiene una conductividad eléctrica y térmica muy alta. Una aleación de estaño y cobre es un material que supera significativamente las características de estos elementos químicos por separado. En otras palabras, el bronce tiene una alta dureza, resistencia, pero al mismo tiempo es bastante fusible.
El descubrimiento de esta aleación jugó un papel importante en la industria metalúrgica. A pesar de que posteriormente se inventaron muchos otros materiales, aún hoy es muy popular debido a sus buenas propiedades mecánicas.
La capacidad del bronce para resistir la corrosión
Una de las propiedades más importantes de una aleación es su resistencia a la corrosión. Esto es especialmente cierto para aquellas composiciones en las que hay un contenido significativo de manganeso y silicio (más del 2%).
Se ha encontrado que el bronce presenta una alta resistencia a la corrosión en contacto con agua (marina y agua dulce), álcalis y ácidos concentrados, sulfatos y cloruros de metales ligeros y gases secos (bronce sin estaño).
Por supuesto, en generallas propiedades de corrosión de la aleación dependen de los elementos de aleación. Así, un alto contenido de plomo reduce la capacidad de resistir la corrosión, mientras que el níquel aumenta esta propiedad.
Tipos de bronce
Los elementos de aleación, que pueden estar en la composición de esta aleación, pueden cambiar significativamente sus propiedades, y el tipo de bronce también depende de ellos. Además, el estaño puede ser reemplazado por otros elementos. Por ejemplo, BrAMTS-7-1 se puede descifrar de la siguiente manera: 92 % cobre, 7 % aluminio, 1 % manganeso. Esta marca de bronce no contiene estaño por lo que tiene una alta resistencia a la carga alterna. Se utiliza para fabricar pernos, tornillos, tuercas y piezas para instalaciones hidráulicas.
Otro ejemplo es el bronce de fundición de estaño de la marca BrO10S10. Contiene hasta un 83 % de cobre, un 9 % de estaño, un 8 % de plomo y hasta un 0,1 % de hierro, silicio, fósforo y aluminio. Está diseñado para piezas que funcionan bajo altas presiones específicas, como cojinetes lisos.
A pesar de que el bronce es una aleación de estaño y cobre, en algunos casos no se utiliza un elemento químico como el Sn. Otro ejemplo de bronce sin estaño es resistente al calor. Para su fabricación solo se utiliza cobre 98-99% y cadmio 1-2%. Un ejemplo es la marca BrKd1. Es un bronce de cadmio resistente al calor con alta resistencia al calor y conductividad eléctrica. Puede ser utilizado para la fabricación de partes de máquinas de soldar por resistencia, colectores de motores eléctricos y otras partes que operan a altas temperaturas y requieren buenaconductividad.
Otro tipo de aleación que se utiliza para fabricar juntas en cojinetes y casquillos de automóviles es el bronce al estaño mecanizado a presión. Una aleación de cobre y estaño contiene elementos de aleación como plomo (4 %), zinc (4 %), aluminio (0,002 %), hierro (0,005 %). El grado de acero se llama BrOTsS4-4-4. Es gracias al porcentaje de estos elementos químicos que esta aleación puede ser procesada por presión y corte. El color del bronce también depende de las impurezas. Por lo tanto, cuanto menos cobre contiene la aleación, menos pronunciado es el color: más del 90 % - rojo, hasta el 80 % - amarillo, menos del 35 % - gris acero.
Trabajo en bronce
Como se mencionó anteriormente, una aleación de estaño y cobre es un material bastante duradero. Es difícil de afilar, cortar y trabajar con presión. En general, este es un material de fundición con baja contracción, alrededor del uno por ciento. E incluso a pesar de la baja fluidez y la tendencia a la segregación, el bronce se utiliza para realizar fundiciones con configuraciones complejas. El casting artístico no es una excepción.
Los elementos de aleación que se añaden a una aleación de estaño y cobre mejoran sus propiedades y reducen el precio. Por ejemplo, la aleación con plomo y fósforo mejora el procesamiento del bronce, mientras que el zinc aumenta su resistencia a la corrosión. Para ciertos fines, se fabrican aleaciones deformadas. Cambian fácilmente su apariencia cuando se usan forja en frío.
Ámbito de aplicación
Por supuesto, el uso del bronce no pierde su popularidad en nuestro tiempo. Recuerdoproductos, elementos decorativos de interior, adornos para cancelas y portillos… Además, la aleación se utiliza para la fabricación de herrajes (tiradores, bisagras, cerraduras) y de fontanería (grifería, grifería, juntas, grifos). En áreas industriales, el bronce también tiene amplias áreas de uso. Por lo tanto, la aleación de fundición se utiliza para fabricar cojinetes, anillos de sellado y casquillos.
El uso generalizado del bronce se ve particularmente afectado por sus propiedades corrosivas. Por ello, se utiliza para la fabricación de piezas de mecanismos que funcionan en constante contacto con el agua. La alta elasticidad de la aleación permite fabricar resortes y piezas de instrumentación a partir de ella.
Bronce fundido
Por supuesto, cada aleación tiene sus pros y sus contras. El bronce es una aleación que se compone de cobre y estaño, por lo que tolera perfectamente cualquier refundición. Se puede utilizar varias veces para propósitos completamente diferentes. Por otro lado, si el bronce contiene una gran cantidad de impurezas como magnesio, silicio, aluminio, entonces las propiedades mecánicas pueden disminuir durante la refundición.
Esto se debe al hecho de que los elementos de aleación que mejoran las características del bronce se oxidan durante la fusión y forman óxidos refractarios, que se encuentran a lo largo de los límites de la red cristalina. Rompen la unión entre los granos, lo que hace que el bronce sea más quebradizo.
Cómo distinguir el bronce del latón y el cobre
Una de las preguntas más comunes es la diferenciaesta aleación de otras de apariencia similar. Por supuesto, dentro de la industria y con la ayuda de reactivos especiales, esto es bastante simple. Pero, ¿y si necesita determinar el material en casa?
Comencemos con el hecho de que la aleación consiste en estaño y cobre. Las masas de estas sustancias en porcentaje pueden ser diferentes. Cuanto más cobre, más brillante será el color, pero debido al contenido de estaño en la aleación, será un orden de magnitud más pesado que, por ejemplo, el Cu puro.
Si comparamos el bronce con el latón, este último tiene un tinte más amarillento. El cobre en sí es muy dúctil, pero las aleaciones a base de él son bastante elásticas y duras. También puede determinar qué material está frente a usted calentándolo. Entonces, en el latón, bajo la influencia de altas temperaturas, se libera óxido de zinc y el producto adquiere una "placa" cenicienta. Pero el bronce, cuando se calienta, no cambiará sus propiedades.
Obras de arte
Muy a menudo puedes encontrar varias estatuillas y estatuillas de bronce. Se crearon muchas obras de arte en la antigüedad y en la Edad Media.
Las aleaciones que contienen cobre y estaño se utilizan para fabricar:
- Cercos y puertas, que no solo son increíblemente hermosos, sino también duraderos.
- Elementos de estructuras de escaleras.
- Recuerdos y composiciones escultóricas.
- Aparatos de iluminación decorativa: apliques y candelabros.
- Artículos para la decoración de interiores.
Para mear lo necesariocomposición, cree un modelo especial de madera, yeso o materiales poliméricos, el llamado moldeado. Las cavidades de esta figura se rellenan con arcilla y se retiran después del vaciado. Después de la fabricación, la superficie puede recubrirse con oro, níquel, cromo o plata.
Es muy importante tener en cuenta que, por regla general, se utiliza una aleación de estaño y cobre sin elementos de aleación para hacer obras de arte. Esto se debe al hecho de que cuantos más componentes estén presentes en el bronce, mayor será su contracción, lo que afecta negativamente la calidad y la forma del producto.
