آنالیز برنج و آلیاژ مس brass
آنالیز برنج و آلیاژ مس brass
آنالیز مواد برنجی و آلیاژ مس brass materials
آلیاژ مس نوعی آلیاژ با مس خالص به عنوان ماتریس و یک یا چند عنصر آلیاژی دیگر است.
مس خالص فلز قرمز رنگ است، سطح تشکیل فیلم اکسید مس بنفش است، بنابراین مس خالص صنعتی اغلب مس قرمز یا مس الکترولیتی نامیده می شود.
مس خالص دارای رسانایی الکتریکی عالی، هدایت حرارتی، انعطاف پذیری، شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی است.
آلیاژهای مس معمولی به برنج، برنز و مس سفید تقسیم می شوند.
در آلیاژ برنج, روی به عنوان عنصر اصلی آلیاژ مس، با خواص مکانیکی، فیزیکی و فنی خوب، به طور گسترده در زمینه های مختلف صنعتی استفاده شده است.
مس سفید، همچنین به عنوان آلیاژ مس نیکل شناخته می شود، یک آلیاژ مس نیکل روی با نیکل به عنوان افزودنی اصلی است.
رنگ سفید نقره ای، با استحکام، سختی و انعطاف پذیری بالا، مقاومت در برابر خوردگی خوب و مقاومت بالاتر است.
این عمدتا در ساخت زیور آلات، کاربردهای آبی، و ابزار و پول سکه استفاده می شود.
برنز، در اصل به آلیاژ مس قلع اطلاق می شود، بعداً به جز برنج، آلیاژهای مس همه برنز نامیده می شوند و اغلب به نام برنز قبل از اولین نام عنصر اصلی اضافه می شوند.
برنج مورد مطالعه در این مقاله آلیاژ مس با عنصر روی به عنوان عنصر اصلی است که به برنج معمولی و برنج مخصوص تقسیم می شود.
برنج معمولی یک آلیاژ دوتایی از مس و روی است.
خواص مکانیکی متفاوتی از برنج را می توان با تغییر محتوای روی در برنج به دست آورد.
هرچه مقدار روی در برنج بیشتر باشد، استحکام آن بیشتر و انعطاف پذیری کمی کمتر است.
محتوای روی برنج مورد استفاده در صنعت بیش از 45٪ نیست و محتوای روی بالا باعث ایجاد شکنندگی و بدتر شدن عملکرد آلیاژ می شود، بنابراین محتوای روی برای عملکرد برنج معمولی بسیار مهم است.
به منظور بهبود عملکرد برنج، بر اساس برنج معمولی برای اضافه کردن عناصر آلیاژی دیگر، سه یا چند آلیاژ مس، یعنی برنج خاص، عناصر آلیاژی معمولاً مورد استفاده عبارتند از منگنز (Mn)، آلومینیوم (Al)، سیلیکون (Si) آهن (Fe)، قلع (Sn)، سرب (Pb)، نیکل (Ni) و غیره.
(1) روی: نقش برنج عمدتاً برای بهبود استحکام، بهبود عملکرد ریخته گری است.
(2) آهن: مقدار آهن در برنج به طور کلی 1 ~ 3٪ است. این می تواند grain را تصفیه کند، استحکام و سختی را بهبود بخشد، مقاومت در برابر خوردگی را افزایش دهد، اما فراتر از این مقدار، آلیاژ را شکننده می کند، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهد.
(3) منگنز: منگنز می تواند استحکام و سختی برنج را بهبود بخشد و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش دهد و انعطاف پذیری را کاهش نمی دهد.
(4) آلومینیوم: مقدار کمی از آلومینیوم می تواند به طور قابل توجهی استحکام برنج را بهبود بخشد، اما انعطاف پذیری آن را نیز کاهش می دهد.
آلومینیوم می تواند مقاومت در برابر خوردگی را بهبود بخشد، سیالیت آلیاژ را بهبود بخشد، کیفیت سطح ریخته گری بهتر است.
(5) سیلیکون: مقدار کمی سیلیکون می تواند به طور قابل توجهی استحکام و سختی برنج را بهبود بخشد، اما همچنین انعطاف پذیری را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
سیلیکون همچنین مقاومت در برابر خوردگی و خواص ریخته گری برنج را بهبود می بخشد.
(6) سرب: عمدتاً برای بهبود عملکرد برش cutting برنج brass استفاده می شود.
(7) قلع: قلع عمدتاً برای بهبود استحکام و مقاومت در برابر خوردگی برنج استفاده می شود، بنابراین برنج قلع نیز naval copper gun نامیده می شود.
مقدار قلع به طور کلی زیر 1٪ کنترل می شود.
(8) نیکل: برای اصلاح ساختار، بهبود سختی در برابر ضربه و مقاومت در برابر خوردگی استفاده می شود.
آنالیز ترکیب فلزات برنج
در انالیز ترکیبات برنج، محتوای مس و روی موضوع اصلی مورد توجه است و سایر عناصر اضافه شده به طور کلی قلع، سرب، نیکل، آهن و منگنز هستند.
در حال حاضر، تجزیه و تحلیل ترکیب برنج معمولی به آنالیز شیمیایی و آنالیز طیفی تقسیم می شود.
آنالیز شیمیایی Chemical Analysis
آنالیز شیمیایی بر اساس واکنش های شیمیایی مواد را می توان با توجه به روش های عملیاتی مختلف به آنالیز تیتراسیون و تجزیه وزنی تقسیم کرد:
① با توجه به غلظت و حجم محلول استاندارد مصرف شده توسط تیتراسیون و رابطه اندازه گیری واکنش شیمیایی بین ماده اندازه گیری شده و محلول استاندارد، محتوای ماده اندازه گیری شده محاسبه می شود.
این تحلیل را آنالیز تیتراسیون می نامند.
② با توجه به خواص شیمیایی ماده، واکنش شیمیایی مناسب را انتخاب کنید، اجزای تشکیل دهنده را به یک ترکیب ثابت از رسوب یا شکل گاز اندازه گیری کنید
از طریق غیرفعال کردن، خشک کردن، سوزاندن یا جذب جاذب پس از یک سری treat، تعیین وزن، برای اطلاع از محتوای اجزای اندازه گیری شده، این تحلیل را آنالیز وزنی می نامند.
استانداردهای ملی درگیر در آنالیز شیمیایی عبارتند از: GB/T 5231-2012 نمرات مس و آلیاژ مس فرآوری شده و ترکیب شیمیایی GB/T 1176-2013 مس ریختهگری و آلیاژ مس روشهای آنالیز شیمیایی مس و آلیاژهای مس استفاده از روش آنالیز شیمیایی برای آزمایش ترکیب برنج به معرف های شیمیایی زیادی نیاز دارد و کنترل خطای انسانی در فرآیند آزمایش دشوار است.
آنالیز طیفی Spectral Analysis
از آنجایی که هر اتم دارای خط طیفی مشخصه خود است، می توان یک ماده را شناسایی کرد و ترکیب شیمیایی آن را بر اساس طیف تعیین کرد، روشی به نام آنالیز طیفی.
برای آنالیز طیفی می توان از طیف نشری و طیف جذبی استفاده کرد.
مزیت این روش این است که بسیار حساس و سریع است.
در حال حاضر، انالیز دستگاه کوانتومتر ( direct reading spectrum ) طیف خواندن مستقیم و طیف سنج فلورسانس اشعه ایکس XRF عمدتا برای انالیز طیفی استفاده می شود.
① در انالیز دستگاه کوانتومتر طیف خواندن مستقیم، محتوای مس بالا باعث می شود که طیف کوانتومتر را نمی توان به طور مستقیم آزمایش کرد، تنها با تعیین تمام عناصر دیگر برای به دست آوردن محتوای مس مقدار باقی مانده.
با این حال، زمانی که محتوای روی زیاد است، اثر اندازه گیری کوانتومتر ایده آل نیست، در نتیجه دقت اندازه گیری مس کافی نیست.
② طیف سنجی فلورسانس اشعه ایکس XRF در انالیز عناصر اصلی و دقیق خوب است، که می تواند الزامات تجزیه و تحلیل ترکیب برنج را به طور کامل برآورده کند.
در حال حاضر، انالیز رایج طیف فلورسانس اشعه ایکس شامل فلورسانس پرتو ایکس پراکنده با طول موج (WDXRF) و فلورسانس پرتو ایکس پراکنده انرژی (EDXRF) است.
عملکرد تست EDXRF و WDXRF مشابه است، اما هزینه EDXRFکمتر است، و محبوبیت و اعمال آن در شرکت ها آسان تر است.
دستگاه EDXRF (ScopeX) توسعه یافته توسط LANScientific برای تعیین عناصر در برنج استفاده میشود.
1.1 Instrument configuration and test conditions
Instrument model: EDXRF ScopeX
X-ray tube: W target
Detector: SDD detector
Test environment: air
Test conditions: tube pressure 40 kV, tube flow 240 μA, filter Mo100, target W, TIS Beam W40Al2000, test time 60 s.
Brass 360 standard sample: LiveTime: 73.83% CPS: 40002
محتوای نمونه استاندارد
از CDA (Copper Development Association Inc) نمونه مس استاندارد و نمونه استاندارد Al خالص (محتوای مس 0 درصد ضریب) برای ایجاد منحنی کاربرد استفاده شد.
پارامترهای نمونه استاندارد خاص در جدول 1 نشان داده شده است.
جدول 1 جدول محتوای آلیاژ مس و نمونه استاندارد Al خالص
سایر عناصر موجود در نمونه استاندارد مانند C، Al، Si، P، S، As، Sb و غیره به دلیل محتوای کم آنها فهرست نشده اند که در این آزمون در نظر گرفته نشده است.
انتخاب عناصر Elements Selection
با توجه به انواع و محتویات عناصر موجود در برنج، خطوط طیفی عناصر Fe و Ni که باید اندازهگیری شوند، توسط عنصر احتمالی Co تداخل پیدا میکنند، بنابراین قوانین ماتریس انتخاب میشوند.
در عین حال، نمونههای استاندارد موجود دارای مقادیر استاندارد و مشابه پایه هستند، بنابراین روش ضریب تجربی برای آزمایش عناصر شامل Al، Si، Mn، Fe، Co، Ni، Cu، Zn، As، Sn، انتخاب میشود. Sb و Pb.
مرز عناصر انتخاب شده تنظیم شده است و روش محاسبه و قوانین قدرت در جدول 2 نشان داده شده است.
جدول 2 مرز عنصر، روش محاسبه و قانون مقاومت
منحنی کالیبراسیون و کالیبراسیون
با توجه به اینکه محتوای عناصر ناخالصی (C، Al، Si، P، S، As، Sb) در نمونه انتخاب شده کمتر از 0.02 درصد است و می توان از تأثیر بر عناصر اصلی چشم پوشی کرد.
الگوریتم نرمال شده برای ایجاد انتخاب می شود.
منحنی برای عناصر اصلی (مس، روی، سرب، قلع، آهن، نیکل، منگنز)، و منحنی استاندارد اولیه برای کالیبره کردن منحنی استفاده میشود.
منحنی کالیبراسیون به دست آمده به شرح زیر است:
تست دقت Accuracy test
نتایج آزمون در جدول زیر نشان داده شده است:
همانطور که در جدول بالا نشان داده شده است، انحراف آزمون عنصر Cu حدود 0.2 ± درصد است، بنابراین این روش را می توان برای تجزیه و تحلیل و آزمایش محتوای مس در برنج به کار برد.
تست تکرارپذیری/پایداری Repeatability/stability testing
تست تکرار پذیری آنالیز برنج و آلیاژ مس brass
داده های تکرارپذیری آزمون برای سه روز متوالی به شرح زیر است:
تجزیه و تحلیل پایداری Stability analysis بر روی داده های به دست آمده در طی سه روز آزمایش انجام شد و نتایج در جدول زیر نشان داده شده است:
میانگین محتوای مس 58.42٪، انحراف استاندارد 0.033٪، و انحراف استاندارد نسبی 0.001٪ است.
میانگین مقدار روی 39.33 درصد، انحراف معیار 0.056 درصد و انحراف استاندارد نسبی 0.001 درصد است.
نتیجه
در این گزارش، روشی برای آنالیز عناصر اصلی در برنج با استفاده از طیفسنج فلورسانس اشعه ایکس LANScientific ScopeX ایجاد شد و نتایج با محتوای استاندارد مقایسه شد. نتایج به شرح زیر است:
1) در آزمون دقت accuracy test ، انحراف آزمون عنصر Cu حدود 0.2 ±٪ است که الزامات استفاده از EDX برای آزمایش محتوای Cu را برآورده می کند.
2) دقت و پایداری 675 نمونه برنج به مدت سه روز متوالی مورد آزمایش قرار گرفت.
انحراف معیار standard deviation محتوای مس 0.033٪ و انحراف استاندارد نسبی relative standard deviation 0.001٪ بود.
انحراف استاندارد محتوای روی 0.056٪ و انحراف استاندارد نسبی 0.001٪ است، بنابراین برنامه از ثبات خوبی برخوردار است.
3) LANScientific ScopeX می تواند عناصر اصلی برنج را به دقت تعیین کند و سرعت آزمایش سریع و آسان برای کار است که می تواند در زمینه پردازش مس رایج شود.
مس خالص pure copper چیست؟
مس خالص یا مس الکترولیتی مسی است که از طریق الکترولیز تهیه می شود.
این بالاترین عیار مس (بیش از 99.95٪) است و بیشتر در ساخت مفتول های مسی استفاده می شود.
این خلوص حداکثر رسانایی را ارائه می دهد و حتی کوچکترین کاهش خلوص می تواند مانع از هدایت شود.
برنج برای چه استفاده می شود؟
برای تزئین به دلیل ظاهر طلایی درخشان آن استفاده می شود.
برای کاربردهایی که اصطکاک کم مورد نیاز است، مانند قفل، چرخ دنده، یاتاقان، مهمات، و شیر.
برای کاربردهای لوله کشی و برق؛ و به طور گسترده در آلات موسیقی مانند بوق و زنگ به دلیل خواص آکوستیک آن.
تفاوت برنج و برنز چیست؟
برنج و برنز هر دو آلیاژ فلزی هستند، به این معنی که ترکیبی از دو یا چند فلز مختلف هستند.
برنج از مس و روی تشکیل شده است، در حالی که برنز از مس و قلع ساخته شده است و گاهی اوقات عناصر دیگری مانند فسفر یا آلومینیوم به آن اضافه می شود.
آیا برنج 100% مس است؟
در حالی که مس یک فلز خالص است، برنج و برنز آلیاژهای مس هستند (برنج ترکیبی از مس و روی است؛ برنز ترکیبی از مس و قلع است).
هر سه این فلزات ترکیبات منحصر به فردی از خواص را نشان می دهند که آنها را برای استفاده در ورق های فلزی ایده آل می کند.
آیا برنج از فولاد قوی تر است؟
فولاد، آلومینیوم و ورق فلز برنج همگی نسبتاً قوی هستند و سطح بالایی از محافظت در برابر خوردگی را ارائه می دهند.
فولاد، با این حال، قوی ترین است، در حالی که آلومینیوم سبک ترین است.
از طرف دیگر برنج رساناترین فلز در بین این سه فلز است.
آیا برنج فلزی قوی است؟
برنج یک آلیاژ است. این بدان معناست که مخلوطی از فلزات دیگر است: در درجه اول روی و مس.
فلزات دیگری که گاهی به مقدار کم به برنج اضافه می شوند عبارتند از قلع، آهن، آلومینیوم، سیلیکون و منگنز.
وقتی صحبت از استحکام آن به میان می آید، واقعاً به لطف آلیاژ بودن آن است که برنج چنین فلز محکمی است.
برنج گران است یا برنز؟
برنج ارزان تر از برنز است.
این به این دلیل است که برنج حاوی مقدار زیادی روی است و برنز حاوی مقدار بیشتری مس است.
از آنجایی که روی به طور کلی ارزان تر از مس است، برنز ارزش بیشتری نسبت به برنج دارد.
آیا برنج مغناطیسی است؟
برنج مخلوطی از روی (Zn) و مس (Cu) است. هر دوی این عناصر مغناطیسی نیستند.
هنگامی که روی و مس را مخلوط می کنیم تا آلیاژ برنج را تشکیل دهیم، در نهایت یک ترکیب غیر مغناطیسی نیز به دست می آوریم. بنابراین، برنج مغناطیسی نیست.
آیا برنج 100% زنگ می زند؟
بله، زیورآلات برنجی کدر می شود، اما نه زنگ نمی زند.
زیورآلات برنجی در برابر خوردگی مقاوم هستند، بنابراین زنگ نمی زنند.
دلیل کدر شدن آن این است که برنج یک آلیاژ یا مس و روی است که در مواجهه با اکسیژن به طور طبیعی کدر می شود.
برنج چه رنگی است؟
رنگ زرد
برنج معمولاً زرد است، مانند طلای مات، در حالی که برنز به طور کلی قهوه ای مایل به قرمز است.
اما تفاوت اصلی بین این آلیاژهای مستحکم و همه کاره مس در ترکیب آنها نهفته است.
آلومینیوم یا برنج, کدام قوی تر است؟
برنج آلیاژی از مس و روی است، در حالی که آلومینیوم یک فلز است.
برنج سخت تر و محکم تر از آلومینیوم است.
برنج نقطه ذوب بالاتری نسبت به آلومینیوم دارد.
برنج رسانایی بیشتری نسبت به آلومینیوم دارد.
آیا برنج از طلا قوی تر است؟
برنج بسیار سخت است بنابراین هیچ گونه علامت زردی روی سطوح باقی نمی گذارد.
طلا انعطاف پذیرتر از برنج است. به همین دلیل مجسمه های برنزی و برنجی زیادی خواهید دید، زیرا این مواد از آهن بادوام تر هستند.
برنج از کجا می آید؟
برنج از آلیاژ مس و روی ساخته شده است.
از آنجایی که روی به ندرت در حالت طبیعی خود یافت می شود، در اوایل مردم کشف کردند که ذوب مس و کالامین (یک سنگ معدن روی) باعث ایجاد یک فلز طلایی رنگ مقاوم در برابر کدر شدن می شود.
به دلیل نقطه ذوب بالا و چکش خواری بسیار مفید بود.
مزایای برنج چیست؟
برنج ضریب اصطکاک پایینی دارد و در تماس با فلزات دیگر جرقه نمی زند و برای کاربردهایی که نیاز به حرکت نرم و ایمنی دارند ایده آل است.
برنج همچنین انعطاف پذیر و چکش خوار است، به این معنی که می توان آن را به سیم کشیده یا بدون شکستگی یا ترک خوردگی به شکل ورق چکش کرد.
چه فلزی بهتر از برنج است؟
برنج در مقابل فولاد – چه تفاوتی دارد
به طور کلی، فولاد کم کربن استحکام کششی بالاتری نسبت به آلیاژهای برنج دارد، که می تواند نیروی اعمالی بیشتری را بدون شکستگی تحمل کند.
آنالیز برنج و آلیاژ مس brass
آنالیز فلزات مواد برنجی و آلیاژ مس brass materials
برنج,فلز برنج,انالیز برنج,انالیز فلز برنج, انالیز فلز برنز, انالیز فلز برنج با دستگاه XRF,کوانتومتر,edxrf,wdxrf,arl,انالایزر xrf, مزایای برنج,
دیدگاهتان را بنویسید