معرفی انواع مختلف برنج

برنج‌ چیست؟

برنج، یک اصطلاح عمومی است که به طیف گسترده‌ای از آلیاژهای مس و روی اشاره دارد. در واقع، بیش از 60 نوع مختلف برنج وجود دارد که توسط استاندارد EN (استاندارد اروپا) مشخص شده است. این آلیاژها بسته به خصوصیات مورد نیاز برای یک کاربرد خاص، می‌توانند طیف وسیعی از ترکیبات مختلف را داشته باشند. برنج‌ها همچنین می‌توانند به روش‌های مختلفی طبقه‌بندی شوند، از جمله براساس ویژگی‌های مکانیکی، ساختار کریستالی، محتوای روی و رنگ، که ما در این مقاله در خصوص هر کدام از طبقه‌بندی‌ها اطلاعاتی را ارائه خواهیم داد.

ساختارهای کریستالی برنج

اساسی‌ترین روشی که می‌توان بر اساس آن بین انواع مختلف برنج تمایز قائل شد و آنها را از یکدیگر تشخیص داد توجه به ساختار بلوری یا کریستالی آنهاست. دلیل این امر این است که ترکیب مس و روی با انجماد پریتکتیک مشخص می‌شود، روشی آکادمیک برای گفتن اینکه این دو عنصر ساختار اتمی متفاوت دارند و باعث می‌شود بسته به نسبت محتوا و دما به روش‌های منحصر به فردی ترکیب شوند. در نتیجه این عوامل سه نوع مختلف از ساختار کریستالی تشکیل می‌شود که عبارتند از:

برنج‌های آلفا

برنج‌های آلفا حاوی کمتر از 37% روی ذوب شده در مس هستند و به دلیل تشکیل یک ساختار بلوری همگن (آلفا) نامگذاری شده‌اند. ساختار کریستال آلفا هنگام حل شدن روی در مس ایجاد می‌شود و یک محلول جامد که ترکیب یکدستی دارد را تشکیل می‌دهد. این نوع برنج‌ها نرم‌تر و هادی‌تر از همتایان خود هستند، بنابراین به راحتی کار می‌شوند‌، جوش داده می‌شوند‌، نورد می‌شوند، کشیده می‌شوند، خم می‌شوند و لحیم‌کاری می‌شوند.

متداول‌ترین نوع برنج آلفا حاوی 30% روی و 70% مس است. این آلیاژ برنج که به آن برنج 70/30 یا برنج کارتریج (UNS Alloy C26000) گفته می‌شود، ترکیبی ایده‌آل از قدرت و شکل‌‌پذیری برای کشش سرد دارد. همچنین مقاومت آن در برابر خوردگی بیشتر از برنجی است که محتوای روی بیشتری دارد. از آلیاژهای آلفا معمولا برای ساخت اتصال‌دهنده‌ها (مانند پیچ‌ها و غیره) استفاده می‌شود.

برنج‌های آلفا – بتا

برنج‌های آلفا – بتا که همچنین تحت عناوین دیگری چون «برنج‌های مضاعف» و «برنج‌های گرم کار» شناخته می‌شوند، حاوی 37 تا 45 درصد روی هستند و از هر دو ساختار آلفا و بتا تشکیل شده‌اند. برنج فاز بتا از نظر اتمی بیشتر شبیه روی خالص است. نسبت برنج فاز آلفا به فاز بتا از طریق محتوای روی مشخص می‌شود، اما وارد کردن عناصری آلیاژی مانند آلومینیوم، سیلیکون یا قلع نیز می‌تواند میزان برنج فاز بتا موجود در آلیاژ را افزایش دهد.

رایج‌تر از برنج آلفا، برنج آلفا – بتاست که هم سخت‌تر است و هم قوی‌تر و همچنین از شکل‌پذیری سرد کمتری نسبت به برنج آلفا برخوردار است. بعلاوه، برنج آلفا - بتا به دلیل محتوای روی بالاتر، ارزان‌تر است.

برنج‌های آلفا – بتا، معمولا از طریق اکستروژن، مهر زنی یا ریخته‌گری تحت فشار، گرم کار می‌شوند.

برنج‌های بتا

گروه سوم را برنج‌های بتا تشکیل می‌دهند که حاوی بیش از 45% محتوی روی هستند. این برنج‌ها تنها کریستال ساختار بتا را دارند و سخت‌تر و قوی‌تر از برنج‌های آلفا و  آلفا – بتا هستند. به همین علت، برنج‌های بتا فقط می‌توانند گرم کار شوند.

برخلاف طبقه‌بندی ساختارهای کریستالی برنج، شناسایی آلیاژهای برنج از طریق خواص آنها به ما این امکان را می‌دهد تا تاثیر فلزات آلیاژی بر روی برنج را بدانیم.

دسته بندی‌های معمول شامل:

♦ برنج ماشینکاری (3% سرب)

♦ برنج‌های کشش بالا (آلومینیوم، منگنز و آهن)

♦ برنج‌های دریایی (~1% قلع)

♦ برنج‌های مقاوم در برابر دزینسیفیکاسیون (حاوی آرسنیک)

♦ برنج برای کار سرد (برنج 30/70)

♦ برنج‌های ریخته‌گری (برنج 40/60)

همچنین اصطلاحات «برنج زرد» و «برنج قرمز»که اغلب در ایالات متحده شنیده می‌شود، برای شناسایی انواع خاصی از برنج بکار می‌رود.

«برنج قرمز» آلیاژی است که حاوی مس زیاد (85%) و قلع می‌باشد. همچنین تحت عناوین دیگری چون مفرغ (C23000) نیز شناخته می‌شود.

این درحالی است که «برنج زرد»، اشاره به آلیاژی دارد که محتوی روی (حدود 33%) آن بیشتر است و به رنگ زرد طلایی دیده می‌شود.