कांस्य तांबे पर आधारित मिश्र धातु है। सहायक धातुएं निकल, जस्ता, टिन, एल्यूमीनियम और अन्य हो सकती हैं। इस लेख में, हम प्रकार, तकनीकी विशेषताओं, रसायन पर विचार करेंगे। कांस्य की संरचना, साथ ही इसके निर्माण के तरीके।
वर्गीकरण
1. रासायनिक संरचना के अनुसार, इस धातु को आमतौर पर दो समूहों में विभाजित किया जाता है। पहला टिन कांस्य है। उनमें टिन मुख्य मिश्रधातु तत्व है। दूसरा टिनलेस है। हम इसके बारे में नीचे और अधिक विस्तार से बात करेंगे।
2. कांस्य की तकनीकी विशेषताओं के अनुसार, इसे विकृत और फाउंड्री में विभाजित करने की प्रथा है। पूर्व को दबाव में अच्छी तरह से संसाधित किया जाता है। उत्तरार्द्ध का उपयोग आकार की ढलाई के लिए किया जाता है।
पीतल की तुलना में इस धातु में बेहतर घर्षण, यांत्रिक गुण, साथ ही संक्षारण प्रतिरोध भी है। वास्तव में, कांस्य तांबे और टिन (मुख्य सहायक तत्व के रूप में) का मिश्र धातु है। निकल और जस्ता यहाँ मुख्य मिश्र धातु तत्व नहीं हैं, इसके लिए एल्यूमीनियम, टिन, मैंगनीज, सिलिकॉन, सीसा, लोहा, बेरिलियम, क्रोमियम, फास्फोरस, मैग्नीशियम, जिरकोनियम और अन्य जैसे घटकों का उपयोग किया जाता है।
टिन कांस्य: फाउंड्री
आइए जानें ऐसी कौन सी धातु है। टिन कांस्य (नीचे दिया गया फोटो कास्ट पार्ट्स दिखाता है) एक मिश्र धातु है जिसमें अन्य प्रकारों की तुलना में कम तरलता होती है। हालांकि, इसमें एक नगण्य वॉल्यूमेट्रिक संकोचन है, जिससे आकार का कांस्य कास्टिंग प्राप्त करना संभव हो जाता है। ये गुण घर्षणरोधी भागों की ढलाई में कांस्य के सक्रिय उपयोग को निर्धारित करते हैं। इसके अलावा, माना मिश्र धातु का उपयोग जलीय माध्यम (समुद्र के पानी सहित) या जल वाष्प में, तेलों में और उच्च दबाव में संचालन के लिए फिटिंग के निर्माण में किया जाता है। जिम्मेदार उद्देश्यों के लिए तथाकथित गैर-मानक कास्टिंग कांस्य भी हैं। उनका उपयोग बीयरिंग, गियर, झाड़ियों, पंप भागों, सीलिंग रिंगों के उत्पादन में किया जाता है। इन भागों को उच्च दबाव, उच्च गति और कम भार के तहत संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
लीड ब्रॉन्ज
फाउंड्री टिन मिश्र की इस उप-प्रजाति का उपयोग बियरिंग, सील और आकार की ढलाई के निर्माण में किया जाता है। इस तरह के कांस्य को कम यांत्रिक गुणों की विशेषता होती है, जिसके परिणामस्वरूप, बीयरिंग और झाड़ियों के निर्माण की प्रक्रिया में, उन्हें बहुत पतली परत के रूप में स्टील बेस पर लगाया जाता है। टिन की उच्च सामग्री वाले मिश्र धातुओं में उच्च यांत्रिक गुण होते हैं। इसलिए, उनका उपयोग बिना स्टील बैकिंग के किया जा सकता है।
टिन कांस्य: विकृत
दबाव द्वारा संसाधित मिश्र धातुओं को आमतौर पर निम्नलिखित समूहों में विभाजित किया जाता है:टिन-फॉस्फोरस, टिन-जस्ता और टिन-जस्ता-सीसा। उन्होंने लुगदी और कागज उद्योग (उनसे जाल बनाए जाते हैं) और मैकेनिकल इंजीनियरिंग (स्प्रिंग्स, बियरिंग्स और मशीन भागों का उत्पादन) में अपना आवेदन पाया है। इसके अलावा, इन सामग्रियों का उपयोग द्विधात्विक उत्पादों, छड़, टेप, स्ट्रिप्स, गियर, गियर, झाड़ियों और अत्यधिक भरी हुई मशीनों के लिए गास्केट, इंस्ट्रूमेंटेशन के लिए ट्यूब, प्रेशर स्प्रिंग्स के निर्माण में किया जाता है। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, कांस्य (गढ़ा) का व्यापक उपयोग इसके उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों (उच्च विद्युत विशेषताओं के साथ) के कारण होता है। इसका उपयोग करंट ले जाने वाले स्प्रिंग्स, प्लग कनेक्टर, कॉन्टैक्ट्स के निर्माण में किया जाता है। रासायनिक उद्योग में, टिन के कांसे का उपयोग स्प्रिंग वायर के उत्पादन के लिए, सटीक यांत्रिकी में - फिटिंग में, कागज उद्योग में - स्क्रेपर्स, ऑटोमोटिव और ट्रैक्टर उद्योगों में - झाड़ियों और बियरिंग्स में किया जाता है।
इन मिश्र धातुओं की आपूर्ति अतिरिक्त कठोर, कठोर, अर्ध-कठोर और नरम (एनील्ड) अवस्थाओं में की जा सकती है। टिन के कांस्य आमतौर पर ठंडे काम (लुढ़का या खींचा हुआ) होते हैं। गर्म धातु को ही दबाया जाता है। दबाव में, कांस्य पूरी तरह से ठंडा और गर्म दोनों तरह से काम करता है।
बेरिलियम कांस्य
यह एक मिश्र धातु है जो वर्षा को सख्त करने वाली धातुओं के समूह से संबंधित है। इसमें उच्च यांत्रिक, भौतिक और लोचदार गुण हैं। बेरिलियम कांस्य में उच्च स्तर की गर्मी प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और चक्रीय शक्ति होती है। यह कम के लिए प्रतिरोधी हैतापमान, चुम्बकित नहीं करता है और टकराने पर चिंगारी नहीं देता है। बेरिलियम कांस्य का सख्त 750-790 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर किया जाता है। कोबाल्ट, लोहा और निकल के अलावा गर्मी उपचार के दौरान चरण परिवर्तनों की दर को धीमा करने में योगदान देता है, जो उम्र बढ़ने और सख्त होने की तकनीक को बहुत सुविधाजनक बनाता है। इसके अलावा, निकेल के जुड़ने से पुनर्क्रिस्टलीकरण तापमान में वृद्धि होती है, और मैंगनीज पूरी तरह से नहीं, महंगा बेरिलियम को प्रतिस्थापित कर सकता है। कांस्य की उपरोक्त विशेषताएं घड़ी उद्योग में स्प्रिंग्स, स्प्रिंग भागों और झिल्लियों के निर्माण में इस मिश्र धातु का उपयोग करना संभव बनाती हैं।
तांबे और मैंगनीज का मिश्र धातु
इस कांस्य में विशेष उच्च यांत्रिक गुण हैं। इसे ठंडे और गर्म दोनों तरह के दबाव से संसाधित किया जाता है। इस धातु को उच्च गर्मी प्रतिरोध, साथ ही संक्षारण प्रतिरोध की विशेषता है। मैंगनीज के अतिरिक्त तांबे के मिश्र धातु ने भट्ठी की फिटिंग में व्यापक आवेदन पाया है।
सिलिकॉन कांस्य
यह एक मिश्र धातु है जिसमें निकल होता है, कम अक्सर मैंगनीज। ऐसी धातु को अल्ट्रा-हाई मैकेनिकल, एंटी-घर्षण और लोचदार गुणों की विशेषता है। इसी समय, सिलिकॉन कांस्य कम तापमान पर अपनी प्लास्टिसिटी नहीं खोता है। मिश्र धातु को अच्छी तरह से मिलाया जाता है, उच्च और निम्न तापमान दोनों पर दबाव द्वारा संसाधित किया जाता है। विचाराधीन धातु चुम्बकित नहीं होती है, टकराने पर चिंगारी नहीं होती है। यह घर्षण विरोधी भागों, बियरिंग्स, स्प्रिंग्स के निर्माण में समुद्री जहाज निर्माण में कांस्य (सिलिकॉन) के व्यापक उपयोग की व्याख्या करता है।ग्रेट्स, बाष्पीकरणकर्ता, मेश और गाइड बुशिंग।
टिनलेस मिश्र धातुओं की ढलाई
इस प्रकार के कांस्य में अच्छे संक्षारण, घर्षण-रोधी गुणों के साथ-साथ उच्च शक्ति की विशेषता होती है। उनका उपयोग उन भागों के निर्माण के लिए किया जाता है जो विशेष रूप से कठिन परिस्थितियों में संचालित होते हैं। इनमें गियर, वाल्व, बुशिंग, शक्तिशाली टर्बाइन और क्रेन के लिए गियर, कठोर स्टील भागों के साथ मिलकर काम करने वाले कीड़े, उच्च दबाव और शॉक लोड के तहत काम करने वाले बीयरिंग शामिल हैं।
कांस्य कैसे बनता है?
इस धातु का उत्पादन तांबे की मिश्र धातुओं को गलाने के लिए उपयोग की जाने वाली विशेष भट्टियों में किया जाना चाहिए। कांस्य चार्ज ताजा धातुओं से या माध्यमिक कचरे के अतिरिक्त के साथ बनाया जा सकता है। पिघलने की प्रक्रिया आमतौर पर फ्लक्स या चारकोल की एक परत के नीचे की जाती है।
ताजा धातुओं के आवेश का उपयोग करने की प्रक्रिया एक निश्चित क्रम में होती है। सबसे पहले, फ्लक्स या चारकोल की आवश्यक मात्रा को अत्यधिक गर्म भट्टी में लोड किया जाता है। फिर वहां तांबा रखा जाता है। इसके पिघलने की प्रतीक्षा करने के बाद, हीटिंग तापमान को 1170 डिग्री तक बढ़ा दें। उसके बाद, पिघल को डीऑक्सीडाइज़ किया जाना चाहिए, जिसके लिए फॉस्फोरस कॉपर मिलाया जाता है। इस प्रक्रिया को दो चरणों में किया जा सकता है: सीधे भट्ठी में, और फिर करछुल में। इस मामले में, योजक को समान अनुपात में पेश किया जाता है। इसके बाद, आवश्यक मिश्र धातु तत्वों को 120 डिग्री तक गर्म करने के लिए पिघलाया जाता है। आग रोक घटकों को संयुक्ताक्षर के रूप में पेश किया जाना चाहिए। आगे पिघला हुआ कांस्य (फोटो,नीचे, गलाने की प्रक्रिया को प्रदर्शित करता है) तब तक हिलाया जाता है जब तक कि सभी जोड़े गए पदार्थ पूरी तरह से भंग न हो जाएं और वांछित तापमान पर गर्म हो जाएं। भट्ठी से परिणामी मिश्र धातु जारी करते समय, डालने से पहले, इसे अंत में फॉस्फोरस तांबे के शेष (50%) के साथ डीऑक्सीडाइज़ किया जाना चाहिए। यह ऑक्साइड से कांस्य मुक्त करने और पिघल की तरलता को बढ़ाने के लिए किया जाता है।
पुनर्नवीनीकरण सामग्री से गलाना
पुनर्नवीनीकरण धातुओं और कचरे का उपयोग करके कांस्य बनाने के लिए निम्नलिखित क्रम में पिघलना चाहिए। सबसे पहले, तांबे को पिघलाया जाता है और फॉस्फोरस एडिटिव्स के साथ डीऑक्सीडाइज़ किया जाता है। फिर परिसंचारी सामग्री को पिघल में जोड़ा जाता है। उसके बाद, धातुओं को पूरी तरह से पिघलाया जाता है और मिश्र धातु तत्वों को उचित क्रम में पेश किया जाता है। इस घटना में कि चार्ज में शुद्ध तांबे की थोड़ी मात्रा होती है, पहले परिसंचारी धातुओं को पिघलाना आवश्यक है, और फिर तांबे और मिश्र धातु तत्वों को जोड़ना आवश्यक है। गलनांक फ्लक्स या चारकोल की एक परत के नीचे किया जाता है।
मिश्रण को पिघलाने और आवश्यक तापमान पर गर्म करने के बाद, फॉस्फोरस कॉपर के साथ मिश्रण का अंतिम डीऑक्सीडेशन किया जाता है। इसके बाद, पिघल को कैलक्लाइंड कोयले या सूखे फ्लक्स के साथ शीर्ष पर कवर किया जाता है। बाद की खपत धातु के वजन से 2-3 प्रतिशत है। गर्म पिघल को 20-30 मिनट के लिए रखा जाता है, समय-समय पर हिलाया जाता है, और फिर अलग किए गए स्लैग को इसकी सतह से हटा दिया जाता है। सब कुछ, कांस्य कास्टिंग के लिए तैयार है। बेहतर स्लैग हटाने के लिए, करछुल में क्वार्ट्ज रेत मिलाई जा सकती है, जो इसे गाढ़ा करती है। यह निर्धारित करने के लिए कि क्या कांस्य सांचों में ढलाई के लिए तैयार है, एक विशेषतकनीकी परीक्षण। ऐसे नमूने का फ्रैक्चर एक समान और साफ होना चाहिए।
एल्यूमीनियम कांस्य
यह मिश्र धातु तत्व के रूप में तांबे और एल्यूमीनियम का मिश्र धातु है। इस धातु की पिघलने की प्रक्रिया ऊपर से काफी भिन्न होती है, जिसे सहायक घटक की रासायनिक विशेषताओं द्वारा समझाया गया है। विचार करें कि एल्यूमीनियम मिश्र धातु घटकों का उपयोग करके कांस्य कैसे बनाया जाए। चार्ज में पुनर्नवीनीकरण सामग्री का उपयोग करके इस प्रकार के मिश्र धातु के निर्माण में, फॉस्फोरस घटकों के साथ डीऑक्सीडेशन के लिए ऑपरेशन का उपयोग नहीं किया जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि फॉस्फोरस को एल्यूमीनियम की तुलना में ऑक्सीजन अणुओं के लिए कम आत्मीयता की विशेषता है। आपको यह भी पता होना चाहिए कि इस प्रकार का कांस्य अति ताप करने के लिए बहुत संवेदनशील होता है, इसलिए तापमान 1200 डिग्री से अधिक नहीं होना चाहिए। अत्यधिक गरम अवस्था में, एल्यूमीनियम का ऑक्सीकरण होता है, और कांस्य मिश्र धातु गैसों से संतृप्त होती है। इसके अलावा, इस तरह के कांस्य के पिघलने के दौरान बनने वाले ऑक्साइड को डीऑक्सीडाइज़र के अतिरिक्त कम नहीं किया जाता है, और इसे पिघल से निकालना बहुत मुश्किल होता है। ऑक्साइड फिल्म में बहुत अधिक गलनांक होता है, जो कांस्य की तरलता को काफी कम कर देता है और अस्वीकृति का कारण बनता है। ताप तापमान की ऊपरी सीमा पर, पिघलने को बहुत तीव्रता से किया जाता है। इसके अलावा, तैयार पिघल को भट्ठी में नहीं रखा जाना चाहिए। एल्यूमीनियम कांस्य को पिघलाते समय, एक फ्लक्स का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है जो एक आवरण परत के रूप में 50% सोडा ऐश और 50% क्रायोलाइट है।
तैयार पिघल को मोल्ड में डालने से पहले उसमें मैंगनीज क्लोराइड डालकर परिष्कृत किया जाता है, याजिंक क्लोराइड (आवेश के कुल द्रव्यमान का 0.2-0.4%)। इस प्रक्रिया के बाद, मिश्र धातु को गैस के विकास की पूर्ण समाप्ति तक पांच मिनट तक रखा जाना चाहिए। उसके बाद, मिश्रण को आवश्यक तापमान पर लाया जाता है और सांचों में डाला जाता है।
सीसा अशुद्धियों (50-60%) की उच्च सामग्री के साथ एक कांस्य पिघल में अलगाव को रोकने के लिए, तांबे-निकल लिगचर के रूप में 2-2.3% निकल जोड़ने की सिफारिश की जाती है। या, फ्लक्स के रूप में, क्षार धातुओं के सल्फेट नमक का उपयोग करना आवश्यक है। निकल, चांदी, मैंगनीज, यदि वे कांस्य का हिस्सा हैं, तो टिन जोड़ने की प्रक्रिया से पहले पिघल में पेश किया जाना चाहिए। इसके अलावा, परिणामी मिश्र धातु की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए, इसे कभी-कभी दुर्दम्य धातुओं पर आधारित मामूली योजक के साथ संशोधित किया जाता है।
