Привабливий колір полірованої бронзи. Модні інтер'єри: комбінація золота, срібла та міді. Фарбування мідних речей у червонувато-коричневий колір

Вироби із мідних сплавів (латунь та бронзу) легко пофарбувати у темно-коричневий колір. Готується суміш із 4 мл нашатирного спирту, 5 г щавлекислого калію та 200 мл оцтової есенції. Необхідно покривати карбування приготовленим складом кілька разів, даючи повністю висохнути, доки воно не набуде потрібного кольору.

Металевий глянець, що утворюється при такій обробці, скоро сходить, і виріб набуває рівного коричневого забарвлення.

Відтінки зеленого кольору можна отримати і за допомогою розчину, приготованого з 5-10 г ярі мідянки, 10 мл нашатирного спирту, розведених в 1 л води.

Виріб занурюють у розчин кілька разів, після чого воно набуває оливково-зеленого кольору.

Для подальшої обробки розчин додають ще 1 л води. Карбку опускають у ванну на кілька хвилин (інтервал залежить від бажаного ступеня забарвлення), потім просушують над вогнем.

Операцію повторюють кілька разів доти, доки метал не набуде потрібного кольору.

У фіолетовий колір виробу з мідних сплавів забарвлюють наступним чином: карбування нагрівають до 70–80 °C і протирають шматочком повсті або вати, просоченим у олією.

Зелений колір карбування набувають після обробки поверхні слабким розчином азотнокислої міді з кухонною сіллю. Після того як виріб просохне, його протирають розчином 5 г щавлекислого калію та 10 мл нашатирного спирту, розведених у 100 мл оцтової есенції.

У такій послідовності фарбування слід проводити доти, поки колір поверхні стане темно-зеленим. Для прискорення реакції карбування прогрівають на вогні до температури 50–60 °C.

Є й інший спосіб: готовий до фарбування виріб обробляють тампоном, просоченим олеїновою кислотою. На поверхні утворюється шар оксиду міді, що має темно-зелений колір. Через деякий час він починає блякнути і врешті-решт стає світло-зеленим з жовтуватим відливом. Для закріплення фарбування операцію повторюють кілька разів.

Усі відтінки жовтого можна отримати обробкою карбування нейтральним розчином оцтовокислої міді (ярі мідянки).

Крім того, використовують наступний склад: 20 г їдкого натру і таку ж кількість молочного цукру ретельно перемішують в 1 л води та піддають тривалому кип'ятінню. До суміші поступово додають 20 мл концентрованого розчину мідного купоросу.

Розчину дають охолонути і на короткий строккладуть у нього вироби, що обробляються, після чого вони набувають золотистого відтінку. Цей спосіб обробки часто використовується для забарвлення під золото.

Більш насичений колір з червонуватим відливом виходить після протирання поверхні кашкою з 4 частин порошкової крейди та 1 частини сусального золота, які розводять дистильованою водою.

Іноді використовується склад, що містить 15 г сірчанокислого амонію, 10 мл розчину хлористої сурми та 30 мл води. Його необхідно прокип'ятити та кілька разів профільтрувати, осад розмішати у 2–3 л. гарячої води. Для кращого розчинення додати їдкий натр.

Виріб занурюють у ванну і тримають доти, доки він не набуде бажаного кольору.

У срібний колір карбування можна пофарбувати розчином 40 г винного каменю та 14 г блювотного каменю в 1 л гарячої води. Потім додають туди 50 г соляної кислоти, 125 г порошку олова та 30 г сурми. Склад нагрівають і кип'ятять у ньому виріб доти, доки він не покриється рівним нальотом.

Інший спосіб фарбування – механічний – вимагає спеціального обладнання та навичок. Для цього зазвичай використовують порошкові фарбиабо дрібний металевий пил різних кольорів, для роботи потрібен пульверизатор, розчинники та зв'язувальні речовини, які залишають на поверхні виробу тонкий шарзахисної плівки.

Якщо всього цього немає, то порошки просто забиваються в метал киянкою або плоским чеканом. Цей процес краще повторити кілька разів, у проміжках промиваючи карбування під струменем проточної води.

Після такого способу фарбування потрібно обробляти поверхню лаком – кольоровим або прозорим, вибір залежить від бажання майстра.

Необхідно пам'ятати, що лаки покриваються тріщинами і каламутніють за поганих умов зберігання.

Можна наносити частинки металу на виріб та за допомогою спеціального обладнання під тиском. Але такий спосіб є дуже дорогим і не завжди доступний майстру, який працює в домашніх умовах.

З книги: Коршевер Н. Г. Роботи з металу

Покриття виробів фарбою під бронзу захищає їх поверхню від руйнівної дії вологи та розповсюдження корозії.

Провести фарбування зможе кожен, хто має в своєму розпорядженні необхідним інструментомта запасом часу.

Типи барвника та їх переваги

Раніше бронзова фарба містила розчинники органічного походження. Це призводило до того, що з фарби виходив різкий запах. Зараз замість застарілих складів для фарбування металів використовуються суміші. Вони є розчинними у воді та містять лише натуральні компоненти.

Тепер у сучасних барвниках містяться металеві пігментиприродного походження. Як сполучні елементи в них використовуються акрилові барвники.

Фарбування металів під бронзу наступні переваги:

• Екологічність та відсутність запахів.
• Низька цінаяка пояснюється водною основоюфарбуючого складу по металу.
• Можливість одержання різних натуральних стилізацій (наприклад, під старовину»).
• Простота обробки виробів.
• Надійний захистметалевих поверхонь від вологи та корозії.
• Термін служби пофарбованих таким складом поверхонь складатиме десятки років.

Якщо поверхня попередньо пофарбована шаром електропровідної фарби, її корозійний захист спрощується рахунок утворення плівки з оцинковки.

Також до переваг барвника під бронзу відносяться високі показники стійкості покриття до УФ випромінювання та зовнішніх механічних впливів.

Нанесення фарбуючих складів

Перед тим, як пофарбувати метал під бронзу, його слід підготувати.

Нанесення лакофарбового матеріалу на непідготовлені місця не дасть результату.

Потрібна ретельна підготовка поверхні – видалення слідів бруду та іржі. Якщо ж завдати лакофарбові матеріалина пошкоджені корозією місця, це не захистить метал від передчасного руйнування.

Підготовчі роботи

З поверхні металу потрібно видалити іржу та залишки старої фарби. Для таких робіт застосовують такі методы:

1. Груба механічне очищеннящіткою із дротяною щетиною або механізмами з абразивними дисками.
2. Піскоструйна обробка. Перевага цього способу – проникнення у важкодоступні зони. А мінус – порівняно високій цініагрегату.
3. Очищення поверхонь хімічними складами, що вступають у реакцію з іржею та старою фарбою. Після її закінчення все легко стирається м'якою ганчіркою.

Під час проведення цих робіт знадобляться захисні засоби, що оберігають обличчя та руки від ураження дрібними частинками та реактивами (окуляри, рукавички із щільної бавовняної тканини та респіратор).

Після очисних операцій на підготовлені поверхні наносять ґрунтовку (в два шари). Це дозволяє підвищити адгезію металевої поверхні. Одночасно з цим використовують додаткове вологозахисне покриття полімеру. Після того як верхній шарґрунтовки схопиться, можна приступати до нанесення бронзового барвника.

Фарбування

Залежно від виду барвника його наносять одним із методів з формуванням однотонного покриття. Для цього необхідно:

Своя назва "cuprum"мідь отримала від острова Кіпр (Сург), де її добували древні греки та римляни. Мідь має характерний червоний колір; на матових поверхнях він набуває своєрідного рожевого відтінку, м'якого, приглушеного. Полірована мідь відрізняється більш яскравим кольоромта блиском.

При додаванні міді в метали у великих кількостях вони також забарвлюються в теплі червоні тони, наприклад томпак і бронза. Сплави, що містять менший відсоток міді, мають жовті та зеленувато-жовті кольори; сплав, що містить 50% міді та 50% олова, має білий колір. На основі міді виготовляють сплави, що мають червонувато- жовтий колір, що дуже близько нагадують золото - так зване французьке золото.

Мідь- м'який та тягучий метал; він легко обробляється тиском та волочінням. З міді легко штампувати, дифувати та карбувати. Вона легко набуває різноманітної форми, допускає вибивання високого рельєфу. Мідь добре прокочується; з неї виготовляють найтонші листи та стрічки (фольгу), товщина яких становить не більше 0,05 мм, а також різні трубки, прутки та дріт; причому діаметр дроту може бути доведений всього до 0,02 мм. Однак завдяки своїй в'язкості мідь погано пилиться напилком, задирається і швидко забиває напилок (особливо особистої). Обробка чистої міді на ріжучих верстатах також скрутна - вона погано точиться, свердлиться і фрезерується.

Чистової обробки, шліфування та полірування мідь піддається добре, проте завдяки малій твердості деталі з полірованої міді швидко втрачають блиск. Щільність міді 8,94; подовження 45-50%; мідь має дуже високу тепло-і електропровідність; температура її плавлення 1083 ° С; температура кипіння 2305–2310°С. Відливається мідь погано навіть за високій температурічиста мідь залишається густою, кашоподібною та погано заповнює форму. Крім того, розплавлена ​​мідь жадібно поглинає гази, і виливки виходять пористими.

У сухому повітрі мідь не окислюється. При нагріванні понад 180 ° С, а також під дією води, лугів, кислот тощо мідь окислюється; причому окислення протікає іноді дуже енергійно, наприклад у міцній азотної кислоти. На відкритому повітрі вироби з червоної міді швидко покриваються плівкою із оксидів міді зеленого кольору та сірчистих сполук міді чорного кольору. Ця плівка захищає мідь від подальшої корозії углиб. Мідь видобувається із руд.

Як домішки в міді присутні: кисень, вісмут, сурма, свинець, миш'як, залізо, нікель, сірка, олово, цинк. Найбільш шкідливим із цих домішок є вісмут, який викликає червоноламкість міді в інтервалі 400-600°С. При цій температурі нагріта мідь стає крихкою та непридатною для обробки штампуванням, прокаткою та іншими методами. При подальшому нагріванні крихкість зникає.

У художній промисловості чиста, або червона, мідь застосовується досить часто, проте все ж таки не так широко, як її сплави - бронза і латунь. Застосування чистої міді в ряді випадків обумовлюється її виключно високою пластичністю та в'язкістю, що дозволяє з листів порівняно невеликої товщини ( 0,8-1,2 мм) отримувати шляхом вибивання складні об'ємні форми.

Крім того, мідь відрізняється високою стійкістю до корозії. Вироби з чистої міді чудово зберігаються на відкритому повітрі без будь-якого забарвлення або інших антикорозійних покриттів, наприклад, мідні карбовані двері Туркменського павільйону на ВДНГ (рис. 7). Ці властивості чистої міді зробили її основним матеріалом для дифузних робіт при виготовленні великих скульптурних та орнаментальних композицій для екстер'єру. Прикладом таких мідно чеканних скульптур можуть служити численні статуї та декоративні фігури. початку XIXст., що прикрашають різні будівлі Ленінграда (квадрига Аполлона на колишньому Олександрійському театрі).

Крім дифувального виробництва, чиста мідь застосовується для штампування дуже високих і складних рельєфів і орнаментів, для яких латунь виявляється недостатньо пластичною. Червона мідь залишається незамінним матеріалом у сфері філігранних робіт, що мають масовий характер. Дріт з червоної міді, застосовуваний для філігранних робіт, у відпаленому стані стає настільки м'яким і пластичним, що з нього легко можна вити всілякі шнури і вигинати найскладніші химерні елементи орнаменту. Вона може бути виготовлена ​​будь-якої товщини. Крім того, дріт із червоної міді (завдяки своїй тугоплавкості та теплопровідності) дуже легко і добре спаюється сканим срібним припоєм, добре срібиться та золотиться.

Завдяки цим властивостям (тугоплавкості та теплопровідності), а також певним коефіцієнтам розширення при нагріванні червона мідь є незамінним матеріалом для художніх виробів(філігранних або карбованих) з подальшим їх емальуванням. Коефіцієнт лінійного та об'ємного розширення при нагріванні у червоної міді дуже близький до такого коефіцієнта гарячих емалей. Тому при остиганні виробу емаль добре тримається на червоно-мідному виробі, не тріскається і не відскакує.

Аноди з червоної міді вищих марок є основним матеріалом для художніх гальванопластичних робіт, а також для нанесення гальванічним шляхом підшарів міді при нікелюванні та хромуванні сталевих виробів, Так як хром і нікель, обложені безпосередньо на сталеву поверхню, тримаються неміцно.

Завдяки своїй високій теплопровідності червона мідь є незамінним матеріалом для виготовлення сердечників для паяльників. Нарешті, висока електропровідність міді (вона поступається тільки сріблу), питомий опір, що дорівнює 0,0175 Ом*мм 2/м,спричинили широке застосування міді для виготовлення провідників електричного струму - проводів, кабелів тощо.

Мідь є основним компонентом твердих припоїв (мідних, срібних та золотих), що застосовуються для паяння найрізноманітніших виробів художньої промисловості, починаючи від ювелірних виробів та закінчуючи великими декоративними предметами. Крім того, мідь поряд із золотом та селеном застосовується для виготовлення кольорового червоного скла (мідного рубіна), емалі та смальти. У великих кількостях мідь йде на приготування сплавів.

Мідні сплави.Сплави міді із цинком називаються латунями; решта сплавів на мідній основі - бронзами. Крім того, мідь додають у спеціальні сталеві сплави.

Латунь.Більшість латунів мають красивий золотисто-жовтий колір. Художні латунні вироби, покриті спеціальними безбарвними або слабо забарвленими спиртовими лаками або нітролаками, набувають і надовго зберігають вигляд та блиск золота. Латуні застосовуються виготовлення унікальних декоративних предметів (рис. 8). Латуні застосовуються також для галантерейних та дешевих ювелірних виробів із наступним срібленням або позолоченням.

Латунь добре обробляється на ріжучих верстатах, полірується та надовго зберігає поліровану поверхню, добре зварюється та паяється як м'якими, так і твердими припоями. Більшість латунів добре прокочується, штампується та карбується. Латунь легко і міцно покривається різними гальванічними покриттями – нікелем, сріблом та золотом; добре приймає хімічні оксидування і може бути тонована в будь-які кольори. Температура плавлення латуні 980–1000°С. Більшість латунів погано відливається, але є спеціальні марки ливарних латунів, наприклад алюмінієва латунь (ЛА67-2,5), яка завдяки домішку алюмінію має хороші ливарні властивості і, крім того, відрізняється від інших латунів високою корозійною стійкістю. Ливарні властивості мають також марганцево-свинцева латунь (ЛМцС 58-9-2) та деякі інші види.

Порівняно з чистою міддю латуні міцніші і твердіші, а деякі з них, наприклад латуні, що містять близько 30% Дінка (Л68), не поступаються чистою міді щодо пластичності. На рис. 9 дано фрагмент карбування з листової латуні цієї марки. Крім того, латуні значно дешевші за мідь (оскільки цинк дешевший, ніж мідь) і значно красивіший за кольором, ніж червона мідь.

Латуні з малим вмістом цинку – від 3 до 20% (марки Л96, Л90 та Л85) називаються томпаками; вони відрізняються червонувато-жовтим кольором та застосовуються для виготовлення художнього посуду, а також у художній емальєрній промисловості для виготовлення нагрудних спортивних та ювілейних значків, а також дешевих ювелірних виробів. Томпак добре обробляється в холодному стані - штампується, тягнеться у дріт, наближаючись щодо чистої міді. На відкритому повітрі вироби з томпак поступово темніють, покриваючись оксидною плівкою.

Дуже близькі до томпаку сплави, що особливо широко застосовувалися в XIX ст. у Західній Європі та в Росії як "підробне золото" для виробництва дешевих ювелірних виробів. Вони складаються з міді з невеликими домішками цинку (до 18%) та олова, що покращує їх ливарні властивості. Ці сплави мали гучні химерні назви, наприклад "Сімілор", "Ореїд", "Хрізохалк", "Хрізорин", "Принцметал" та ін. В даний час вони вийшли з моди і втратили своє значення.

Нині у вітчизняній ювелірній промисловості знову пожвавився інтерес до недорогоцінних сплавів, що імітують золото та срібло.

У табл. 12 наведені деякі зі сплавів, які проходять промислову перевірку(або вже застосовуються).

Останні три сплави виділені як найбільш доцільні для застосування. Вони мають сприятливе поєднання механічних і хімічних властивостей, задовільної корозійної стійкості тощо.

Латунь випускається у вигляді листів різної товщини, стрічки, прутків дроту та трубок. Ливарні латуні випускаються у вигляді злитків (чушкова латунь). Слід зазначити, що більшість латунних сортаментів не можна довго зберігати в умовах холодних складів, що не опалюються, тому що від зміни температури, наявності вологості та інших умов латунь руйнується.

Художні вироби, виготовлені з латуні, добре "працюють" в умовах інтер'єру в теплих та сухих приміщеннях. На відкритому повітрі латунь швидко втрачає свій блиск і золотистий колір, покривається сірчистими та оксидними плівками, чорніє та втрачає свої художні якості. Тому для екстер'єрних художніх виробів латунь застосовувати недоцільно; для цього служить бронза.

Незважаючи на те, що цинк був відкритий тільки в XVI ст., Латунь була відома вже древнім римлянам. Вони отримували її, сплавляючи мідь з галмеєм, тобто з цинковою рудою, яка містить суміш вуглецинкових та кремнецинкових солей. Вважалося, що галмей має властивість фарбувати мідь у жовтий колір, але до кінця XVII ст. не було відомо, що латунь складається з міді та цинку. Цей спосіб приготування латуні застосовувався і в середні віки і втримався аж до XIX ст. Шляхом сплавлення міді з металевим цинком латунь вперше було отримано Англії 1781 р. Нині латунь отримують сплавленням міді з цинком.

Із середини XVIII ст. з латуні почали виготовляти "бронзувальний порошок" для бронзування художніх виробів з гіпсу, дерева, пап'є-маше, а також використання його при друкуванні шпалер та інших цілей. Його отримували шляхом механічного подрібнення найтонших латунних пластинок, попередньо прокатаних і розплющених під паровим молотом до товщини, що дорівнює кільком мікронам.

Бронзувальний порошок отримують іншим способом - відновленням розчину мідного купоросу металевим залізом. Отриману мідну губчасту масу подрібнюють, промивають і сушать, а потім надають бронзовий відтінок, нагріваючи з парафіном в залізних ящиках до появи квітів втечі.

бронзи.Бронзи відомі людству дуже давно, за кілька тисячоліть до нашої ери. В історії розвитку людського суспільства ціла епоха зветься "бронзового віку". У цю епоху людина вперше з мідної та олов'яної руди навчилася виплавляти бронзу та виробляти з неї предмети побуту та зброю, пізніше монети та різні прикраси. У всіх найдавніших вогнищах людської культури - в Єгипті, Китаї, Індії, мистецтві стародавніх ассирійців, етрусків, греків і римлян знаходяться пам'ятки мистецтва, виготовлені з бронзи. Вже в сьомому столітті до нашої ери античні художники навчилися відливати бронзові статуї, наприклад, бронзова фігура "Дельфійського візника", відлита в 470 р. до н. е. (Рис. 10).

Мал. 10. Бронзова фігура "Дельфійського візника" 470 р. до н. е

До складу найдавніших бронз, що належать до бронзовому віці, входило приблизно 88% міді та 12% олова. Античні або коринфські бронзи містили ще більше міді - до 90%. З іншого боку, у яких нерідко як домішок містилися залізо, кобальт, нікель, свинець, цинк, срібло. Це пояснюється тим, що бронзу отримували виплавкою мідної та олов'яної руд, у яких завжди присутні домішки різних металів. Візантійські та корсунські бронзи, а також давньоруські бронзи ІХ-Х ст. були дуже близькі до античних. Вони містили олова трохи більше 8-10%, а решта мідь.

У XII-XIV ст. в Стародавню Русьвиливки виготовлялися зі сплаву міді, олова, цинку і, можливо, свинцю, званого "Спруда".

У XV-XVII ст. виливки виготовляли з червоної міді з оловом, і з XVIII в. з жовтої міді – бронзи з добавкою цинку. З середини ХІХ ст. для виливки пам'ятників застосовувалася так звана "Сукрасна" бронза, до складу якої входила цинкова лігатура (до 5%). З цієї бронзи було відлито близько 70 пам'ятників на Санкт-Петербурзькій фабриці бронзового лиття. А. Морана: пам'ятники М. І. Глінкев Ленінграді та Смоленську, І. К. Айвазовськомуу Феодосії, Н. В. Гоголюу Москві у дворі будинку на Суворовському бульварі, І. Крузенштерну в Ленінграді та ін. наприкінці XIXв. широке застосування для художнього лиття отримала бронза із вмістом 2-4% олова та 10-18% цинку.

У Європі для статуарного лиття застосовувалися бронзи, близькі до цього складу. Наприклад, у Франції застосовувалася бронза, що складається з 82% міді, 13,5% цинку, 3% олова та 1,5% свинцю.

В даний час лиття художніх виробів виготовляється зі спеціальної художньої бронзи. У ГОСТ включено три марки бронзи наступного складу (табл. 13).

Крім цинку та олова до складу цих бронз входить невелика домішка свинцю, а решта – мідь.

Давні бронзи являли собою сплав із двох компонентів - міді та олова (якщо не брати до уваги випадкових домішок). Однак вживання для виливки великих фігур і статуй бронзи, що складається лише з міді та олова, має низку недоліків. Така бронза відрізняється густоплавкістю та погано заповнює форму, вона дорога та погано обробляється різанням. Крім того, при найбільш уживаному вмісті олова в межах від 7 до 15% сплав легко піддається ліквації, Т. е. при повільному охолодженні відбувається поділ сплаву, частина з великим змістомміді твердне раніше. Ліквація ще більше посилюється, якщо в бронзі є свинець (понад 3%).

Ліквація служить великою перешкодою при відливанні великих пам'яток, оскільки вона негативно впливає на обробку та оксидування готових фігур, а також на появу природної патини. Лікацію можна запобігти шляхом додавання до сплаву в невеликих кількостях цинку, фосфору та деяких інших компонентів, а також шляхом швидкого охолодження виливка. Однак зайві надбавки цинку негативно впливають на колір бронзи та здатність покриватися природною патиною.

Колір бронзи зі збільшенням відсоткового вмісту олова змінюється від червоного при вмісті в ній міді не менше 90% у жовтий при вмісті міді не менше 85%, у білий - при 50% і в сіро-сталевій - при вмісті міді менше 35%.

Сучасні художні бронзи є матеріалом для лиття пам'яток та монументальних скульптур. В екстер'єрі північного клімату бронза є чудовим матеріалом, Винятково довговічним, не піддається атмосферним впливам і стійким проти механічних пошкоджень, а також добре протистоять дії морозів. За своїми кольорами бронза однаково добре виглядає і на відкритому просторі в умовах міської площі, і в зелені скверу або парку.

Поряд із виробами для екстер'єру бронза широко застосовується для виливки високохудожніх предметів оздоблення. громадських інтер'єрів- театрів, палаців, залів, наприклад, великих люстр, бра, канделябрів, торшерів та інших предметів.

Починаючи з XVIII ст. утворюється позолочена бронза. Люстри, канделябри, торшери, декоративні вазиіз золоченої бронзи в комбінації з граненим кришталем, полірованим каменем та кольоровим склом відігравали важливу роль у загальному художньому рішенні палацових інтер'єрів (залів Кремлівського Палацу, Ермітажу та ін.).

Окрім олов'янистих бронз, в даний час наша промисловість випускає спеціальні безолов'янисті бронзи. У складі цих сплавів немає олова – воно замінено алюмінієм, цинком, свинцем, кремнієм, нікелем, марганцем та іншими елементами. Безолов'янисті бронзи відрізняються цілим рядом нових механічних і технологічних властивостейі багато в чому значно перевершують олов'янисті бронзи. Так, наприклад, марганцева бронза відрізняється високою жароміцністю; крем'янисті бронзи з добавкою нікелю або берилієві бронзи отримують властивість гартуватися і по міцності не поступаються сталі. Однак у галузі художньої промисловості вони майже не застосовуються, а йдуть на виготовлення різних деталей технічного та спеціального призначення.

До теперішнього часу розроблено безліч сплавів металів, що володіють різними властивостями, різних сферзастосування. Першою з них стала бронза. Сплав, його виробництво, застосування та особливості розглянуті далі.

Варіанти складу

Даний матеріал є сумішшю міді з легуючими елементами, в якості яких застосовують неметали і метали. При цьому цинк та нікель не повинні бути основними серед них.

Шляхом варіювання співвідношень між компонентами змінюють властивості бронзи. Відповідно до цього існує кілька її різновидів, що виділяються на основі легуючих добавок. У їх якості використовують:

• олово;
• берилій;
• цинк;
• кремній;
• свинець;
• алюміній
• нікель;
• залізо;
• марганець;
• фосфор.

Першою була розроблена бронза олов'яна (на початку 3 тисячоліття до н.е.). У невеликій кількості цей елемент надає твердості, легкоплавкості, пружності. При підвищенні його концентрації до 5% знижується пластичність, а при 20% бронза набуває крихкості. Шляхом доведення олова до максимальної частки 33% сплаву надає сріблясто-біле забарвлення.

Матеріал з бериллієм відрізняється найбільшими пружністю (загартований) та твердістю, а також хімічною стійкістю. Він підходить для обробки шляхом різання та зварювання.

Цинк та кремній підвищують плинність, що актуально для лиття, а також надають поверхні стійкості до стирання. Кремнієво-цинкова бронза характеризується відсутністю іскор при механічному впливіі добрим опором стиску.

Свинець покращує стійкість до корозії, антифрикційні властивості, міцність, тугоплавкість.

Алюміній підвищує щільність, антифрикційні властивості, стійкість до корозії та хімічному впливу. Бронза такого складу підходить для різання.

Фосфор використовується разом з деякими іншими добавками з метою розкислення сплаву. Його наявність відбивається у назві при вмісті понад 1% (олов'яно-фосфориста бронза).

Введення будь-яких легуючих добавок знижує теплопровідність. Отже, чим менше, тим сплав за цим показником ближче до міді, а найбільш леговані бронзи мають гіршу теплопровідність.

Що стосується міді, її зміст визначає не лише технологічні та експлуатаційні параметри, а й колір, який має бронза. Червоне забарвлення свідчить про концентрацію міді понад 90%. При вмісті її близько 85% (найчастіше зустрічається) бронза має золотистий колір. Якщо сплав складається із міді наполовину, білим кольором він нагадує срібло. Для отримання сірого та чорного забарвлення потрібно скоротити відсоток міді до 35. Такий колір матеріалу теж зустрічається нерідко, проте слід враховувати, що даний сплав може придбати темне забарвлення з часом у результаті впливу різних факторів(температури, води тощо). До того ж технології, що дозволяють додавати в бронзу легуючі елементи, що надають їй насичений чорний колір, стали застосовувати відносно недавно, а вироби з сплаву такого забарвлення широко поширені здавна.

Таким чином, в залежності від числа елементів дані матеріали поділяють на двох-(один легуючих компонент) та багатокомпонентні. Їхня частка становить від 2,5%.

Крім того, існує класифікація бронзи, що базується на внутрішній структурі, а саме кількості фаз у твердому розчині. Вона має на увазі її поділ на одно-і двофазні варіанти.

Нарешті, зважаючи на широку поширеність олов'яного типу сплав поділяють на олов'яні та безолов'яні бронзи.

Виробництво

Вихідним сировиною для бронзи служать чисті метали чи метали, зокрема бронзові відходи. Другий варіант найпоширеніший, передусім, через меншу вартість. Як флюс, що запобігає надмірно інтенсивному окисленню розплаву металу, застосовують деревне вугілля. З усіх вихідних матеріалівскладають шихту, розраховуючи її склад на основі цільових параметрів та використовуваної технології виробництва.

Процес плавки здійснюють у певній послідовності:

• в попередньо розігріту до необхідної температури піч (зазвичай використовують електродугові та електричні пристроїчерез їх високої ефективності) поміщають тигель із шихтою;
• після повного прогрівання і розплавлення металу до його складу включають фосфористу мідь, що служить каталізатором;
• після витримки додають сполучні та легуючі компоненти бронзи, перемішуючи;
• з метою видалення газових домішок здійснюють дегазацію шляхом продування азотом або аргоном;
• Для зниження інтенсивності окислення перед розливом знову додають фосфористу мідь.

Протягом усього процесу необхідний контроль температурного режимуі кількості компонентів, що додаються в розплав.

Властивості

Характеристики матеріалу визначається двома факторами: складом і структурою.

Як було зазначено, хімічний складбронзи розробляють з метою надання їй потрібних параметрів. Одними з основних серед них є пластичність бронзи, твердість та міцність. Варіювати перші дві характеристики дозволяє зміна концентрації олова. Так, його частка у складі бронзи пов'язана прямою залежністю з твердістю та зворотною з пластичністю.

Найбільший вплив на твердість та міцність надає концентрація берилію. Деякі марки бронзи, що містять його, перевершують за другим параметром сталі. Для надання пластичності бериллієвий сплав піддають загартування. При цьому основне значення мають не кількісні показники вмісту речовин, а вираженість властивостей, що створюються ними. Тобто, при однаковій кількості двох різних елементів, один з них може змінювати характеристики матеріалу значно більшою мірою, ніж інший.

Що стосується структури, вона визначає здатність матеріалу, що вміщає, по відношенню до елементів. Це можна розглянути з прикладу олова. Так, однофазна структура містить до 6 – 8% даного елемента. При перевищенні його кількістю межі розчинності становить 15%, формується друга фаза твердого розчину. Це впливає на баланс твердості та еластичності. Так, однофазні варіанти більш еластичні, тоді як двофазна бронза твердіша, але крихка. Це визначає подальшу обробку: матеріали першого типу підходять для кування, а двофазні сплави – для лиття.

Далі як приклад розглянуті основні характеристики ливарної олов'яної бронзи. Її щільність визначається вмістом олова і за його частки 8 - 4% становить 8,6 - 9,1 кг/см 3 . Температура плавлення дорівнює залежно від складу 880 – 1060°С. Теплопровідність даного матеріалу - 0,098 - 0,2 кал/(см*с*С). Це невелике значення. Електропровідність становить 0,087 - 0,176 мкОм*м, що також небагато. Інтенсивність корозії в морській водідорівнює 0,04 мм/рік, на повітрі – 0,002 мм/рік. Тобто така бронза має високу стійкість до неї.

Обробка

Існує ще одна класифікація бронзи, що базується на технології обробки, що застосовується при виробництві з неї будь-яких виробів. Відповідно до цього виділяють два типи сплавів:

• ливарні;
• деформовані.

Ливарні бронзи служать для створення виливків складної конфігурації(деталей різних пристроїв і т. д.), так як деформуються тільки в розплавленому стані, в той час як бронзу, що деформується, обробляють способами кування, прокатування, різання, виробляючи металопрокат у вигляді дроту, стрічки, труб, плит, втулок, прутків. Крім того, бронза підходить для паяння та зварювання.

Додаткова обробка

Для декоративного ефектута в захисних цілях можливе нанесення на поверхню бронзових виробів лаку, хрому, позолоти, нікелю.

Крім того, для матеріалу, що розглядається, існує специфічний спосіб обробки поверхні, званий штучним патинуванням. Він заснований на процесі природного старіння бронзи, що полягає у формуванні плівки зелено-білого кольору карбонатного або оксидного складу, званої патиною, в результаті впливу повітря і компонентів, що містяться в ньому. Штучне створення такого покриття носить декоративний (надання вінтажності) та захисний зміст.

Дану процедуру здійснюють шляхом нагрівання після нанесення на поверхню сірчаного складу. Існує і обернена технологія, тобто видалення патини зі старих бронзових виробів.

Гідності й недоліки

Бронза має безліч позитивних якостей. Серед них:

• різноманітність властивостей та, отже, сфер застосування;
• можливість створення варіантів для різних способівобробки (лиття чи деформування) залежно від потреб;
• невелике усадження (0,5 - 1,5%);
• можливість багаторазового оброблення без втрати властивостей, тобто бронзу можна переробляти;
• високі показники стійкості до хімічної дії середовища (води, повітря, кислот);
• велика гнучкість багатьох варіантів.

Основним недоліком є висока вартістьдеяких марок, наприклад олов'яної бронзи. Види іншого складу, такі як алюмінієвий сплавзначно дешевше. Таким чином, вартість матеріалів, що розглядаються, значною мірою визначається легуючими елементами, що входять до їх складу.

Застосування

Олов'яний матеріал з 2% олова підходить для кування при нормальній температурічерез високу пластичність. Варіанти з його концентрацією 15% характеризуються твердістю та міцністю. Така бронза мала велику сферу застосування в давнину. Предмети з неї були виявлені під час археологічних розкопок. Вона служила виготовлення посуду, зброї, грошей, статуй, дзеркал, прикрас. Однак найвідоміше застосування бронзи даного складу для виготовлення дзвонів, у зв'язку з чим олов'яну бронзу досі називають дзвоновою.

Загартовану бронзу, що містить берилій, застосовують для виробництва пружин, мембран і ресор.

Для виготовлення виробів, що експлуатуються в особливо несприятливих умовах ( високої вологості, хімічно активних середовищах і т. д.), використовують бронзу, збагачену алюмінієм. Вона має високу корозійну стійкість і міцність.

Як матеріал для деталей, що піддаються фрикційним і ударним навантаженням (підшипників і т. д.) підходить свинцева бронза.

Алюмінієво-нікелева бронза особливо актуальна для деталей, що постійно перебувають у солоній воді, через високу корозійну стійкість. Це щодо новий матеріалякий застосовують для виробництва елементів шельфових нафтових платформ.

Деталі із бронзи

Крім того, більшість марок бронзи відрізняється відсутністю магнітності та малою усадкою. Тому вони підходять для виробництва електротехнічних виробів, а також декоративних предметів.

Також багато варіантів сплаву мають низьку теплопровідність, внаслідок чого їх застосовують для виробництва ванн, умивальників, сантехнічних деталей.

Нарешті, більшість бронзових сплавів характеризується поганою електропровідністю. Одним із винятків є срібний сплав, близький за цим параметром до міді.

Крім названих сфер, бронзу використовують у машино-, судно-, авіабудуванні, для виготовлення агрегатів рухомих вузлів завдяки зносостійкості, хімічних приладів та трубопроводів через хімічну стійкість.

Маркування

В даний час зустрічається безліч марок бронзи. Вони відрізняються складом, що визначає параметри та сферу застосування. Для зручності на основі цього була створена система маркування, що включає буквені та цифрові символи. Так, легуючі добавки позначають літерами, першими в назві, що представляють їх хімічних елементів. Цифри означають вміст компонентів сплаву у відсотках. При цьому дані позначення не містять даних про кількість міді. Дане значення вираховують як різницю між загальним складом бронзи та кількістю легуючих добавок.

Маркування бронзи дозволяє легко визначити необхідну для конкретного завдання марку. Для цього достатньо скористатися спеціальними таблицями. Вони містять дані про склад, параметри сплаву та сфери його застосування.

Стрімкий розвиток металургії вимагає від нас вивчення характеристик різних металівта їх сплавів, і в цій статті будуть детально розглянуті властивості бронзи та її застосування. Крім того, скажемо пару слів про її види і, звичайно ж, особливості кожного з них.

1

У цього сплаву довга і цікава історія, адже на честь нього навіть назвали одне із століть – бронзове, і свою популярність він не втратив аж до наших часів. Існує думка, що саме слово походить від італійського співзвучного "bronzo", а останнє має перське коріння. Отже, це метал міді з іншими металами, переважно оловом, причому їх вагове співвідношення може бути різним. Залежно від процентного змісту тієї чи іншої елемента виходить різний колірбронзи – починаючи від червоного (при великому вмісті міді) і закінчуючи сталевим сірим (у разі у сплаві трохи більше 35% Cu).

Однак поєднання не всіх металів із міддю називається бронзою. Так, наприклад, якщо легуючим елементом виступає цинк, то отриманий сплав жовто-золотистого кольору носитиме назву латунь. А от якщо сплавляти Ni та Cu, утворюється мельхіор, з якого карбують монети. Цей матеріал має гарний сріблястий колір, який зберігає зовнішній вигляддуже довго. Але в цьому розділі зупинимося на видах бронзи. Як було сказано переважно це поєднання міді з оловом, такі варіанти називаються олов'яними. Це один із перших видів, який був освоєний людиною.

Найбільший вміст олова досягає 33%, тоді матеріал має гарний білий, трохи сріблястий колір. Далі зміст цього елемента знижується. Змінюється, звісно, ​​і колір, палітра тут досить різноманітна – від червоного до жовтого. Твердість такої бронзи перевищує показник для чистої міді, крім того, вона має найкращі характеристики міцності, При цьому будучи легкоплавким матеріалом. В цьому випадку олово виступає першим легуючим елементом, крім нього в сплаві можуть бути ще й миш'як, свинець, цинк, але це зовсім не обов'язково.

Також існує і ще ряд сплавів міді з іншими металами (алюмінієм, залізом, кремнієм, свинцем тощо), але вже без участі Sn. Вони також мають ряд переваг, причому за деякими параметрами їм навіть поступаються олов'яні бронзи, ще більшою різноманітністю характеризується їхня палітра. Тому робота зі створення кольорових сплавів схожа на творчість. Розглянемо в наступному пункті докладніше властивості різних матеріалів, які ми можемо отримати з міді із застосуванням добавок.

2

Отже, не тільки колір змінюється через добавки. У разі олов'яних бронз технічні характеристикибезпосередньо залежать від вагового змісту головного та додаткових легуючих елементів. Так, наприклад, при 5% Sn пластичність сплаву починає падати, а якщо кількість олова досягне 20%, то різко погіршуються і механічні властивостіматеріалу, і він стає тендітнішим, знижується твердість. Взагалі, бронзи, до складу яких входить понад 6 вагових відсотків Sn, використовуються в ливарному виробництві, для кувальних та прокатних робіт вони непридатні.

Якщо ж додати в метал до 10% за вагою цинку, то він фактично не справить жодного впливу на механічні характеристики олов'яної бронзи, тільки трохи здешевить її. Щоб покращити оброблюваність матеріалу в нього вводять до 5% свинцю, завдяки включенням якого полегшується стружколомання. Ну а фосфор виступає як розкислювач, і якщо в сплаві міститься більше одного відсотка цього елемента, то такі бронзи часто називають фосфористими.

Порівнюючи оловосодержащіе бронзи зі сплавами, до складу яких не входить Sn, перші значно виграють за величиною усадки, вона у них мінімальна, зате другі мають інші переваги. Так, механічні властивості алюмінієвої бронзи значно перевершують характеристики олов'яної, крім того, вона має ще й більшу хімічну стійкість. Кремнецинкова ж рідкіша, а берилієва наділена високими показникамипружності, на такому ж рівні знаходиться і її жорсткість.

Для сфер, де застосовуються бронзи, особливо важлива теплопровідність. Ми звикли, що цей показник для металів є досить високим. Але особливість всіх сплавів у тому, що зазвичай теплопровідність при введенні добавок падає. Не став винятком і обговорюваний нами різновид сплавів. Всім добре відомо, наскільки високою є теплопровідність чистої міді, часто це навіть стає причиною обмежень у її використанні. А ось для бронз все зовсім по-іншому, ця якість поводиться значно менше. Навіть у порівнянні зі схожим теплопровідністю бронзи в більшості випадків помітно нижче. Винятком є ​​лише низьколеговані метали міді, природно, вони наближаються за цим показником до чистого металу.

Низька теплопровідність стає причиною утрудненого відведення тепла, тому бронзи не використовуються у вузлах тертя, як електроди для зварювання або інші механізми, де усувати перегрів потрібно максимально швидко.

3

Бронза широко використовується в різних промислових областях, причому застосування її дуже різне. Так, наприклад, литі оловосодержащіе сплави з високою стійкістю проти стирання є прекрасним антифрикційним складом, і їх використовують як підшипникові матеріали. Завдяки чудовій стійкості бронзи цілком доцільно робити арматуру і твердість і механічні показники яких будуть досить високі.

Також варто відзначити берилієві бронзи, що відрізняються прекрасною зварюваністю, хімічною стійкістю, що піддаються обробці різальним інструментом. Усі ці властивості роблять даний матеріалпридатним для виготовлення відповідальних елементів, таких як мембрани, пружини, пружинні контакти і т. д. Так як теплопровідність більшості бронз невелика, то деталі, зроблені з такого матеріалу, легко зварюються.

Щоб визначити склад сплаву, достатньо подивитися на його маркування, яке складається з набору цифр та літер. Так, першим у позначенні завжди йде поєднання букв "Бр". Далі йдуть позначення ваги легуючих добавок у відсотковому змісті, причому спочатку літерні символи, а за ними вже чисельні значення розділені дефісом у відповідному порядку. Варто зазначити, що у бронзах не вказується кількість міді.

Маркування необхідне не тільки щоб дізнатися склад сплаву та його характеристики (твердість, теплопровідність та інші), з її допомогою визначають і питома вагабудь-якого виду бронзи. Для цього доведеться скористатися спеціалізованими довідниками, якщо марка сплаву невідома, тоді слід зробити хімічний аналіз. До речі, питома вага цього сплаву використовується ще й при підготовці будь-яких робіт. Якщо заглибитись у формулу, то видно, що це відношення маси заготівлі до її обсягу. Отже, дізнавшись з таблиці питому вагу будь-якого типу цього "квітчастого" сплаву, ми можемо оцінити, який обсяг матиме деталь певної маси, або, навпаки, скільки важитиме брусок заданого обсягу.