Formatki mosiężne

Mosiądz to stop miedzi z cynkiem, o zawartości od 10 do 45% cynku, oraz niewielkim dodatkiem innych pierwiastków, np. aluminium, cyny, manganu, żelaza czy krzemu. Stopy te są najbardziej rozpowszechnionymi stopami miedzi, wynika to z ich korzystnych własności technologicznych oraz stosunkowo niskiej ceny (cynk jest tani). Wykopaliska wskazują, że był stosowany już od X wieku przed naszą erą i po raz pierwszy wytopiono go na terenie Azji Mniejszej lub Indii. W Europie okres rozwoju świetności mosiądzu przypada na średniowieczne, kiedy to stał się bardzo popularnym materiałem rzeźbiarskim.

Podział stopów mosiądzu ze względu na skład chemiczny

Ze względu na skład chemiczny mosiądze dzielą się na mosiądze:

• dwuskładnikowe - są on odporne na korozję naprężeniową, podatne na przeróbkę plastyczną na zimno, można im nadać gniot nawet na poziomie 90% oraz łatwe do lutowania. Stosuje się je głównie w przemyśle chemicznym oraz okrętowym. Przykładami mosiądzów dwufazowych są: CuZn37 (M63), CuZn32 (M68), CuZn10 (M90).
• ołowiowe - zawierają one dodatek ołowiu celem podniesienia skrawalności, co ułatwia ich obróbkę. Tego typu materiały mają słabą podatność na przeróbkę plastyczną na zimno. Do grupy mosiądzów ołowiowych zalicza sie m.in. CuZn34Pb3 (MO64) czy CuZn36Pb3 (MO61).
• wysokoniklowe - stopy te zawierają dodatek niklu oraz manganu. Ze względu na swój srebrzysty kolor znane są także pod nazwą nowych sreber. Charakteryzują się wysoką odpornością na korozję oraz dobrą sprężystością. Do grupy tej należy m.in stop CuNi12Zn24 (MZN12) czy CuNi18Zn27 (MZN18).
• specjalne - grupa ta obejmuje mosiądze z dodatkiem cyny (CuZn10Sn - MC90), aluminium (CuZn20Al2 - MA57), manganu (CuZn40Mn - MM59), żelaza, krzemu (CuZn16Si3 - MK80) lub niklu (CuZn29Ni6 - MN65).''

Podział stopów mosiądzu ze względu na mikrostrukturę

Mikrostruktura mosiądzów zależy przede wszystkim od zawartości w ich składzie cynku. Stopy zawierające od 2 do 39% cynku są zazwyczaj jednofazowe, natomiast te które mają od 39 do 45% cynku są dwufazowe. Stopy jednofazowe są bardzo plastyczne, znakomicie nadają się więc do przeróbki plastycznej na gorąco i na zimno oraz głębokiego tłoczenia. Ze wzrostem zawartości cynku do 30% zwiększa się zarówno plastyczność jak i wytrzymałość mosiądzów. Przy zawartości cynku powyżej 30% rośnie już natomiast tylko wytrzymałość, a plastyczność zaczyna spadać. Z tego powodu stopy te nadają się głównie do przeróbki plastycznej na gorąco

Własności mosiądzów

Ze wzrostem zawartości cynku mosiądze przybierają kolor coraz bardziej zbliżony do pomarańczowo żółtego. Jeśli w składzie znajduje się nikiel to barwa może być bliższa srebrnej, natomiast w przypadku manganu czekoladowo-brązowej. Mają stosunkowo wysoką gęstość, wynoszącą od 8,44 do 8,75 g/cm3 i temperaturę topnienia około 1000°C. W okolicy temperatury 900°C w mosiądzach zaczyna się tworzyć, ze względu na odparowanie cynku, zgar. Mosiądze w tym mosiężne formatki są odporne na korozję.. Charakteryzują się dużą plastycznością i ciągliwością, które w dużym uproszczeniu wzrastają odwrotnie proporcjonalne do zawartość cynku . Stopy te mają również bardzo dobrą przewodność cielną, która szacuje się na 23 d0 44% przewodności czystej miedzi.

Dodatek krzemu podnosi twardość oraz wytrzymałość mosiądzów, podobnie jak dodatek aluminium. To drugie ma również dobry wpływ na lejność w przypadku stopów odlewniczych (i nieco gorszy na skurcz) oraz odporność na korozję. Nikiel dodaje się do mosiądzów w celu poprawy ich plastyczności oraz zmniejszenia podatności na korozję naprężeniową. Mangan nie wpływa na własności wytrzymałościowe mosiądzów, ale poprawia ich odporność na korozję w obecności pary wodnej. Zastosowanie cyny związane jest ze zmniejszeniem podatności mosiądzu na odcynkowanie.

Odporność mosiądzu na korozję

Mosiądze charakteryzują się dobrą odpornością na korozję. Dotyczy to przede wszystkim korozji atmosferycznej oraz w wodzie morskiej. Generalna zasada mówi, że im mosiądz bogatszy w miedź tym większą ma odporność na korozję. Mosiądze ulegają głównie dwóm typom korozji: naprężeniowej oraz odcynkowaniu.

Odcynkowanie polega na rozpuszczaniu się w odpowiednich środowiskach i ponownym wytrącaniu się w postaci metalicznej jonów miedzi. Odcynkowaniu najsilniej przebiega w mosiądzach dwufazowych, ale dotyka też stopów jednofazowych o zawartości cynku powyżej 20%. Rozpuszczanie się faz powoduje zmniejszenie własności wytrzymałościowych mosiądzu. Aby zapobiegać odcynkowaniu można do mosiądzu dodać niewielką ilość (do 0.1%) arsenu, fosforu lub antymonu. Należy jednak uważać ponieważ pierwiastki te mogą mieć szkodliwy wpływ na inne własności stopu. Na proces odcynkowania duży wpływ mają czynniki zewnętrzne, np. czystość wody chłodzącej, zmiany jej temperatury czy szybkość przepływu.

Korozja naprężeniowa, zwana też pękaniem sezonowym, zachodzi przede wszystkim w stopach mosiądzu przerobionych plastycznie na zimno i poddanych działaniu medium zawierającego amoniak.Jak sama nazwa wskazuje aby mogło do niej dojść materiał musi być poddanych działaniu naprężeń. Badania wykazały, że najbardziej szkodliwe są naprężenia rozciągające. Naprężenie ściskające praktycznie nie mają wpływu na wystąpienie korozji naprężeniowej. Korozji tej można zapobiegać poprzez wyżarzenie mosiądzu w odpowiednio wysokiej temperaturze. Jak wspomniano już wcześniej głównym zadaniem ołowiu w stopach mosiężnych jest poprawa ich skrawalności. Jeśli chodzi o żelaza to powoduje ono rozdrobnienie mikrostruktury mosiądzu, co ma pozytywny wpływ na jego własności wytrzymałościowe.

Mosięzne formatki - Zastosowanie

Mosiądz znajduje szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Wytwarza się z niego między innymi elementy pracujące w środowisku wody morskiej, jak śruby okrętowe, amunicję, armaturę czy elementy budowlane. Formatki mosiężne są powszechne również w przemyśle maszynowym, elektrotechnicznym, chemicznym czy samochodowym. Z bardzie nietypowych zastosowań mosiądzu wymienić należy instrumenty muzyczne. Ze względu na duża podatność na przeróbkę plastyczną na zimno mosiądz stosować można do produkcji monet, medali, pomników, łusek do amunicji, elementów ozdobnych (jak klamki, okucia, ramy obrazów). Mosiądz ma też własności antyseptyczne, dzięki czemu może być stosowany w szpitalach i przychodniach, spowalnia bowiem namnażanie się bakterii i drobnoustrojów. Z ciekawostek warto wspomnieć, że mosiądz cynowy zawierający do 9%, zwany złotem mannheimskim, stosowany jest do produkcji biżuterii. Mosiądz manganowy CuZn40Mn był natomiast przez lata stosowany jako stop na polskie monety o nominałach 1, 2 oraz 5 gorszy.