फॉस्फर ब्रॉन्ज के बारे में - ताकत, गुण और उपयोग

फॉस्फर ब्रॉन्ज के बारे में - ताकत, गुण और उपयोग

कांस्य तांबे और टिन के मिश्र धातु से बहुत आगे निकल चुका है, यह अब तांबे के मिश्र धातुओं का एक बहुत व्यापक वर्ग है जो आज भी नए उपयोग पा रहा है। हालाँकि, कांस्य की विविधता सामग्री के चयन को कठिन बना सकती है, इसलिए यह लेख एक प्रकार के कांस्य, फॉस्फोर कांस्य की खोज करके कुछ भ्रम को कम करने में मदद करेगा। फॉस्फोर कांस्य के भौतिक, रासायनिक और यांत्रिक गुणों की जांच करके, इस लेख का उद्देश्य इच्छुक डिजाइनरों को यह निर्धारित करने में मदद करना है कि क्या यह तांबे का मिश्र धातु उनके प्रोजेक्ट के लिए एक अच्छा विकल्प है। हम पहले फॉस्फोर कांस्य की संरचना की जांच करेंगे, फिर इसके फायदे, नुकसान, यांत्रिक गुणों पर चर्चा करेंगे और अंत में इस उपयोगी धातु के सामान्य अनुप्रयोगों पर चर्चा करेंगे।

फॉस्फोर कांस्य के भौतिक गुण

तांबे के मिश्रधातुओं और उनके लोकप्रिय अनुप्रयोगों के बीच समानताओं को समझने के लिए कांस्य के प्रकारों पर हमारे लेख की समीक्षा करना उपयोगी हो सकता है।

नीचे, चित्र 1 में, एक गुणात्मक चार्ट है जो फॉस्फोर कांस्य की संरचना का वर्णन करता है:

फॉस्फोर कांस्य की सामग्री संरचना का पाई चार्ट प्रतिनिधित्व।

चित्र 1: फॉस्फोर कांस्य का गुणात्मक विखंडन।

ध्यान दें कि इसमें शामिल जस्ता, लोहा, सीसा और फास्फोरस का प्रतिशत अत्यल्प है।

चित्र 1 को देखकर, यह समझना मुश्किल हो सकता है कि फॉस्फोर कांस्य को ऐसा नाम क्यों दिया गया है, जबकि यह मुख्य रूप से मिश्र धातु के रूप में तांबे और टिन से बना होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इन मिश्र धातुओं को उनके अद्वितीय गुण, जैसे कि बेहतर प्रवाह, पहनने के प्रतिरोध और कठोरता देने के लिए केवल थोड़ी मात्रा में फॉस्फोरस, वजन के हिसाब से लगभग 0.03-0.035% की आवश्यकता होती है। उन्हें टिन कांस्य के रूप में भी जाना जाता है, लेकिन वास्तव में फॉस्फोर कांस्य माने जाने के लिए फॉस्फोरस की एक निश्चित मात्रा हमेशा मौजूद होती है। लगभग 8.8 ग्राम/सेमी3 के घनत्व के साथ, इन मिश्र धातुओं के अधिकांश रूप गर्म काम, ठंडे काम और गर्मी उपचार का जवाब देते हैं। वे बेहद लचीले होते हैं, थकान और जंग के प्रतिरोधी होते हैं, और उन्हें आसानी से बनाया, डाला और वेल्ड किया जा सकता है। सीसा मिलाने से फॉस्फोर कांस्य मजबूत और मशीन के लिए आसान हो जाता है, लेकिन सीसा रहित फॉस्फोर कांस्य भी अपने आप में मजबूत और प्रतिरोधी होते हैं। उनका उपयोग अक्सर संक्षारण-प्रतिरोधी अनुप्रयोगों के साथ-साथ अन्य अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें लचीले लेकिन टिकाऊ पदार्थ की आवश्यकता होती है।

प्रतिरोध और कमज़ोरियाँ

अधिकांश फॉस्फोर कांस्य मिश्र धातुएं मलिनकिरण और संक्षारण का प्रतिरोध करती हैं, जिससे वे विद्युत नलिका और अन्य संक्षारक वातावरण में उपयोगी हो जाती हैं। वे थकान-प्रतिरोधी भी हैं, जिसका अर्थ है कि वे कई लोड चक्रों पर अपनी ताकत बनाए रखते हैं। टिन के जुड़ने से यह प्रतिरोध और साथ ही इसकी ताकत भी बढ़ जाएगी, जबकि सीसा मिलाने से फॉस्फोर कांस्य बन जाएगा, जिसे बोलचाल की भाषा में "मशीनिस्ट का दोस्त" (मिश्र धातु COLPHOS 90 / C54400) के रूप में जाना जाता है क्योंकि यह फ्री-कटिंग पीतल मिश्र धातुओं से लगभग अप्रभेद्य है। अधिकांश मिश्र धातु ऑक्सीजन की उपस्थिति में एक आकर्षक पेटिना विकसित करते हैं, इसलिए इसका उपयोग सजावटी अनुप्रयोगों में भी किया जा सकता है। फॉस्फोर कांस्य का मुख्य नुकसान शायद इसकी कम विद्युत चालकता है, क्योंकि फॉस्फोरस धातु की विद्युत प्रवाह का संचालन करने की क्षमता को कम करता है, और इसकी कीमत। फॉस्फोर कांस्य की धूल और धुएं भी साँस लेने पर विषाक्त होते हैं, इसलिए अपने बटुए और अपने फेफड़ों के साथ सावधान रहें।

यांत्रिक विशेषताएं

नीचे दी गई तालिका 1 में कुछ यांत्रिक गुण दिखाए गए हैं जो फ़ॉस्फ़र कांस्य के उपयोग और ताकत के लिए प्रासंगिक हैं। यह खंड प्रत्येक गुण को संक्षेप में समझाएगा और दिखाएगा कि वे इस तांबे के मिश्र धातु को कैसे अद्वितीय बनाते हैं।

तनन पराभव सामर्थ्य

380-450 एमपीए

55100-65260 साई

लोच के मापांक

110 जीपीए

16000 केएसआई

विद्युत चालकता (शुद्ध तांबे के सापेक्ष)

15%

कठोरता (रॉकवेल बी)

75-85

मशीन की

20-100%

तालिका 1: फॉस्फर कांस्य के यांत्रिक गुणों का सारांश - कृपया ध्यान दें कि यह तालिका एक सामान्य सारांश है और सभी फॉस्फर कांस्य के वास्तविक गुणों की सूची नहीं है।

तन्य उपज शक्ति एक तनाव मान है जो उस बिंदु को निर्धारित करता है जिस पर एक सामग्री प्लास्टिक रूप से विकृत होती है। यह किसी सामग्री की गैर-उपज शक्ति का एक सामान्य माप है, क्योंकि इस बिंदु से नीचे के तनाव मिश्र धातु को मोड़ेंगे या खींचेंगे नहीं (हालांकि हमेशा अपवाद होते हैं)। यह निर्माताओं के लिए मशीनिंग और उन अनुप्रयोगों में एक उपयोगी उपाय है जहां सामग्री को संरचनात्मक अखंडता से समझौता किए बिना अपना आकार बनाए रखना चाहिए। फॉस्फोर कांस्य में एक प्रभावशाली उपज शक्ति होती है जो कुछ एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से प्रतिस्पर्धा करती है और यहां तक ​​कि टिन और फास्फोरस के उच्च अनुपात के कारण अन्य कांस्य से भी अधिक होती है। जब इसके अच्छे स्प्रिंग गुणों के साथ संयुक्त किया जाता है, तो यह एक ऐसा मिश्र धातु बनाता है जो मजबूत होता है और अपनी जगह बनाए रखता है।

लोच का मापांक, या यंग का मापांक, किसी सामग्री की लोचदार रूप से विकृत करने की क्षमता का वर्णन करता है, अर्थात, सामग्री की कठोरता। विपरीत रूप से, एक उच्च यंग मापांक एक अधिक लोचदार सामग्री को इंगित करता है, लेकिन यह "लोच" का माप नहीं है; यह आंतरिक सामग्री की ताकत का माप है, और यह कि बढ़े हुए बल के तहत अपने मूल आकार में वापस आने की कितनी संभावना है। इसलिए, एक उच्च यंग मापांक का मतलब है कि सामग्री आम तौर पर मजबूत है क्योंकि यह बढ़ी हुई लोड स्थितियों के तहत प्लास्टिक रूप से विकृत नहीं होती है। फॉस्फोर कांस्य में लोच का मापांक काफी अधिक होता है (अधिकांश स्टील का लगभग आधा), जो दर्शाता है कि यह अन्य मिश्र धातुओं जितना मजबूत नहीं है, लेकिन मध्यम स्थितियों के तहत खुद को बनाए रख सकता है। इसका परिणाम यह होता है कि फॉस्फोर कांस्य निर्माण कार्यों के लिए उपयोगी होता है और मशीन के लिए अधिक कठिन होता है, लेकिन इस पर बाद में चर्चा की जाएगी।

फॉस्फोर कांस्य में शुद्ध तांबे की तुलना में लगभग 15% विद्युत चालकता होती है - तो इसका उपयोग विद्युत अनुप्रयोगों में क्यों किया जाए, जबकि तांबा बिजली को बेहतर तरीके से ले जा सकता है? इसका उत्तर फॉस्फोर कांस्य की थकान शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध और विद्युत चालकता के अच्छे संतुलन में निहित है। हालांकि उपरोक्त श्रेणियों में से किसी में भी यह एक स्टैंडआउट मिश्र धातु नहीं है, लेकिन टिकाऊ, मजबूत और प्रवाहकीय होने की इसकी क्षमता का मतलब है कि फॉस्फोर कांस्य से बने विद्युत घटक अपने तांबे के समकक्षों की तुलना में लंबे समय तक चलेंगे। नतीजतन, फॉस्फोर कांस्य का उपयोग लंबे समय से विद्युत स्विच, फास्टनरों, कनेक्टर्स आदि के लिए एक सामग्री के रूप में किया जाता रहा है, क्योंकि यह अपने सामान्य तांबे के समकक्ष की तुलना में यांत्रिक और विद्युत भार को बेहतर तरीके से झेल सकता है।

सामग्री की कठोरता हमेशा कुछ मानक ड्यूरोमीटर के सापेक्ष होती है, और विभिन्न कठोरता पैमाने समान सामान्य श्रेणी/सामग्री के भीतर सामग्रियों की तुलनात्मक सूची प्रदान करते हैं। तालिका 1 रॉकवेल बी पैमाने पर कठोरता मान दिखाती है, जिसका उपयोग आमतौर पर तांबे के मिश्र धातुओं और अन्य धातुओं की कठोरता का वर्णन करने के लिए किया जाता है। कम कठोरता मान वाली सामग्री आम तौर पर नरम होती है, जिसका अर्थ है कि वे अधिक आसानी से खरोंच, डेंट और सतह पर स्थानीय रूप से विकृत हो जाती हैं, जबकि उच्च संख्या उन सामग्रियों को इंगित करती है जिन्हें खरोंचना मुश्किल होता है (बोरोसिलिकेट ग्लास, सिरेमिक, आदि के बारे में सोचें)। संदर्भ के लिए, तांबे की रॉकवेल बी कठोरता लगभग 50 है, इसलिए तालिका 1 से यह स्पष्ट है कि फॉस्फोर कांस्य अपने शुद्ध रूप की तुलना में अधिक खरोंच प्रतिरोधी है। यह स्टील जैसे अन्य, अधिक कठोर मिश्र धातुओं जितना मजबूत भी नहीं है, जो अनुप्रयोग के आधार पर बेहतर या खराब हो सकता है। उदाहरण के लिए, यदि नक्काशी और इनलेइंग अनुप्रयोग का हिस्सा हैं, तो फॉस्फोर कांस्य शक्ति और मशीनीकरण के बीच एक अच्छा संतुलन हो सकता है, लेकिन यह विशिष्ट मिश्र धातु प्रकार और सुदृढ़ीकरण प्रक्रिया पर निर्भर करता है।

कठोरता की तरह, मशीनेबिलिटी किसी सामग्री की मशीनिंग की क्षमता का एक तुलनात्मक माप है, और इसे हमेशा कुछ मानक मशीनिंग सामग्री (कांस्य के लिए, यह सामग्री UNS C36000 - फ्री कटिंग ब्रास है) के संदर्भ में रखा जाता है। इस मानक सामग्री का मशीनेबिलिटी स्कोर 100% है, जिसका अर्थ है कि इसे मशीन करना आसान है और दुकान में इससे कुछ समस्याएं होती हैं। इस संदर्भ की तुलना में 100% से कम स्कोर वाले मिश्र धातु मशीन के लिए अधिक कठिन हैं, और यह अक्सर फॉस्फोर कांस्य के मामले में होता है; हालांकि, फॉस्फोर कांस्य को इन मुद्दों (साथ ही अधिकांश अन्य मिश्र धातुओं, आपके स्रोत के आधार पर) को संबोधित करने के लिए विशेष रूप से निर्मित किया जा सकता है। फॉस्फोर कांस्य को उच्च सीसा सामग्री के साथ खरीदा जा सकता है

फॉस्फर ब्रॉन्ज़ के अनुप्रयोग

फॉस्फर ब्रॉन्ज का उपयोग कई वर्षों से विद्युत घटकों में किया जाता रहा है, लेकिन तकनीकी प्रगति और अधिक विशिष्ट सामग्रियों की आवश्यकता के कारण इसे अभी भी नए उपयोग मिल रहे हैं। नीचे फॉस्फर ब्रॉन्ज के अनुप्रयोगों की एक सूची दी गई है, लेकिन जान लें कि इस सूची के बाहर भी इसके कई उपयोग हैं, और नए अनुप्रयोग अभी भी विकसित किए जा रहे हैं।

कुछ सामान्य अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

स्प्रिंग्स

बुशिंग, बुशिंग और बियरिंग

वेल्डिंग की छड़

जेवर

गिटार की तार

दंत पुल

और अधिक।