پیش‌نویس:روی زدایی از آلیاژ برنج

آلیاژ برنج

برنج ترکیبی آلیاژی از مس و روی است . برنج از گذشته بسیار دور استفاده می شده است؛ در آن زمان که انسان هنوز فلز روی را نمی‌شناخت با ذوب کردن مس همراه با کالامین برنج تولید می‌کرد.

آلیاژ برنج را می توان با توجه به کاربرد آن با نسبت های متفاوتی از روی و مس ساخت مانند برنج قرمز، برنج سفید، برنج فشنگی، برنج طلایی و برنج تجاری که دارای نسبت های متفاوتی از مس و روی هستند.

ویژگی های آلیاژ برنج

1. چکش خوار
2. رسانای حرارت
3. رسانای الکتریسیته
4. مقاوم در برابر خوردگی
5. مقاوم در برابر سایش
6. نقطه ذوب پایین
7. خواص ضد باکتریایی

کاربرد آلیاژ برنج

آلیاژ برنج از آنجا که ماندگاری و رسانایی حرارتی بالایی دارد به طور گسترده در ساخت ظروف استفاده میشود . مقاومت در برابر خوردگی بالا و اصطکاک کم آلیاژ برنج سبب استفاده از آن در ساخت قفل ها و چرخ‌ دنده ها نیز میشود.

این آلیاژ دارای خاصیت آکوستیکی است در نتیجه از آن در ساخت آلات موسیقی هم استفاده می شود.

خوردگی

آبدستان برنجی ایرانی متعلق به قرن ۷ میلادی

تخریب تدریجی یک ماده بر اثر واکنش با محیط اطرافش را خوردگی می گویند خوردگی می تواند در فلزات، پلیمر‌ها، سرامیک‌ها و غیره رخ دهد. زنگ زدن فلزات یک مثال رایج برای خوردگی فلزات است. خوردگی در فلزات اغلب یک فرآیند الکتروشیمیایی است که معمولا نتیجه وقوع زوج واکنش‌های مبادله الکترون است.

خوردگی در فلزات اغلب زیان آور و هزینه زا است اما در مواردی مانند باتری ها خوردگی فلزات امری مثبت تلقی میشود.

خوردگی انتخابی

در اغلب آلیاژ ها وقتی خوردگی رخ میدهد جزء واکنش پذیرتر از آلیاژ حذف میشود و جزء دیگر که واکنش پذیری کمتری دارد باقی می ماند این فرآیند به نام خوردگی انتخابی شناخته میشود .

در جدول پتانسیل کاهشی استاندارد محلول یک مولار روی دارای مقدار 0.763- ولت در برابر الکترود استاندارد هیدروژن است در حالی که مس یک مولار دارای مقدار 0.34+ ولت در برابر الکترود استاندارد هیدروژن است.

با مقایسه پتانسیل کاهشی استاندارد روی و مس برداشت می‌شود که روی نسبت به مس واکنش پذیری بیشتری دارد و اگر برنج که ترکیبی آلیاژی از مس و روی است دچار خوردگی انتخابی شود مس باقی خواهد ماند .

روی زدایی

یک شیر نمونه گیری برنجی

فرآیندی است از نوع خوردگی انتخابی که در طی آن روی از بین رفته و مس باقی می ماند . روی زدایی اغلب به دو صورت روی زدایی شدید و خفیف رخ می‌دهد. در روی زدایی خفیف که محدود به سطح است آلیاژ برنج تغییر رنگ داده و رنگ آن به سمت رنگ صورتی متمایل می‌شود و زیبایی خود را از دست می دهد ولی در نوع شدید آن آلیاژ برنج ضعیف شده و سوراخ می‌شود به طور کلی می‌‌توان گفت درمان برنج در حالت شدید امکان پذیر نیست.

در اثر روی زدایی شدید خواص مکانیکی به طور قابل توجهی کاهش پیدا می کنند زیرا تنها یک توده متخلخل از مس در منطقه ای که زینک زدایی شده است باقی می ماند.

یک قطعه برنجی a) قبل از روی زدایی b) بعد از روی زدایی

مکانیزم روی زدایی

چند نظر درباره مکانیزم روی زدایی وجود دارد ولی در اینجا قصد داریم مهم ترین آنها را مطرح کنیم :

• در این مکانیزم روی و مس هر دو حل و از آلیاژ برنج حذف می‌شوند اما یون های مس در طی مراحلی به سطح آلیاژ برنج باز می گردند که این امر توانایی توجیه کریستال های مس تولید شده روی سطح آلیاژ را دارا می باشد.

• در این مکانیزم فلز روی از برنج حل می‌شود و بعد مس بر روی سطح برنج مرتب می شود و باعث ایجاد کریستال های مس می‌گردد، مس روی سطح توسط یون های منفی جذب می‌شود ولی از آنجا که جاذبه ایجاد شده برای حل کردن مس کافی نیست، فقط تضعیف اتصال بین مس و سطح برنج را بدنبال دارد که خود این موضوع باعث سرعت گرفتن حرکت مس روی سطح برنج شود.

شرایط روی زدایی

روی زدایی اغلب در محلول های قلیایی یا اسیدی خفیف یا محلول های حاوی یون کلرید (cl-) رخ می دهد، روی زدایی در محلول هایی با پی اچ بسیار بالا یا بسیار پایین (اسید های قوی یا باز های قوی) رخ نمی دهد علت این موضوع آن است که این محلول ها می توانند باعث حل شدن همزمان مس و روی شوند.

مقابله با روی زدایی

از آنجا که روی زدایی شدید می تواند باعث از بین رفتن خواص آلیاژ برنج شود و باعث ایجاد هزینه و خطر در محل هایی شود که از این آلیاژ بهره برده می‌شود،

پس باید راه حل هایی برای رفع این مشکل مطرح کرد که در زیر به بررسی آنها می‌پردازیم

• عناصر دیگری با غلظت مناسب به آلیاژ برنج افزود تا باعث مقاوم تر شدن آلیاژ برنج در برابر روی زدایی شوند مانند فلز قلع (Sn)

همین موضوع می تواند علت مقاومت بیشتر برنجی که گذشتگان می‌ساختند نسبت به برنج های امروزی را توضیح دهد، آلیاژ های برنج امروزی در شرایطی ساخته می شوند که کمترین ناخالصی را دارند در نتیجه مقاومت کمتری در برابر روی زدایی نشان می دهند.

هنگامی که یک درصد وزنی قلع به آلیاژ برنج افزوده شود این آلیاژ نسبت به آلیاژ های برنج بدون قلع مقاومت بیشتری در برابر روی زدایی دارد و به نام برنج دریا‌سالار شناخته میشود.

• جلوگیری از تماس اسید و محلول های نمک با آلیاژ برنج می تواند از روی زدایی تا حد بسیار خوبی جلوگیری کند.
  • استفاده از دستکش زمانی که آلیاژ برنج لمس می‌شود تا نمک حاصل از تعرق دست به سطح آن نرسد.
  • استفاده از یک موم شفاف برای جلوگیری از روی زدایی آلیاژ برنج، فقط باید به این موضوع توجه کرد که عمر این موم ها محدود است و باید تعویض شوند تا کارایی لازم را داشته باشند.
  • استفاده مکرر از جلا دهنده های برنج یا پاک نکردن آنها از سطح برنج می تواند باعث تسریع امر روی زدایی شود زیرا اغلب این جلا دهنده ها حاوی اسید هستند و همانطور که در بالا توضیح داده شد محیط اسیدی برای روی زدایی محیطی مطلوب است .

جستار های وابسته

• [خوردگی]
• [برنج (آلیاژ)]
• [علم مواد]
• [آلیاژ]