1.0 Beidhändige Rückhand: Einleitung
Eine Analyse von Bronze und Kupfer ist unerlässlich, da diese Metalle leicht verwechselt werden können. Daher können Teiledesigner bei der Materialauswahl verwirrt sein. Darüber hinaus erschweren die Ähnlichkeiten in der Elementzusammensetzung dieser Metalle die Kategorisierung erheblich. Obwohl es kleine Farbunterschiede gibt, können Sie die Metalle möglicherweise nicht sofort auseinanderhalten. Das Schwierigste ist, dass Sie nicht nur eines von ihnen für Ihre Anwendungen auswählen können. Trotz ihrer zahlreichen Gemeinsamkeiten weisen sie auch mehrere Unterscheidungsmerkmale auf. Daher ist Messing möglicherweise für einige Anwendungen, bei denen normalerweise Kupfer verwendet würde, nicht geeignet.
1.1 Was ist Kupfer?
Es ist eines der am häufigsten verwendeten Nichteisenmetalle in der Fertigung. Mit einem rötlich-braunen Farbton ist es ein weicher, formbarer und dehnbarer Stoff. Aufgrund seiner hervorragenden elektrischen und thermischen Leitfähigkeit, Festigkeit, Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit wird Kupfer in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Unlegiertes Kupfer ist in verschiedenen Qualitäten erhältlich, jede mit unterschiedlichem Verunreinigungsgrad. Kupferqualitäten, die keinen Sauerstoff enthalten, werden in Anwendungen eingesetzt, die eine gute Leitfähigkeit und Duktilität erfordern. Die Fähigkeit von Kupfer, Keimen zu widerstehen, ist ein weiteres seiner wichtigsten Merkmale.
1.2 Was ist Bronze?
Bronze ist eines der ältesten Metalle der Welt. Es ist eine Kupferlegierung mit einem Sekundärmetall, im Allgemeinen Zinn. Bronze zeichnet sich durch ihren mattgoldenen Farbton aus. Die Zusammensetzung moderner Bronze variiert, besteht aber normalerweise zu 88 % aus Kupfer und zu 12 % aus Zinn. Mangan, Aluminium, Nickel, Phosphor, Silizium, Arsen und Zink sind alles mögliche Bestandteile von Bronze. Obwohl Bronze früher eine Legierung aus Kupfer und Zinn und Messing eine Legierung aus Kupfer und Zink war, ist die Unterscheidung zwischen den beiden durch die heutige Verwendung verwischt. Kupferlegierungen werden heute allgemein als Messing bezeichnet, wobei Bronze als eine Art Messing gilt.
2.0 Unterschiede zwischen Bronze und Kupfer.
Nachfolgend sind einige Methoden zur Unterscheidung von Kupfer und Bronze aufgeführt.
2.10 Zusammensetzung der Elemente
Kupfer ist ein Element, das vollständig aus diesem Element besteht. Gelegentlich können jedoch Verunreinigungen oder Spuren anderer Elemente vorhanden sein. Bronze ist im Gegensatz zu Kupfer eine Legierung mit einer Grundelementzusammensetzung aus Kupfer (Cu) und Zinn (Sn). Zusätzlich zur Grundzusammensetzung sind je nach Legierungsform weitere Elemente vorhanden.
2.12 Unterschiede in der Festigkeit von Kupfer und Bronze
Die Festigkeit eines Materials ist entscheidend für die Bestimmung der besten Anwendungen dafür. Daher muss beim Vergleich von Bronze mit Kupfer dieser Bestandteil berücksichtigt werden.
- Streckgrenze
Die Streckgrenze von Bronze ist höher als die von Kupfer. Die Streckgrenze liegt zwischen 125 und 800 MPa. Kupfer hingegen hat eine Streckgrenze von 33.3 MPa.
- Zugfestigkeit
Bei Anwendungen, bei denen Metallfestigkeit erforderlich ist, ist Bronze in der Regel die beste Option. Kupfer hat eine Zugfestigkeit von 210 MPa, während Bronze eine Zugfestigkeit von 350 bis 635 MPa hat.
2.13 Unterschiede in der Leitfähigkeit
1. Elektrische Leitfähigkeit
In der Fertigungsindustrie ist Kupfer eines der Materialien, die zur Bewertung von Elektromaterialien verwendet werden. Daher hat Kupfer eine Leitfähigkeit von 100 %. Die elektrische Leitfähigkeit von Bronze beträgt etwa 15 %. Es ist möglich, dass die niedrigeren Werte von Bronze auf die Zusammensetzung der Legierungselemente zurückzuführen sind.
2. Wärmeleitfähigkeit
Es ist ein Maß dafür, wie gut Kupfer und Bronze in thermischen Anwendungen funktionieren. Die Energiemenge und die Geschwindigkeit, mit der die Energie transportiert werden kann, werden bei der Messung ihrer Wärmeleitfähigkeit gemessen. Die Wärmeleitfähigkeit von Legierungen steigt mit der Temperatur, während die Wärmeleitfähigkeit reiner Metalle bei steigender Temperatur konstant bleibt. Bronze hingegen ist eine Kupferlegierung, während Kupfer in seiner reinen Form vorliegt. Kupfer hat die niedrigste Wärmeleitfähigkeit (223 BTU-in/hr-ft2-°F), während Bronze die höchste hat (229 – 1440 BTU-in/hr-ft2-°F).
2.14 Fähigkeiten ausbilden
- Formbarkeit
Kupfer weist eine hervorragende Formbarkeit auf, da es plastischer Verformung standhalten kann, ohne Schaden zu nehmen. Einige Bronzelegierungen lassen sich auch leicht formen. Ein hervorragendes Beispiel ist PB1-Phosphorbronze, die eine Kaltumformung ermöglicht.
- Schmelzpunkt
Die Formbarkeit eines Materials steigt mit sinkendem Schmelzpunkt. Die Schmelztemperatur von Kupfer beträgt 1085 °C, was seine Formbarkeit einschränken kann. Der Schmelzpunkt von Bronze hingegen beträgt 913 °C.
2.15 Ästhetik und Haptik
- Farbe,
Beide Metalle haben eine rotbraune Farbe. Der rötlich-braune Farbton von Bronze zeichnet sich durch einen matten Goldton aus, frisch freigelegtes Kupfer hingegen zeichnet sich durch einen rosa-orangen Farbton aus.
- Härte
Kupfer hat eine Brinel-Härte von 35. Bronze hingegen hat einen Wert zwischen 40 und 420. Dies zeigt, dass Bronze härter als Kupfer ist.
2.16 Korrosionsbeständigkeit
Bei Kontakt mit Luft oxidiert Bronze und bildet eine Schutzschicht. Bronze verträgt den Kontakt mit Meerwasser. Daher ist sie ideal für maritime Anwendungen und Bootsbeschläge. Der Kupfergehalt dieses Metalls hingegen nimmt mit der Zeit ab, wenn es chlorhaltigen Chemikalien ausgesetzt wird. Kupfer oxidiert und bildet eine Schutzschicht, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit bietet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Bronze von Natur aus korrosionsbeständiger ist als Kupfer.
2.17 Langlebigkeit
Langlebige Materialien müssen sich an technologische, technische und gestalterische Veränderungen anpassen können. Daher ist Bronze ein haltbarer und robuster Werkstoff, der sich nicht so leicht verbiegen lässt. Aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit ist es außerdem äußerst langlebig. Kupfer hingegen weist eine wesentlich höhere Elastizität auf als Bronze. Dadurch ist Bronze eine deutlich stärkere und langlebigere Alternative als Kupfer.
2.18 Gewicht
Bronze ist mit einer Dichte von 7400 bis 8900 kg/m³ das leichteste der beiden Materialien. Kupfer weist mit einer Dichte von 8930 kg/m³ hingegen die höchste Dichte auf.
2.19 Bearbeitbarkeit
Kupfer lässt sich besser bearbeiten als Bronze. Dies ist auf die Härte von Bronze zurückzuführen. Bronze ist ein hartes, dichtes Metall, das sich im Gegensatz zu Kupfer, das extrem flexibel ist, nur schwer dehnen lässt. Wenn die Bearbeitbarkeit bei der Wahl zwischen Bronze und Kupfer für ein Projekt eine Priorität ist, ist Kupfer zweifellos die beste Option.
2.20 Kosten
Bronze und Kupfer sind häufig in verschiedenen Qualitäten erhältlich. Daher schwanken ihre Kosten häufig. Kupfer ist normalerweise teurer als Bronze, obwohl die Kosten je nach Legierung variieren. Der geringere Kupferanteil in der Legierung könnte für den niedrigeren Bronzepreis verantwortlich sein.
3.0 Anwendungen von Kupfer und Bronze
I. Bronze
Bronze ist eine Kupferlegierung, die in einer Vielzahl von Formen und Größen erhältlich ist. Es kann in einer Vielzahl von Anwendungen gefunden werden, darunter:
i. Machine Design
Bronze wird aufgrund seiner hervorragenden Reibungsfestigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit in verschiedenen Lagern verwendet. Daher wird es in Federn, Buchsen, Führungslagern für Autogetriebe, Lagern für kleine Elektromotoren und einer Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt.
ii. Bauwesen
Eine besondere Form von Bronze wird in mehreren beweglichen Brückenkomponenten, Schneckenrädern und Brückendrehscheiben verwendet. Eine Form von Bronze wird auch in modernen Sicherheitsgeräten wie Hämmern, Schlägeln und Schraubenschlüsseln verwendet.
Diese Werkzeuge bestanden ursprünglich aus Stahl, wurden jedoch aufgrund der Brand- oder Explosionsgefahr durch die gefährlichen Funken, die Stahl erzeugen kann, durch Bronze ersetzt.
iii. Kunst
Aufgrund seiner wunderbaren Eigenschaft, sich beim Abkühlen sanft auszudehnen, ist es das Material der Wahl für Metallbildhauer. Bronze ist trotz ihres Gewichts und ihrer Dichte sehr leicht zu bearbeiten, sodass Bildhauer nach Herzenslust schnitzen können.
Bronze wird auch in Musikinstrumenten verwendet
II. Kupfer
- Draht & Kabel
Kupfer ist in diesem Bereich der begehrteste elektrische Leiter, da es eine Leitfähigkeit von 100 % aufweist. Kupfer wird in Elektrodrähten verwendet; Es wird jedoch nicht für die Stromübertragung über Kopf empfohlen.
Beispiele für die Einsatzgebiete sind Übertragung, Verteilung, Stromerzeugung, Kommunikation, Elektronik und eine Vielzahl elektrischer Geräte.
- Elektronik
Elektromagnete, Kathodenstrahlröhren, Vakuumröhren, Mikrowellenmagnetrons und viele andere Anwendungen sind möglich.
- Antimikrobiell
Die antibakteriellen Eigenschaften von Kupfer sind außergewöhnlich. Es kann in Legierungen mit antibakteriellen Eigenschaften umgewandelt werden. Escherichia coli ist einer der Keime, vor denen es schützen kann. Überbetttische, Fitnessgeräte, Toilettenartikel, Waschbecken, Griffe für Einkaufskarten und andere Teile aus dieser Kupferlegierung werden häufig im öffentlichen Gesundheitssektor verwendet.
- Als Anti-Biofouling-Mittel
Kupfer wird verwendet, um das Wachstum vieler Lebensarten einzuschränken, und es gilt als biostatisch. Aufgrund seiner biostatischen Eigenschaften wird Kupfer verwendet, um Schiffskomponenten auszukleiden und sie vor Seepocken und Muscheln zu schützen. Kupfer hat starke antibakterielle Eigenschaften; daher wird es häufig bei der Herstellung von Netzmaterialien verwendet, um Biofouling zu vermeiden.
3.1 Wahl zwischen Messing und Kupfer
In der Entwurfs- und Produktionsphase ist das Auswahlverfahren entscheidend für ein qualitativ hochwertiges Ergebnis. Bei der Entscheidung zwischen Kupfer und Bronze sollten die folgenden Variablen berücksichtigt werden.
- Obwohl beide Metalle haltbarer sind, lassen sie sich nicht so gut bearbeiten. Darüber sollten Sie nachdenken, wenn Sie eine reibungslosere Bearbeitung und geringere Kosten gewährleisten möchten.
- Ein weiterer wichtiger Faktor ist das Budget. Kupfer ist teurer als Bronze. Wenn es also um Geld geht, könnte Bronze der richtige Weg sein.
- Berücksichtigen Sie bei Ihrer Entscheidung schließlich auch Anwendbarkeit und Nutzen. Die Art des von Ihnen ausgewählten Metalls wird durch den endgültigen Zweck des Bauteils bestimmt. Kupfer ist immer dann von Vorteil, wenn elektrische Leitfähigkeit erforderlich ist. Die Korrosionsbeständigkeit von Bronze macht das Metall ideal für den Einsatz im Meeresbereich. Es ist außerdem robust und widerstandsfähig und hält Verschleiß stand.
4.0 Fazit
Die Wahl des falschen Metalls für ein Projekt kann fatale Folgen haben. Wenn Sie also den Unterschied zwischen Bronze und Kupfer kennen, können Sie viel Geld sparen. Welches Metall zwischen Kupfer und Bronze am besten ist, hängt jedoch von den Anforderungen Ihres Projekts ab. Lassen Sie sich von einem Experten beraten, wenn Sie sich über die beste Vorgehensweise nicht sicher sind.
