آلیاژهای مس دارای خواص مواد عالی هستند و می توانند در بسیاری از سناریوها مورد استفاده قرار گیرند. مس خالص از هزاران سال پیش یکی از مهمترین فلزات بوده است و بزرگترین مزایای آن نسبت به سایر فلزات عبارتند از:
هدایت الکتریکی خوب، رسانایی حرارتی بالا، ترکیبی برجسته از استحکام و انعطاف پذیری، مقاومت در برابر خوردگی در بسیاری از محیط ها.
بسیاری از خواص مس از جمله دیامغناطیس در آلیاژهای آن نیز وجود دارد و عناصر آلیاژی مختلف خواص مطلوب دیگری را به آن اضافه می کنند. علیرغم قیمت نسبتاً بالای مس، آلیاژهای برنج، برنز و کوپرونیکل آن هنوز در زمینههای مختلف از جمله مهندسی مستقر هستند.
برنجی
افزودن روی به مس باعث افزایش استحکام آلیاژ و در عین حال افزایش انعطاف پذیری آن می شود که این ویژگی بسیار مهم است.
آلیاژهای روی 10-20 درصد به عنوان فلزات طلایی شناخته میشوند و در صنعت جواهرسازی و تولید مبدلهای حرارتی استفاده میشوند. آلیاژهای 30 درصد روی به نام برنج کارتریج شناخته می شوند. بالاترین آستانه برای روی در برنج شکل پذیر حدود 35 درصد است.
افزودن سایر عناصر آلیاژی می تواند خواص برنج را بیشتر بهبود بخشد. به عنوان مثال، قلع و آلومینیوم مقاومت در برابر خوردگی آن را در آب دریا افزایش می دهند.
برنج تک فاز
کاربردها: جواهرات، آثار هنری، ظروف غذاخوری، آلات موسیقی و کارتریج. برنج تک فاز دارای محتوای روی تا 37 درصد است که به برنج آلفا معروف است، ساختار کریستالی یکنواختی دارد، نرم تر و انعطاف پذیرتر است. این ویژگی ها آلفا برنج را برای کار سرد، کشش، خمش و سایر فرآیندها مناسب می کند.
برنج دوبلکس
موارد استفاده: مبدل های حرارتی، خازن ها، قطعات ساخته شده از میزهای برش اتوماتیک و غیره. برنج دوبلکس شامل هر دو فاز و نیز می باشد، یعنی هم ساختار دانه و هم ساختار دانه وجود دارد. برنج دوبلکس نسبت به برنج تک فاز قیمت پایین تری دارد زیرا روی آن بسیار زیاد است و همچنین مستعد خوردگی است. ترکیب شیمیایی آن به آن استحکام و سختی بیشتری می دهد و آن را برای فرآیندهایی مانند ترموفرمینگ و ریخته گری مناسب می کند.
برنز
آلیاژهای برنز با توجه به عناصر آلیاژی مورد استفاده به کلاس های مختلفی تقسیم می شوند.
قلع برنز
موارد کاربرد: فنر، واشر، سکه، صنایع دستی، قطعات پمپ، ریخته گری مقاوم در برابر فشار، یاتاقان ها و ... کاربرد آن بستگی به درصد قلع مصرفی در آلیاژ دارد. حداکثر مقدار قلع در آلیاژهای مناسب برای کار سرد حدود 7 درصد است و این آلیاژهای مس خاصیت پلاستیسیته خوبی دارند. حداکثر محتوای قلع حدود 20 درصد است، از 5 درصد قلع، ساختار آلیاژ تغییر میکند و مقداری عملیات حرارتی اضافی مورد نیاز است که منجر به ساختار متخلخل میشود که آنها را برای سایر روشهای شکلدهی غیر از دلیل ریختهگری نامناسب میکند. کاربرد اصلی برنز قلع دوبلکس در صنعت بلبرینگ است، این ساختار دارای تعادل خوبی است، جایی که فاز آلفا مقاومت ضربه را تضمین می کند، در حالی که ترکیب سخت و شکننده بار را حمل می کند و مقاومت در برابر سایش را ایجاد می کند. روی و سرب نیز گاهی در برنز قلع وجود دارد. روی کیفیت قطعات ریخته گری را بهبود بخشید و همچنین آلیاژ را ارزان تر کرد. این برنز به عنوان برنز تفنگ نیز شناخته می شد زیرا در گذشته تفنگ های بزرگ از این ماده ساخته می شد. مقدار کمی سرب به بهبود خواص مکانیکی برش برنز کمک می کند. محتوای سرب در برنز سرب مورد استفاده به عنوان ماده یاتاقان نسبتاً زیاد است (25 درصد بیشتر از Z).
آلومینیوم برنز
کاربردها: سکه، قطعات کشتی، سخت افزار کشتی، یاتاقان های آستین، پمپ ها، دریچه ها و موارد دیگر. برنز آلومینیومی خواصی مشابه برنز قلع دارد، عمدتا تک فاز و مناسب برای شکل دهی سرد، بسیار مناسب برای ساخت سکه، که در آن میزان آلومینیوم معمولاً بین 6-12 درصد است. برنزهای آلومینیومی دوبلکس را می توان به عنوان آلیاژهای ریخته گری یا برای کار گرم استفاده کرد. آلومینیوم برنز با محتوای آلومینیوم حدود 10 درصد برای ساخت پروانه، شیر، پمپ و غیره استفاده می شود.
کوپرونیکل
موارد استفاده: سکه، تجهیزات دریایی، تجهیزات الکتریکی، مبدل های حرارتی، سیستم های خنک کننده، کشتی سازی و غیره. آلیاژهای مس نیکل قوی و بسیار چکش خوار هستند. افزودن نیکل (معمولاً 2-30 درصد) به مس، فلز را در برابر خوردگی بسیار مقاوم کرده و رسانایی الکتریکی عالی دارد. آلیاژ مس-نیکل تقریباً هیچ ضریب انبساط حرارتی در 40…50 درصد نیکل ندارد و مقاومت نیز بزرگترین است، بنابراین Constantan (آلیاژ Cu-Ni با 45 درصد نیکل) برای تجهیزات الکتریکی با تغییرات دما زیاد استفاده می شود. آلیاژهای مس نیکل مقاوم در برابر خوردگی حاوی تقریباً 30 درصد نیکل با مقادیر کمی آهن و منگنز هستند و به ویژه در آب نمک پایدار هستند.