فسفر برنز

فسفر برنز یکی از آلیاژهای مس با نسبت 0.5 تا 11درصد قلع و 0.01 تا 0.35 درصد فسفر می‌باشد. عنصر قلع خواص مقاوت در برابر خوردگی و استحکام و عنصر فسفر خواص مقاومت در برابر سایش و سختی را افزایش می‌دهند.
از خواص دیگر این آلیاژ می‌توان به سختی، استحکام، ضریب اصطکاک پایین و دانه‌بندی مناسب اشاره کرد. فسفر باعث کاهش ویسکوزیته مذاب برای ریخته‌گری آسان و بهتر و کاهش مرزدانه‌های بین کریستال‌ها می‌گردد.
پروانه کشتی جنگی آمریکایی در سال ۱۹۴۰ساخته شده از فسفر برنز
استفاده‌های صنعتی
فسفر برنز به عنوان فنر، پیچ و مهره و موقعیتهای مختلفی که خواص مقاومت در برابر خستگی، پوشش دهی و خوردگی شیمیایی اهمیت زیادی دارد (مانند پروانه کشتی در محیط دریایی) مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این آلیاژ در بعضی از انواع روکش دندان هم استفاده شده‌است.
به‌طور معمول درجات A , C و E – C51000، C52100، C50700 در آلیاژهای غیر فلزی بکار می‌رود. ترکیبی از خواص فیزیکی خوب، ضریب هدایت الکتریکی قابل قبول و هزینه متوسط باعث استفاده از این آلیاژ در طیف گسترده از اشکال سیم‌هایی که در تماس با برق هستند و خواص مورد نیاز را برآورده می‌کنند استفاده گردد و همچنین این آلیاژ از آلیاژهایی مانند مس برلیم (برنز برلیم) بسیار ارزانتر است.
همچنین فسفر برنز (94.8٪ مس، ۵٪ قلع، 0.2٪فسفر) در دماهای بسیار پایین قابل استفاده است. خواص رسانایی الکتریکی و هدایت حرارتی کم باعث استفاده این آلیاژ در اتصالات الکتریکی که در دماهای بسیار پایین کار می‌کند شده‌است.
حمل و نقل سوخت هسته‌ای
مس را بدون حضور اکسیژن با فسفر آلیاژ می‌کنند (آلیاژ CuOFP) تا از اکسیداسیون بهتر محافظت شود. این آلیاژ به عنوان یک لایه ضخیم مقاوم در برابر خوردگی برای حمل و نقل سوخت هسته‌ای به صورت کپسولهای بلند در دسترس است.
کپسول حمل سوخت هسته‌ای از آلیاژ CuOFP
کامپیوتر UNIVAC
نوار مغناطیسی برای اولین بار در سال ۱۹۵۱ برای ضبط داده‌های کامپیوتری در کامپیوتر UNIVAC شرکت Eckert-Mauchly مورد استفاده قرار گرفت. UNISERVO یک نوار نازک فلزی به عرض ۵/۰اینچ (۷/۱۲ میلیمتر) از فسفر برنز پوشش داده شده با نیکل است. تراکم ثبت اطلاعات ۱۲۸ کاراکتر به ازای هر اینچ (۱۹۸ کاراکتر بر میکرومتر) در سرعت خطی ۱۰۰ اینچ بر ثانیه (۲٫۵۴ متر بر ثانیه) و نرخ ثبت اطلاعات ۱۲۸۰۰ کاراکتر بر ثانیه است.
آلات موسیقی
برای ساخت سنج‌ها در آلات موسیقی فسفر برنز به برنج به علت انعطاف‌پذیری بیشتر ترجیح داده می‌شود، که این موضوع باعث ایجاد طیف گسترده‌تری از اصوات و پایداری بهتر می‌گردد. فسفر برنز یکی از چندیدن آلیاژ مس است که جاگزین مناسبی برای آلیاژ برنج زرد در ساختن بدنه سازهای بادی می‌باشد. نمونه سازهای ساخته شده با آلیاژهای مس از میان خانواده آلیاژ برنج ترامپت، شیپور و ساکسیفون می‌باشند. علاوه بر رنگ متمایزسازهایی که با آلیاژهای مس ساخته شده، این سازها باید توسط نوازندگان، فروشندگان و طراحان از نظر هارمونیک اصوات تولید شده مورد تایید باشند. بدنه ساکسیفون مدل ۹۰۲/۹۹۲ ساخت شرکت Yanagisawa از فسفر برنز ساخته شده‌است. بدنه مدلهای ۹۰۱/۹۹۱ ساخت این شرکت از آلیاژ برنج است.
برخی از سیم سازهایی مانند گیتارهای آگوستیک، گیتار الکتریک و ویالون نیز از فسفر برنز ساخته شده‌است. شرکتهای Buckeye Music و Suzuki Musical Instrument Corporation از فسفر برنز در ساخت بدنه ساز دهنی استفاده می‌کنند. برخی از سنج‌های درام هم از فسفر برنز ساخته شده‌است.
سیم گیتار ساخته شده از فسفر برنز
tenor و ساکسیفون ساخته شده از فسفر برنز
انواع مختلف
افزایش دادن مقدار فسفر باعث به وجود آمدن یک ترکیب سخت Cu 3 P (فسفید مس) خواهد شد، که باعث شکنندگی فسفر برنز می‌گردد که دارای طیف وسیعی از کاربردها است.
حدود سال ۲۰۰۱، شرکت Olin Corporation یک آلیاژ جدید از فسفر برنز توسعه داد که عناصر آن به صورت زیر است:
فلز روی – ۹/۹٪
فلز قلع – ۲/۲٪
آهن - ۹/۱٪
فسفر – ۰۳/۰٪
مس – ۹۷/۸۵٪
شرکت Olin Corporation از این آلیاژ در اتصالات الکتریکی و الکترونیکی استفاده کرده‌است.
ترجمه و انتشار
میلاد محمدی (دانشجوی دکتری - دانشگاه تهران)