Messinki

Messinki on kuparin ja sinkin seos. Messingin kuparin ja sinkin seossuhdetta ei ole määritelty.

Seossuhdetta muuttamalla saadaan ominaisuuksiltaan erilaisia messingin lejeerinkejä, jotka voidaan yleisesti jaotella kolmeen pääryhmään:
lyijytön messinki (kupari-sinkkiseos);
lyijyllinen messinki;
erikoismessinki (lisätty lyijyn lisäksi myös muita seosaineita)

Eri pääryhmillä ei kuitenkaan ole selkeitä yhteneväisyyksiä ryhmien sisällä, sillä messingin ominaisuudet vaihtelevat sinkin ja muiden seosaineiden pitoisuuksien mukaan, jolloin lyijytönkin messinki voi olla ominaisuuksiltaan monimuotoista.M. F. Ashby ja K. Johnson, The Art and Science of Material, Selection in Product Design, Butterworth-Heinemann, 2002, p. 336

Messinkiä käytetään yleensä tilanteissa, joissa raaka-aineen tulee kestää korroosiota. Messinki on myös lujempaa kuin puhdas kupari. Yleisiä käyttökohteita messingille ovat riippulukkojen runko, ovenkahvat (useimmiten pinnoitettu kromilla), kolikot, soittimet (kuten vaskipuhaltimet), vetoketjut, ruuvit sekä useat teollisuuden sovellutukset.

 Messingin ominaisuuksia 

Useisiin muihin metalleihin ja metalliseoksiin verrattuna messingillä on hyvä korroosionsietokyky. Messinki on vahvaa sekä lujaa ja sitä voidaan muokata helposti.

Messinki on muokattavuudeltaan käyttökelpoisempaa kuin pronssi tai pelkkä sinkki tai pelkkä kupari. Pronssi on ensisijaisesti valumetalli, kun taas messinki on laajemmin muokattavissa. 

Muokattavuutensa ansiosta messinkiä käytetään useissa erilaisissa sovelluksissa.

Vaikka messinki on suhteellisen immuuni korroosiolle, niin messingille ominainen korroosioilmiö on 'sinkinkato' milloin messinki on galvaanisesti sekä kemiallisesti yhteydessä metallien jännitesarjan rikkaamman metallin kanssa kyseisessä kemiallisessa (elektrolyytti) ympäristössä. Erilaisten elektrolyyttisten ympäristöjen vaikutus korroosioon on erilainen. Pelkästään eri metallien galvaaninen ja elektrolyyttinen yhteys ei siis määrää metallien sijaintia yleisesti metallien jännitesarjassa. Toisin sanoen; jännitesarjan järjestys riippuu galvaanisessa yhteydessä olevien metallien lisäksi niiden kemiallisen yhteyden muodostamasta elektrolyytistä. Messingin sinkkikatokestävyyttä voidaan parantaa lisäämällä messinkiin alumiinia, sillä alumiini on useimmissa elektrolyyttiympäristöissä sinkkiä köyhempää, jolloin alumiini syöpyy - 'uhrautuu' - sinkin sijaan. 

 Messingin eri ominaisuuksien kirjallisuusarvoja 

 Ominaisuus   Tunnus  Kirjallisuusarvo  Tiheys  ρ  7,8–8,8 kg/dm3 Käyttölämpötila  t  −270 – +220 °C Lämmönjohtavuus  λ  110–220 W/(K·m)Lämpölaajenemiskerroin	  α  (16,5–20,7) · 10−6 1/K Ominaislämpökapasiteetti  c	 372–383 J/(kg·K)

Messingin sulamispiste on seossuhteista riippuen noin 900–940 °C. Punaisen messingin sulamispiste on hieman korkeampi, 1 000 °C, ja esimerkiksi keltaisen messingin sulamispiste on 930 °C. Muokkaamalla kuparin ja sinkin seossuhdetta voidaan valmistaa kovaa tai pehmeää messinkiä.

 Historia 

Jo 4000 vuotta eaa. on merkkejä kupari-sinkkiseosten käytöstä Kiinassa, ja 100–200 vuotta eaa. niiden käyttö oli levinnyt laajalle alueelle Itä- ja Keski-Aasiaan. Varhaisimmissa muinaisesineissä käytetty messinki on kuitenkin ollut luonnon oma metalliseos, eikä kuparin ja sinkin tietoisesta seostamisesta ole todisteita näin varhaiselta ajalta. Todennäköisimmin varhaista messinkiä on valmistettu sulattamalla sinkkiä sisältävää kuparimalmia.

Antiikin Kreikan tarut kertovat myyttisestä orikhalkon-metallista, joka muistutti kultaa, mutta joka oli kovempaa, joka ei korrodoitunut, jolla oli punertava kiilto, ja jota oli helppoa työstää. Kertomusta pidettiin taruna aina vuoteen 2016 asti, jolloin Sisilian edustalta löytyi laivanhylky, jonka lastina oli orikhalkon-harkkoja. Kun harkot analysoitiin kemiallisesti, kävi ilmi että niiden koostumus vastaa korkealuokkaista messinkiä. https://www.is.fi/ulkomaat/art-2000000860226.html

Kreikkalaisten ja roomalaisten lähteiden mukaan nykyaikaisen messingin tapaisten seosten valmistaminen kuparista ja kalamiinista eli sinkkisilikaatista alkoi n. 100 vuotta eaa., jolloin messingin ensimmäinen tärkeä käyttökohde olivat messinkikolikot. Kreikkalaiset eivät tunteneet sinkkiä, mutta he tunsivat erilaisia sinkkimalmeja, tosin tietämättä niiden eksaktia kemiallista koostumusta. Samalla aikakaudella messinkiä on valmistettu myös Intian alueella, jossa metallista sinkkiä oli saatavilla satoja vuosia ennen Eurooppaa. Tämä mahdollisti messingin valmistuksen suoraan metallisesta sinkistä ja kuparista, jolloin messingin sinkkipitoisuutta ja näin ollen valmiin seoksen ominaisuuksia voitiin kontrolloida paremmin. 

Keskiajalle asti messinki valmistettiin Euroopassa kalamiinista. Maailman kupariteollisuuden keskus sijaitsi tällöin Etelä-Walesissa Swanseassa, jonka lisäksi messinkiä valmistettiin myös mm. Kiinassa, Ruotsissa, Hollannissa ja Saksassa. Saksalaisen Aachenin kaupungin on raportoitu tuottaneen yli 13 000 tonnia messinkiä vuodessa vuonna 1559. Samoihin aikoihin suuria määriä messinkiä on laivattu myös Länsi-Afrikkaan, mikä kertoo messingin kysynnän kasvusta maailmanlaajuisesti. Messingin tärkeimpiä käyttökohteita keskiajalla olivat kirkkojen muistomerkit. Tältä ajalta on merkkejä myös kierrätyksestä, sillä muistolaattoja saatettiin käyttää uudelleen kääntämällä ne ja kaivertamalla uusi teksti.

Ennen teollista vallankumousta villanvalmistus oli tärkein messinkiä käyttävä teollisuusmuoto. Koska messinkiä oli helppo valmistaa, ja se kesti hyvin konetyöstöä ja korroosiota, siitä muodostui tärkeä standardiseos erittäin tarkkojen instrumenttien, kuten kellojen ja navigointivälineiden, valmistuksessa.

Teollisen vallankumouksen myötä messingintuotannon merkitys kasvoi entisestään. Vuonna 1738 englantilainen metallurgi William Champion patentoi menetelmän sinkin tuottamiseen tislaamalla kalamiinia ja hiiltä. Kankaan­kudonta­teollisuuden tarpeisiin tarvittiin neuloja, joita valmistettiin messinkilangasta. 1800-luvulla messingin valmistus ja käyttökohteet lisääntyivät entisestään. Vuonna 1832 englantilainen teollisuusyrittäjä ja poliitikko George Frederick Muntz keksi 60/40-messingin, joka mahdollisti edullisten, kuumatyöstettävien metallilevyjen valmistuksen. Nämä syrjäyttivät puulaivojen suojaamisessa käytetyt kuparilevyt. Ranskassa vuonna 1846 messingistä alettiin puolestaan valmistaa aseiden patruunoita. Hyvälaatuisten sauvojen valmistaminen edullisesti koki läpimurron vuonna 1894, kun Alexander Dick kehitti suulakepuristimen.

 Messingin nimeäminen 

Messinkejä voidaan nimetä muun muassa UNS-numeroinnilla, jossa messinkiä tarkoittavat C2***, C3*** ja C4***. Numeron kasvaessa messingin sinkkipitoisuus suurenee. C1*** on varattu puhtaalle kuparille. Lyijyttömiä messinkejä voidaan myös nimetä Ms**-lyhenteellä, jolloin ** korvataan kuparin prosenttiosuudella: esimerkiksi Ms63 sisältää 63 % kuparia. Tompakki on lyijytöntä messinkiä, jonka kuparipitoisuus on korkea. Valkoiseksi messingiksi kutsutaan messinkiä, joka sisältää yli 50 % sinkkiä, keltainen messinki sisältää sinkkiä 33 %, kun taas punainen messinki koostuu noin 85 % kuparista ja 15 % sinkistä. Myös monille eri erikoismessingeille on vakiintunut omat nimensä ja tuotemerkkinsä.

 Messingin käyttö 

Lyijytön messinki ja tompakki sopivat hyvin plastista muodonmuutosta vaativaan työstöön kuten valssaukseen. Messinkiä käytetään jousista ja taidekäsitöistä hylsyihin, putkiin, sähköisiin kontaktipintoihin sekä rakennusteollisuuden kohteisiin, ja 50–55 % kuparia sisältävää messinkiä käytetään juotosmetallina.

Lyijypitoista messinkiä käytetään mm. hiekka- ja painevalussa venttiilien, sovitteiden ja helojen tuotannossa. Alumiinia käytetään yksin seosaineena, kuten kondensaattorien alumiinimessingissä. Sitä voidaan käyttää myös raudan, mangaanin ja nikkelin kanssa mangaanipronssissa. Messingistä voidaan valmistaa profiileita, tankoja, nauhoja, pyöriä ja levyjä.

Paljon kuparia sisältävä messinki (tompakki, punamessinki) on sävyltään keltaisen sijasta punertavaa. Sitä voidaan käyttää pieniin koriste-esineisiin tai koristeellisiin käyttöesineisiin korvaamaan puhdasta kuparia, sillä sen mekaaninen lujuus ja korroosionkesto ovat paremmat ja sävy vain hieman vaaleampi. Se voidaan päällystää esimerkiksi kromilla, alumiinilla tai hopealla. Kun pinnoite kuluu pois koholla olevista kohdista, niistä paljastuu kuparin sävy, mikä voi olla tarkoituksenmukainen taiteellinen tehoste.

 Messingin kierrätys 

Messinkiä on helppo kierrättää, ja monissa maissa messingistä kierrätetään jopa 90 %. Kierrätyksen helppous riippuu osaksi siitä, että messinki ei ole ferromagneettinen aine. Tämän vuoksi se voidaan erotella rautaromusta voimakkaan magneetin avulla. Eroteltu messinkiromu sulatetaan ja muovataan harkoiksi, jotka muokataan edelleen haluttuun muotoon ja kokoon.

 Lähteet 

 Aiheesta muualla 

Luokka:Metalliseokset
Luokka:Kupari
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit