kobberlegeringer

Velkjente eksempler på α-kobberlegeringer har man i de forskjellige typer messing; fra tambak (5–10 % Zn) til patronmessing (cirka 30 % Zn), med anvendelser i form av tråd, rør og plate for artikler som krever god formbarhet og styrke kombinert med motstandsevne mot korrosjon.

Aluminiumbronse med 5–10 % aluminium og silisiumbronse med inntil 3 % silisium benyttes blant annet i kondensatorrør. En viktig anvendelse av fosforbronse (2,5–8,5 % tinn og 0,1–0,3 % fosfor) er fjærer.

En hovedgruppe er legeringer basert på messing, der noe sink er erstattet med nikkel for økning av korrosjonsmotstanden og forbedring av utseendet. Eksempler er nysølv (62 % kobber, 20 % sink, 18 % nikkel), som blant annet brukes til spisebestikk, eventuelt etter elektroplettering med sølv, og høyere legerte kvaliteter for fjærer, optiske instrumenter, med mer.

Den andre hovedgruppen er en serie binære Cu-Ni-legeringer som kalles kupronikkel. Den viktigste typen inneholder cirka 30 % nikkel og benyttes særlig til rør i kjemisk industri. Våre nikkelmynter består av 75 % kobber og 25 % nikkel. Legeringen konstantan (55 % kobber, 45 % nikkel) har høy resistans (cirka 0,5 μΩ) og lav temperaturkoeffisient (±2·10⁻⁵ per °C ved romtemperatur), og benyttes derfor til presisjonsmotstander. Sammen med ledere av kobber eller jern anvendes konstantan også som termoelement.

Legeringen manganin (84 % kobber, 12 % manganin, 4 % nikkel) er et annet eksempel på en α-kobberlegering med høy og nesten temperatur-uavhengig resistivitet.

Messing av denne type egnet for varmbearbeiding betegnes muntzmetall (60 % kobber, 40 % sink). Typiske anvendelser er større muttere og bolter.

Aluminiumbronse med inntil cirka 10 % aluminium kan varmbearbeides i β-området – se figur. Ved langsom avkjøling vil det skilles ut noe α-fase på korngrensene, og den gjenværende β-fase omsettes til en eutektoid blanding (α + γ₂) ved 565 °C (838 K). Denne omvandlingen kan undertrykkes ved bråkjøling, i likhet med austenittomvandlingen i stål. Ved anløpning vil det skilles ut finfordelt γ₂-fase. Denne mikrostrukturen gir høy styrke og god seighet, tilsvarende seigherdingsstrukturer i stål.

Berylliumkobber eller berylliumbronse, vanligvis 1,7 % beryllium (Be) og 0,3 % kobolt (Co), kan formes ved varmbearbeiding og herdes ved utfelling i likhet med mange lettlegeringer. Varmebehandlingen foregår ved innherding på ca. 800 °C og bråkjøling med påfølgende utherding ved ca. 300 °C. Alternativt kan man kaldbearbeide den innherdede legering før utherding. Slik kan man oppnå en strekkfasthet på 1200–1300 MPa ved en forlengelse på 2–6 prosent. Denne usedvanlige styrken, kombinert med cirka 25 prosent av den elektriske ledningsevnen for rent kobber, gjør berylliumbronse velegnet for elektroder til motstandssveising og til kontaktfjærer. Legeringen benyttes også til umagnetisk og «gnistfritt» verktøy for bruk i eksplosjonsfarlige miljøer.

Legeringer på messingbasis inneholder ofte noe tinn og bly i tillegg til sink, med hovedanvendelse som fittings. En β-messing med høy styrke særlig egnet for store propeller inneholder omkring 39 % sink, 1 % aluminium, 1 % jern og 2,5 % mangan, men har det misvisende handelsnavn manganbronse.

Aluminiumbronse med cirka 10 % aluminium, 3–4 % jern og 4–5 % nikkel har god motstandsevne mot erosjon og kavitasjon, og brukes blant annet til pumpehus og propeller. God slitestyrke er også karakteristisk for silisiumbronse, som fremstilles med inntil 5 prosent som støpelegering.

De egentlige bronser på tinnbasis er kostbare og er delvis erstattet av andre legeringer. Velkjente og fortsatt benyttede legeringer er kanonmetall (88 % kobber, 10 % tinn, 2 % sink, nå anvendt for vann- og damparmatur), klokkemetall (20 % tinn), som er en sprø legering med meget lav dempning, og speculum (30–40 % tinn), som kan poleres til meget høy glans. Den største andel av bronse brukes som lagermetaller, som også inneholder bly i vekslende mengder (opptil 25 % bly for spesielle formål).