Бронза

Бронза (химич.). - Так называются сплавы меди с оловом в различныхпропорциях (медь в избытке), затем сплавы меди с оловом и цинком, атакже некоторыми другими металлами или металлоидами (свинцом, марганцем,фосфором, кремнием и др., в небольших количествах). Присутствиепосторонних металлов в настоящей бронзе (сплавах меди с оловом) носитиногда случайный характер и обусловливается неполной чистотой исходногоматериала (некоторые образчики античной бронзы), но обыкновенно прибавкаизвестного количества тех или других веществ производится заведомо, сопределенными целями, и тогда такая бронза получает особые названия(марганцовая бронза, фосфорная бронза и т.д.). От прибавки олова медьстановится более легкоплавкой, твердой, упругой, а следовательнозвучной, способной к полировке, но менее тягучей, а потому бронза,главным образом, идет на отливку различных предметов. Качества бронзызависят от состава, способов приготовления и последующей обработки. Еслисплавы меди с оловом, содержащие от 7% до 15% этого последнего инаиболее употребительные в практике, подвергнуть медленному охлаждению,то происходит разделение сплава и часть более богатая медью застываетранее; такое явление, называемое ликвацией бронзы, служит большойпомехой при отливке больших бронзовых предметов; его до известнойстепени можно устранить прибавкой некоторых веществ (напр., фосфористоймеди, цинка) или быстро охлаждая отлитые предметы (обратно, примесьсвинца обусловливает более легкое разделение сплава, так что следуетизбегать прибавки этого последнего свыше 3%). При закалке бронзыпроисходит явление совершенно обратное тому, которое наблюдается длястали: бронза становится мягкой и до известной степени ковкой. Цвет бронзы, с увеличением процентного содержания олова, переходит изкрасного (90% - 99% меди) в желтый (85% меди), белый (50%) истально-серый (до 35% меди). Что касается тягучести, то при 1% - 2%олова сплавы ковки на холоду, но менее нежели чистая медь; при 5% оловабронзу можно ковать только при температуре красного каления, а присодержании свыше 15% олова ковкость совершенно пропадает; сплавы с оченьбольшим процентом олова опять становятся несколько мягкими и вязкими.Сопротивление разрыву зависит частью от состава, частью от агрегатногосостояния, обусловливаемого способом охлаждения; при полной однородностии одинаковом составе, бронза с мелко кристаллическим строением обладаетбольшею способностью сопротивления. Удельный вес бронзы обыкновеннобольше, чем среднее из удельного веса составных частей, и меняется отпроковки и более или менее быстрого охлаждения. По исследованиям Риша(Riche), сплав, отвечающий формуле SnСu3, имеет наибольший уд. вес 8,91(следовательно, при его образовании происходит наибольшее сжатие);строение его кристаллическое, цвет синеватый; при медленном охлаждениион остается совершенно однородным; по всей видимости, здесь имеетсяопределенное химическое соединение. Подобными же свойствами обладаетсплав SnCu4. Под влиянием влажности и углекислоты воздуха и томуподобных причин, на бронзе, с течением времени, появляется иногдапревосходный голубовато-зеленый налет, или слой основных медных солей,столь ценимый в бронзовых предметах знатоками и носящий название Aerugonobilis, Patina, Verde antico. Patina предохраняет бронзу от дальнейшегоизменения; имеет ли влияние на быстроту появления ее состав бронзы -вопрос спорный; известно, что образование patina можно ускоритьискусственным образом, но только в ущерб красоте. Не так давно былподнят вопрос по поводу того, что бронзовые статуи в больших городах(Лондоне, Берлине) или прямо чернеют, или же образовавшаяся на нихзеленая patina постепенно приобретает более темный, почти черный цвет.Комиссия, собранная по этому поводу в Берлине, решила, что такое явлениезависит от дымной и пыльной атмосферы больших городов, где зданияотапливаются по преимуществу каменным углем, содержащим сернистыесоединения. Для сохранения статуй рекомендуют чистить их растворомспермацета в бензине. Античная бронза была известна людям гораздо раньше латуни; в оченьотдаленные времена ею, как известно, пользовались для выделки оружия,монет, различных украшений и т.п. (бронзовый век). Бронзу получали тогдавыплавкой медных и оловянных руд, а потому в античной бронзе нередкосодержатся, в виде примеси, железо, кобальт, никель, свинец, цинк,серебро и др. Наиболее старинная бронза, золотистого цвета, содержитприблизительно 88% меди и 12% олова (F. Wibel, "Die Cultur derBronzezeit Nord- und Mittel-europas", Киль, 1865). Пушечный или артиллерийский металл состоит (в круглых цифрах) из 90 -91 ч. меди и 9 - 10 ч. олова (содержит также иногда небольшие количествацинка и свинца). Сплавы с таким составом весьма склонны к ликвации. Уд.вес артиллерийского металла, содержащего 10% олова, равен 8,87. Бронзадля орудий должна отличаться твердостью, вязкостью, упругостью, обладатьбольшим сопротивлением разрыву и возможной индифферентностью поотношению к химическим агентам; этим требованиям удовлетворяют сплавыуказанного состава, но только до известной степени. Так называемаястальная бронза Ухациуса (Stahlbronze) содержит 8% олова. Для увеличениясопротивления разрыву такую бронзу подвергают сильному давлению, загоняяпри помощи гидравлического пресса в высверленное жерло пушки стальнойконус большего диаметра. Колокольный металл отличается от предыдущего большим содержаниемолова; средний состав его: 78% меди и 22% олова; уд. вес 8,368.Содержание серебра в некоторых колоколах составляет случайную илиизлишнюю примесь: ошибочно думают, что серебро увеличивает звучностьколоколов. Сплав меди с оловом указанного состава обладает всеми темисвойствами, которые можно требовать от хорошего колокола, т.е.звучностью, достаточной твердостью и прочностью (противодействиемразрыву). В изломе он мелкозернист, желтовато-серого цвета) легкоплавок,хрупок. Известный тон колокола зависит от его формы, отливки и состава.Сплавы, идущие на изготовление музыкальных ударных инструментов и длякитайских там-там или гонг-гонг, имеют состав подобный колокольномуметаллу. Особенная звучность китайских инструментов достигается быстрымохлаждением сплава (закалкой) и продолжительной проковкой. Новая статуйная бронза. Употребление для литейных работ бронзы,состоящей только из меди и олова, кроме сравнительной дороговизны,представляет не мало и других неудобств: такая бронза довольнотрудноплавка, не так хорошо отливается в форму, при затвердевании легкоподвергается ликвации, что невыгодно отражается на наружном виде отлитыхпредметов и на образовании равномерного слоя медных солей (patina);притом она трудно поддается обработке резцом. Эти неудобства могут бытьустранены известным изменением состава бронзы, а потому в настоящеевремя при отливке статуй часть олова в бронзе заменяют цинком. Сплавы с10% - 18% цинка и 2% - 4% олова отличаются красивым красновато-желтымцветом, хорошо выполняют малейшие углубления формы, достаточно вязки дляобработки и приобретают от действия атмосферных влияний красивый зеленыйналет (patina). Большее содержание олова делает бронзу слишком хрупкой,а от излишней прибавки цинка она теряет свой цвет и покрываетсянекрасивым темным налетом металлических соединений. От примеси свинцабронза становится более способной к обработке, но уже при количествахсвыше 3% сплавы весьма легко подвергаются ликвации. По Д'Арсе, наиболеепригодна для отливки статуй бронза, состоящая из 82% меди, 18% цинка, 3%олова и 1,5% свинца. Нормальная бронза Эльстера содержит 862/3 % меди,62/3 % олова, 31/3 % свинца и 31/3 % цинка. Фосфорная бронза, предложенная Кюнцелем в 1871 г., состоит из 90%меди, 9% олова и 0,5% - 0,5% фосфора; употребляется для отливки пушек,колоколов, статуй, подшипников, различных частей машин и т.п. Прибавкафосфора (в виде фосфорной меди или олова) увеличивает упругость бронзы,сопротивление разрыву и твердость; расплавленный металл легко отливаетсяи хорошо выполняет углубления формы. Изменяя весовые отношения составныхчастей, можно придать сплавам желаемые свойства: сделать их мягкими какмедь или вязкими как железо, и твердыми как сталь; от ударов и толчковстроение фосфористой бронзы не меняется; при содержании фосфора свыше0,5% цвет ее золотистый. Алюминиевая бронза - сплавы меди с алюминием, содержащие от 5% до 10%этого последнего и 90% - 95% меди. Цвет бронзы, при содержании 5%алюминия, весьма похож на золото; кроме красоты, она отличается многимидругими превосходными качествами (между прочим сплавы с 8% - 5% алюминиявесьма тягучи). В торговле имеется алюминиевая бронза пяти сортов, сразличной степенью тягучести и противодействия разрыву; она хорошосопротивляется окислению и действию морской воды, гораздо лучше, чемдругие сплавы. Примесь кремния меняет цвет и свойства алюминиевойбронзы. Как материал для изготовления различных частей машин, онавытесняет на бумажных фабриках и пороховых заводах фосфорную бронзу("Jahresber. ub. d. Leist. d. chem. Technol.", 1890, 359). Кремневая бронза обладает таким же сопротивлением разрыву, какфосфористая бронза и отличается большой электропроводностью,употребляется для телефонных проволок. Вейлеровская кремневая бронза(для телефонных проволок) содержит, по анализу Гампе, 97,12% меди, 1,62%цинка, 1,14% олова и 0,05 кремния. Марганцовая бронза получается сплавлением марганцовистого чугуна(ферромангана) с медью, затем с медью и цинком или же с медью, цинком иоловом. Вronce Сompany в Англии изготовляет пять сортов ее, которыеотличаются друг от друга по своим свойствам (твердости, вязкости,сопротивлению разрыву) и применяются для различных целей (Heinzerling,"Abriss d. Chem. Technologie", 1888). Кроме этих сортов бронзы, существуют еще многие другие сплавы,имеющие различные применения; такова, напр., бронза для зеркал, медалей,монет, подшипников и различных частей машин и т.д. Подробная статья о бронзе, с указанием литературы предмета, имеется вруководстве: Keri и Stohmann (Maspratt), "Handbuch d. technisch. Chemie"(3 изд., см. отд. Kupfer, 4-е изд. еще не доведено до конца). В. Р-о.