هرآنچه که باید درباره برنج بدانیم

برنجها آلیاژهای مس و روی هستند که براساس تغییرات ترکیبی و رنگ ظاهری به برنج زرد و برنج قرمز و برنج سرب، برنج سیلیسیم، برنج قلع، برنج‌های نیکلی (ورشو) تقسیم می شوند.

حد حلالیت روی در مس برابر %۵/۳۲ در درجه حرارت انجماد و در حدود ۳۵% در درجه حرارت محیط بوده از این رو فاز محلول جامد α مهم‌ترین شبکه میکروسکوپی موجود در آلیاژ برنج است. اکثر آلیاژهای برنج دارای دامنه انجماد بسیار کم بوده و وجود فلزات دیگر در مس عملاً باعث پائین آمدن نقطه ذوب می شود و هر قدر دامنه انجماد کمتر باشد،سیالیت آلیاژ بهتر خواهد بود ولی این امر معمولاً با زیاد شدن حجم انقباض متمرکز همراه است کاملا برای ریخته گری مناسب هستند .

برنج ها از نقطه نظر شبکه محلول‌های جامد مس و روی دارای خواص زیر هستند.

الف) محلول جامد α : این شبکه در سرما چکش خوار بوده ولی چکش خواری آن در گرما منوط به نداشتن سرب در آلیاژ است (به دلیل تشکیل سرب مایع در گرما(.

ب) محلول جامد β :در این شبکه وجود سرب کمتر مزاحم بوده و شبکه خاصیت چکش خواری خود را در گرما حفظ می کند.

ج) محلول جامدγ : این شبکه سخت و شکننده است و خواص عمومی شبکه γ را دارد.

اگر مقدار فلز روی از ۵۰%کمتر باشد آلیاژ در ناحیه β بوده و برای به وجود آمدن شبکه γ باید مقدار فلز روی از ۵۰% تجاوز کند.به همین دلیل مقدار فلز روی در برنج ها همواره کمتر از  ۴۷% است و رنگ برنج به مقدار روی بستگی دارد. اگر برنج تنها از محلول جامد α تشکیل شده باشد در این صورت خواص مکانیکی با افزایش فلز روی بالا می رود. سپس با افزایش بیش از حد روی دوباره کاهش می یابد.اگر برنج از شبکه α و β تشکیل شده باشد مقدار درصد تغییر شکل به کم شدن ادامه می دهد در حالی که سختی پیوسته زیاد می شود.

دسته بندی آلیاژهای مس

آلیاژهای مس مانند آلومینیم به دو دسته آلیاژهای کارپذیر(نوردی) و ریختگی تقسیم می گردند. هر دسته از این آلیاژها نیز برحسب شرایط ترکیبی و عناصر آلیاژی می توانند عملیات حرارتی پذیر یا عملیات حرارتی ناپذیر باشند. انواع برنج‌های کارپذیر(نوردی) فقط حاوی مس و روی بوده و عناصر دیگر در حد ناخالصی در آن‌ها وجود دارد. برنج‌های آلیاژی علاوه بر مس و روی حاوی عناصر دیگری نظیر سیلیسم، آهن، قلع، سرب و… نیز هستند و بیشتر از طریق ریخته گری شکل می گیرند.

برنج‌های مخصوص

اگر به آلیاژ مس و روی سایر عناصر اضافه شوند؛ به‌طورکلی خواص مکانیکی برنج بالا می رود و این نوع آلیاژها برنج مخصوص می نامند. بالطبع نمی‌توان فقط ساختمان‌های ساده محلول جامد α  و یا β+α را انتظار داشت. عناصری مانند سرب، قلع، آهن، منگنز، نیکل و غیره در برنج همواره به عنوان عنصر آلیاژی یا عنصر ناخالصی حضور دارند و مقدار این عناصر هیچ‌گاه از حدود% ۲-۱ تجاوز نمی کند.

آلیاژ مس و روی را برنج می گویند. بر حسب درصد روی در مس می توان برنج‌های متفاوتی را به دست آورد. هر چه درصد روی در مس افزایش یابد سختی و استحکام این آلیاژ بیشتر می شود و رنگ برنج از قرمز به زرد کم رنگ متمایل می شود. روی با نقطه ذوب ۴۱۹٫۵ سانتی گراد و چگالی ۱۴/۷ گرم بر سانتی متر مکعب در مذاب مس با نقطه ذوب ۱۰۸۳ سانتی گراد و وزن مخصوص ۹/۸ گرم بر سانتی متر مکعب معمولاً به صورت غیر همگن یا غیر یکنواخت قرار می گیرند که مشکل اساسی جدی‌اش را به وجود می آورد . چون روی تا ۳۲% می تواند در دمای محیط به صورت تک فازی α در مس وجود داشته باشد به آن برنج α می گویند که شامل یک ساختمان تک فازی کریستالهای محلول جامد روی و مس است.

معمولاً برنج‌های α تجارتی تا ۳۶% روی دارند و به دو گروه تقسیم می شوند :

برنج α زرد که شامل ۲۰ الی ۳۶% روی بوده و برنج α قرمز که شامل ۵ الی ۲۰% روی است.

در تهیه آلیاژهای برنج می توان دو روش را مورد استفاده قرار داد:

۱-از هاردنر مس و روی استفاده نمود. لازم است در این روش مس را تحت فلاکس پوششی ذوب کرده و بعد هاردنر را در چند مرحله به مذاب وارد نمود.

۲-استفاده از روی خالص که لازم است مس را تحت فلاکس پوششی ذوب نموده فوق گداز آن را پایین آورده و روی را در چند مرحله به مذاب وارد نموده و کاملاً آن را مخلوط نمود.

از دیاگرام مس و روی می توان فهمید که دامنه انجماد برنج‌ها کوتاه و سیالیت خوبی دارند. برای ساخت برنج ۲۰% روی لازم است مس مورد نیاز را همراه با فلاکس پوششی که شیشه می باشد ذوب نموده و چون از روی خالص استفاده می شود بایستی فوق گداز را پایین آورده و این مقدار روی را در چندین مرحله (معمولاً در ۳ نوبت مناسب است) به مذاب وارد کنیم. به دلیل نقطه ذوب و وزن مخصوص متفاوت این دو فلز که نقطه مس ۱۰۸۳  سانتی گراد چگالی آن ۹/۷ گرم بر سانتی متر مکعب بوده و روی با نقطه ذوب ۴۱۹ سانتی گراد و وزن مخصوص ۱۴/۷ گرم بر سانتی متر مکعب باعث جدایش این دو فلز از یکدیگر شده و پدیده جدایش را به وجود می آورند و لذا بایستی حتماً این مذاب را توسط ابزار خوب مخلوط نموده و اقدام به ذوب ریزی نمود.

ویژگی‌های مهم آلیاژ

از این فلز به خاطر کاربردهای خاص و شکل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می کنند. در دکوراسیون به خاطر رنگ تقریباً طلایی رنگش در مهمات جنگی و در جاهایی که به اصطکاک کم نیاز باشد (مثل مغزی قفل‌ها) مخصوصاً به خاطر خاصیت آکوستیکی در سازهای موسیقی (مثل هورن) استفاده می شود. برنج رنگی تقریباً زرد دارد که شبیه به رنگ طلا است. برنج در برابر کدر شدن و لکه‌دار شدن هم مقاومت دارد، یعنی دیرتر اکسایش می یابد. برنج از مدت‌ها پیش حتی قبل از تاریخ شناخته شده بود؛ در آن زمان که انسان هنوز فلز روی را نمی شناخت با ذوب کردن مس همراه با کالامین (سنگ معدن فلز روی) برنج تولید می کرد.

برنج معمولاً قابلیت چکش‌خواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و تقریباً دمای ذوب آن بین ۹۰۰ تا ۹۴۰ درجه سانتی‌گراد است . البته سختی و نرم بودن آن می تواند با تغییر نسبت مخلوط مس و روی تغیر کند.مس داخل برنج (از طریق اثر اولیگودینامیک) خاصیت میکروب‌کشی به آن می‌دهد. به همین خاطر از برنج به عنوان دستگیره و دیگر فلزات رایج در بیمارستان‌ها استفاده می کنند. امروزه تقریباً ۹۰٪ از فلزات برنج بازیافت می شوند، چون فلز برنج خاصیت مغناطیسی کمی دارد و به راحتی می توان آن را از فلزاتی که معمولاً با آن‌ها مخلوط می شود جدا کرد. بدین ترتیب برنج جدا شده را دوباره بازیافت می کنند.چگالی متوسط برنج ۸٫۴ گرم بر سانتیمتر مربع است .

کاربرد این آلیاژ در پزشکی

آلیاژ برنج یکی از آلیاژهای مورد تأیید طب سنتی است که بیشتر به شکل قاشق، سماور، کتری و قوری از دیرباز مورد استفاده قرار می گرفته است. برنج آلیاژی از مس و روی (Cu+Zn)  بوده و این فلز روی با آلیاژ روی متفاوت است. فلز روی به زینک (zinc)  مشهور است که در طب امروزه به عنوان یکی از نیازهای بدن مورد توجه قرار گرفته است و کمبود آن را عامل بیماری‌های پوستی و گوارشی می دانند و قرصهای مکمل همچون قرص زینک برای بیماران تجویز می گردد که همچون دیگر قرص‌های شیمیایی دارای عوارض است.

در طب سنتی برای جذب فلز روی و رفع نیاز بدن با استفاده از آلیاژ برنج که به غیر از فلز روی حاوی فلز مس (کهآن هم برای بدن بسیار مفید و لازم است)، سماور، کتری، قوری، قاشق و ظروف آشپزخانه تهیه می کردند تا با استفاده از آن‌ها، نیاز بدن به این فلز مهم برطرف گردد و از عوارض کمبود آن در بدن پیشگیری گردد.

چند توصیه در مورد استفاده از ظروف و قاشق‌های برنجی

۱- برای استفاده اولیه از قاشق و ظروف برنجی قدیمی که خریداری نموده‌اید (نه ظروف نو)، آن را با سرکه و نمکو سیم ظرف شوئی خشن خیلی خوب شسته، به صورتی که هرگونه پلیسه و سیاهی و لک از بین برود.

۲- حتی‌الامکان پس از صرف غذا فوراً آن‌ها را شسته و خشک کنید. دقت کنید این ظروف با غذاهای اسیدی مثل سرکه و ترشیجات به مدت طولانی در تماس نباشند، چرا که باعث کدر شدن و تغییر رنگ آن می شود.

۳- در صورت تغییر رنگ، با استفاده از محلول سرکه و نمک با سیم ظرف شوئی آن را براق نمایید.

تذکر: فلز روی با آلیاژ روی متفاوت است. ظروف روئی که در قدیم وجود داشته است آلیاژی از قلع و مس (Cu+Sn)  بوده که در حال حاضر تولید نمی شود و تمام ظروف به نام روحی یا رویی که در بازار هست از جنس آلومینیوم هستند که پخت و پز در آن‌ها باعث آزاد شدن مقدار زیادی یون آلومینیوم در غذا می شود که در دراز مدت زمینه ساز بسیاری از بیماری‌های مزمن مثل آلزایمر و پارکینسون و .. است./

www.lustersane.ir