Atomstruktur av en legering

, Author

DAVID POGUE (teknikguru): Tenn; symbol Sn; atomnummer 50-50 protoner och 50 elektroner.

T Tenn som tillsätts i små mängder till koppar ger brons, den första av människan tillverkade metallegeringen. Brons bidrog till att stimulera den globala handeln, och när det väl smiddes till verktyg och vapen spelade det en avgörande roll i antikens imperier. Brons namngav en hel tidsålder av mänsklig civilisation. Och även idag hänger den fortfarande kvar.

Detta är The Verdin Company, ett 170 år gammalt familjeföretag i Cincinnati, Ohio.

Jag är här för att de är på väg att gjuta flera klockor. Trots alla andra moderna material som finns tillgängliga väljer de ändå brons. Jag vill veta varför. Har det inte kommit något bättre efter alla dessa år?

Ralph Jung erbjuder sig att argumentera för brons.

RALPH JUNG (klockmakare, The Verdin Company): Det här är vårt mönster som vi kommer att använda för att faktiskt göra formen i sanden.

DAVID POGUE: Det här ser alltså ut som en färdig klocka. Detta är inte en klocka?

RALPH JUNG: Jo, det gör det. Detta är bara mönstret. Den är gjord av aluminium, så den är lätt att hantera.

DAVID POGUE: Vad är det för fel med det? Aluminium är bra: aluminium rostar inte, aluminium är lätt.

RALPH JUNG: Du har rätt. Det gör det inte.

DAVID POGUE: Varför gör du inte klockor av den här?

RALPH JUNG: Tja, ljudet. Den har inte den där varaktiga klangen. Och det bara…

DAVID POGUE: Gillar du inte hur det låter?

RALPH JUNG: Inte riktigt. Det låter lite töntigt också.

DAVID POGUE: Tack så mycket, kompis.

RALPH JUNG: Ja, du vet.

DAVID POGUE: Jag har övat.

RALPH JUNG: Vi ska visa dig hur en riktig klocka låter.

DAVID POGUE: Ljudets kvalitet beror på materialets atomstruktur. I rena metaller är atomerna ordnade i ordnade rader och kolumner. Varje atom avstår en del av sina elektroner för att skapa ett slags hav av dessa slumpmässigt rörliga laddade partiklar.

Det är dessa fritt flödande elektroner som gör metaller ledande. När de placeras i en krets ställer de negativt laddade partiklarna upp sig och flyter som en elektrisk ström.

Elektronhavet skapar också flexibla, metalliska bindningar mellan atomerna. I koppar kan de lätt glida förbi varandra, vilket gör den relativt mjuk och lätt att buckla, inte rätt för en klocka. Därför använder Verdin styvare material.

RALPH JUNG: Så vi lägger den här ner här.

DAVID POGUE: Ralph placerar formen i en rund stålhylsa och fyller sedan utrymmet runtomkring med en blandning av sand och epoxi för att motstå den heta metallens brännande värme.

När företaget startade använde de en blandning av hästhår, gödsel och nästan allt annat som kunde hålla formen utan att brinna, men målet var detsamma: att skapa en ihålig form som följer klockans inre och yttre omkrets.

När han tar bort aluminiumet och sammanfogar de två halvorna återstår ett klockformat utrymme på insidan, redo att ta emot den smälta bronsen.

RALPH JUNG: Och det vi har här, David, är bronsgötterna som vi använder för att lägga i ugnen. Som du kan se är de lite tunga.

DAVID POGUE: Ja, det är som…

RALPH JUNG: De väger i genomsnitt ungefär 20 pund. Det är faktiskt en blandning av 80 procent koppar och 20 procent tenn. Och det vi har här är tennet i rå form. Det är så här det kommer upp ur marken. Detta är från Malaysia.

DAVID POGUE: Okej.

RALPH JUNG: Och vi har en bit koppar så som den kommer ut ur marken. Den kommer från Sydafrika.

DAVID POGUE: Så det är receptet för brons?

RALPH JUNG: Exakt.

DAVID POGUE: Så koppar plus tenn är lika med brons.

RALPH JUNG: Det blir brons, ja.

DAVID POGUE: Varför kunde man inte använda en av dessa metaller för sig själv? Varför gör man inte klockor av bara koppar?

RALPH JUNG: Om det bara var koppar skulle det för det första bli för mjukt, och vi skulle inte få det ljud som vi vill ha från en klocka. Tenn med koppar ger oss den hårdheten.

DAVID POGUE: När tenn läggs till koppar under smältningen förändras metallens egenskaper. De större tennatomerna begränsar kopparatomernas rörelse, vilket gör materialet hårdare.

Ett slag får atomerna att vibrera, men tennet hindrar dem från att röra sig för långt från sin position. Tenn är bra för en klocka, men bara i rätt proportion.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.