Messinki

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Riippulukko, jonka runko on valmistettu messingistä.

Messinki on kuparin ja sinkin seos, jota voidaan valmistaa eri sekoitussuhteilla. Seossuhdetta muokkaamalla saadaan ominaisuuksiltaan erilaisia messinkejä, jotka voidaan yleisesti jaotella kolmeen pääryhmään: lyijytön messinki (kupari-sinkkiseos), lyijyllinen messinki ja erikoismessinki (lisätty myös muita seosaineita). Eri pääryhmillä ei kuitenkaan ole selkeitä yhteneväisyyksiä ryhmien sisällä, sillä messingin ominaisuudet vaihtelevat sinkin ja muiden seosaineiden määrien mukaan jolloin lyijytöntäkin messinkiä voi olla monenlaista.[1][2]

Messinkiä käytetään yleensä tilanteissa, joissa raaka-aineen tulee kestää korroosiota. Messinki on myös lujempaa kuin puhdas kupari.[2] Yleisiä käyttökohteita messingille ovat lukot, ovenkahvat, kolikot, soittimet (kuten vaskipuhaltimet), vetoketjut, ruuvit sekä useat teollisuuden sovellutukset.[3]

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Useisiin muihin metalleihin verrattuna messingillä on hyvä korroosion sietokyky, se on vahvaa ja lujaa ja sitä voidaan muokata helposti.[1] Messinki on muokattavuudeltaan käyttökelpoisempaa kuin esimerkiksi pronssi ja sinkki, ja muokattavuuden ansiosta messinkiä käytetään useissa erilaisissa sovelluksissa. Vaikka messinki sietää korroosiota, sille ominainen korroosioilmiö on sinkinkato. Korroosionkestävyyttä voidaan parantaa lisäämällä messinkiin alumiinia.[4]

Messingin eri ominaisuuksien kirjallisuusarvoja[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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, 1000 °C, ja esimerkiksi keltaisen messingin sulamispiste on 930 °C.[5] Muokkaamalla kuparin ja sinkin seossuhteita voidaan valmistaa kovia ja pehmeitä messinkejä.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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.[6]

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. 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.[6][7]

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.[6][7]

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.[6][7]

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.[6][7]

Messingin nimeäminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Messinkejä voidaan nimetä muun muassa UNS-numeroinnilla, jossa messinkiä tarkoittavat C2***, C3*** ja C4***. Numeron kasvaessa messingin sinkkipitoisuus suurenee. C1*** on varattu puhtaalle kuparille.[1] Lyijyttömiä messinkejä voidaan myös nimetä Ms**-lyhenteellä, jolloin ** korvataan kuparin prosenttiosuudella: esimerkiksi Ms63 sisältää 63 % kuparia. Tompakki on lyijyvapaata 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.[8] Myös monille eri erikoismessingeille on vakiintunut omat nimensä ja tuotemerkkinsä.[2]

Messingin käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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.[2]

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.[2]

Messingin kierrätys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Messinkiä on helppo kierrättää, ja monissa maissa messingistä kierrätetään jopa 90 %.[1] 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c d M. F. Ashby ja K. Johnson, The Art and Science of Material, Selection in Product Design, Butterworth-Heinemann, 2002, p. 336
  2. a b c d e M. F. O. Ab, ”Tietoa messingistä,” Viitattu 29.5.2013.
  3. Brass Applications T. Bell. Viitattu 29.5.2012.
  4. Pub 117 The Brasses – Properties & Applications C. D. Association. Viitattu 29.5.2013.
  5. Metals - Melting Temperatures T. E. ToolBox. Viitattu 29.5.2013.
  6. a b c d e The History of Brass T. Bell. Viitattu 29.5.2013.
  7. a b c d Brief Early History of Brass V. Callcut. Viitattu 29.5.2013.
  8. Discover the expert in you eHow. Viitattu 29.5.2013.