Mosaz

Mosaz je slitina mědi s 60-90% zinku, která se používala k výrobě mincí již v antickém Římě (sestercie) i ve staré Číně. Tato zlatožlutá slitina, jejíž specifickou variantou s menším procentem zinku (10% a méně) je tombak, představuje v současné době nejčastější materiál pro ražbu medailí a výrobu účelových známek, přičemž její využití v numismatice dokumentuje technologický vývoj metalurgie od starověku po současnost.

Historie

První použití mosazi v mincovnictví je doloženo v Malé Asii kolem 3. století př. n. l., kde místní dynastie razily drobné mince z přírodní slitiny nazývané oreichalkos. Římané převzali technologii výroby mosazi metodou cementace - zahříváním mědi s oxidem zinečnatým a uhlím. Gaius vytvořil kolem roku 23 př. n. l. monetární systém, kde mosazné sestercie a dupondie tvořily střední nominály mezi měděnými asy a stříbrnými denáry.

Římská produkce mosazných mincí dosáhla vrcholu za Trajana a Hadriána. Sestercie o váze 25-28 gramů a průměru 32-35 mm představovaly ikonické mince s portréty císařů a propagandistickými reversy. Obsah zinku kolísal mezi 20-28%, což dávalo mincím charakteristickou zlatavou barvu. Technologie výroby mosazi (aurichalcum) byla státním tajemstvím chráněným tresty smrti.

Čínské použití mosazi (žltý kov - huangtong) začalo za dynastie Han (206 př. n. l. - 220 n. l.). Mince s čtvercovým otvorem obsahovaly 5-40% zinku podle období a oblasti. Dynastie Tang zdokonalila metalurgii mosazi destilací zinku, což umožnilo přesnou kontrolu složení. Vrcholu dosáhla produkce za dynastie Ming, kdy mosazné mince tvořily základ monetárního systému.

Středověká Evropa ztratila znalost výroby mosazi. Byzantské nomismata byly ze zlata nebo mědi, islámské fulus pouze měděné. Teprve křížové výpravy přinesly renesanci mosazných slitin. Dinant v dnešní Belgii se stal centrem výroby mosazi ve 13. století. Místní "dinanderie" - mosazné výrobky včetně žetonů a početních peněz - se vyvážely po celé Evropě.

Renesance přinesla vědecký přístup k metalurgii mosazi. Georgius Agricola v De Re Metallica (1556) popsal výrobu mosazi "indickou metodou" - přímým slitím mědi a zinku. Tato technologie umožnila přesnou kontrolu složení a vlastností. Norimberk a Augsburg se staly centry výroby mosazných medailí, žetonů a astronomických přístrojů.

18. století znamenalo průlom v průmyslové výrobě mosazi. James Emerson patentoval v Bristolu (1781) metodu válcování mosazných plechů. Birmingham se stal "mosaznou metropolí" - Matthew Boulton zde vyráběl miliony žetonů a tokenů. Britská East India Company razila mosazné pice a annas pro indické kolonie, čímž standardizovala použití mosazi v koloniálním mincovnictví.

Moderní éra přinesla specializované mosazné slitiny. Tombak (90% Cu, 10% Zn) dominuje výrobě medailí pro svou tvárnost a lesk. Námořní mosaz s přísadou cínu odolává korozi. Niklová mosaz (Cu-Zn-Ni) se používá pro oběžné mince. Současné euromince (10, 20, 50 centů) používají "severské zlato" - slitinu 89% Cu, 5% Al, 5% Zn, 1% Sn.

Metalurgie a vlastnosti

Složení mosazi určuje její vlastnosti. Standardní mosaz (70% Cu, 30% Zn) má hustotu 8,4 g/cm³, teplotu tání 900-940°C, tvrdost 60-80 HB. S rostoucím obsahem zinku roste tvrdost ale klesá tvárnost. Při obsahu nad 45% Zn vzniká křehká β-fáze nevhodná pro ražbu. Optimální složení pro mincovní účely je 60-70% Cu.

Tombak (90-95% Cu, 5-10% Zn) představuje ideální materiál pro medaile. Nízký obsah zinku zajišťuje vynikající tvárnost, umožňující vysoký reliéf a jemné detaily. Barva se blíží červenému zlatu. Odolává korozi lépe než standardní mosaz. Leštitelnost umožňuje zrcadlový lesk proof ražeb. Většina současných pamětních medailí používá právě tombak.

Přísadové prvky modifikují vlastnosti. Olovo (0,5-3%) zlepšuje obrobitelnost ale snižuje pevnost. Cín (0,5-1%) zvyšuje odolnost proti korozi - admirálská mosaz. Hliník (1-6%) vytváří zlatavou barvu a zvyšuje pevnost. Nikl (1-20%) produkuje stříbřitý vzhled. Mangan (0,1-5%) zvyšuje pevnost a odolnost.

Technologie zpracování

Výroba mosazných střížků začíná tavením v indukčních pecích při 950-1050°C. Tavenina se odlévá do ingotů nebo kontinuálně do pásů. Válcování za tepla redukuje tloušťku na 3-10 mm. Válcování za studena s mezižíháním dosahuje finální tloušťky 1-3 mm. Vysekávání střížků probíhá na lisech 200-500 tun. Kontrola rozměrů a váhy zajišťuje konstantní kvalitu.

Ražba mosazných mincí a medailí vyžaduje specifické parametry. Tlak 100-300 MPa pro oběžné mince, 400-800 MPa pro proof. Rychlost 60-200 úderů/min pro produkční ražbu, 1-10 úderů/min pro kvalitu. Mazání razidel grafitem nebo polymerem prodlužuje životnost. Teplota střížků 20-150°C podle požadované kvality.

Povrchové úpravy zvyšují estetickou a funkční hodnotu. Moření v kyselinách odstraňuje oxidy. Pasivace chromany chrání před korozí. Patinování chemikáliemi vytváří antický vzhled. Lakování zabraňuje oxidaci. Galvanické pokovení zlatem, stříbrem, niklem mění vzhled a vlastnosti. Selektivní úpravy kombinují různé finishe.

Použití v numismatice

Historické mince z mosazi zahrnují římské sestercie a dupondie (27 př. n. l. - 260 n. l.), byzantské folles (498-1092), čínské mince dynastií Tang až Qing (618-1912), islámské fulus Umajjovců a Abbásovců (661-1258), evropské žetony a početní peníze (13.-18. století), koloniální mince Britské a Nizozemské východoindické společnosti.

Moderní oběžné mince široce využívají mosaz pro její ekonomičnost a trvanlivost. Euromince 10, 20, 50 centů, britská libra, kanadský dollar "loonie", japonských 5 jenů. Bimatální mince kombinují mosazný střed s ocelovým nebo niklovým mezikružím. Mosazné slitiny nahradily drahé kovy v běžném oběhu zachovávajíc zlatavý vzhled.

Medailérství považuje mosaz, zejména tombak, za primární materiál. Olympijské medaile "bronzové" jsou fakticky z tombaku. Státní vyznamenání, akademické medaile, korporátní awards využívají mosaz pro její zpracovatelnost a důstojný vzhled. Limitované edice často kombinují mosaz se stříbrem nebo zlatem.

Účelové známky a žetony masově využívají mosaz. Dopravní žetony, kasínové žetony, nákupní známky, identifikační štítky. Nízká cena a dobrá razitelnost umožňují velkosériovou výrobu. Recyklovatelnost snižuje ekologickou zátěž. Antimikrobiální vlastnosti mosazi (likviduje bakterie za 2-8 hodin) zvyšují hygieničnost.

Technické výhody

Ekonomičnost mosazi vyplývá z dostupnosti surovin a nízké energetické náročnosti. Cena 4-8 USD/kg oproti 600 USD/kg stříbra činí mosaz ideální pro velkosériovou produkci. Recyklace dosahuje 90% s minimální ztrátou kvality. Energetická náročnost výroby je třetinová proti hliníku.

Zpracovatelnost převyšuje většinu mincovních kovů. Tvárnost umožňuje hluboký reliéf a jemné detaily. Nízký odpor proti deformaci snižuje opotřebení razidel. Homogenní struktura zajišťuje konstantní kvalitu. Možnost tepelného zpracování upravuje mechanické vlastnosti podle potřeby.

Fyzikální vlastnosti vyhovují numismatickým požadavkům. Hustota 8,4 g/cm³ dává mincím příjemnou váhu. Tvrdost 60-150 HB podle složení zajišťuje odolnost i razitelnost. Elektrická vodivost umožňuje detekci v automatech. Magnetická neutralita odlišuje od železných padělků.

Problémy a řešení

Koroze představuje hlavní problém mosazi. Dezincifikace - selektivní koroze zinku - způsobuje červenání a křehnutí. Řešení: nízký obsah zinku, přísada cínu nebo arsenu, povrchové úpravy. Napěťová koroze praskání v amoniakálním prostředí. Prevence: žíhání pro odstranění pnutí, legování niklem.

Zdravotní aspekty zahrnují alergické reakce na zinek nebo měď u citlivých osob. Řešení: povrchové úpravy, použití hypoalergenních slitin. Antimikrobiální vlastnosti jsou výhodou - mosaz likviduje MRSA, E.coli, Influenzu do 2 hodin. EU certifikovala mosaz jako antimikrobiální materiál (2011).

Padělání mosazných mincí je relativně snadné kvůli dostupnosti materiálu. Ochrana: složité bezpečnostní prvky, bimetalické konstrukce, hologramy, mikrotexty. Detekce: spektrální analýza, měření vodivosti, magnetické testy. Moderní automaty používají multisenzorovou detekci.

Budoucnost

Nové slitiny rozšiřují možnosti. High-performance brass s nanočásticemi dosahuje pevnosti oceli při zachování tvárnosti. Shape-memory brass mění tvar při zahřátí - potenciál pro smart coins. Biodegradabilní mosaz s řízeným rozkladem pro dočasné aplikace.

Digitální technologie transformují využití. NFC čipy integrované do mosazných tokenů propojují fyzické a digitální platby. Blockchain verifikace pravosti mosazných sběratelských mincí. 3D tisk mosazných prášků umožňuje personalizovanou výrobu.

Ekologické aspekty posilují pozici mosazi. Nižší uhlíková stopa než hliník nebo plasty. 100% recyklovatelnost bez ztráty kvality. Antimikrobiální vlastnosti snižují potřebu dezinfekce. EU Green Deal podporuje mosaz jako udržitelný materiál.

Zajímavosti

• Největší mosazná mince - čínský "Da Quan Wu Shi" za dynastie Wang Mang (7-23 n.l.) vážil přes 30 gramů
• Mosazné padělky zlatých sovereignů z 19. století jsou dnes cennější než originály kvůli numismatické raritě
• NASA používá speciální mosaz pro mince testující chování kovů v mikrogravitaci na ISS
• Tombak z Titanicu (1912) nekorodoval díky konzervaci chladem - mince vypadají jako nové
• "Brass rubbing" - otiskování mosazných náhrobních desek - je populární britský koníček s miliony sběratelů
• Největší světová sbírka mosazných žetonů (přes 500 000 kusů) patří Guildhall Library v Londýně