合金是一種金屬元素和一種或幾種其它元素(金屬或者非金屬均可)熔合后而組成的具有進(jìn)速特性的物質(zhì)。銅鎳合金,銅Cu 跟鎳Ni,呈銀白色,有金屬光澤,故名白銅。
銅鎳合金的分類
表1是白銅合金的牌號(hào)及元素組成,白銅可分為錳白銅、鐵白銅、普通白銅、鋁白銅和鋅白銅,由于其中的Ni元素含量的不同,使其性能有所差異,應(yīng)用的場合也不同。由于其具有無可替代的耐腐蝕性能及諸多性能較傳統(tǒng)合金優(yōu)越,因此具有較大的應(yīng)用潛力。
銅鎳合金的性能及其應(yīng)用
普通白銅一般為結(jié)構(gòu)銅鎳合金,除了具有較高的耐腐蝕性能之外,在高溫和低溫下有較好的綜合力學(xué)性能,即塑性和韌性都較好,一般作為棒材或帶材。同時(shí),在普通白銅的基礎(chǔ)上添加一些微量合金元素如Fe,Mn,Zn和Al等,可達(dá)到實(shí)際應(yīng)用上的特殊性能要求,更好地滿足工業(yè)需求。
應(yīng)用廣泛的鐵白銅是BFe10-1-1(C70600)和BFe30-1-1(C71500),當(dāng)Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%和10%時(shí),合金的鈍化區(qū)間較寬,耐腐蝕性能好。且該合金還具有超強(qiáng)的耐海水沖刷腐蝕性能,被稱為“海洋工程合金”,銅及銅合金在海洋工程領(lǐng)域的主要應(yīng)用如表2所示。BFe10-1-1和BFe30-1-1合金具有良好的耐海水沖刷腐蝕性能、高的傳熱系數(shù)、優(yōu)良的力學(xué)/焊接性能、**海洋微生物附著等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于船舶主、輔機(jī)的冷卻水管、海上采油平臺(tái)的消防管路、電廠的熱交換器、濱海核電站凝汽器,海水淡化多
銅鎳合金性能需求
隨著我國海洋船舶工業(yè)、海洋石油和天然氣業(yè)、海洋礦業(yè)、海洋電力和海水淡化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)材料的要求也越來越高。其中銅鎳合金管使用較多,艦船用銅合金冷凝管長期在高溫、高壓及腐蝕性很高的冷卻介質(zhì)-海水環(huán)境中工作。因此,僅僅產(chǎn)品的化學(xué)成分、力學(xué)性能、耐海水腐蝕性滿足要求已不夠,還要嚴(yán)格要求幾何尺寸精度、工藝性能和內(nèi)部組織等指標(biāo),同時(shí)還要求銅鎳合金管具有較好的耐腐蝕性能、高傳熱系數(shù)、大口徑、高精度,優(yōu)良的機(jī)械焊接技術(shù),較好的**海洋微生物附著等特性。
銅鎳合金腐蝕機(jī)制
下圖是白銅在含氧海水中腐蝕反應(yīng)各個(gè)過程,圖中的AB線是白銅在海水中的陰極反應(yīng)過程,可表示為:1/2[O2]+[H2O]+2e?=2[OH?]
(1)圖中的CD線是白銅在海水中不發(fā)生鈍化的陽極反應(yīng)過程。可表示為:Cu=Cu++e?
(2)圖中T1,T2,T3曲線是白銅在海水中發(fā)生鈍化的陽極反應(yīng)過程。EF線是白銅由于缺氧而發(fā)生析氫反應(yīng)過程,因此在此過程中既不發(fā)生鈍化,也不形成腐蝕產(chǎn)物。Cu(orCu2O)=Cu2++2e?2[Cu2+]+3[OH?]+[Cl?]=Cu2(OH)3Cl