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速特性的物質。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合金優越,因此具有較大的應用潛力。
銅鎳合金的性能及其應用
普通白銅一般為結構銅鎳合金,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性能,即塑性和韌性都較好,一般作為棒材或帶材。同時,在普通白銅的基礎上添加一些微量合金元素如Fe,Mn,Zn和Al等,可達到實際應用上的特殊性能要求,更好地滿足工業需求。
應用廣泛的鐵白銅是BFe10-1-1(C70600)和BFe30-1-1(C71500),當Ni的質量分數在30%和10%時,合金的鈍化區間較寬,耐腐蝕性能好。且該合金還具有超強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域的主要應用如表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、優良的力學/焊接性能、**海洋微生物附著等優點,被廣泛用于船舶主、輔機的冷卻水管、海上采油平臺的消防管路、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、海洋石油和天然氣業、海洋礦業、海洋電力和海水淡化產業的快速發展,對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-海水環境中工作。因此,僅僅產品的化學成分、力學性能、耐海水腐蝕性滿足要求已不夠,還要嚴格要求幾何尺寸精度、工藝性能和內部組織等指標,同時還要求銅鎳合金管具有較好的耐腐蝕性能、高傳熱系數、大口徑、高精度,優良的機械焊接技術,較好的**海洋微生物附著等特性。
銅鎳合金腐蝕機制
下圖是白銅在含氧海水中腐蝕反應各個過程,圖中的AB線是白銅在海水中的陰極反應過程,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生鈍化的陽極反應過程。可表示為:Cu=Cu++e?
(2)圖中T1,T2,T3曲線是白銅在海水中發生鈍化的陽極反應過程。EF線是白銅由于缺氧而發生析氫反應過程,因此在此過程中既不發生鈍化,也不形成腐蝕產物。Cu(orCu2O)=Cu2++2e?2[Cu2+]+3[OH?]+[Cl?]=Cu2(OH)3Cl