Aloi tembaga berbanding dengan keluli tahan karat

I. Kelebihan aloi tembaga atas keluli tahan karat

1. Kekonduksian terma dan elektrik unggul

Tembaga adalah salah satu logam yang paling konduktif (kekonduksian terma: ~ 401 w/m · k; kekonduksian elektrik: ~ 58 ms/m untuk tembaga tulen), dan aloi tembaga mengekalkan kekonduksian yang sangat baik walaupun dengan penambahan alloying:

Aplikasi elektrik: Sesuai untuk wayar, kabel, bar, kenalan elektrik, dan pemutus litar. Sebagai contoh, C11000 oksigen - tembaga percuma digunakan dalam penghantaran kuasa voltan tinggi - kerana kekonduksiannya (98% IACs), iaitu 5-10 kali lebih tinggi daripada keluli tahan karat (304 ss: ~ 1.45 ms/m).

Pengurusan Thermal: Digunakan dalam penukar haba, radiator, dan sistem penyejukan (contohnya, kondensor marin dengan cupronickel C70600), kerana kekonduksian terma mereka adalah 3-8 kali keluli tahan karat (304 SS: ~ 16.2 w/m · k).

2. Rintangan kakisan yang sangat baik dalam persekitaran tertentu

Walaupun keluli tahan karat terkenal dengan rintangan kakisan umum, aloi tembaga cemerlang dalam senario yang disasarkan:

Persekitaran berair: Menentang kakisan dalam air tawar, air laut, dan atmosfera lembap. Cupronickel (misalnya, C71500, 70/30 Cu - Ni) digunakan secara meluas dalam perkakasan marin dan kapal kapal kerana penentangannya terhadap pitting air laut, kakisan celah, dan biofouling (ion tembaga menghalang pertumbuhan organisma laut).

Persekitaran kimia: Tembaga (contohnya, C28000) menentang kakisan daripada asid pengoksidaan bukan - (contohnya, cairkan asid hidroklorik) dan pelarut organik, menjadikannya sesuai untuk injap kimia dan kelengkapan.

Kakisan atmosfera: Tembaga dan gangsa membangunkan patina pelindung semula jadi (contohnya, verdigris hijau pada bumbung tembaga) yang menghalang kemerosotan lebih lanjut, mengatasi keluli tahan karat dalam atmosfera yang tercemar atau pantai.

3. Keupayaan dan kebolehkerjaan yang dipertingkatkan (untuk kebanyakan aloi)

Kebanyakan aloi tembaga menawarkan kebolehkerjaan yang lebih baik berbanding keluli tahan karat:

Kebolehbaburan: Mudah untuk sejuk - kerja (rolling, lukisan, lenturan) dan panas - kerja (penempaan, penyemperitan) tanpa retak. Sebagai contoh, tembaga kartrij C26000 digunakan dalam tiub lancar dan komponen dicap kerana kemuluran yang tinggi.

Kebolehkerjaan: Percuma - pemotongan tembaga (misalnya, C36000 dengan penambahan plumbum) atau plumbum - alternatif percuma (misalnya, C68700 dengan bismut) mempunyai penilaian machinability yang sangat baik (lebih besar daripada atau sama dengan 80% vs. 304 SS: ~ 40%.

Kebolehan: Gangsa (contohnya, gangsa timah C90300) dan tembaga sesuai untuk pemutus pasir dan pemutus mati, menghasilkan bentuk kompleks (contohnya, gear, galas) dengan ketepatan dimensi yang baik.

4. Ciri -ciri antimikrob

Tembaga dan aloi (contohnya, tembaga, gangsa) mempunyai aktiviti antimikrob yang wujud:

Ion tembaga mengganggu membran sel bakteria dan menghalang pertumbuhan patogen (contohnya, E. coli, S. aureus) dalam beberapa jam, menjadikannya sesuai untuk aplikasi kebersihan tinggi - (contohnya, pemegang pintu hospital, peralatan pemprosesan makanan, dan paip air).

Keluli tahan karat tidak mempunyai harta ini dan boleh menyimpan bakteria di permukaannya jika tidak dibersihkan dengan betul.

5. Rayuan Estetik dan Nilai Sejarah/Senibina

Aloi tembaga bernilai penampilan dan ketahanan mereka yang unik:

Estetika: Range dari emas hangat (tembaga) ke kemerahan - coklat (tembaga) dan gangsa gelap, dengan patina semulajadi yang berkembang dari masa ke masa (dikehendaki dalam aplikasi seni bina seperti bumbung, patung, dan lekapan hiasan).

Penggunaan warisan: Gangsa telah digunakan selama berabad -abad dalam seni dan seni bina (misalnya, patung -patung gangsa, loceng bersejarah) disebabkan oleh rintangan haus dan penampilan abadi.

6. Keserasian pengembangan terma yang lebih baik dengan bahan lain

Aloi tembaga mempunyai pekali pengembangan haba (contohnya, tembaga tulen: ~ 16.5 × 10⁻⁶/ darjah) lebih dekat dengan kaca, seramik, dan beberapa polimer, mengurangkan tekanan haba dalam komponen yang dipasang (misalnya, kaca {6} Keluli tahan karat (304 SS: ~ 17.2 × 10⁻⁶/ darjah) mempunyai pekali sedikit lebih tinggi, meningkatkan risiko retak di suhu tinggi -.

info-446-441 info-445-447

Ii. Kekurangan aloi tembaga berbanding dengan keluli tahan karat

1. Kekuatan mekanikal yang lebih rendah (kecuali aloi khas)

Kebanyakan aloi tembaga mempunyai kekuatan tegangan yang lebih rendah dan kekerasan daripada keluli tahan karat, terutamanya dalam persekitaran suhu tinggi -:

Kekuatan tegangan: Tembaga tulen (C11000) mempunyai kekuatan tegangan ~ 220 MPa (annealed), manakala 304 keluli tahan karat mempunyai ~ 515 MPa. Malah tembaga (C26000) mempunyai kekuatan tegangan ~ 345 MPa, jauh lebih rendah daripada keluli tahan karat.

Tinggi - kekuatan suhu: Copper alloys soften at temperatures above 200–300°C (e.g., pure copper's melting point: 1085°C, but strength drops sharply at >300 darjah), mengehadkan penggunaannya dalam aplikasi suhu tinggi - (contohnya, relau perindustrian, komponen enjin jet). Keluli tahan karat (contohnya, 316 Ss) mengekalkan kekuatan sehingga 800 darjah.

Pengecualian: Aloi tembaga khas seperti tembaga berilium (C17200, kekuatan tegangan sehingga 1500 MPa selepas rawatan haba) padanan atau melebihi keluli tahan karat, tetapi mereka mahal dan toksik untuk diproses.

2. Kos yang lebih tinggi (untuk kebanyakan aloi)

Tembaga adalah logam asas yang lebih mahal daripada besi, yang membawa kepada kos bahan yang lebih tinggi untuk aloi tembaga:

Kos bahan mentah: Harga tembaga biasanya 3-5 kali lebih tinggi daripada bijih besi, membuat tembaga dan gangsa lebih mahal daripada keluli karbon dan kebanyakan gred keluli tahan karat (misalnya, 304 Ss).

Aloi khas: Cupronickel (C71500) dan Beryllium Copper (C17200) bahkan lebih mahal kerana unsur -unsur aloi yang jarang berlaku (NI, BE) dan pemprosesan kompleks.

3. Rintangan yang lemah terhadap asid pengoksidaan dan pengoksidaan suhu tinggi -

Aloi tembaga terdedah kepada kakisan dalam persekitaran pengoksidaan yang agresif:

Asid pengoksidaan: Terpendaki serangan oleh asid nitrik, asid sulfurik (pekat, panas), dan asid kromik, yang membubarkan matriks tembaga. Keluli tahan karat (contohnya, 316 Ss dengan MO) menentang asid ini kerana lapisan kromium oksida pasifnya.

Tinggi - pengoksidaan suhu: Copper alloys form a porous oxide layer at temperatures >300 darjah, yang membawa kepada kemerosotan pesat. Keluli tahan karat membentuk lapisan Cr₂o₃ pelindung yang padat yang menghalang pengoksidaan sehingga 800-1000 darjah.

4. Kerentanan untuk menekankan retak kakisan (SCC) dalam persekitaran tertentu

Sesetengah aloi tembaga terdedah kepada SCC dalam keadaan tertentu:

Tembaga: Terdedah kepada "retak musim" (SCC) dalam ammonia - yang mengandungi persekitaran (contohnya, asap industri, agen pembersih) atau apabila ditekankan (misalnya, sejuk - komponen seperti injap).

Gangsa: Boleh menderita SCC dalam klorida - persekitaran yang kaya jika tidak betul panas - dirawat. Keluli tahan karat (contohnya, 316L dengan kandungan karbon rendah) mempunyai rintangan SCC yang lebih baik dalam kebanyakan senario.

5. Rintangan Pakai yang lebih rendah (kecuali untuk gangsa gantung)

Kebanyakan aloi tembaga mempunyai kekerasan yang lebih rendah dan rintangan memakai daripada keluli tahan karat:

Persekitaran yang kasar: Aloi tembaga memakai dengan cepat dalam aplikasi yang melibatkan geseran atau bersentuhan dengan zarah keras (misalnya, komponen jentera perindustrian). Keluli tahan karat (contohnya, 440C dengan kandungan karbon yang tinggi) boleh menjadi panas - dirawat dengan kekerasan yang tinggi (HRC 58-60) untuk rintangan haus yang unggul.

Pengecualian: Bearing bronzes (contohnya, gangsa timah yang dipimpin C93200) mempunyai rintangan haus yang baik kerana zarah lembut tertanam (pb, sn), menjadikannya sesuai untuk kelajuan rendah -, tinggi

6. Sifat Magnet (untuk beberapa aloi)

Walaupun tembaga tulen bukan - magnet, beberapa aloi tembaga (misalnya, cupronickel dengan kandungan Ni yang tinggi) mempamerkan sifat magnet yang lemah, mengehadkan penggunaannya dalam aplikasi yang memerlukan magnet yang tidak ketat (3}} (peralatan MRI, komponen aerospace). Kebanyakan gred keluli tahan karat (contohnya, 304, 316) adalah magnet austenitik dan bukan -, menjadikannya lebih serba boleh untuk senario tersebut.

7. Kelemahan Berat

Tembaga mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi (8.96 g/cm³) daripada besi (7.87 g/cm³), jadi aloi tembaga lebih berat daripada keluli tahan karat (ketumpatan: 7.93 g/cm³ untuk 304 ss):

Berat - Aplikasi sensitif: Keluli tahan karat lebih disukai untuk peralatan automotif, aeroangkasa, dan mudah alih di mana pengurangan berat badan adalah kritikal (misalnya, komponen struktur pesawat, alat ringan).