Tembaga-nikel (Cu-Ni) merujuk kepada keluarga aloi yang terdiri terutamanya daripada tembaga (Cu) dan nikel (Ni), dengan penambahan kecil unsur-unsur lain seperti besi, mangan, atau kromium untuk meningkatkan sifat tertentu. Aloi ini dinilai untuk gabungan rintangan kakisan mereka (terutamanya dalam air masin), kekuatan mekanikal, kestabilan haba, dan sifat antimikrob. Gred tembaga-nikel biasa termasuk 70-30 (70% tembaga, 30% nikel) dan 90-10 (90% tembaga, 10% nikel), yang digunakan secara meluas dalam kejuruteraan marin, paip, dan aplikasi perindustrian.
Kadar kakisan tembaga-nikel bergantung kepada gred aloi, keadaan persekitaran (contohnya, suhu, kemasinan, kadar aliran), dan masa pendedahan. Secara umum:
Dalam air laut: Aloi tembaga-nikel mempamerkan kadar kakisan yang sangat rendah, biasanya0.002-0.02 mm/tahununtuk 90-10 dan 70-30 gred. Kadar perlahan ini disebabkan oleh pembentukan lapisan oksida pelindung (kaya dengan tembaga, nikel, dan oksida besi) yang menghalang kemerosotan lebih lanjut.
Dalam persekitaran air tawar atau perindustrian: Kadar kakisan lebih rendah, selalunya kurang daripada 0.01 mm/tahun, kecuali terdedah kepada bahan kimia yang agresif (contohnya, asid kuat) yang mengganggu lapisan perlindungan.
Sebagai perbandingan, banyak logam lain (contohnya, keluli karbon) menghancurkan pada kadar 10-100 kali lebih cepat di dalam air laut, menonjolkan keunggulan tembaga-nikel dalam tetapan sedemikian.
Membezakan tembaga-nikel dari tembaga tulen boleh dilakukan melalui beberapa kaedah, berdasarkan sifat visual, fizikal, atau kimia:
Warna:
Tembaga tulen mempunyai tersendiricerah merah-orenHue.
Aloi tembaga-nikel adalahemas pucat, kelabu perak, atau gangsa ringan(Lebih banyak nikel, paler warna; contohnya, 70-30 Cu-ni adalah keperakan dengan warna kuning sedikit).
Magnetisme:
Tembaga tulen bukan magnet.
Kebanyakan aloi tembaga-nikel juga bukan magnet, tetapi beberapa gred dengan besi tambahan (contohnya, 70-30 Cu-NI dengan 1-2% Fe) boleh mempamerkan tarikan magnet yang lemah.
Ketumpatan:
Tembaga tulen mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi (~ 8.96 g/cm³).
Aloi tembaga-nikel sedikit kurang padat (contohnya, 90-10 Cu-ni: ~ 8.8 g/cm³; 70-30 Cu-ni: ~ 8.5 g/cm³). Perbandingan berat badan yang mudah untuk jumlah yang sama dapat mendedahkan perbezaan.
Ujian kimia:
Menambah asid nitrik kepada tembaga tulen menghasilkan larutan biru-hijau (disebabkan oleh ion tembaga).
Tembaga-nikel bertindak balas dengan lebih perlahan dengan asid nitrik, dan penyelesaiannya mungkin mempunyai warna kehijauan dengan mendakan kelabu (dari ion nikel).
Kekonduksian elektrik:
Tembaga tulen adalah konduktor yang sangat baik (~ 100% IACs).
Tembaga-nikel mempunyai kekonduksian yang lebih rendah (misalnya, 90-10 Cu-ni: ~ 20% IACs; 70-30 Cu-ni: ~ 14% IACs), yang boleh diukur dengan meter kekonduksian.
Nikel ditambah kepada tembaga untuk meningkatkan sifat utama, menjadikan aloi lebih serba boleh daripada tembaga tulen dalam aplikasi tertentu:
Rintangan kakisan: Nikel meningkatkan ketahanan terhadap air laut, air garam, dan bahan kimia perindustrian (misalnya, sebatian sulfur). Aloi membentuk lapisan oksida yang stabil yang menghalang pitting, kakisan celah, dan biofouling-kritikal untuk kegunaan laut (kapal kapal, penukar haba) dan tumbuhan penyahgaraman.
Kekuatan mekanikal: Tembaga tulen adalah mulur tetapi agak lembut. Menambah nikel meningkatkan kekuatan tegangan, kekerasan, dan rintangan keletihan, menjadikan tembaga-nikel sesuai untuk komponen struktur (contohnya, paip, injap) yang memerlukan ketahanan di bawah tekanan.
Kestabilan terma: Tembaga-nikel mengekalkan sifat mekanikalnya pada suhu yang lebih tinggi daripada tembaga tulen, menjadikannya berguna dalam penukar haba dan sistem perindustrian suhu tinggi.
Penampilan dan rintangan mencemarkan: Nikel memberikan tembaga keperakan, kemasan tahan lancar, menjadikannya ideal untuk barang-barang hiasan, duit syiling (contohnya, nikel AS adalah 75% Cu, 25% Ni), dan perhiasan.
Sifat antimikrob: Walaupun tembaga tulen mempunyai kesan antimikrob, tembaga-nikel mengekalkan sifat ini (disebabkan oleh tembaga) sambil menambah ketahanan, menjadikannya sesuai untuk permukaan penjagaan kesihatan atau makanan.
Ringkasnya, nikel mengubah tembaga menjadi aloi yang mengimbangi rintangan kakisan, kekuatan, dan fungsi, memperluaskan penggunaannya di luar batasan tembaga tulen.
