ユニークな白銅の特性が海洋腐食とファウリングに抵抗する方法

白銅合金には、グレードに応じて、銅とニッケルに加えて、鉄、アルミニウム、マンガン、スズ、ニオブ、またはクロムが含まれています。銅の優れた耐水性は、ニッケルと組み合わせると、白銅合金の強度と耐久性を向上させます。海水腐食耐性はこれらの超合金の主な利点であり、海洋用途に非常に適しています。

以下では、ユニークなキュプロニッケルの特性と、さまざまな業界におけるその用途について説明します。

ユニークな白銅の特性

キュプロニッケルは、通常 90/10 Cu-Ni または 70/30 Cu-Ni の濃度分割を持つ銅-ニッケル (Cu-Ni) 合金の総称です。これらの超合金は低い熱係数を示します。つまり、さまざまな温度で一定の電気抵抗を示します。合金中のニッケルは、高温でも高い機械的強度を維持します。

他のいくつかのユニークな白銅の特性と、それらがさまざまな産業用途でどのように利用されているかを詳しく見てみましょう.

耐食性

白銅合金は、酸素、二酸化炭素、塩化水素、塩素、二酸化硫黄、フッ化水素などのガスや、非酸化性の酸、アルカリ、塩溶液に対する耐食性で知られています。高い耐食性は、合金化金属による表面上の安定した保護コーティングに起因する可能性があります。白銅合金には応力腐食割れの潜在的なリスクはありません。

10 ～ 30% のニッケルを含む白銅合金は、高流量の高温の海水に対しても良好な耐性があります。合金中の鉄含有量は、海水、汽水、および鉱山水での浸食に対する保護コーティングの付着を改善します。キュプロニッケル合金の耐食性は、海水凝縮器システム、淡水化プラント、化学プラントの配管、オフショア石油およびガス生産、商用船舶用途に非常に適しています。

生物付着

生物付着とは、海洋構造物の表面に粘液藻、フジツボ、海苔、カキ、ムール貝が付着することを指します。このような付着物が構造物を引きずると、配管や復水器の内部を塞ぎ、負荷が増加し、システムのパフォーマンスに悪影響を及ぼします。アルミニウム、スチール、チタン、コンクリート、ポリマーは汚れやすく、高価なクリーニングと防汚コーティングの適用が必要です。

銅 - ニッケル合金の表面に形成された複雑な保護膜は、マクロファウリングに抵抗します。静かな環境が長く続き、合金表面に草や貝が定着したとしても、生物は緩く付着しているため、簡単に取り除くことができます。バイオファウリングに対する耐性は、海水配管、ボート船体、ウォーター ボックス、シース構造、取水スクリーン、パイル クラッディング、養魚用メッシュ ケージに適したキュプロニッケルのユニークな特性の 1 つです。

機械的特性

白銅合金は、アニールすると、優れた引張強度と優れた延性を示します。アルミニウムまたはスズを組成に加えると、白銅合金は炭素鋼に匹敵する高い強度を実現できます。 90/10 Cu-Ni 合金の引張強度は 300 N/mm2 で、伸びは 30% です。

低温では、銅ニッケル合金は脆化しません。合金の引張強度は低温で低下しますが、伸びが著しく低下しないため、極低温工学用途に非常に適しています。高温では、鉄分を含む白銅合金は機械的特性が向上し、最大 572 °F の温度で圧力容器の構造に使用されます。

物理的特性

白銅の密度は 8.9 kg/dm3 です。ただし、合金に含まれるニッケルが多いほど、密度のばらつきが大きくなります。ニッケル含有量も白銅合金の色に影響します。ニッケルが追加されると、銅の色が薄くなります。たとえば、15% のニッケルを含む合金組成は、ほぼ銀白色です。色の光沢と純度は、ニッケル含有量とともに増加します。

Cu-Ni 合金の電気抵抗率も、ニッケル含有量とともに急激に上昇します。これが、高精度抵抗器の抵抗線に白銅合金が使用される理由です。白銅合金の高い熱起電力は注目に値します。合金の 45% のニッケル含有量は、熱電対での使用に適した、高くて均一な電磁界を発生させます。

抗菌特性

白銅合金は本質的に微生物です。白銅合金でできた頻繁に触れる表面を定期的に清掃することで、病原体を除去することができます。病院環境では、銅ニッケル合金製の機器やタッチ面を配置することで、従来の消毒方法を補完することができます。キュプロニッケル合金の優れた耐久性、強度、および耐食性により、抗菌タッチ表面用途に人気があります。

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