白銅：海洋腐食と付着生物対策の究極のソリューション

白銅合金は、銅とニッケルに加え、グレードによって鉄、アルミニウム、マンガン、スズ、ニオブ、クロムを含みます。銅の優れた耐水腐食性とニッケルの組み合わせにより、白銅合金の強度と耐久性が向上します。海水耐食性がこれらの超合金の主な利点であり、海洋用途に非常に好まれています。

以下では、白銅の独自の特性と、さまざまな産業での用途について説明します。

白銅の独自の特性

白銅は、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熱係数を示し、異なる温度で一定の電気抵抗を維持します。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。

他の独自の白銅特性と、それらがさまざまな産業用途でどう利用され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、非酸化性酸、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、合金元素による安定した保護膜が表面に形成されることに起因します。白銅合金には応力腐食割れの潜在的リスクがありません。

10-30%ニッケルを含む白銅合金は、高流速の高温海水に対しても良好な耐性を持ちます。合金中の鉄含有量は、海水、汽水、鉱山水における浸食に対する保護膜の付着性を改善します。白銅合金の耐食性は、海水凝縮システム、淡水化プラント、化学プラント配管、オフショア石油・ガス生産、商業船舶用途に非常に好まれます。

付着生物（バイオファウリング）

バイオファウリングとは、スライム藻、フジツボ、海苔、牡蠣、ムラサキイガイなどが海洋構造物の表面に付着する現象です。この付着が構造物を引きずるとき、配管や凝縮器の内部を塞ぎ、負荷を増加させ、システム性能に悪影響を与えます。アルミニウム、鋼、チタン、コンクリート、ポリマーはファウリングしやすく、高価な洗浄と防汚コーティングの施工が必要です。

銅-ニッケル合金の表面に形成される複雑な保護膜は、マクロファウリングを防ぎます。長期間の静止状態で藻類や貝類が合金表面に定着しても、生物は緩く付着しており、容易に除去できます。バイオファウリングへの耐性は、白銅を海水配管、船体、水箱、シース構造物、取水スクリーン、杭クラッディング、魚類養殖用メッシュケージに適したものとする独自の特性の一つです。

機械的特性

白銅合金は、アニール時に良好な引張強度と優れた延性を示します。アルミニウムやスズを組成に添加すると、白銅合金は炭素鋼に匹敵する高強度を達成できます。90/10 Cu-Ni合金は、300 N/mm²の引張強度と30%の伸びを持ちます。

低温では、銅-ニッケル合金は脆化を示しません。合金の引張強度は低温で低下しますが、伸びの著しい低下はなく、極低温工学用途に非常に適しています。高温では、鉄含有白銅合金が改善された機械的特性を示し、572°Fまでの圧力容器構築に使用されます。

物理的特性

白銅の密度は8.9 kg/dm³ですが、ニッケル含有量が多いほど密度は変動します。ニッケル含有量は白銅合金の色にも影響します。ニッケルが添加されると銅の色は明るくなり、例えば15%ニッケルの組成はほぼ銀白色です。光沢と色の純度はニッケル含有量とともに増します。

Cu-Ni合金の電気抵抗率もニッケル含有量とともに急上昇し、これが白銅合金が高精度抵抗器の抵抗線に使用される理由です。白銅合金の高い熱電力は注目に値します。合金中45%ニッケル含有量は、高く均一な電磁場を生成し、熱電対への使用に適しています。

抗菌特性

白銅合金は本質的に抗菌性を持ちます。白銅合金で作られた頻繁に触れる表面を定期的に清掃することで、病原菌を除去できます。病院環境では、銅-ニッケル合金で作られた機器やタッチ面を配置することが、従来の消毒方法を補完する方法となります。白銅合金の優れた耐久性、強度、耐食性が、抗菌タッチ面用途で人気の選択肢となっています。

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