Αντοχή στη διάβρωση του μπρούντζου
Ο μπρούτζος είναι ένας γενικός όρος για όλα τα κράματα χαλκού εκτός από τον ορείχαλκο και τον λευκό χαλκό. Ονομάζεται γενικά σύμφωνα με το πρώτο κύριο στοιχείο προσθήκης, όπως μπρούτζος κασσίτερος, μπρούτζος αλουμινίου, μπρούτζος από πυρίτιο, μπρούτζος μαγγανίου κ.λπ. Σε σύγκριση με τον ορείχαλκο, ο μπρούντζος έχει υψηλότερη αντοχή και αντοχή στη διάβρωση. Σε ορισμένα περιβάλλοντα, ο μπρούτζος έχει χειρότερη αντοχή στη διάβρωση από τον λευκό χαλκό. Ως ανθεκτικά στη διάβρωση δομικά υλικά, τα πιο πρακτικά είναι ο μπρούτζος κασσίτερος, ο μπρούτζος από αλουμίνιο και ο μπρούτζος πυριτίου. Τα χαρακτηριστικά αντοχής στη διάβρωση αυτών των τριών κραμάτων παρουσιάζονται παρακάτω. \
1. Κασσίτερος μπρούτζος
Υπάρχουν τρεις ευρέως χρησιμοποιούμενοι μπρούτζοι από κασσίτερο, με περιεκτικότητα σε κασσίτερο 5%, 8% και 10% αντίστοιχα. Η αντοχή τους στη διάβρωση αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε κασσίτερο. Οι μηχανικές του ιδιότητες, η αντοχή στη φθορά και η ικανότητα χύτευσης είναι καλύτερες από τον καθαρό χαλκό και η αντοχή του στη διάβρωση είναι επίσης υψηλότερη από τον χαλκό.
Ο μπρούτζος κασσίτερος έχει καλή αντοχή στη διάβρωση στην ατμόσφαιρα. Ένα πυκνό φιλμ διοξειδίου του κασσιτέρου σχηματίζεται στην επιφάνεια του μπρούτζου κασσίτερου στην ατμόσφαιρα. Καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε κασσίτερο, το φιλμ διοξειδίου του κασσιτέρου γίνεται πιο πυκνό και παχύτερο και η αντίσταση στη διάβρωση είναι καλύτερη. . Ο ρυθμός διάβρωσης του κράματος Cu{0}}Sn στην ατμόσφαιρα είναι μόνο 0.00015 ~0,002 mm/έτος και είναι επίσης πολύ ανθεκτικός στη διάβρωση σε γλυκό νερό και θαλασσινό νερό (<0.05mm/year).
Έχει επίσης καλή αντοχή στη διάβρωση σε αραιά μη οξειδωτικά οξέα και διαλύματα αλάτων. αλλά σε διαλύματα νιτρικού οξέος, υδροχλωρικού οξέος και αμμωνίας, δεν είναι τόσο ανθεκτικό στη διάβρωση όσο ο καθαρός χαλκός.
Ο μπρούτζος με υψηλή περιεκτικότητα σε κασσίτερο (8%~10%) έχει υψηλή αντοχή στη διάβρωση. Ο μπρούτζος κασσίτερος δεν είναι ούτε επιρρεπής σε ρωγμές λόγω διάβρωσης λόγω καταπόνησης ούτε σε διάβρωση ντετίνης.
Επειδή ο μπρούτζος κασσίτερος έχει καλή αντοχή στη φθορά, χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή αντλιών, βαλβίδων, γραναζιών, ρουλεμάν, στρόφιγγων και άλλων εξαρτημάτων που απαιτούν αντοχή στη φθορά και τη διάβρωση.
2. Χάλκινο αλουμίνιο
Η περιεκτικότητα σε αλουμίνιο είναι συνήθως 9% έως 10%, και μερικές φορές προστίθενται Fe, Mn, Ni και άλλα στοιχεία. Οι ιδιότητες χύτευσης του δεν είναι τόσο καλές όσο ο μπρούτζος κασσίτερος, αλλά η αντοχή και η αντοχή του στη διάβρωση είναι υψηλότερες από τον μπρούτζο κασσίτερο.
Η υψηλή αντοχή στη διάβρωση του μπρούντζου αλουμινίου οφείλεται κυρίως στο σχηματισμό μιας πυκνής και σταθερά προσκολλημένης προστατευτικής μεμβράνης μικτού οξειδίου από χαλκό και αλουμίνιο στην επιφάνεια του κράματος, η οποία έχει την ικανότητα να αυτοθεραπεύεται αφού καταστραφεί. Εάν υπάρχουν ελαττώματα όπως εγκλείσματα οξειδίων στην επιφάνεια του κράματος, η ακεραιότητα του φιλμ θα καταστραφεί και θα προκληθεί τοπική διάβρωση. Επομένως, η αντίσταση στη διάβρωση του χαλκού αλουμινίου σχετίζεται με τη διαδικασία κατασκευής.
Η αντοχή στη διάβρωση του μπρούτζου αλουμινίου επηρεάζεται από τη σύνθεση και τη δομή του κράματος. Η αντοχή στη διάβρωση του θαλασσινού νερού ενός μονοφασικού κράματος αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε αλουμίνιο. Η αντοχή στη διάβρωση είναι καλύτερη όταν το δυαδικό μπρούτζο αλουμινίου περιέχει 8%-9% αλουμίνιο. Ο ρυθμός διάβρωσης ενός πολυφασικού κράματος a+B είναι υψηλότερος από εκείνον του μονοφασικού κράματος. Η δομή μαρτενσίτη του κράματος Cu-Al με ευτεκτοειδή σύνθεση (11,9% αλουμίνιο) είναι πιο ανθεκτική στη διάβρωση του θαλασσινού νερού από τη δομή του περλίτη, επειδή η φάση Υ2 (άνοδος) κατακρημνίζεται λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε αλουμίνιο κατά τη διάρκεια της αργής ψύξης, με αποτέλεσμα τη διάβρωση της αφαλάτωσης τάση. Όταν η περιεκτικότητα σε αλουμίνιο είναι μεγαλύτερη από 11,5%, η τάση αφαλάτωσης του κράματος Cu-Al αυξάνεται.
Το αλουμίνιο μπρούντζο είναι σταθερό στο γλυκό νερό και στο θαλασσινό νερό και είναι ακόμη και ανθεκτικό στη διάβρωση στα μεταλλικά νερά. Είναι πολύ σταθερό σε ατμό υψηλής θερμοκρασίας πάνω από 300 βαθμούς. Το μείγμα ατμού και αέρα δεν έχει καμία επίδραση στη διάβρωση του μπρούντζου αλουμινίου.
Σε όξινα μέσα, ο μπρούτζος αλουμινίου έχει υψηλή αντοχή στη διάβρωση. Είναι πολύ ανθεκτικό στη διάβρωση σε θειικό οξύ, ακόμη και σε υψηλές συγκεντρώσεις (περίπου 75%) και σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Είναι επίσης εξαιρετικά ανθεκτικό στη διάβρωση σε αραιό υδροχλωρικό οξύ, αλλά όχι σε υψηλότερες συγκεντρώσεις (20%) ή σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Σταθερός; Δεν είναι ανθεκτικό στη διάβρωση σε νιτρικό οξύ. αλλά είναι ανθεκτικό στη διάβρωση σε αραιά διαλύματα φωσφορικού οξέος, οξικού οξέος, κιτρικού οξέος και άλλων οργανικών οξέων.
Σε αλκαλικά διαλύματα, το αλκάλιο μπορεί να διαλύσει την προστατευτική μεμβράνη, προκαλώντας σοβαρή διάβρωση του χαλκού αλουμινίου. Ο μπρούτζος αλουμινίου με υψηλή περιεκτικότητα σε αλουμίνιο έχει τάση διάβρωσης λόγω τάσης, κυρίως λόγω του διαχωρισμού του αλουμινίου στα όρια των κόκκων, που προκαλεί επιλεκτικότητα κατά μήκος των ορίων των κόκκων. Η οξείδωση προάγει την καταστροφή του φιλμ οξειδίου υπό πίεση. Η προσθήκη λιγότερου από 0,35% Sn ή η ανόπτηση σε χαμηλή θερμοκρασία μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά την τάση διάβρωσής του.
3.Σίλικον μπρούτζο
Οι κοινώς χρησιμοποιούμενοι μπρούτζοι πυριτίου περιλαμβάνουν χαμηλό πυρίτιο (1%~2%) και υψηλό πυρίτιο (2,5%~3%). Το πρώτο έχει παρόμοιες μηχανικές ιδιότητες με τον ορείχαλκο 70Cu-30Zn και παραμορφώνεται εύκολα με ψυχρή επεξεργασία, ενώ η αντοχή του στη διάβρωση είναι παρόμοια με αυτή του καθαρού χαλκού. Ο τελευταίος έχει υψηλή αντοχή και καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση από τον καθαρό χαλκό και ο ορείχαλκος με υψηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο περιέχει συχνά 1% Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του χαλκού πυριτίου Mn είναι οι εξαιρετικές του ιδιότητες χύτευσης και συγκόλλησης. Συχνά χρησιμοποιείται για την κατασκευή δεξαμενών αποθήκευσης και άλλου χημικού εξοπλισμού που λειτουργούν υπό πίεση. Ο μπρούτζος πυριτίου δεν εκπέμπει σπινθήρες κατά την πρόσκρουση και επομένως είναι ιδιαίτερα κατάλληλος για χρήση σε περιοχές με κίνδυνο έκρηξης.
