Wie einzigartige Cupronickel-Eigenschaften Meereskorrosion und Vogelfang widerstehen

Eine Kupfer-Nickel-Legierung enthält je nach Sorte neben Kupfer und Nickel auch Eisen, Aluminium, Mangan, Zinn, Niob oder Chrom. Die ausgezeichnete Wasserkorrosionsbeständigkeit von Kupfer verbessert in Kombination mit Nickel die Festigkeit und Haltbarkeit von Kupfer-Nickel-Legierungen. Die Salzwasserkorrosionsbeständigkeit ist der Hauptvorteil dieser Superlegierungen, weshalb sie für Schiffsanwendungen besonders bevorzugt werden.

Im Folgenden diskutieren wir einige der einzigartigen Kupfernickel-Eigenschaften und ihre Anwendungen in verschiedenen Branchen.

Einzigartige Kupfernickel-Eigenschaften

Kupfernickel ist ein Gattungsname für Kupfer-Nickel (Cu-Ni)-Legierungen, die üblicherweise eine Konzentrationsteilung von 90/10 Cu-Ni oder 70/30 Cu-Ni aufweisen. Diese Superlegierungen weisen einen niedrigen Wärmekoeffizienten auf, was einen konstanten elektrischen Widerstand bei unterschiedlichen Temperaturen bedeutet. Das Nickel in der Legierung behält auch bei hohen Temperaturen eine hohe mechanische Festigkeit.

Werfen wir einen genaueren Blick auf einige andere einzigartige Kupfernickel-Eigenschaften und wie sie in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt werden.

Korrosionsbeständigkeit

Kupfernickellegierungen sind bekannt für ihre Korrosionsbeständigkeit gegenüber Gasen wie Sauerstoff, Kohlendioxid, Chlorwasserstoff, Chlor, Schwefeldioxid und Fluorwasserstoff sowie nicht oxidierenden Säuren, Laugen und Salzlösungen. Die hohe Korrosionsbeständigkeit ist auf die stabile Schutzschicht auf der Oberfläche durch das Legierungsmetall zurückzuführen. Bei Kupfer-Nickel-Legierungen besteht kein potenzielles Risiko von Spannungsrisskorrosion.

Kupfer-Nickel-Legierungen mit 10–30 % Nickel weisen eine gute Beständigkeit sogar gegen heißes Meerwasser bei hohen Fließgeschwindigkeiten auf. Der Eisengehalt in der Legierung verbessert die Haftung von Schutzbeschichtungen gegen Erosion in Meer-, Brack- und Grubenwasser. Die Korrosionsbeständigkeitseigenschaft von Kupfernickellegierungen macht sie für Meerwasser-Kondensatorsysteme, Entsalzungsanlagen, Rohrleitungen für Chemieanlagen, Offshore-Öl- und Gasförderung und kommerzielle Schifffahrtsanwendungen sehr bevorzugt.

Biobewuchs

Biofouling bezieht sich auf das Anhaften von Schmieralgen, Seepocken, Meeresmoosen, Austern und Muscheln an der Oberfläche von Meeresstrukturen. Wenn eine solche Adhäsion an Strukturen schleift, blockiert sie das Innere von Rohrleitungen und Kondensatoren und erhöht die Belastungen, was sich negativ auf die Systemleistung auswirkt. Aluminium, Stahl, Titan, Beton und Polymer sind anfällig für Fouling und erfordern eine teure Reinigung und das Auftragen von Antifouling-Beschichtungen.

Die komplexen Schutzfilme, die sich auf der Oberfläche von Kupfer-Nickel-Legierungen bilden, widerstehen Makrofouling. Auch wenn längere ruhige Bedingungen zur Ansiedlung von Gräsern und Schalentieren auf der Legierungsoberfläche führen, sind die Organismen locker angelagert und können leicht entfernt werden. Die Beständigkeit gegen Biofouling ist eine der einzigartigen Kupfernickel-Eigenschaften, die es für Meerwasserleitungen, Bootsrümpfe, Wasserkästen, Ummantelungsstrukturen, Einlasssiebe, Pfahlverkleidungen und Gitterkäfige für die Fischzucht geeignet machen.

Mechanische Eigenschaften

Cupronickel-Legierungen zeigen beim Glühen eine gute Zugfestigkeit und eine ausgezeichnete Duktilität. Wenn der Zusammensetzung Aluminium oder Zinn zugesetzt wird, können Kupfer-Nickel-Legierungen hohe Festigkeiten erreichen, die denen von Kohlenstoffstahl entsprechen. Eine 90/10 Cu-Ni-Legierung hat eine Zugfestigkeit von 300 N/mm2 bei 30 % Dehnung.

Kupfer-Nickel-Legierungen zeigen bei niedrigen Temperaturen keine Versprödung. Obwohl die Zugfestigkeit der Legierung bei niedrigen Temperaturen abnimmt, weist sie keine deutliche Verringerung der Dehnung auf, wodurch sie sich sehr gut für kryogene technische Anwendungen eignet. Kupfer-Nickel-Legierungen mit Eisenanteil weisen bei hohen Temperaturen verbesserte mechanische Eigenschaften auf und werden im Druckbehälterbau bei Temperaturen bis 200 °C eingesetzt.

Physikalische Eigenschaften

Die Dichte von Kupfernickel beträgt 8,9 kg/dm3; Je mehr Nickel jedoch die Legierung enthält, desto stärker kann die Dichte variieren. Der Nickelgehalt beeinflusst auch die Farbe von Kupfer-Nickel-Legierungen. Wenn Nickel hinzugefügt wird, wird die Farbe von Kupfer heller; zum Beispiel hat die Legierungszusammensetzung mit 15 % Nickel eine fast silbrig-weiße Farbe. Der Glanz und die Reinheit der Farbe nehmen mit dem Nickelgehalt zu.

Auch der spezifische elektrische Widerstand von Cu-Ni-Legierungen steigt mit dem Nickelgehalt stark an, weshalb Kupfer-Nickel-Legierungen für Widerstandsdrähte in hochpräzisen Widerständen verwendet werden. Bemerkenswert ist die hohe thermoelektrische Kraft von Kupfer-Nickel-Legierungen. Ein Nickelgehalt von 45 % in der Legierung entwickelt ein hohes und gleichmäßiges elektromagnetisches Feld, wodurch es für den Einsatz in Thermoelementen geeignet ist.

Antimikrobielle Eigenschaften

Kupfernickellegierungen sind von Natur aus mikrobiell. Durch regelmäßiges Reinigen häufig berührter Oberflächen aus Kupfer-Nickel-Legierungen können Krankheitserreger eliminiert werden. In Krankenhausumgebungen ist die Platzierung von Geräten und/oder Berührungsflächen aus Kupfer-Nickel-Legierungen eine Möglichkeit, traditionelle Desinfektionsmethoden zu ergänzen. Die hervorragende Haltbarkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Kupfer-Nickel-Legierungen machen sie zu einer beliebten Wahl für Anwendungen mit antimikrobiellen Berührungsoberflächen.

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