Legering overzicht
UNS C95800 is een gegoten nikkel-aluminiumbrons, besteld volgens ASTM B148 voor zand-gegoten en centrifugaalgietstukken en volgens ASTM B505 voor continu-gegoten materiaal. Het behoort tot de familie van aluminiumbrons, waarbij aluminium voor sterkte en een hechtend oppervlakteoxide zorgt in plaats van tin of zink. Nikkel- en ijzertoevoegingen verfijnen de microstructuur en stabiliseren de beschermende film, en mangaan verbetert de gietbaarheid en draagt bij aan het corrosiegedrag in chloride-houdend water.
De kwaliteit is geen koper met een hoge- geleidbaarheid. Het wordt geselecteerd waar mechanische sterkte, erosieweerstand en zeewatercorrosieweerstand de ontwerpfactoren zijn, en waar het geleidingspad bijkomstig is.
Chemische samenstelling en mechanische eigenschappen
| Element | Samenstelling (% in gewicht) |
|---|---|
| Koper (Cu) | Rest, nominaal 78 - 83 |
| Aluminium (Al) | 8.5 - 9.5 |
| Nikkel (Ni) | 4.0 - 5.0 |
| Ijzer (Fe) | 3.5 - 4.5 |
| Mangaan (Mn) | 0.8 - 1.5 |
| Silicium (Si) | Maximaal 0,10 |
| Lood (Pb) | Maximaal 0,03 |
In de zandgegoten toestand wordt de kwaliteit gespecificeerd met een minimale treksterkte van ongeveer 585 MPa, een minimale rekvloeigrens van ongeveer 240 MPa bij 0,5 procent en een minimale rek van 15 procent. Het gedraagt zich dus meer als constructiestaal dan als conventioneel brons. Zowel de trek- als de vloeiwaarden zijn aanzienlijk hoger dan die van loodtinbrons. Daarom kan C95800 worden gebruikt voor druk-pomp- en kleplichamen.
Elektrisch en thermisch gedrag
Aluminium, nikkel, ijzer en mangaan zijn allemaal sterke elektronenverstrooiers in vaste oplossing en als intermetallische fasen. Als gevolg hiervan is de elektrische geleidbaarheid van C95800 slechts een kleine fractie van die van puur koper. Wanneer het aluminiumgehalte wordt verhoogd om de sterkte te vergroten, is de daling van de geleidbaarheid nog steiler. Deze afweging-is inherent aan het legeringssysteem en kan niet worden weggenomen door procescontrole.
De thermische geleidbaarheid is eveneens lager dan die van het zachte, hoog{0}}zuivere koper dat wordt gebruikt in warmtewisselaarbuizen, hoewel het nog steeds voldoende is voor lagerhuizen, pakkingbusonderdelen en pomphuizen waar een deel van de warmte moet worden afgevoerd van een wrijvend oppervlak. In de praktijk komt dit cijfer alleen voor bij elektrische apparatuur bij lage- toepassingen op natte of agressieve locaties, zoals terminals en behuizingen in elektrische scheepssystemen, waarbij de prioriteit is dat het onderdeel de omgeving jarenlang overleeft in plaats van dat het een aanzienlijke stroom geleidt.
Corrosiebestendigheid en de beschermende film
De corrosieweerstand van C95800 hangt af van de vorming van een dunne, dichte aluminiumoxidelaag op het blootgestelde oppervlak. Als er zuurstof beschikbaar is, wordt de film onmiddellijk na beschadiging opnieuw-gevormd, wat de basis is van het uitstekende gedrag van de kwaliteit in stromend zeewater.
Chloride-omgevingen.De legering is veel beter bestand tegen put- en spleetaantasting in chloride-houdend water dan messing, en tolereert de hogere stroomsnelheden die voorkomen in zeewaterleidingen en pomphuizen.
Erosie en cavitatie.De aluminiumoxidefilm en de hoge matrixhardheid zorgen voor een goede weerstand tegen erosie-corrosie en tegen cavitatieschade die te zien is op waaiers en propellers.
Zuren en alkaliën.Gedrag is goed in neutrale en licht alkalische oplossingen, en in veel organische media. Sterk oxiderende zuren tasten de legering aan en moeten worden uitgesloten.
Sulfide en vervuild water.De prestaties in zeewater dat waterstofsulfide bevat, zijn inferieur aan die in schoon belucht water, en ont-ontluchte of zwaar vervuilde stromen verminderen de filmstabiliteit.
Ammoniak en aminen.Ammoniakhoudende omgevingen moeten worden vermeden omdat ze spannings--corrosiescheuren in koperlegeringen van deze familie kunnen bevorderen.
Gedrag bij verhoogde temperatuur
De beschermende oxidelaag blijft stabiel en zelf-herstellend tot ver in het hoge- temperatuurbereik zolang de omgeving oxideert. Daarom worden gietstukken van deze familie gebruikt in warm zeewater en proces-watercircuits waar conventioneel messing een versnelde aanval zou ondergaan. De verbetering ten opzichte van gewoon messing komt van de aluminiumoxidefilm en van de nikkel-ijzertoevoegingen die het vasthoudender maken.
Er moeten twee grenzen gerespecteerd worden. Ten eerste hangt het voordeel van de film af van de aanwezigheid van zuurstof; in zuurstof-vrije stromen kan de film zichzelf niet repareren. Ten tweede is de kwaliteit een gietlegering die is geselecteerd op waterige corrosie in plaats van op duurzame droge-oxidatie. De maximale werktemperatuur voor een specifiek onderdeel moet dus worden overeengekomen met de gietleverancier in het licht van de wanddikte, belasting en het werkelijke medium, in plaats van te worden aangenomen op basis van één algemeen cijfer.
Typische toepassingen
Pomphuizen, waaiers, slijtringen en diffusers voor zeewater- en pekelwaterservice
Kleplichamen, schijven, zittingen en stelen voor offshore-, scheeps- en ontziltingswerkzaamheden
Propellers, propellernaven en ascomponenten op schepen en werkboten
Warmtewisselaar- en condensorwaterkasten, pijpplaten en water-kanaalcomponenten
Bouten, klemmen en fittingen blootgesteld aan opspattend zeewater en spatzones
Structurele gietstukken op offshore-platforms en in haveninstallaties
Selectie- en verwerkingsnotities
C95800-gietstukken worden normaal gesproken geleverd als zandgietstukken, centrifugaalgietstukken of continu gegoten staaf en buis, zonder dat een verhardende warmtebehandeling vereist is. Controle door de gieterij van de giettemperatuur en voeding is belangrijk omdat de legering een breed bevriezingsbereik heeft en gevoelig is voor verspreide micro-krimp als de praktijk slecht is; voor druk-vasthoudende onderdelen, radiografisch of kleurstof-penetrant onderzoek en hydrostatisch onderzoek moeten bij de bestelling worden gespecificeerd.
Voor de fabricage is lassen mogelijk met behulp van een passend nikkel-aluminiumbronsvulmiddel en een zorgvuldig gecontroleerde procedure, maar de warmte-inbreng moet worden beperkt om verlies van aluminium en de vorming van brosse fasen in de door hitte beïnvloede zone te voorkomen. De bewerking is vergelijkbaar met die van staal met gemiddelde-sterkte, maar het materiaalwerk-hardt uit bij de snede, dus zware, positieve voedingen met scherp gereedschap hebben de voorkeur boven lichte schuursneden. Als een onderdeel in contact komt met chloride-houdend water, vermijd dan ontwerpen met stilstaande spleten en specificeer een oppervlakteafwerking die de vorming van afzettingen tegengaat.
Veelgestelde vragen
Vraag: Is C95800 een koperlegering met hoge- geleidbaarheid?
Nee. De elektrische geleidbaarheid is een kleine fractie van die van puur koper, omdat aluminium, nikkel, ijzer en mangaan allemaal elektronen verstrooien. Het is gespecificeerd voor sterkte en corrosiebestendigheid, niet voor stroomgeleiding.
Vraag: Waarom is C95800 zo goed bestand tegen zeewater?
Er vormt zich spontaan een dunne, dichte aluminiumoxidefilm op het oppervlak, die zich snel opnieuw-vormt als deze wordt beschadigd in belucht water. Nikkel en ijzer verbeteren de stabiliteit van de film bij chloridegebruik.
Vraag: Welke normen zijn van toepassing op C95800-gietstukken?
ASTM B148 heeft betrekking op zand-gegoten en centrifugaalgietstukken voor marine- en andere toepassingen, en ASTM B505 heeft betrekking op continu-gegoten koperlegeringen. De specificatie en productvorm dienen altijd samen te worden vermeld.
Vraag: Hoe sterk is C95800 vergeleken met gewoon brons?
Het is aanzienlijk sterker. Zandgegoten materiaal is gespecificeerd met een minimale treksterkte van ongeveer 585 MPa en een vloeigrens van ongeveer 240 MPa, waardoor het kan worden gebruikt voor het drukhouden- van pomp- en kleplichamen.
Vraag: Is C95800 geschikt voor droge oxidatie bij hoge- temperaturen?
De beschermende film werkt het beste in belucht water. De legering is niet bedoeld als een droge, hoge--temperatuur-oxidatie--bestendige kwaliteit, dus een werktemperatuur voor een specifieke toepassing moet met de leverancier worden overeengekomen.
Vraag: Kan C95800 worden gelast?
Ja, met een bijpassende nikkel-aluminiumbronsvuller en een gecontroleerde procedure. De warmte-inbreng moet worden beperkt om aluminiumverlies en de vorming van brosse fasen in de las- en hitte-zone te voorkomen.
