Lega di rame C95800: conduttività elettrica e resistenza alla corrosione alle alte temperature

Panoramica delle leghe

UNS C95800 è un bronzo fuso al nichel-alluminio, ordinato in base a ASTM B148 per colate in sabbia-e colate centrifughe e in base a ASTM B505 per colate continue-. Appartiene alla famiglia dei bronzi di alluminio, nella quale l'alluminio fornisce resistenza e un ossido superficiale aderente anziché stagno o zinco. Le aggiunte di nichel e ferro affinano la microstruttura e stabilizzano la pellicola protettiva, mentre il manganese migliora la colabilità e contribuisce al comportamento alla corrosione nell'acqua contenente cloruro.

Il grado non è un rame ad alta-conduttività. Viene selezionato laddove la resistenza meccanica, la resistenza all'erosione e la resistenza alla corrosione dell'acqua di mare sono i fattori determinanti della progettazione e dove il percorso conduttivo è incidentale.

Composizione chimica e proprietà meccaniche

Nella condizione di colata in sabbia-il grado è specificato con una resistenza alla trazione minima di circa 585 MPa, un carico di snervamento minimo dello 0,5% di circa 240 MPa e un allungamento minimo del 15%, quindi si comporta più come un acciaio strutturale che come un bronzo convenzionale. Sia i valori di trazione che quelli di snervamento sono nettamente superiori a quelli dei bronzi allo stagno e piombo, motivo per cui C95800 può essere utilizzato per corpi di pompe e valvole contenenti pressione.

Comportamento elettrico e termico

Alluminio, nichel, ferro e manganese sono tutti forti diffusori di elettroni in soluzione solida e come fasi intermetalliche. Di conseguenza la conduttività elettrica del C95800 è solo una piccola frazione di quella del rame puro. Quando il contenuto di alluminio viene aumentato per aumentare la resistenza, la caduta della conduttività è ancora più marcata. Questo compromesso-è inerente al sistema di leghe e non può essere eliminato mediante il controllo del processo.

Allo stesso modo, la conduttività termica è inferiore a quella del rame tenero e di elevata purezza-utilizzato nei tubi degli scambiatori di calore, sebbene rimanga adeguata per alloggiamenti di cuscinetti, componenti di premistoppa e involucri di pompe dove una parte del calore deve essere allontanata da una superficie di sfregamento. In pratica il grado appare nelle apparecchiature elettriche solo in impieghi a bassa-corrente in luoghi umidi o aggressivi, come terminali e alloggiamenti nei sistemi elettrici marini, dove la priorità è che la parte sopravviva nell'ambiente per anni piuttosto che che trasporti una corrente significativa.

Resistenza alla corrosione e pellicola protettiva

La resistenza alla corrosione di C95800 dipende dalla formazione di uno strato sottile e denso di ossido di alluminio sulla superficie esposta. Quando l'ossigeno è disponibile, la pellicola si riforma-immediatamente dopo il danneggiamento, il che è alla base dell'eccellente comportamento del grado nell'acqua di mare corrente.

Ambienti di cloruro.La lega resiste alla vaiolatura e all'attacco interstiziale nell'acqua contenente cloruro-molto meglio dell'ottone e tollera le velocità di flusso più elevate riscontrate nelle tubazioni dell'acqua di mare e negli involucri delle pompe.

Erosione e cavitazione.La pellicola di ossido di alluminio e l'elevata durezza della matrice conferiscono una buona resistenza all'erosione-corrosione e ai danni da cavitazione riscontrati su giranti ed eliche.

Acidi e alcali.Il comportamento è buono in soluzioni neutre e leggermente alcaline e in molti mezzi organici. Gli acidi ossidanti forti attaccano la lega e devono essere esclusi.

Solfuro e acqua inquinata.Le prestazioni nell'acqua di mare contenente idrogeno solforato sono inferiori a quelle dell'acqua pulita e aerata e i flussi de-deareati o fortemente inquinati riducono la stabilità della pellicola.

Ammoniaca e ammine.Gli ambienti contenenti ammoniaca dovrebbero essere evitati perché possono favorire la fessurazione da stress-corrosione nelle leghe di rame di questa famiglia.

Comportamento a temperatura elevata

Lo strato protettivo di ossido rimane stabile e si autoripara-anche nell'intervallo di temperature-elevate finché l'ambiente si ossida, motivo per cui i pezzi fusi di questa famiglia vengono utilizzati nell'acqua di mare calda e nei circuiti dell'acqua di processo-dove un ottone convenzionale subirebbe un attacco accelerato. Il miglioramento rispetto agli ottoni semplici deriva dalla pellicola di ossido di alluminio e dalle aggiunte di nichel-ferro che lo rendono più tenace.

Vanno rispettati due limiti. Innanzitutto, il vantaggio della pellicola dipende dalla presenza di ossigeno; nei flussi-privi di ossigeno la pellicola non può ripararsi. In secondo luogo, il grado è una lega per colata selezionata per il servizio di corrosione acquosa piuttosto che per il servizio di ossidazione a secco-prolungata, quindi la temperatura massima di esercizio per un componente specifico dovrebbe essere concordata con il fornitore del pezzo fuso alla luce dello spessore della parete, del carico e del mezzo effettivo piuttosto che presupporre un singolo dato generico.

Applicazioni tipiche

Corpi di pompe, giranti, anelli di usura e diffusori per servizi con acqua di mare e salamoia

Corpi valvola, dischi, sedi e steli per applicazioni offshore, a bordo di navi e di desalinizzazione

Eliche, mozzi di elica e componenti di alberi su navi e imbarcazioni da lavoro

Scatole dell'acqua per scambiatori di calore e condensatori, piastre tubiere e componenti-canali dell'acqua

Bulloni, fascette e raccordi esposti a spruzzi di mare e zone spruzzi

Getti strutturali su piattaforme offshore e in installazioni portuali

Note sulla selezione e sull'elaborazione

I getti C95800 vengono normalmente forniti come getti in sabbia, getti centrifughi o barre e tubi in colata continua, senza necessità di trattamento termico di indurimento. Il controllo della temperatura di colata e dell'alimentazione in fonderia è importante perché la lega ha un ampio intervallo di congelamento ed è soggetta a micro-ritiro disperso se la pratica è scarsa; per le parti-che trattengono la pressione, è necessario specificare nell'ordine l'esame radiografico o con liquidi penetranti-e il test idrostatico.

Per la fabbricazione, la saldatura è fattibile utilizzando un corrispondente materiale di riempimento in bronzo-nichel-alluminio e una procedura attentamente controllata, ma l'apporto di calore deve essere limitato per evitare la perdita di alluminio e la formazione di fasi fragili nella zona-influenzata dal calore. La lavorazione è simile a quella di un acciaio di media resistenza-ma il materiale lavorato-si indurisce al taglio, quindi avanzamenti positivi e pesanti con utensili affilati sono preferiti rispetto ai tagli con sfregamento leggero. Laddove un componente venga a contatto con acqua contenente cloruro-, evitare progetti con fessure stagnanti e specificare una finitura superficiale che scoraggi la formazione di depositi.

Domande frequenti

D: C95800 è una lega di rame ad alta-conduttività?
No. La sua conduttività elettrica è una piccola frazione di quella del rame puro perché alluminio, nichel, ferro e manganese disperdono tutti gli elettroni. È specificato per robustezza e resistenza alla corrosione, non per conduzione di energia.

D: Perché C95800 resiste così bene all'acqua di mare?
Una pellicola sottile e densa di ossido di alluminio si forma spontaneamente sulla superficie e si riforma-rapidamente se danneggiata in acqua aerata. Il nichel e il ferro migliorano la stabilità del film in servizio con cloruro.

D: Quali standard regolano le fusioni C95800?
ASTM B148 copre getti in sabbia-e centrifughi per servizi navali e di altro tipo, mentre ASTM B505 copre stock di leghe di rame colate-continue. La specifica e la forma del prodotto devono essere sempre citate insieme.

D: Quanto è resistente il C95800 rispetto al bronzo normale?
È notevolmente più forte. Il materiale colato in sabbia-è dotato di una resistenza alla trazione minima di circa 585 MPa e di un carico di snervamento di circa 240 MPa, che ne consente l'utilizzo per pompe di mantenimento della pressione-e corpi valvola.

D: C95800 è adatto per l'ossidazione a secco ad alta-temperatura?
La pellicola protettiva funziona meglio nel servizio acquoso aerato. La lega non è intesa come un grado resistente all'-ossidazione ad alta temperatura-secco, quindi è necessario concordare con il fornitore una temperatura di esercizio per un'applicazione specifica.

D: È possibile saldare C95800?
Sì, con un apposito riempitivo in bronzo-alluminio-nichel e una procedura controllata. L'apporto di calore deve essere limitato per evitare perdite di alluminio e la formazione di fasi fragili nella zona di saldatura e-alterata dal calore.