Tinjauan penelitian dan penerapan paduan tembaga-nikel, termasuk penelitian tentang klasifikasi, sifat dan aplikasi, serta persyaratan kinerja paduan tembaga-nikel
Abstrak: Pesatnya perkembangan industri kelautan telah meningkatkan permintaan terhadap material aplikasi teknik kelautan, termasuk tembaga putih, yang banyak digunakan pada kapal, beberapa pembangkit listrik, dan desalinasi air laut. Karena dapat mengalami erosi dan korosi air laut dalam jangka waktu yang lama, maka jika ketahanan korosi tidak memenuhi persyaratan pemakaian maka akan terjadi kegagalan korosi yang mengakibatkan kerugian yang sangat besar. Oleh karena itu, tembaga putih semakin menarik perhatian karena ketahanannya yang baik terhadap korosi air laut (terutama kinerja korosi erosi yang baik) dan ketahanan terhadap kelelahan korosi, kinerja pemrosesan dingin dan panas yang sangat baik, serta kekuatan tarik yang tinggi, kekuatan luluh, dan sifat lainnya.
Kata kunci : tembaga putih; komposisi; tahan korosi; aplikasi
Nomor klasifikasi CTL: TG146.15 Kode dokumen: A
Dengan berkembangnya industri kelautan, pemilihan material sistem pendingin air laut telah berevolusi dari tembaga TUP awal, kuningan aluminium, dan baja tahan karat menjadi paduan tembaga-nikel saat ini dengan ketahanan yang lebih baik terhadap korosi air laut. Tembaga putih menggunakan nikel sebagai elemen utama dan mengandung sejumlah kecil Fe, Mn dan elemen lainnya untuk membentuk larutan padat fase tunggal kontinu, sehingga memberikan keuletan, ketahanan benturan, dan stabilitas termal yang baik. Pada saat yang sama, larutan padat tembaga dan nikel yang tak terbatas mencegah transformasi fasa selama pemrosesan panas dan dingin selanjutnya, sehingga berdampak kecil pada sifat mekanik dan ketahanan korosi paduan. Artikel ini memperkenalkan berbagai paduan tembaga putih dan penerapannya, serta merangkum kemajuan penelitian paduan tembaga-nikel. Gambar 1 menunjukkan sistem anjungan lepas pantai, dan Gambar 2 menunjukkan persyaratan kinerja material.
1. Klasifikasi paduan tembaga-nikel
Tabel 1 menunjukkan kadar dan komposisi unsur paduan cupronickel. Cupronickel dapat dibagi menjadi cupronickel mangan, cupronickel besi, cupronickel biasa, cupronickel aluminium dan cupronickel seng. Karena kandungan unsur Ni yang berbeda, sifat-sifatnya berbeda, dan kesempatan penerapannya juga berbeda. berbeda. Karena ketahanannya terhadap korosi yang tak tergantikan dan banyak sifat yang lebih unggul dari paduan tradisional, ia memiliki potensi penerapan yang besar.
2. Sifat dan kegunaan paduan tembaga-nikel
Tembaga putih biasa umumnya merupakan paduan struktural tembaga-nikel. Selain ketahanan terhadap korosi yang tinggi, ia juga memiliki sifat mekanik komprehensif yang baik pada suhu tinggi dan rendah, yaitu plastisitas dan ketangguhan yang baik. Umumnya digunakan sebagai batang atau strip. Pada saat yang sama, menambahkan beberapa elemen paduan jejak seperti Fe, Mn, Zn dan Al berdasarkan tembaga putih biasa dapat mencapai persyaratan kinerja khusus dalam aplikasi praktis dan lebih memenuhi kebutuhan industri. Tembaga besi-nikel yang paling banyak digunakan adalah BFe10-1-1 (C70600) dan
gambar.png
BFe30-1-1 (C71500), ketika fraksi massa Ni antara 30% dan 10%, paduan tersebut memiliki rentang pasivasi yang lebih luas dan ketahanan terhadap korosi terbaik. Paduan ini juga memiliki ketahanan yang sangat kuat terhadap erosi dan korosi air laut, dan disebut "paduan teknik kelautan". Aplikasi utama tembaga dan paduan tembaga di bidang teknik kelautan ditunjukkan pada Tabel 2.
Paduan BFe10-1-1 dan BFe30-1-1 memiliki keunggulan berupa ketahanan yang baik terhadap erosi dan korosi air laut, koefisien perpindahan panas yang tinggi, sifat mekanik/pengelasan yang sangat baik, penghambatan adhesi mikroba laut, dll., dan banyak digunakan pada mesin utama dan bantu kapal. Pipa air pendingin, pipa proteksi kebakaran di anjungan produksi minyak lepas pantai, penukar panas di pembangkit listrik, kondensor di pembangkit listrik tenaga nuklir pesisir, dan pemanas air garam di perangkat evaporasi kilat multi-tahap untuk desalinasi air laut [2-4]. Pada saat yang sama, paduan BFe30-1-1 memiliki kekuatan yang lebih tinggi dan juga digunakan pada bagian struktural berkekuatan tinggi seperti poros, pengencang, batang katup, dan flensa beberapa perangkat kelautan. Paduan BFe30-2-2 yang tahan terhadap korosi erosi air laut dan ketahanan korosi pasir dikembangkan untuk mengatasi masalah tingginya kandungan pasir pada air laut di Laut Cina Timur [5]. BFe10-1-1
gambar.png
Sifat mekanik pipa paduan BFe{{0}} dalam keadaan keras harus memenuhi: kekuatan tarik lebih besar dari atau sama dengan 370MPa, kekuatan luluh lebih besar atau sama dengan 150MPa, perpanjangan lebih besar dari atau sama dengan 18%, Kekerasan Vickers Lebih besar dari atau sama dengan 85; ketahanan korosi: jumlah korosi (50 derajat, air laut NaCl 3,5%) Kurang dari atau sama dengan 0,025 mm/a, tidak diperbolehkan korosi lubang. Tembaga putih mangan (paduan BMn3-12) memiliki koefisien resistansi sedang, koefisien suhu resistansi kecil, dan relatif stabil. Karena sifat listriknya yang baik, paduan BMn3-12 dapat digunakan untuk membuat resistor standar dan komponen resistif pada instrumen presisi lainnya. Dengan berkembangnya zaman, kebutuhan akan presisi suatu instrumen semakin tinggi, sehingga penelitian terhadap paduan ini tidak bisa berhenti pada perubahan komposisi dan kandungan paduan tersebut [6]. Melalui proses anil, kegagalan ekstrusi horizontal, dan penarikan, paduan BMn3-12 memiliki batas kembar koheren khusus, yang dapat meningkatkan kekuatan material tanpa mempengaruhi konduktivitas material. Paduan BMn40-1.5 adalah paduan tembaga-nikel listrik yang digunakan lebih awal dari paduan BMn3-12. Karena koefisien ketahanan suhunya yang lebih kecil, ia memiliki ketahanan panas yang lebih baik dan dapat digunakan dalam rentang suhu yang lebih luas. Dibandingkan dengan paduan BMn3-12, paduan BMn40-1.5 memiliki potensi termoelektrik yang lebih tinggi terhadap tembaga, sehingga cocok untuk resistor presisi, resistor geser, transformator pengasutan dan pengatur, serta pengukur regangan resistansi untuk AC [8 ]. Tembaga aluminium-nikel memiliki kekuatan tinggi dan plastisitas serta ketangguhan yang baik. Diantaranya, paduan BAl13-3 sering digunakan untuk membuat komponen tahan korosi berkekuatan lebih tinggi, dan paduan BAl16-1.5 digunakan untuk membuat pegas datar dengan kegunaan penting. Untuk waktu yang lama, untuk meningkatkan kinerja tembaga aluminium-nikel, sejumlah kecil elemen jejak sering ditambahkan untuk membuat matriks tembaga aluminium-nikel yang diperkuat, yang memiliki konduktivitas yang baik dengan tetap mempertahankan kekuatan tinggi untuk memenuhi persyaratan aplikasi praktis . Karena tembaga aluminium-nikel memiliki kekuatan tinggi, konduktivitas listrik tinggi, dan ketahanan aus yang baik, maka tembaga ini dapat digunakan sebagai material potensial untuk rangka timah dan komponen tahan aus [9-11].
Seng cupronickel (paduan BZn18-18BZn15-20) juga disebut "perak Jerman" [12]. Karena tembaga seng-nikel memiliki keunggulan kekuatan tarik yang baik, ketahanan lelah dan ketahanan korosi, maka tembaga ini terutama digunakan sebagai cangkang komponen atau kristal, peralatan medis, bahan konstruksi, dan cangkang instrumen angin [13].
