C70600镍白铜(通常称为“铜镍90-10”或“90-10铜镍”)是一种应用非常广泛的铜镍合金。以下是其详细的特性分析:
C70600以其卓越的耐海水腐蚀性能、良好的机械性能和工艺性能,以及相对较低的成本(与更高镍含量的BFe30-1-1相比)而著称,是海洋工程和海水处理领域的“主力军”合金。
铜 (Cu): 余量(约88.7%)
镍 (Ni): 9.0 - 11.0% (提供耐蚀性和强度的核心元素)
铁 (Fe): 1.0 - 1.8% (关键元素,显著提高对高速海水的抗冲刷腐蚀和应力腐蚀开裂能力)
锰 (Mn): 0.5 - 1.0% (脱氧剂,改善热加工性能)
锌 (Zn): ≤ 0.5%
铅 (Pb): ≤ 0.02%
杂质总和: ≤ 0.2%
对应中国牌号:BFe10-1-1
密度: 约8.94 g/cm³
熔点: 约1100 - 1140°C
导电率: 约9% IACS(相对于纯铜,导电性较差,属于中低导电合金)
导热系数: 约50 W/(m·K) (中等导热性)
抗拉强度: 退火态约 275 MPa;硬态(冷加工后)可达 415 MPa 以上。
屈服强度: 退火态约 105 MPa;硬态可超过 345 MPa。
延伸率: 退火态通常 ≥ 30%,塑性良好。
弹性模量: 约 130 GPa。
这是C70600最突出的特点,归功于Ni和Fe的联合作用:
优异的耐海水腐蚀性: 在静止或流动的海水中,腐蚀速率极低(通常<0.025 mm/年)。表面能形成一层致密、牢固、自修复的保护性氧化膜。
抗生物污损: 铜离子具有一定的防海生物(如藤壶、藻类)附着能力,优于不锈钢和碳钢。
抗冲刷腐蚀和空蚀: 铁元素的加入极大地提升了合金在高流速海水(可达3-4米/秒)中的抗侵蚀能力。
耐应力腐蚀开裂: 在海水和海洋大气环境中,对应力腐蚀开裂不敏感,安全性高。
良好的耐淡水、蒸汽和大气腐蚀性。
冷、热加工性: 良好。可顺利进行热挤压、锻造,也能进行冷轧、拉拔等成型。
焊接性: 优秀。可采用常用的气体保护焊(TIG/MIG)、焊条电弧焊等进行焊接,焊接接头性能与母材接近。这是其能广泛应用于管系制造的关键。
钎焊和软焊: 良好。
切削性: 一般(评级约为20%,以易切削黄铜为100%作参考),比纯铜好,但不如铅黄铜。
船舶与海洋工程: 冷凝器、热交换器管、海水管路系统、消防系统、船舶配件。
海水淡化: 多级闪蒸和反渗透装置中的换热管和管道。
电力工业: 滨海电站的冷凝器管、给水加热器管。
化工和石油平台: 用于处理海水、盐水及非氧化性酸溶液的设备。
硬币制造: 许多国家的硬币使用此类合金。
vs. BFe30-1-1 (C71500, 70-30铜镍):
C70600成本更低。
C70600耐海水腐蚀性优异,但C71500在更苛刻环境(如高流速、含砂海水)和还原性酸中表现更佳。
C70600强度、硬度略低于C71500。
vs. 海军黄铜 (C46400):
C70600的耐海水腐蚀性(尤其是脱锌倾向)远优于海军黄铜。
C70600的防海生物附着能力更强。
海军黄铜强度更高,成本更低。
C70600镍白铜是一种在性能、工艺和成本之间取得极佳平衡的工程合金。 它虽然不是强度最高或最耐蚀的铜镍合金,但其综合的耐海水腐蚀性、可焊接性和相对经济的价格,使其成为海水冷却和输送系统的首选材料之一,尤其在船舶制造、滨海电站和海水淡化厂中占据不可替代的地位。
在选择时,若工作环境(海水流速、污染程度、温度)非常严苛,或对强度有更高要求,可考虑升级为镍含量更高的BFe30-1-1 (C71500)。