B10铜合金是中国国家标准(GB/T 5231)中的牌号,它是一种典型的铜镍合金,在国际上更通用的近似牌号是 C70600(美国UNS系统),常被称为“90-10白铜”或“铜镍10%”。
B10的核心是铜-镍二元系,并添加少量关键元素以优化性能:
铜(Cu): 余量(约88-90%)
镍(Ni): 9.0-11.0% - 核心合金元素,提供固溶强化,显著提高强度、耐蚀性(尤其是海水耐蚀性),并改善抗污性。
铁(Fe): 1.0-1.8% - 关键添加元素。铁能显著提高合金对海水冲刷腐蚀的抵抗力,并细化晶粒。通常要求Fe/Ni ≈ 0.1-0.2时性能最佳。
锰(Mn): 0.5-1.0% - 脱氧剂,改善热加工性能,并有助于提高耐蚀性。
杂质: 严格控制铅(Pb)、磷(P)、硫(S)等含量,以保证其优异的冷热加工性能和耐蚀性。
核心特征: 通过Ni、Fe、Mn的协同作用,B10在保持良好工艺性能的同时,获得了极其优异的耐海水腐蚀能力。
B10铜镍合金之所以被广泛应用,源于其综合性能的卓越平衡。
耐海水腐蚀: 这是B10最突出的优点。它在流动海水、静止海水中都具有极低的腐蚀速率(通常<0.025 mm/年),且能抵抗应力腐蚀开裂和点蚀。表面会形成一层致密、稳定的保护膜(主要含Ni、Cu、Fe的氧化物)。
耐生物污损: 铜离子具有一定的抗海洋生物附着能力,优于许多不锈钢和钛合金。
耐淡水、蒸汽腐蚀: 在冷凝器、热交换器用的淡水、蒸汽侧同样表现良好。
耐高速水流冲刷腐蚀(抗侵蚀性): 得益于铁的添加,它能承受高达3-4米/秒的海水流速。
强度: 抗拉强度(Rm)约为280-350 MPa,高于纯铜和黄铜,低于高强度铝合金或钢,但足以满足管材、板材的结构要求。
塑性: 延伸率(A)可达30%以上,具有良好的冷、热成形能力。
状态: 可通过冷加工(如拉拔、轧制)进行硬化(状态如H58、H80),显著提高强度,但塑性会下降。
导热性: 导热系数约为65 W/(m·K),低于纯铜和黄铜,但仍远高于不锈钢和钛合金,是一种优良的热交换材料。
导电性: 约为纯铜的9%,属于低导电性材料。
可加工性: 焊接性能良好,可采用钎焊、气体保护焊(TIG/MIG)、等离子焊等。切削加工性能一般(约为易切削黄铜的20%)。
无磁性: 是重要的无磁性材料。
美观性: 呈明亮的银白色,类似镍或不锈钢。
特性 | B10铜镍合金 (C70600) | 铝青铜 (如C95800) | 316L不锈钢 | 钛合金 (如Gr.2) |
耐海水腐蚀 | 极优,全面抗蚀 | 优,但可能对选择性腐蚀敏感 | 在低流速、充氧海水中良好;易发生点蚀和缝隙腐蚀 | 最优,几乎完全耐蚀 |
抗冲刷腐蚀 | 极优 | 优 | 一般 | 最优 |
抗生物污损 | 良好 | 一般 | 差 | 差 |
导热性 | 良好 | 中等 | 差 | 差 |
强度 | 中等 | 高 | 高 | 高 |
成本 | 中等偏高 | 中等 | 较低(初始) | 极高 |
可焊性 | 良好 | 较困难 | 优 | 优(需专用设备) |
凭借其卓越的耐海水腐蚀综合性能,B10是海洋工程和沿海电站的关键材料:
船舶与海洋平台:
海水管路系统(如消防、冷却、压载、舱底水管)。
冷凝器和热交换器管。
海上油气生产系统的管路。
电力工业:
滨海及核电站的海水冷却管和冷凝器管(主力应用)。
海水淡化:
多级闪蒸(MSF)和反渗透(RO)装置中的热交换管和管路。
化工与石油化工:
处理海水、盐水、弱酸、弱碱等介质的容器和管道。
B10铜合金(90-10 CuNi)是一种以镍和铁为主要合金元素的高性能铜镍合金。 它的核心优势在于极佳的耐海水腐蚀、抗冲刷腐蚀和抗海洋生物污损的综合能力,同时兼具良好的导热性、工艺性和适中的强度。虽然初始成本高于普通不锈钢,但其超长的使用寿命和极低的维护成本,使其在苛刻的海洋环境中具有极高的全生命周期性价比,成为海水管路和冷凝器系统的标杆性材料之一。对于更高腐蚀要求的场合,会考虑使用镍含量更高的B30(70-30 CuNi, C71500)或蒙乃尔合金(Ni-Cu合金)。