يشير النحاس-نيكل (CU-NI) إلى عائلة من السبائك المكونة في المقام الأول من النحاس (CU) والنيكل (NI) ، مع إضافات صغيرة من عناصر أخرى مثل الحديد أو المنغنيز أو الكروم لتعزيز خصائص محددة. يتم تقدير هذه السبائك لمزيجها الفريد من مقاومة التآكل (خاصة في المياه المالحة) ، والقوة الميكانيكية ، والاستقرار الحراري ، والخصائص المضادة للميكروبات. تشمل درجات النحاس النحاسية المشتركة 70-30 (70 ٪ من النحاس ، و 30 ٪ من النيكل) و 90-10 (90 ٪ من النحاس ، و 10 ٪ نيكل) ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الهندسة البحرية ، والسباكة ، والتطبيقات الصناعية.
يعتمد معدل التآكل في النحاس النيكل على درجة السبائك ، والظروف البيئية (على سبيل المثال ، درجة الحرارة ، الملوحة ، معدل التدفق) ، ووقت التعرض. على العموم:
في مياه البحر: سبائك النحاس نيكل تظهر معدلات تآكل منخفضة للغاية ، عادة0.002–0.02 مم/سنةلدرجة 90-10 و 70-30. يرجع هذا المعدل البطيء إلى تكوين طبقة أكسيد واقية (غنية بالنحاس والنيكل والحديد) التي تمنع المزيد من التدهور.
في المياه العذبة أو البيئات الصناعية: معدلات التآكل أقل ، وغالبًا ما تكون أقل من 0.01 مم/سنة ، ما لم تتعرض للمواد الكيميائية العدوانية (على سبيل المثال ، الأحماض القوية) التي تعطل الطبقة الواقية.
وبالمقارنة ، تتآكل العديد من المعادن الأخرى (على سبيل المثال ، الصلب الكربوني) بمعدلات أسرع 10-100 مرة في مياه البحر ، مما يبرز تفوق النحاس نيكل في مثل هذه الإعدادات.
يمكن تمييز النحاس النيكل عن النحاس النقي من خلال عدة طرق ، استنادًا إلى الخواص البصرية أو الفيزيائية أو الكيميائية:
لون:
النحاس النقي لديه مميزالبرتقالي المحمر البرتقاليهوى.
سبائك النحاس نيكلالذهب الشاحب أو الفضة الرمادية أو البرونز الخفيف(كلما زاد النيكل ، كلما كان اللون البطيء ؛ على سبيل المثال ، 70-30 Cu-Ni فضي مع صبغة صفراء طفيفة).
المغناطيسية:
النحاس النقي غير مغناطيسي.
معظم سبائك النحاس النيكل هي أيضًا غير مغناطيسية ، ولكن بعض الدرجات ذات الحديد المضافة (على سبيل المثال ، 70-30 Cu-Ni مع 1-2 ٪ Fe) قد تظهر جاذبية مغناطيسية ضعيفة.
كثافة:
النحاس النقي لديه كثافة أعلى (~ 8.96 جم/سم).
سبائك النحاس نيكل أقل كثافة قليلاً (على سبيل المثال ، 90-10 Cu-Ni: ~ 8.8 جم/سم ؛ 70-30 Cu-Ni: ~ 8.5 جم/سم). يمكن أن تكشف مقارنة الوزن البسيطة للكميات المتساوية عن الاختلافات.
اختبار كيميائي:
تؤدي إضافة حمض النيتريك إلى النحاس النقي إلى محلول زرقاء خضراء (بسبب أيونات النحاس).
يتفاعل النحاس نيكل ببطء أكثر مع حمض النيتريك ، وقد يحتوي المحلول على صبغة خضراء مع ترسب رمادي (من أيونات النيكل).
الموصلية الكهربائية:
النحاس النقي هو موصل ممتاز (~ 100 ٪ IACs).
النحاس-نيكل لديه انخفاض الموصلية (على سبيل المثال ، 90-10 Cu-Ni: ~ 20 ٪ IACs ؛ 70-30 Cu-Ni: ~ 14 ٪ IACs) ، قابلة للقياس مع مقياس الموصلية.
تتم إضافة النيكل إلى النحاس لتعزيز خصائص المفاتيح ، مما يجعل السبائك أكثر تنوعًا من النحاس الخالص في تطبيقات محددة:
مقاومة التآكل: يحسن النيكل مقاومة مياه البحر والمحلول الملحي والمواد الكيميائية الصناعية (على سبيل المثال ، مركبات الكبريت). تشكل السبائك طبقة أكسيد مستقرة تمنع التآكل ، وتآكل الشقوق ، والكهارة الحيوية للاستخدام البحري (أجسام السفن ، والمبادلات الحرارية) ونباتات تحلية المياه.
القوة الميكانيكية: النحاس النقي هو الدكتايل ولكنه ناعم نسبيا. تؤدي إضافة النيكل إلى زيادة قوة الشد والصلابة ومقاومة التعب ، مما يجعل النحاس النيكل مناسبًا للمكونات الهيكلية (على سبيل المثال ، الأنابيب ، الصمامات) التي تتطلب المتانة تحت الضغط.
الاستقرار الحراري: يحتفظ النحاس نيكل بخصائصه الميكانيكية في درجات حرارة أعلى من النحاس النقي ، مما يجعلها مفيدة في المبادلات الحرارية والأنظمة الصناعية ذات درجة الحرارة العالية.
المظهر والمقاومة التشويه: يمنح النيكل النحاس إنهاءًا فضوليًا ومقاومًا للتشويه ، مما يجعله مثاليًا للعناصر الزخرفية والعملات المعدنية (على سبيل المثال ، النيكل الأمريكي 75 ٪ ، 25 ٪ NI) ، والمجوهرات.
خصائص مضادات الميكروبات: في حين أن النحاس النقي له تأثيرات مضادة للميكروبات ، يحتفظ النحاس نيكل بهذه السمة (بسبب النحاس) مع إضافة المتانة ، مما يجعلها مناسبة للرعاية الصحية أو أسطح الاتصالات الغذائية.
باختصار ، يحول النيكل النحاس إلى سبيكة توازن بين مقاومة التآكل وقوتها ووظائفها ، مما يوسع استخدامه إلى أبعد من حدود النحاس النقي.
