4. Медно-никелевые сплавы
Медно-никелевые сплавы обладают более высокой коррозионной стойкость по сравнению с медью и др. сплавами на ее основе, это обусловлено образованием на их поверхности прочной оксидной пленки, обладающей хорошими защитными свойствами. Одно из преимуществ этих сплавов устойчивость против коррозионного растрескивания под действием аммиака. Это свойство медно-никелевые сплавы, применяемых в виде труб для конденсаторов и теплообменных аппаратов, особенно важно, т.к. аммиак часто присутствует в загрязненной воде. Медно-никелевые сплавы подвержены только поверхностной коррозии.
Сухие газы (галогены) и углекислый газ при комнатной температуре на медно-никелевые сплавы практически не действуют, но с повышением температуры и влазности скорость коррозии их заметно увеличивается. В органических кислотах и щелочах медно-никелевые сплавы корродируют незначительно, но в минеральных кислотах, особенно в азотной кислоте и кислых солях скорость их коррозии высока. В расплавленных металлах (Sn, Pb, Zn, Al) медно-никелевые сплавы легко разрушаются.
Стойкость никеля против высокотемпературного окисления (окалиностойкость) существенно выше, чем у меди. По окалиностойкости медно-никелевые сплавы занимают промежуточное место между медью и никелем. Пр высокотемпературном окислении никеля образуются два оксидных слоя: внутренний – светло-зеленый и внешний – темно-зеленый. Оба этих слоя состоят из NiO, но отличаются количеством кислорода. Оксидная пленка на поверхности никеля обладает лучшеми защитными свойствами, чем оксидные пленки на поверхности меди, одэтому никель более стоек против высокотемпературного окислении.
Диаграмма Cu-Ni
Диаграмма состояния Сu—Ni характеризуется образованием в процессе кристаллизации непрерывного ряда твердых растворов (Сu, Ni) с гранецентрированной кубической структурой. Установлено равновесие Ж ↔ Газ с азеотропным минимумом при температуре 2500 °С и концентрации 50—60 % (ат.) Ni; указывается на наличие области расслоения на две фазы (газообразный и жидкий растворы разного состава) при концентрации 60—100 % (ат.) Ni. В интервале концентраций 0-60 % (ат.) Ni область расслоения настолько узка, что практически вырождается в прямую линию.
Медно-никелевые сплавы условно разделяют на конструкционные и электротехнические. К конструкционным медно-никелевым сплавам относятся коррозионностойкие пита мельхиор, сплавы меди, никеля, и цинка типа нейзильбер коррозионностойкие упрочняющиеся сплавы меди, никеля и алюминия типа куниаль.
4.1. Мельхиор (Cu-Ni-Fe-Mn)
Мельхиор —двойные и более сложные никелевые сплавы, в которых содержится 18—30% Сu. По ГОСТ 492—52 выпускается 2 марки мельхиора: МНЖМц 30-0,8-1,0(29,0— 30,0% Ni, 0,6-1,0% Fe, 0,8-1,3% Мn, остальное — медь) и МН19 (18,0—20,0% Ni, остальное — медь).
Мельхиор - однофазный сплав, представляющий собой твёрдый раствор, поэтому они хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состоянии ; после отжига имеет предел прочности около 400 Мн/м2 (40 кгс/мм2). Наиболее ценное свойство Мельхиор — высокая стойкость против коррозии в воздушной атмосфере, пресной и морской воде. Увеличенное содержание никеля, а также добавки железа и марганца обеспечивают повышенную коррозионную и кавитационную стойкость, особенно в морской воде и в атмосфере водяного пара.
Мельхиор марки МНЖМцЗО-0,8-1,0 обладает большой стойкостью в среде парового конденсата. По устойчивости против действия ударной (турбулентной) коррозии он превосходит практически все другие известные сплавы. Благодаря этим свойствам мельхиор (марки МНЖМцЗО-0,8-1,0 применяется для конденсаторных труб морских судов, работающих а особо тяжелых условиях. Мягкие конденсаторные трубы, изготовляемые в соответствии с ГОСТ 10092—62, имеют временное сопротивление не менее 8 кГ/мм2 и относительное удлинение в пределах '23%, а полутвердые трубы 50 кГ/мм2 и 10% соответственно.
Мельхиор марки МН19 применяется для изготовления монеты, деталей точной механики, медицинского инструмента, сеток, столовой посуды и других изделий.