Qual è la differenza tra bronzo e nichel rame?
1. Composizione
Bronzo:
Componenti primari: rame (Cu) come metallo di base, tipicamente legato con stagno (SN), sebbene i bronzi moderni possano includere altri elementi come alluminio, silicio, manganese o zinco (ad es. Bronzo in alluminio, bronzo del silicio).
Composizione di bronzo di stagno comune: 80–95% Cu, 5-20% SN (altre leghe variano).
Copper-Nickel (Cupronickel):
Componenti primari: rame (Cu) e nichel (NI), spesso con piccole aggiunte di ferro, manganese o zinco per migliorare le proprietà.
Composizioni comuni: 90/10 (90% Cu, 10% Ni) o 70/30 (70% Cu, 30% Ni), con ferro e manganese a volte aggiunti (ad esempio, per applicazioni marine).
2. Proprietà meccaniche
Durezza e forza:
Bronzo: generalmente più duro e più forte del rame puro, con resistenza alla trazione che va da 200-800 MPa (a seconda della lega e della lavorazione). Ad esempio, il bronzo di stagno può raggiungere ~ 300–500 MPa, mentre il bronzo in alluminio può superare i 600 MPa.
Nickel rame: più morbido di molti bronzi, con resistenza alla trazione intorno a 300–700 MPa (ad es. 70/30 Cu-Ni in genere ha ~ 350–650 MPa). È più duttile e meno difficile del bronzo.
Elasticità e duttilità:
Bronzo: può essere fragile se il contenuto di stagno è alto, ma la maggior parte dei bronzi è duttile e adatto per la fusione o la forgiatura.
Copper-Nickel: altamente duttile, anche negli stati lavorati a freddo, rendendolo ideale per formarsi in fogli, tubi o fili.
3. Resistenza alla corrosione
Bronzo:
Resiste la corrosione in acqua dolce e alcune condizioni atmosferiche, ma è più suscettibile alla corrosione dell'acqua salata rispetto al nichel di rame.
Il bronzo di stagno forma uno strato di ossido protettivo, ma in ambienti marini, può sperimentare "dezincification" (se è presente zinco) o erosione dall'acqua in movimento.
Rame-nickel:
Eccellente resistenza alla corrosione in acqua salata, acidi e soluzioni alcaline. Il contenuto di nichel migliora la sua capacità di resistere agli ambienti marini, rendendolo ideale per la costruzione di navi, le tubazioni offshore e gli scambiatori di calore.
Resiste a biofouling (crescita degli organismi marini), un vantaggio chiave nelle applicazioni dell'acqua di mare.
4. Proprietà termiche ed elettriche
Conducibilità termica:
Bronzo: inferiore al rame puro ma ancora relativamente alto (ad es. Bronzo di stagno ha ~ 50–80 W/m · K).
Nickel rame: conducibilità termica inferiore (~ 25–40 W/m · K) a causa dell'influenza del nichel, rendendolo meno adatto per il trasferimento di calore rispetto al bronzo.
Conducibilità elettrica:
Bronzo: conducibilità moderata (10-30% di rame puro), utilizzato in connettori elettrici o componenti in cui è necessaria la conducibilità ma non fondamentale.
Copper-Nickel: bassa conducibilità elettrica (~ 2-5% di rame puro), raramente utilizzato per applicazioni elettriche a meno che non sia desiderata resistenza (ad es. Elementi di riscaldamento).
5. Applicazioni
Bronzo:
Usi storici: statue, monete e arte (ad es. L'età del bronzo).
Applicazioni moderne: cuscinetti, boccole (a causa del basso attrito), valvole, hardware marino (in acqua dolce), strumenti musicali (l'ottone è una lega di zinco di rame, un tipo di bronzo) ed elementi decorativi.
Rame-nickel:
Ingegneria marina: scafi di navi, eliche, tubi dell'acqua di mare e scambiatori di calore.
Industria chimica: attrezzature per la gestione dei fluidi corrosivi.
COINAGE: alcune monete (ad es. Nickel statunitensi, sebbene i moderni nichel statunitensi siano rame con un rivestimento di nichel).
Elettrico: resistori o componenti in cui la bassa conducibilità è intenzionale.
6. Colore e aspetto
Bronzo: in genere ha una tonalità brunastra o dorata, che si oscura nel tempo a causa dell'ossidazione.
Copper-Nickel: mostra un colore grigio argenteo, simile al nichel, a causa del suo alto contenuto di nichel.
Qual è più morbido, rame o nichel?
1. Misure di durezza
Rame (puro):
Durezza MOHS: ~ 2,5–3
Vickers Durezza: ~ 35–40 HV
Morbido e malleabile, facilmente modellato a mano o strumenti.
Nichel (puro):
Durezza MOHS: ~ 4–4.5
Vickers Durezza: ~ 70–100 HV
Più difficile e più resistente alla deformazione, con una maggiore resistenza alla trazione rispetto al rame puro.
2. Differenze di proprietà meccanica
Resistenza alla trazione:
Rame puro: ~ 220 MPa
Nickel puro: ~ 400 MPa
I legami atomici più forti di Nickel e la struttura cristallina gli conferiscono una maggiore resistenza e durezza.
Duttilità:
Entrambi sono duttili, ma il rame è più malleabile (più facile da appiattire nei fogli), mentre il nichel è più duttile (più facile da disegnare nei fili) ma meno malleabile a causa della sua durezza.
3. Implicazioni pratiche
La morbidezza di Copper: lo rende ideale per il cablaggio elettrico (facile da piegare e terminare), tubi idraulici ed elementi decorativi. La sua morbidezza gli consente anche di formare un sigillo in raccordi per tubi senza forza eccessiva.
La durezza di Nickel: lo rende utile per le applicazioni che richiedono resistenza all'usura, come la placcatura sui metalli per prevenire la corrosione o come elemento legabile per rafforzare altri metalli (ad es. In acciaio inossidabile o leghe di rame-nichel).
