Koper Nikkel is een oranjerood metaal met uitstekende elektrische geleidbaarheid, corrosiebestendigheid en antibacteriële eigenschappen. Nikkel is een glanzend, zilverkleurig metaal met een hoge sterkte, taaiheid en chemische bestendigheid.
Door deze twee metalen in verschillende verhoudingen op metallurgisch niveau te combineren, ontstaan koper-nikkellegeringen (CuNi). Deze legeringen benutten de voordelen van koper en nikkel en bieden een balans tussen corrosiebestendigheid, ductiliteit en thermische en elektrische geleidbaarheid.
Inzicht in de soorten koper-nikkellegeringen, hun samenstelling en eigenschappen, voordelen, nadelen, toepassingen en kostenimplicaties kan helpen bij het CNC-bewerkingsmateriaal selectie of een ander productieproject. Laten we deze aspecten van CuNi-legeringen eens in detail bespreken.
Wat is koper-nikkellegering?
Kopernikkel onderdelen
Een koper-nikkellegering, CuNi-legering of koper-nikkellegering verwijst allemaal naar een metaallegering die gevormd wordt door de metallurgische combinatie van koper en nikkel. Het pure koper en nikkel worden samengesmolten en in verschillende vormen gegoten. Hierbij wordt de legering gegoten met een microstructuur die uniek is voor beide basismetalen. De nikkelatomen worden in het koperrooster opgenomen en vormen een nieuwe, continue FCC-kristalstructuur.
Zoals elke andere legering materiaalDe verhouding van legeringselementen in het mengsel kan variëren afhankelijk van het type legering. In Cu-Ni-legeringen varieert het percentage nikkel van 10 tot 45%. Naarmate de hoeveelheid nikkel in de samenstelling toeneemt, wordt het taaier, maar minder bewerkbaar. Legeringen met
Naast koper en nikkel worden ook mangaan en ijzer in kleine hoeveelheden toegevoegd, ongeveer 2%. Deze additieven verhogen de corrosiebestendigheid verder. Tin en aluminium worden ook aan sommige legeringen toegevoegd om ze geschikter te maken voor toepassingen met hoge prestaties.
Fysische eigenschappen van koper-nikkellegeringen
Koper-nikkellegeringen roesten niet snel, zijn goed ductilair en kunnen worden gevormd tot pijpen, buizen en complexe onderdelen. Bovendien hebben ze een hogere dichtheid dan zuiver koper.
| Appartementen | Cu-Ni 90/10 | Cu-Ni 70/30 |
| Dichtheid (g·cm⁻³) | 8.9 | 8.95 |
| Soortelijke warmte (J·kg⁻¹·K⁻¹, ≈20°C) | 377 | 377 |
| Thermische geleidbaarheid (W·m⁻¹·K⁻¹, ≈20°C) | 50 | 29 |
| Lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt (10⁻⁶ K⁻¹, 10–300°C) | 17 | 16 |
| Elektrische geleidbaarheid (% IACS) | 9% IACS | 4% |
Mechanische eigenschappen van koper-nikkellegeringen
Koper-nikkellegeringen hebben een goede mechanische sterkte, slijtvastheid en vermoeiingsweerstand. Ze bieden ook een goede rek en een matige hardheid.
| Appartementen | Cu-Ni 90/10 | Cu-Ni 70/30 |
| Young's modulus (GPa) | 135 | 150-152 |
| Schuifmodulus (GPa) | 50 | 57 GPa |
| Poisson's verhouding | 0.34 | 0.34 |
| Treksterkte (MPa) | 300–420 MPa | 372-517 |
| Opbrengststerkte (MPa) | 100 MPa | 120-130 |
| Rek (%) | 30% | 30-45% |
| Hardheid (HV) | 85-95 | 95-110 |
Probeer Prolean nu!
Soorten koper-nikkellegeringen
Soorten CuNi-legeringen
Afhankelijk van de percentages nikkel en koper in de samenstelling, zijn er verschillende soorten kopernikkel, elk met licht verschillende eigenschappen. Het omvat Cu-Ni 90/10, Cu-Ni 70/30, Cu-Ni 80/20 en Cu-Ni 75/25.
Laten we kort ingaan op deze legeringen van koper en nikkel:
Cu-Ni 90/10
Deze legering bevat 90% Cu en 10% Ni, terwijl mangaan en ijzer in ongeveer 1% zijn toegevoegd. U kunt dit beschouwen als een equivalent van de UNS C70600-legering. Bovendien is het een materiaal van maritieme kwaliteit dat een goede ductiliteit, lasbaarheid en corrosiebestendigheid in zeewater biedt. Cu-Ni 90/10 wordt gebruikt in maritieme hardware, leidingen, scheepsbouw en warmtewisselaars.
Cu-Ni 70/30
Het verhoogde nikkelgehalte verhoogt de mechanische sterkte en corrosiebestendigheid. Het heeft iets betere rekeigenschappen. De 70/30-legering is ook bestand tegen roestvorming in stromend water en in een maritieme omgeving. Bovendien is het gelijkwaardig aan de UNS C71500-legering.
U kunt dit gebruiken voor toepassingen met hogere mechanische belastingen, zoals waterzuiveringsinstallaties, offshore leidingen en condensorbuizen. Het hogere percentage nikkel verhoogt echter de legeringskosten.
Cu-Ni 80/20
Cu-Ni 80/20 is equivalent aan Cu-Ni 80/20 en wordt ook wel de tussenliggende kwaliteit van Cu-Ni 90/10 en 70/30 genoemd. Het biedt een goede corrosiebestendigheid en iets minder mechanische sterkte. Toepassingen zijn te vinden in buizen, bedrading, architectuur en decoratie, en sommige zeewaterhardware.
Cu-Ni 75/25
Dit type koper-nikkellegering is populair bij het slaan van munten en de productie van decoratieve objecten. Het biedt uitstekende corrosiebestendigheid, goede ductiliteit, slijtvastheid en esthetische aantrekkingskracht. Er is ook een 75/25-legering verkrijgbaar die geoptimaliseerd is voor metaalstansen.
Voordelen van koper-nikkellegeringen
De koper-nikkellegeringen benutten de eigenschappen van beide basismetalen en bieden diverse voordelen tijdens de productie. De legeringen zijn zeer corrosiebestendig. Bovendien kunnen ze tot gewenste onderdelen worden gevormd en gerecycled.
Bovendien zijn kopernikkelen superieur aan zink- en koperlegeringen als het gaat om maritieme en zware omstandigheden.
Laten we nu eens kijken naar de vijf belangrijkste voordelen van koper-nikkellegeringen:
- Corrosiebestendigheid: Kopernikkellegeringen bieden een superieure corrosiebestendigheid in zout water en andere zware omstandigheden.
- Antibacterieel: Ze zijn antibacterieel en geschikt voor sommige farmaceutische en cryogene toepassingen. Ze zijn ook nuttig in mariene omgevingen omdat ze de groei van mariene organismen afremmen.
- Thermische stabiliteit: Cu-Ni-legeringen verliezen hun eigenschappen niet bij hoge temperaturen, meestal tot 650 °C. Bovendien zijn ze bestand tegen cyclische thermische belasting.
- Bewerkbaarheid en vervormbaarheid: De kopernikkels kunnen met een CNC-machine tot complexe onderdelen worden bewerkt, terwijl de platen met behulp van fabricageprocessen in verschillende vormen kunnen worden gevormd. De onderdelen kunnen ook worden verbonden door middel van lassen en solderen.
- Geleidbaarheid: De legeringen bezitten uitstekende warmteoverdrachtseigenschappen en elektrische geleidbaarheid. Ze zijn daarom zeer geschikt voor bedrading, connectoren en warmtewisselaars.
Nadelen van koper-nikkellegeringen
Hoewel kopernikkels zeer bruikbare materialen zijn bij machinale bewerking en metaalbewerking, hebben ze ook enkele beperkingen. Met name de kosten en de beperkte bewerkbaarheid van sommige soorten.
Hieronder volgen de nadelen van kopernikkellegeringen:
- Duurder dan andere legeringen: Vergeleken met aluminium extrusie legering en roestvrij staal legeringen, kopernikkel is duurder.
- bewerkbaarheid: Sommige soorten, zoals Cu-Ni 70/30, zijn minder goed te bewerken en vereisen mogelijk gereedschap met een harde coating.
- Gevoelig voor lasverontreiniging: Hoewel Cu-Ni-legeringen een hoge lasbaarheid hebben, zijn ze gevoeliger voor lasvervuiling en vereisen ze een nauwkeurige temperatuurregeling.
Probeer Prolean nu!
Toepassingen van koper-nikkel (CuNi) legeringen
Vanwege verschillende gunstige eigenschappen worden CuNi-legeringen gebruikt in de maritieme, pijpleiding-, elektrotechnische, architectonische en andere sectoren. Vaak zijn dit de beste alternatieven voor roestvast staal in zeewatersystemen en -componenten.
Laten we eens kijken naar de belangrijkste toepassingen:
Koper-nikkelbuizen en pijpnippels 
Pijpnippel
De biobrandstofbestendigheid en corrosiebestendigheid maken koper-nikkelleidingen uitstekend geschikt voor gebruik onder zeewater en op offshoreplatforms. Pijpnippels zijn dan ook korte stukken pijp met schroefdraad aan beide uiteinden; ze worden gebruikt in fittingen en leidingverlengingen.
Application Voorbeelden: fittingen, flenzen, kleppen, offshore-leidingen, inlaat-/uitlaatsystemen, leidingen voor corrosieve vloeistoffen in de industrie.
Koellussen
CuNi-koperlussen
Koelcircuits zijn een netwerk van gesloten of halfgesloten buizen. Ze laten het koelmiddel naar binnen stromen en worden gebruikt om de warmte van machines, gereedschappen, apparatuur en systemen af te voeren. Dankzij de uitstekende warmteoverdrachtseigenschappen is kopernikkel geschikt voor deze toepassing.
Application Voorbeelden: zeewaterkoelcircuits, HVAC & koeling, energiecentrales, condensors, etc.
Scheepsbouw
Zeewaterleidingsysteem
Kopernikkel wordt gebruikt in de scheepsbouw, interieurbouw en diverse hulpsystemen. De sterkte van kopernikkel, duurzaamheid, geringe neiging tot biofouling en weerstand tegen zeewatererosie maken ze bruikbaar in de scheepsbouw.
Application Voorbeelden: Componenten voor onderwaterapparatuur, hydraulische leidingen, offshore-constructies, verwarmingselementen voor lading, pomponderdelen, scheepsrompen en bilge- en ballastleidingen.
Ontziltingsinstallaties
CuNi-legeringen zijn zeer geschikt voor ontziltingsinstallaties, ongeacht of deze een of meerdere fasen hebben. Ze zijn bestand tegen zout water zonder het oppervlak langdurig aan te tasten.
Application Voorbeelden: Leidingen voor verdamperkamer, warmteterugwinningsgedeelte, pekelverwarmerbuizen, sproeiers voor flitskamers, kleppen en fittingen.
Wat is het belang van kopernikkel?
De combinatie van koper en nikkel maakt het mogelijk om beide eigenschappen te benutten. Legeringen worden ductieler dan nikkel en taaier dan koper. Bovendien bieden ze thermische stabiliteit bij hogere temperaturen. Het gebruik van legeringen helpt ook de materiaalkosten te verlagen; de prijzen zijn lager dan die van puur nikkel.
De bovengenoemde eigenschappen maken kopernikkel van groot belang voor maritieme systemen en apparatuur, industriële en zeewaterleidingen, warmtewisselaars en de elektrotechnische industrie.
Bovendien kunt u de eigenschappen naar wens aanpassen door de verhouding van nikkel, koper en andere legeringselementen (kleine hoeveelheden) te wijzigen.
Cu-Ni-legering versus titaniumlegering versus gelegeerd staal 
CuNi versus andere legeringen
Titaniumlegeringen zijn taaier dan CuNi en bieden een hogere sterkte-gewichtsverhouding, maar ze zijn ook duurder. Titanium legering kwaliteiten zoals Ti-6Al-4V, Ti-3Al-2V en Ti-6Al-4V ELI zijn populair bij CNC-bewerking.
Gelegeerd staal wordt gevormd door het legeren van meerdere elementen in ijzer, zoals chroom, nikkel, vanadium, molybdeen, zwavel en fosfor. Ondertussen is het verschil tussen gelegeerd staal versus koolstofstaal is dat koolstofstaal een hoog percentage koolstof bevat, maar dat er niet zoveel legeringsmetalen bij betrokken zijn.
De onderstaande tabel biedt een vergelijkend overzicht van Cu-Ni versus titanium versus staallegering:
| criteria | Cu-Ni-legeringen | Titanium legeringen | Gelegeerd staal |
| Treksterkte | Gemiddeld | Hoog | Hoger dan Cu-Ni, lager dan Ti-legeringen |
| Corrosiebestendigheid | Uitstekend in zeewater | Uitstekend in een agressieve omgeving | Goed |
| Temperatuursbestendigheid | Matig (~300°C) | Uitstekend (tot ~600°C) | Goed tot uitstekend, afhankelijk van de legeringsklasse |
| Gewicht | Gemiddeld | Licht | zwaar |
| Kosten | Matig tot hoog | Hoog | Laag tot matig |
| Gemeenschappelijke toepassingen | Maritieme hardware, warmtewisselaars | Lucht- en ruimtevaart, medische implantaten, chemische verwerking | Automobiel, bouw, machines |
Lees verder:
Opsommen
Wat koper-nikkellegeringen uniek maakt, is hun uitstekende corrosiebestendigheid in zeewater en goede mechanische sterkte. Ze geleiden ook warmte en elektriciteit goed. Daarom kent CuNi uitgebreide toepassingen in de scheepvaart.
Om uiteindelijk de ruwe kopernikkels om te zetten in een bruikbaar onderdeel of product, hebt u productieapparatuur en expertise nodig. ProleanTechWij helpen u bij het vervaardigen van functionele componenten van Cu-Ni met behulp van CNC-frezen, draaien, boren, EDM, metaalvormen en diverse andere technologieën.
Niet alleen kopernikkel, onze CNC-bewerkingsdiensten We bieden meer dan 100 materiaalopties, waaronder metalen, legeringen, kunststoffen en composieten. Daarnaast zijn we ook flexibel in maatwerk en productievolumes. Dien uw ontwerp in op ons offerteplatform of lees de Veelgestelde vragen over ons aanbod.
Veelgestelde vragen
Wat is CuNii?
CuNi is een aanduiding voor koper-nikkellegeringen, ook wel cupronickel genoemd. Ze bestaan uit 10 tot 45% nikkel, 65 tot 90% koper en 1-2% mangaan en ijzer.
Waarvoor wordt een koper-nikkellegering gebruikt?
De koper-nikkellegering wordt gebruikt in omstandigheden zoals zeewater, corrosie en hoge temperaturen.
Is een koper-nikkellegering duur?
Ja, het is duurder dan de meeste andere CNC-bewerkingslegeringen, zoals roestvrij staal en aluminiumlegeringen. De prijs is echter in de meeste toepassingen gerechtvaardigd.
Wat is het sterktebereik van koper-nikkellegeringen?
De exacte sterkte hangt af van het type legering (90/10, 70/30, 80/20) en de warmtebehandeling. De treksterkte ligt echter tussen de 300 en 520 MPa.
Is CuNi-legering veilig?
Ja, CuNi-legering is veilig voor watersystemen, verwarming en condensatie. Sommige kwaliteiten zijn zelfs veilig voor voedselverwerking en medisch gebruik.
0 reacties