Starp visiem vara sakausējumiem,alumīnija bronza (īpaši niķeļa{0}}alumīnija bronzas, piemēram, C63000)ir vispiemērotākā jūras videi. Tā pārākums ir saistīts ar izcilu izturību pret koroziju, mehānisko izturību un saderību ar jūras ūdens skarbajiem apstākļiem (augsts sāļums, hlorīda joni, bioloģiska piesārņošana un cikliska mitra{1}}sausa iedarbība). Tālāk ir sniegts detalizēts skaidrojums par to, kāpēc alumīnija bronza pārspēj citus vara sakausējumus (piem., alvas bronzu, misu, varu -niķeli) jūrniecībā, ko atbalsta materiālzinātnes principi un nozares standarti (ASTM B124, ISO 431, NACE MR0175).
Jūras ūdens augstā hlorīda jonu (Cl⁻) koncentrācija (3,5-3,8% no svara) ir ļoti kodīga lielākajai daļai metālu, izraisot punktveida koroziju, plaisu koroziju un dezincifikāciju. Alumīnija bronza to risina, izmantojot divus kritiskus mehānismus:
Pasīvā oksīda plēves veidošanās:
Alumīnijs (Al) sakausējumā reaģē ar skābekli un jūras ūdeni, veidojot blīvu, pielipušoalumīnija oksīda (Al₂O3) pasīvā plēveuz virsmas. Šī plēve ir ķīmiski stabila hlorīdu vidē, jonu necaurlaidīga, un, ja tā ir saskrāpēta vai bojāta,-pašārstējas-, tā ātri pārveidojas, lai novērstu turpmāku koroziju. Atšķirībā no alvas bronzas (Cu-Sn) vai misiņa (Cu-Zn), kuriem trūkst šīs aizsargplēves, alumīnija bronza novērš punktveida koroziju un plaisu koroziju pat ilgstošas -jūras ūdens iegremdēšanas gadījumā.
Izturība pret dezincifikāciju:
Misiņš (piemēram, C26000, C28000) ir pakļauts dezincifikācijai-destruktīvām procesam, kurā cinks (Zn) tiek selektīvi izskalots no sakausējuma, atstājot porainu, trauslu vara matricu. Alvas bronzai ir arī ierobežota hlorīda izturība, kas izraisa virsmas degradāciju. Alumīnija bronza nesatur cinku, un tai ir līdzsvarots Cu-Al-Ni-Fe sastāvs, kas pilnībā novērš dezincifikācijas risku.
Veiktspējas dati:
Saskaņā ar ASTM G44 (sāls izsmidzināšanas testēšana) un jūras iedarbības izmēģinājumiem alumīnija bronza (C63000) parāda<0.1 mm/year corrosion ratejūras ūdenī-salīdzinājumā ar alvas bronzu (C51000: 0,3-0,5 mm/gadā) un misiņu (C26000: 0,8-1,2 mm/gadā). Kritiskajiem komponentiem (piemēram, dzenskrūvēm, vārstiem) tas nozīmē, ka kalpošanas laiks ir 5–10 reizes ilgāks nekā citiem vara sakausējumiem.
Kuģniecības komponenti (piemēram, dzenskrūves, vārpstas, gultņi, sūkņa lāpstiņriteņi) saskaras ne tikai ar koroziju, bet arī ar lielu slodzi, berzi un triecieniem. Alumīnija bronza šeit ir izcila:
Stiepes izturība un cietība:
Rūdītas alumīnija bronzas (C60600) stiepes izturība ir 500-700 MPa un cietība HB 100-130-ievērojami augstāka nekā alvas bronzas (300-500 MPa, HB 80-110) un vara-nica,060C:4 MP1-0-0-060. HB 80-100). Termiski apstrādātā niķeļa-alumīnija bronza (C63000) sasniedz stiepes izturību līdz 900 MPa un cietību HB 220-260, ļaujot tai izturēt lielas slodzes un smilšu, nogulumu vai jūras organismu abrazīvo nodilumu.
Stingrība un noguruma izturība:
Niķeļa (Ni) un dzelzs (Fe) pievienošana uzlabo sakausējuma mikrostruktūru (veidojot intermetāliskas fāzes, piemēram, κ-karbīdus), uzlabojot stingrību un izturību pret ciklisku nogurumu. Tas ir ļoti svarīgi komponentiem, kas pakļauti atkārtotai spriedzei (piemēram, dzenskrūves griežas lielā ātrumā, vārsti bieži atveras/aizveras), jo tas novērš plaisu rašanos un izplatīšanos.
Jūras bioloģiskais piesārņojums (pieķeršanās sārņiem, gliemenēm, aļģēm) palielina kuģu pretestību, samazina efektivitāti un paātrina koroziju, iesprostot jūras ūdeni plaisās. Alumīnija bronza kavē bioloģisko piesārņojumu, izmantojot:
Toksiskums jūras organismiem:
No sakausējuma virsmas izdalās neliels daudzums alumīnija un vara jonu, radot zemas-koncentrācijas toksisku vidi, kas kavē bioplēves augšanu. Lai gan vara -niķeļa sakausējumi arī nodrošina zināmu izturību pret bioloģisko piesārņojumu, alumīnija bronzas augstāka cietība apgrūtina organismiem pieķeršanos virsmai un iekļūšanu tajā.
Vienkārša tīrīšana:
Gludā, blīvā alumīnija bronzas pasīvā plēve vienkāršo tīrīšanu (piem., ar korpusa skrāpēšanu vai apstrādi ar ultraskaņu), nesabojājot sakausējuma izturību pret koroziju -atšķirībā no mīkstākiem sakausējumiem (piemēram, alvas bronzas), kas viegli skrāpējas, radot jaunas korozijas vietas.
Lai izceltu alumīnija bronzas priekšrocības, tālāk ir sniegts līdzās{0}}salīdzinājums- ar citiem jūras vidē izplatītiem vara sakausējumiem:
Jūras lietošanā dominē divas kategorijas, un katra ir optimizēta konkrētiem scenārijiem:
C63000 (niķeļa{1}}alumīnija bronza):
Sastāvs: 85% Cu, 9% Al, 4% Ni, 2% Fe
Izturība: stiepes izturība=700-900 MPa (termiski-apstrādāta), cietība=HB 220-260
Vispiemērotākais: kritiskiem komponentiem, kuriem nepieciešama maksimāla izturība pret koroziju un izturība (piemēram, dzenskrūves, kuģu vārpstas, sūkņu lāpstiņriteņi, ārzonas platformu savienotāji). Atbilst NACE MR0175 skābo pakalpojumu un ASTM B124 jūras bronzas standartiem.
C60600 (10% alumīnija bronzas):
Sastāvs: 90% Cu, 10% Al
Stiprums: stiepes izturība=500-700 MPa (atkvēlināta), cietība=HB 100-130
Vispiemērotākais: ne{0}}kritiskām kuģu sastāvdaļām (piemēram, vārstiem, veidgabaliem, kronšteiniem), kur izmaksas tiek ņemtas vērā, bet izturība pret koroziju joprojām ir būtiska.
Alumīnija bronza (īpaši C63000 niķeļa -alumīnija bronza) ir optimāls vara sakausējums jūras videi, jo irnepārspējama hlorīda korozijas izturības, augstas mehāniskās izturības, nodilumizturības un bioloģiskās piesārņošanas kavēšanas kombinācija. Lai gan tam ir augstākas sākotnējās izmaksas nekā misiņam vai alvas bronzai, tā ilgs kalpošanas laiks, zemās apkopes prasības un spēja izturēt skarbos jūras ūdens apstākļus padara to par visrentablāko izvēli attiecībā uz svarīgākajiem jūras komponentiem. Ārējās tirdzniecības lietojumos, uzsverot tā atbilstību starptautiskajiem standartiem (ASTM, ISO, NACE) un pārbaudītu sniegumu jūrniecības nozarēs (kuģniecība, nafta/gāze jūrā), klienti varēs atpazīt tā vērtības piedāvājumu.
