ทองแดงกับนิกเกิล: ความแตกต่างในคุณสมบัติ ความนำไฟฟ้า และการใช้งาน

ทองแดงคืออะไร

ทองแดงเป็นโลหะสีน้ำตาลแดง-ที่ใช้กันมาตั้งแต่สมัยโบราณ มีความยืดหยุ่นและเหนียว ซึ่งหมายความว่าสามารถโค้งงอและขึ้นรูปได้โดยไม่แตกหัก ทั้งยังมีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยม ซึ่งทำให้เป็นวัสดุอ้างอิงสำหรับตัวนำไฟฟ้าและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน พื้นผิวทองแดงบริสุทธิ์ที่เพิ่งเปิดออกใหม่จะมีสีส้มสีชมพู- และในอากาศจะค่อยๆ ก่อตัวเป็นออกไซด์หรือคราบที่ป้องกันได้ ซึ่งทำให้โลหะมีความต้านทานการกัดกร่อนในบรรยากาศได้ดี

ในเชิงพาณิชย์ โลหะมีจำหน่ายเป็นทองแดงพิทช์เหนียวด้วยไฟฟ้า ทองแดงฟอสฟอรัส-ดีออกซิไดซ์ หรือทองแดงปลอดออกซิเจน- และแต่ละเกรดเหล่านี้ถูกกำหนดโดยมาตรฐาน เช่น ASTM B152 สำหรับแผ่น แถบ และแผ่น หรือ ASTM B75 และ ASTM B88 สำหรับท่อและท่อ

นิกเกิลคืออะไร

นิกเกิลเป็นโลหะสีเงิน-ที่มีสีทองเล็กน้อย แข็งกว่าทองแดง แต่ยังอ่อนตัวพอที่จะตีเป็นเหรียญหรือขึ้นรูปเป็นเครื่องประดับและฮาร์ดแวร์ได้ มีจุดหลอมเหลวสูงกว่าทองแดงมากและก่อตัวเป็นฟิล์มพื้นผิวแบบพาสซีฟบางๆ ซึ่งให้ความต้านทานที่เป็นประโยชน์ต่อตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหลายชนิด โดยเฉพาะด่าง เนื่องจากการรวมกันดังกล่าว นิกเกิลจึงถูกใช้เป็นองค์ประกอบผสมแทนที่จะเป็นโลหะโครงสร้างในการใช้งานส่วนใหญ่

การเปรียบเทียบตัวต่อตัว-ถึง-

ความแตกต่างในทางปฏิบัติที่ใหญ่ที่สุดเพียงอย่างเดียวคือสี ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโลหะทั้งสองจึงแยกแยะได้ง่ายด้วยตา ประการที่สองคือค่าการนำไฟฟ้า: ทองแดงนำพากระแสของนิกเกิลประมาณสี่เท่าสำหรับหน้าตัดเดียวกัน- ดังนั้นนิกเกิลจึงไม่ถูกใช้เป็นตัวนำในที่ที่มีทองแดง ประการที่สามคือความสามารถด้านอุณหภูมิ: นิกเกิลคงความแข็งแรงที่เป็นประโยชน์ไว้เหนือช่วงการอ่อนตัวของทองแดงมาก

เปรียบเทียบพฤติกรรมการกัดกร่อนและการบริการ

ทองแดงถูกนำมาใช้กลางแจ้งและในระบบน้ำเนื่องจากฟิล์มที่ก่อตัวบนพื้นผิวมีความเสถียรและซ่อมแซมได้เอง- นิกเกิลมีพฤติกรรมแตกต่างออกไป: ขึ้นอยู่กับฟิล์มเฉื่อยที่มีประสิทธิภาพมากในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างสูง แต่มีความเสถียรน้อยกว่าในบรรยากาศที่มีกำมะถัน- ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมชิ้นส่วนที่ชุบนิกเกิล-จึงได้รับการปกป้องด้วยการเคลือบด้านบนในสถานที่ทางอุตสาหกรรมที่มีความรุนแรง ในน้ำทะเลที่ไหล ไม่มีโลหะบริสุทธิ์ใดที่เหมาะสมในตัวเอง ซึ่งนำไปสู่ตระกูลโลหะผสมโดยตรงที่อธิบายไว้ด้านล่าง

คำตอบที่ใช้ได้จริง: ทองแดง-โลหะผสมนิกเกิล

ผู้ใช้อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ไม่ได้เลือกระหว่างทองแดงกับนิกเกิลเลย พวกเขาเลือกส่วนผสมที่มีการควบคุมของทั้งสอง การเติมนิกเกิลลงในทองแดงจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงและปรับปรุงความต้านทานต่อน้ำทะเลที่ไหลได้อย่างมาก ขณะเดียวกันก็รักษาค่าการนำความร้อนไว้เพียงพอที่จะเป็นประโยชน์ในการถ่ายเทความร้อน

C70600 ทองแดง-นิกเกิล 90/10เป็นวัสดุท่อน้ำทะเลและท่อคอนเดนเซอร์มาตรฐานที่ใช้ในโรงไฟฟ้า โรงแยกเกลือ และระบบเรือ

C71500 ทองแดง-นิกเกิล 70/30มีความต้านทานต่อการกัดเซาะและการกระแทกสูงกว่า และใช้ในบริเวณที่มีความเร็วน้ำและสารแขวนลอยสูงกว่า

โลหะผสมนิกเกิลเงินที่ประกอบด้วยทองแดง นิกเกิล และสังกะสีผสมผสานรูปลักษณ์สีเงินเข้ากับการขึ้นรูปที่ดี และใช้สำหรับชิ้นส่วนอุปกรณ์ ช้อนส้อม และเหรียญกษาปณ์

การเติมนิกเกิลในสแตนเลสลำดับแปดถึงสิบสี่เปอร์เซ็นต์ทำให้โครงสร้างออสเทนนิติกของเกรดต่างๆ เช่น 304 และ 316 คงที่ ซึ่งเป็นการใช้นิกเกิลเป็นหลักโดยปริมาตร

ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและท่อคอนเดนเซอร์ในตระกูลทองแดง-นิกเกิลได้รับการระบุตามมาตรฐาน ASTM B111/B111M โดยมีการกำหนดโลหะผสม อุณหภูมิ และขนาดที่แน่นอนสำหรับหน้าที่ที่เกี่ยวข้อง

แนวทางการคัดเลือกและความยั่งยืน

เลือกทองแดงที่มีข้อกำหนดการนำไฟฟ้าหรือความร้อนเป็นข้อกำหนด

เลือกนิกเกิลหรือโลหะผสมนิกเกิล-ที่ต้องการความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง มีความเป็นด่าง หรือคุณสมบัติเฉพาะทางแม่เหล็กหรือไฟฟ้าเคมี

เลือกโลหะผสมทองแดง-นิกเกิลที่เกี่ยวข้องกับน้ำทะเลหรือน้ำหล่อเย็นกร่อย และต้องมีทั้งความต้านทานการกัดกร่อนและการถ่ายเทความร้อน

โปรดจำไว้ว่าโลหะทั้งสองผลิตจากแร่ธรรมชาติและสามารถรีไซเคิลได้ไม่จำกัดโดยไม่สูญเสียคุณสมบัติ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมทั้งสองจึงคงมูลค่าเศษเหล็กไว้สูงเมื่อหมดอายุการใช้งาน

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทองแดงและนิกเกิล?
สีและการนำไฟฟ้า ทองแดงมีสีแดงและเป็นตัวนำไฟฟ้ามาตรฐาน ในขณะที่นิกเกิลมีสีเงิน-สีขาว มีความแข็งกว่ามาก ละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า และนำกระแสทองแดงได้เพียงประมาณหนึ่งในสี่ของกระแสทองแดงสำหรับหน้าตัดเดียวกัน-

ถาม: โลหะชนิดใดมีจุดหลอมเหลวสูงกว่า
นิกเกิลที่อุณหภูมิประมาณ 1,455 องศา เทียบกับทองแดงประมาณ 1,083 องศา

ถาม: นิกเกิลเป็นตัวนำที่ดีกว่าทองแดงหรือไม่?
ไม่ ทองแดงมีค่าการนำไฟฟ้าประมาณ 59.6 ล้านซีเมนส์ต่อเมตร ซึ่งเป็นพื้นฐานของการอ้างอิง IACS 100 % ในขณะที่นิกเกิลมีค่าการนำไฟฟ้าเพียงประมาณ 14.3 ล้านซีเมนส์ต่อเมตร

ถาม: เหตุใดทองแดงและนิกเกิลจึงรวมกันเป็นโลหะผสม
การผสมผสานนี้ทำให้มีความแข็งแรงสูงกว่าและทนทานต่อน้ำทะเลที่ไหลได้ดีกว่าทองแดงบริสุทธิ์มาก ขณะเดียวกันก็รักษาค่าการนำความร้อนที่เป็นประโยชน์ไว้ได้ เกรดทองแดง-นิกเกิลจึงเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับท่อคอนเดนเซอร์ของโรงไฟฟ้าและในทะเล

ถาม: มาตรฐานใดครอบคลุมถึงท่อคอนเดนเซอร์ทองแดง-นิกเกิล
ASTM B111/B111M ครอบคลุมถึงท่อคอนเดนเซอร์ไร้ตะเข็บทองแดงและโลหะผสมทองแดง และสต็อกปลอกโลหะ รวมถึงเกรดทองแดง 90/10 และ 70/30-

ถาม: ทองแดงและนิกเกิลสามารถรีไซเคิลได้หรือไม่?
ใช่. ทั้งสองผลิตจากแร่ธรรมชาติและสามารถรีไซเคิลซ้ำได้โดยไม่สูญเสียคุณสมบัติ และทั้งสองมีมูลค่าสูงในฐานะเศษเหล็ก