Мельхиор металл: Мельхиор • состав мельхиора • вред, польза, свойства • отличия — Бетонный завод в Феодосии: доставка продукции с РБУ от производителя

Содержание

Мельхиор • состав мельхиора • вред, польза, свойства • отличия

Что такое мельхиор

Если на понятном языке и однозначно сказать, что такое мельхиор, то это сплав меди с никелем белого цвета. Он очень похож по цвету на серебро, поэтому успешно «принят на вооружение» в ювелирной сфере, производстве монет, посуды и других изделий с изначальной целью заменить серебро более дешевым аналогом. Внедрение мельхиора прошло очень успешно, так как при правильной обработке мельхиоровые изделия очень сложно отличить от серебряных, по крайне мере по цвету и основным свойствам. Самое заметное отличие от серебра — мельхиор заметно превосходит серебро по механической прочности. Кроме того, из мельхиора производят различные детали, электроприборы и т.д.

Общепринято, что сплав мельхиор создали французские изобретатели Maillot (Майо) и Chorier (Шорье) в 19 веке и свое название он получил именно от комбинации их имен, искаженных в немецком языке. Maillot-Chorier в итоге превратилось в Melchior. Французы же изначально называли свой сплав не иначе как «майшор», но это название не прижилось. Однако, по другим данным, мельхиор был известен еще в третьем веке до нашей эры под названием «белая медь», но по неизвестным причинам был забыт на два тысячелетия, чтобы быть заново открытым под другим именем, которое оказалось весьма приятным на слух и стало очень популярным. Также похожий сплав был известен в средневековом в китае как «пакфонг» или «китайское серебро» — предположительно сплав на основе бронзы, никеля и цинка. Пакфонг считается прародителем сплава нейзильбер, который также очень похож на мельхиор. Несмотря на то, что создание сплава приписывают французским ученым, мельхиор часто упоминается под названием «немецкое серебро».

Само слово «мельхиор» не было изобретено в 19 веке. По западноевропейским церковным традициям, Мельхиор — имя одного из трех волхвов, которые пришли к новорожденному Иисусу с дарами на Рождество. В Евангелии имена волхвов не упоминаются, считается что их имена «появились» в средние века. По стечению обстоятельств имя Мельхиор кому-то показалось созвучным с двумя именами, точнее фамилиями изобретателей, которые открыли данный сплав. Получившееся название сплава укоренилось настолько, что мельхиором по привычке сегодня называют даже некоторые похожие сплавы.

Мельхиор — cостав сплава

Состав мельхиора — это основа из меди и примерно 5-30% никеля, а также небольшие доли некоторых других металлов, которые неизбежно присутствуют в составе любых сплавов. Наиболее заметные примеси в мельхиоре — железо (до 1%) и марганец (до 0.1%). Грубо говоря, более всего распространенная разновидность сплава составом 70% меди + 30% никеля. Посуда, столовые приборы и ювелирные изделия производятся из мельхиора с составом 70/30. Точнее, производились где-то в начале 20 века и сегодня заменены другими похожими сплавами с аналогичными свойствами. Например, известные многим мельхиоровые столовые приборы ЗиШ в середине 20 века выпускались уже из МНЦ 15-20 (нейзильбер). Состав мельхиора может меняться в сторону уменьшения никеля и добавления меди, по мере этого сплав будет приобретать все более насыщенный желто-красный (медный) оттенок.

Мельхиоровые сплавы

Кроме мельхиора есть много сплавов на основе меди, и некоторые из них иногда называют «мельхиоровыми сплавами». Мельхиоровые сплавы — твердые растворы, легко подвергаются обработке как в горячем, так и в холодном состояниях. Никель отвечает за коррозионную стойкость и прочность, по мере увеличения его доли эти параметры также улучшаются.

Наиболее похож на мельхиор сплав под незамысловатым названием «купроникель» (хим. Cu-Ni) с теми же медью и никелем в составе, только два элемента на этот раз в примерно равной пропорции.

Монель — разновидность купроникеля с долей никеля до 67%.

Константан — сплав меди с никелем 59%/41%.

Мельхиор — Нейзильбер — Латунь

Так как наш сайт, скажем так, больше посвящен посуде нежели ювелирным или техническим изделиям, нас больше всего интересуют три родственных сплава — мельхиор, нейзильбер и латунь. Потому как посуду, столовые приборы и предметы интерьера преимущественно изготавливают из этих сплавов.

Латунь — опять же сплав на основе меди. В отличие от мельхиора, в состав латуни входят медь и цинк плюс примеси. Латунь классифицируется на много марок, самые интересные для нас — Л68 и Л63 (состав — соответственно около 68% или 63% меди и 30-35 % цинка).

Нейзильбер (в дословном переводе с немецкого «новое серебро») — сплав на основе меди с никелем и цинком. Опять же существует несколько марок нейзильбера с несколько разным составом, самый интересный для нас МНЦ15-20 (состав — 65% меди, 15% никеля, 20% цинка).

Латунь и нейзильбер указанных марок мало отличаются от мельхиора по свойствам и характеристикам, поэтому изделия из латуни и нейзильбера очень часто называли мельхиоровыми. Особенно если это мельхиоровые изделия с внешним покрытием серебром, хромом, никелем и т.д. Возможно, называли эти изделия мельхиором из-за некой неграмотности населения 19-20 веков, но скорее просто слово «мельхиор» было более приятно на слух, со временем это прижилось и осталось в таком виде. Позже латунь и нейзильбер практически полностью заместили мельхиор. Сегодня сплав мельхиор, как таковой, используется очень редко, по крайней мере для производства товаров для дома.

Отличия трех сплавов простым языком:

Мельхиор = медь + никель

Латунь = медь + цинк

Нейзильбер = медь + никель + цинк

Мельхиор — имя нарицательное

Сегодня вполне естественно услышать, что мельхиоровые столовые приборы сделаны из нейзильбера, а мельхиоровый подстаканник — из латуни. Собственно, так оно в большинстве случаев и есть, слова «мельхиор» и «мельхиоровый» давно стали нарицательными и просто являются описанием определенной группы товаров (в основном различной посуды, столовых приборов и предметов интерьера), которые производятся из различных сплавов похожих на мельхиор.

Узнать из какого конкретно сплава изготовлена основа того или иного изделие очень просто — нормальные производители обязательно ставят соответствующее клеймо (пробу) из буквенного обозначения сплава и цифр — его состава, например те же МНЦ15-20, Л-68, МН-19. МН это именно клеймо мельхиора (медь-никель), цифры — содержание никеля в процентах, остальные аббревиатуры описаны пару абзацев выше, не будем повторяться. Единственное, на мельхиоровых столовых ножах клеймо, как правило, не ставится, маркируется только клинок, который обычно изготавливается из нержавеющей стали.

Мельхиоровые столовые приборы обязательно покрываются слоем серебра, а посуда покрывается серебром или более дешевыми хромом и никелем. Также посеребренные и никелированные изделия часто покрывают слоем позолоты. Внутреннюю поверхность хромированной и никелированной мельхиоровой посуды, которая контактирует с пищевыми продуктами, обязательно лудят (покрывают слоем пищевого олова). В посеребренной мельхиоровой посуде внутренняя поверхность чаще всего также серебрится. В таком исполнении конкретный сплав основы мельхиорового изделия (латунь, нейзильбер или сам мельхиор) уже не так важен — они практически идентичны по свойствам, а сверху в любом случае другой металл и контактируем и видим мы уже серебро или что-то еще.

Мельхиор — Серебро

Сегодня, как мы уже выше упоминали, мельхиор в чистом виде почти не используется. Также как и нейзильбер. Ну, не считая технических изделий, сложных запчастей и электрических схем. Практически все изделия, которые имеет смысл сравнивать в формате «отличия мельхиора и серебра», изготавливаются из мельхиора или нейзильбера с серебряным покрытием. Попробуем рассмотреть основные моменты в отличиях мельхиора и серебра.

Полезные свойства серебра.

Все наверняка слышали об антибактериальных, обеззараживающих, очищающих и т.д. свойствах серебра. И здесь, думается, нужно все таки доплатить и купить серебряные столовые приборы или посуду. Но как бы ни так. Как ни странно, но мельхиор в этом плане лучше чем серебро. Причина банальна. Серебряные изделия делают из серебра 925 пробы (так называемый «стерлинг») или ниже, а это 92,5% серебра и 7,5% меди. Напротив, мельхиоровые столовые приборы и посуду покрывают слоем чистого серебра 999,9 пробы (99,99% серебра, 0,01% примесей). В итоге, по полезным свойстам серебра мельхиор более полезен чем серебро.

Прочность.

Выше мы уже писали, что мельхиор превосходит серебро по прочности, нейзильбер и латунь обладают похожими свойствами. Это значит, что, например, мельхиоровые столовые приборы будут более устойчивы к изгибу и излому, а значит будут более долговечны и наверняка сохранят свою первоначальную форму дольше. Здесь опять впереди мельхиор.

Теплопроводность.

Серебро — один из металлов с самыми высокими показателями электро- и теплопроводности. Мельхиор и аналогичные сплавы имеют показатели пониже. Казалось бы, вот и поймали мельхиор, но нет. Более низкая теплопроводность как раз лучше для посуды и столовых приборов. Стенки посуды и столовые приборы будут медленнее и в меньшей степени нагреваться при контакте с горячими пищевыми продуктами, а значит пользоваться мельхиором в данном случае опять же будет более комфортно, чем серебром.

Цена.

Здесь однозначно — мельхиор горазно доступнее, чем серебро.

Толщина изделий.

Из более низкой цены мельхиора выплывает тот факт, что мельхиоровые изделия, как правило, делают более массивными ввиду большей доступности материала. Обычно это означает, что пользоваться такими изделиями будет более комфортно. Напрмер, толщина столовых приборов — один из основных показателей их качества.

Премиальность.

Единственное, что осталось у серебра после широкого внедрения мельхиора — его высокая цена, а значит серебряная посуда и столовые приборы остаются товарами премиум-сегмента и товарами символического значения и используют их те, кому важно подчеркнуть свой статус, или статус определенного мероприятия. Столовое серебро было, есть и будет. Мельхиору в этом плане за серебром никогда не угнаться.

Вред мельхиора для здоровья… или польза?

Существует мнение, что мельхиор вреден для здоровья. Конечно, если каждый день кушать мельхиор, вред будет однозначно, пострадают не только зубы. На самом деле, вред мельхиора обусловлен его составом, точнее основным компонентом сплава — медью, которая при контакте с многими пищевыми продуктами, особенно горячими блюдами, может быть токсична. Поэтому посуду из меди обязательно лудят (покрывают внутри пищевым оловом). Посудные изделия из мельхиора обрабатывают примерно также, как мы уже писали выше — лудят, никелируют, хромируют, серебрят, золотят. Мельхиоровые столовые приборы — покрывают серебром.

Из этого следует, что вред мельхиора — это не более чем миф и страшилка от производителей столового серебра и дорогих изделий из нержавеющей стали. Посеребренные столовые приборы из мельхиора даже более полезны, чем полностью изготовленные из серебра. Если посуду и столовые приборы из мельхиора не подвергать сверх-агрессивной чистке, они прослужат верой и правдой нескольким поколениям Вашей семьи, и абсолютно никакого вреда для Вас не будет. Просто не используйте абразивные чистящие средства — металлические и другие твердые скребки, щетки, порошки и пасты не предназначенные специально для серебра, и Вы получите от мельхиоровых столовых приборов и посуды только пользу.

Купить мельхиор в нашем интернет-магазине

В нашем каталоге мельхиор представлен в широком ассортименте. Вы имеете возможность купить мельхиоровый набор столовых приборов или мельхиоровые ложки, вилки и ножи поштучно, подстаканники, подносы, чайники и другие изделия из мельхиора, нейзильбера, латуни, меди и т.д. с покрытием серебром, золотом, никелем, хромом или без покрытия. Мы уверены, Вы найдете для себя много мельхиоровых изделий, которые наполнят Ваш дом уютом или станут отличным подарком близкому человеку. Посеребренный мельхиор мало того, что не уступает полностью серебряным аналогам, так еще и обладает рядом весомых преимуществ. Выбирайте лучшее, окружайте себя красивыми вещами.

Чем отличается мельхиор от серебра

2018-11-21 11:21:00
0

Проба. Проба – это определенное клеймо, которое подтверждает, что товар
был изготовлен из определенного сплава,
по признанному законом образцу. Для
того, чтобы различить два металла необходимо проверить это самое клеймо на
изделии. У мельхиора будет аббревиатура МНЦ, у серебра, зачастую, проба
состоящая из цифр 925.

Запах. Если Вы свое изделие уже искупали в воде, взвесили на весах, покрасили
карандашом и все еще не уверены, то самое время пустить в ход свои органы
обоняния. Понюхайте изделие. Ввиду того, что в составе мельхиора есть медь, то
она чувствуются и при запахе. Для того, чтобы его уловить – потрите изделие.

Йод. Метод, конечно, сомнительный, но все же имеет право на существование.
При солнечном свете нанесите на изделие каплю йода, если оно серебряное, то
место нанесения потемнеет. Есть существенный минус этого метода – пятно
придется оттирать тоже Вам.

Так же стоит отметить, что мельхиор сильно превосходит серебро по механической прочности. Столовые приборы, которые производятся из мельхиора имеет основу из меди и 5-30% никеля. В основном, используется сплав из 70% меди и 30% никеля с небольшими примесями железа и марганца. Для примера: в столовом серебре 925 пробы содержание серебра достигает 92,5% и 7,5% меди/никеля. Посуду же из мельхиора, в большинстве случаев, покрывают слоем чистого серебра 999,9 пробы.

ПРОДУКЦИЯ

Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

(800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54

e-mail: [email protected]

Нихром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Фехраль

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Продукция

Описание

Магнитомягкие

Магнитотвердые

С заданным ТКЛР

С заданной упругостью

С высоким эл. сопротивлением

Сверхпроводники

Термобиметаллы

Мельхиор — медно-никелевый сплав устойчивый к коррозии. Стойкость к окислению и химическому разрушению позволяет применять его в качестве конструкционного материала в изделиях, которые подвержены контакту с агрессивными средами. На странице представлено описание мельхиора: физические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Основные сведения о мельхиоре

Мельхиор — коррозионностойкий медно-никелевый сплав. Основными компонентами являются медь (Cu) и никель (Ni), в небольшом количестве может присутствовать марганец (Mn) и железо (Fe). Обладает высокой коррозионной стойкостью и хорошей пластичностью. Данный материал применяется в судостроительной, медицинской, а также в аппаратостроении и при производстве посуды и монет.

История создания

Мельхиор был разработан французскими учеными Майо и Шорье. Название он получил в честь своих создателей путем объединения их фамилий.

Свойства мельхиора

Основным практически полезным свойством является его высокая коррозионная стойкость в морской и пресной воде, атмосфере сухих газов.

Среди механических свойств сплава стоит отметить высокую прочность, которая обеспечена наличием в его составе никеля. Чем больше процентное содержание Ni в конкретной марке мельхиора, тем выше его прочность.

Описываемый материал обладает хорошей пластичностью, которая относится к группе технологических свойств. Это позволяет проводить обработку описываемого сплава под давлением как в горячем, так и в холодном состоянии. Также он поддается пайке и хорошо полируется.

Свойство	МНЖМц30-1-1	МН19
Плотность, г/см³	8,9	8,9
Температура плавления, °С	1230	1190
Удельное электрическое сопротивление, Ом·м	420·10^-9	287·10^-9
Магнитность	Не магнитен	Не магнитен
Твердость, НВ	58,8-68,9 (после отжига) 98	69 (после отжига) 117
Температурный коэффициент линейного расширения, °С^-1 в интервале 20-100 °С	16·10^-6	16·10^-6
Температурный коэффициент электрического сопротивления, °C^-1	0,1·10^-3	0,1·10^-3

Марки мельхиора

Наиболее распространенными марками являются МН19 и МНЖМц30-1-1. Также промышленность выпускает сплавы МН16, МН25, МНЖМц10-1-1.

Мельхиор МН19 содержит никель + кобальт (Ni + Co) — 18-20%, медь (Cu) — остальное (приблизительно 78,5-82%), незначительное количество марганца (Mn) и железа (Fe). В состав сплава МНЖМц30-1-1 входит большее количество никеля + кобальта (Ni + Co), марганца (Mn) и железа (Fe): 29-33%, 0,5-1%, 0,5-1% соответственно. Медь (Cu) составляет оставшуюся часть (приблизительно 64,4-70%).

Достоинства / недостатки

Достоинства

обладает высокой стойкостью к коррозии в некоторых средах;
имеет приемлемые прочностные характеристики;
обладает хорошими технологическими свойствами — пластичностью и свариваемостью;
имеет привлекательный внешний вид.

Недостатки

достаточно дорогой материал по сравнению с другими коррозионностойкими материалами.

Области применения мельхиора

Основным практически полезным свойством является высокая коррозионная стойкость в пресной и морской воде. Это позволяет использовать мельхиор как конструкционный материал для производства деталей судов, теплообменных аппаратов, трубопроводной арматуры. Также из данного материала изготавливают различные медицинские инструменты.

Мельхиор также нашел широкое распространение при производстве монет, создании украшений и посуды. Для данных целей, как правило, применяется марка МН25 с содержанием никеля 24-26%.

Продукция из мельхиора

В Китае мельхиор был известен ещё в 3 веке до нашей эры, а в средние века изделия из него начали продавать в Европу. «Китайское серебро» покупала европейская знать, а учёные из разных стран пытались разгадать его состав. Удалось это в 19 веке, когда французские инженеры Майо и Шорье смешали медь и никель в нужных пропорциях.

Из-за содержания никеля внешне мельхиор действительно напоминает серебро, хотя он гораздо прочнее. Под воздействием химических растворов серебристый сплав может отливать синеватым, розоватым и серым цветом. Мягкий и пластичный, он хорошо паяется, режется, чеканится, штампуется и полируется. Мельхиор устойчив к коррозии, не темнеет, его легко чистить. Температура плавления зависит от состава и достигает 1170ºC.

Во многих российских домах есть советское наследие – столовые приборы из мельхиора. Помимо ножей, вилок и тарелок из него делали карманные часы, медицинские инструменты, монеты, термогенераторы, точные резисторы, детали морских лодок. В поездах дальнего следования по сей день подают чай в мельхиоровых подстаканниках.

Раньше мельхиор часто применяли в ювелирном деле – бижутерия из него не деформировалась, и её носили десятилетиями. Мельхиором обрамляли камни – аметист, бирюзу, агат, кварц, турмалин. А серьги и кольца из мельхиора, выполненные в этническом стиле, напоминали серебро или бронзу с патиной. Из пластичного мельхиора создавали украшения с утончёнными узорами и орнаментами. Обычно его серебрили, иногда покрывали позолотой.

Активнее всего мельхиор использовался в СССР. Сегодня из него тоже делают украшения, но популярность сплава заметно снизилась. Ювелиры чаще выбирают нейзильбер, который внешне и по характеристикам очень похож на мельхиор, при этом стоит дешевле, и достать его проще.

Сплав мельхиора — это в основном сплав двух металлов: меди и никеля. Иногда в состав мельхиора входят другие металлы: цинк, железо и марганец.
Мельхиоровый сплав меди и никеля известен человечеству уже очень давно. В третьем веке до нашей эры мельхиор называли белой медью. Еще мельхиор имеет старое название – немецкое серебро. По виду мельхиор похож на серебро – это серебристый сплав, который подобно серебру покрывается темным налетом.

Мельхиоровые сплавы имеют различный процентный состав. Самый распространенный сплав мельхиора включает в себя от 5 до 30 процентов никеля, а на остальные проценты приходятся: железо (0,8 процента) и марганец (0,1 процент).
Есть другие сплавы, которые очень похожи по своему химическому составу на мельхиор, но имеющие другие названия:

Все мельхиоровые сплавы пластичны, хорошо поддаются механической обработке, великолепно куются, как в горячем, так в холодном состоянии. Сплавы мельхиора имеют высокую коррозийную устойчивость к морской и пресной воде, в сухих газах и в атмосфере воздуха.

Мельхиор по своим внешним признакам очень похож на серебро. Иногда бывает очень трудно отличить мельхиоровые изделия от изделий из серебра. Мельхиоровый сплав является известным имитатором серебра. Особенно сплав мельхиора великолепно имитирует серебро в ювелирной бижутерии. Некоторые недобросовестные торговцы иногда пытаются продать мельхиоровые изделия, выдавая их за серебряные.

Часто мельхиоровые изделия покрывают серебром. Мельхиоровые посеребренные столовые приборы и посуда выглядят как настоящее столовое серебро. Поэтому при покупке ювелирных изделий и столовых приборов из серебра нужно очень внимательно смотреть на то, что мы покупаем.
Мельхиор в сравнении с серебром обладает большой механической прочностью. Сплав мельхиора имеет высокую устойчивость к коррозии и хорошие пластические свойства. Благодаря высоким пластическим свойствам сплав мельхиора легко обрабатывается. Из мельхиорового сплава получаются изящные и утонченные изделия.

Мельхиоровый сплав обладает такой структурой, которая позволяет его механически обрабатывать как в горячем, так и в холодном состоянии. Мельхиор хорошо обрабатывается, сплавляется с другими металлами, режется, куется, чеканится, штампуется, полируется и паяется.

Сорт	Толщина H, мм	Допуск по толщине, мм	Ширина B, мм	Допуск по ширине, мм	Длина, мм	Внутренний диаметр рулона Øвнутр., мм	Масса рулона, кг
Лента	1,00 – 1,50	(±0,02)	60 – 220	(±0,3)	немерная	400 / 500	150 – 900
Полоса	1,00 – 1,50	(±0,02)	50 – 220	(±0,3)	1000 – 2000	—	—

Состояние ленты

Временное сопротивление разрыву σ_B, МПа

Относительное удлинение δ, %

Твёрдость

по Супер-Роквеллу,

(при нагрузке 15 кгс), HRT₁₅

Дрессированное (Д)

240 ÷ 290

≥30

68 ÷ 74

Твёрдое (Т)

380 ÷ 440

≥2

83 ÷ 90

Сорт	Толщина H, мм	Допуск по толщине, мм	Ширина B, мм	Допуск по ширине, мм	Длина, мм	Внутренний диаметр рулона Øвнутр., мм	Масса рулона, кг
Лента	0,95 – 1,50	(±0,02)	60 – 220	(±0,3)	немерная	400 / 500	150 – 900
Полоса	0,95 – 1,50	(±0,02)	50 – 220	(±0,3)	1000 – 2000	—	—

Состояние ленты

Временное сопротивление разрыву σ_B, МПа

Относительное удлинение δ, %

Твёрдость

по Супер-Роквеллу,

(при нагрузке 15 кгс), HRT₁₅

Дрессированное (Д)

260 ÷ 390

≥28

72 ÷ 78

Твёрдое (Т)

410 ÷ 570

≥2

83 ÷ 90

Эти сплавы обладают хорошими рабочими свойствами, легко свариваются и считаются нечувствительными к коррозии под напряжением.Мельхиор также устойчив к биообрастанию, щелевой коррозии, коррозионному растрескиванию под напряжением и водородной хрупкости.

Мельхиор производился и использовался более тысячи лет. Его первое известное использование было в Китае около 300 г. до н. Э. Китайские записи описывают процесс изготовления «белой меди», который включал нагревание и смешивание меди, никеля и селитры.

Сплав использовался Монетным двором США для изготовления трех и пятицентовых монет в период после Гражданской войны. Раньше монеты были из серебра, которого во время войны стало мало. В течение последних нескольких десятилетий облицовка или покрытие американских монет по 50 центов, четвертинки и десятицентовика изготавливалась из мельхиора.

В обращении есть много монет, если они не используются в настоящее время, которые либо изготовлены из мельхиора, либо сделаны из мельхиора.Сюда входят швейцарский франк, монеты номиналом 500 и 100 вон в Южной Корее и американский никель Джефферсона.

Мельхиор обладает естественной устойчивостью к коррозии в морской воде, что делает его ценным металлом для использования на море. Этот сплав способен противостоять коррозии в морской воде, поскольку его электродный потенциал практически нейтрален в таких средах. Следовательно, он не будет образовывать электролитические ячейки при размещении в непосредственной близости от других металлов в электролите, что является основной причиной гальванической коррозии.

Купроникель имеет множество применений. В некоторых случаях ценится за прочность и устойчивость к коррозии. В остальных случаях ценится за серебристый цвет и блеск без ржавчины. Некоторые примеры использования мельхиора включают:

Купроникель находит широкое применение в криогенике, поскольку он обладает хорошей теплопроводностью при чрезвычайно низких температурах. Этот материал также использовался для покрытия оболочки пуль в конце 19-го века, но вызвал некоторое металлическое загрязнение канала ствола, и позже был заменен.

Купроникелевый сплав	Сплав UNS No.	Медь	Никель	Утюг	Марганец
90/10 Мельхиор	C70600	Весы	9.0-11,0	1,0–2,0	0,3–1,0
70/30 мельхиор	C71500	Весы	29,0-32,0	0,5–1,5	0,4–1,0

Медь (C10100 – C15999) содержит минимум 99,3 мас.% Меди и может иметь очень небольшие преднамеренные добавки, включая кислород, серебро, фосфор, цирконий или олово, для раскисления или для обеспечения устойчивости к размягчению. , сохраняя при этом высокую проводимость чистой меди.Более высоколегированная медь сгруппирована в соответствии с их основной легирующей добавкой, такой как цинк (латунь), олово (фосфорная бронза), алюминий (алюминиевая бронза), никель (мельхиор) и т. Д.

Группа высоколегированных сплавов (C16200). –C19999), с содержанием меди> 94 мас.%, Является уловителем для различных легирующих элементов, используемых в относительно небольших количествах для повышения твердости и прочности за счет дисперсионного и дисперсионного твердения вторых фаз, при сохранении хороших уровней проводимости и формуемости. .Отдельными примерами разнообразия упрочняющих фаз, обнаруженных среди сплавов этой группы сплавов с высоким содержанием меди, являются частицы железа в сплаве C19400, выделения хрома в сплаве C18200 и предварительные выделения в основных упрочняющихся при старении сплавах бериллий-медь, C17200. и C17500, например.

Медно-цинковые сплавы (латуни) образуют семейство сплавов в твердом растворе (C20500 – C26000), обеспечивающих хорошую формуемость при хорошей прочности и, где важен цвет, приятный внешний вид. Свойства базовых медно-цинковых латуней улучшаются за счет других легирующих добавок: до 3 мас.% свинца с образованием диспергированных частиц для улучшения обрабатываемости, олова для упрочнения раствора и олова, мышьяка или сурьмы для коррозионной стойкости.

Сплавы фосфор-бронза (C50500 – C52400) — это твердые сплавы, которые предлагают отличное сочетание прочности, пластичности и коррозионной стойкости, к которым также может быть добавлен свинец (C54400) для обрабатываемости и несущих свойств. Алюминий-бронзовые сплавы (C60800 – C64210), содержащие 2–15 мас.% Алюминия, и кремний-бронзовые сплавы (C64700 – C66100), содержащие 0.5–4,0 мас.% Кремния обеспечивают хорошую прочность за счет высоких скоростей деформационного упрочнения, обеспечиваемого этими двумя упрочняющими элементами из твердого раствора, а также хорошей коррозионной стойкости. Добавление 1–5 мас.% Железа используется в сплавах алюминия с бронзой (например, C63000) для дисперсионного упрочнения и контроля размера зерна, обеспечиваемого получаемыми в результате частицами, богатыми железом.

Благодаря своей хорошей коррозионной стойкости, мельхиоровые сплавы (C70100 – C72950) используются в теплообменниках и при чеканке монет США. Семейство сплавов медь-никель-цинк (C73500-C79800), традиционно называемых «никелевым серебром», использует упрочнение твердым раствором и деформационное упрочнение, чтобы обеспечить хорошее сочетание прочности и формуемости с хорошей устойчивостью к коррозии и потускнению.

Вторичные контуры ВВЭР изначально изготавливались в основном из углеродистой стали (за исключением труб и коллекторов ПГ из нержавеющей стали), высоколегированной стали (лопатки турбин) или латуни из мельхиорового сплава (MSR). трубки, трубки нагревателя низкого давления и трубки конденсатора, хотя Loviisa, Temelin и Tianwan (Denisov et al ., 1991) имеют титановые трубки конденсатора).Из-за произошедшего обширного повреждения, вызванного коррозией (FAC), которое особенно повлияло на трубы нагревателя высокого давления из углеродистой стали, трубы подогревателя сепаратора влаги, трубопроводы влажного пара и кожухи нагревателя питательной воды, поврежденные секции были заменены эквивалентами из нержавеющей стали. Кроме того, по возможности, мельхиоровые компоненты были заменены на компоненты, не содержащие меди, чтобы можно было повысить pH питательной воды для подавления остаточного повреждения FAC и переноса железа в парогенераторы.

Нержавеющая сталь 08Cr18Ni10Ti, используемая в ПГ с ВВЭР, имеет немного более низкую коррозионную стойкость по сравнению со сплавом 690 или даже сплавом 800, но имеет гораздо лучшие коррозионные свойства при нормальных условиях эксплуатации, чем сплав 600, и не требует каких-либо ограничительных химических указаний. В отличие от сплава 600, который очень чувствителен к коррозии под напряжением в щелочной среде, нержавеющая сталь 08Cr18Ni10Ti более чувствительна к кислой среде, в то время как слабощелочная среда не является вредной, и при необходимости ее следует предпочесть.

На некоторых станциях было обнаружено, что трубки конденсатора из сплава на основе меди страдали от многочисленных утечек, что увеличивало уровни примесей в питательной воде, несмотря на наличие полнопоточного полировщика конденсата. Чтобы ограничить проникновение и разрешить работу при высоком pH, трубы на некоторых восточноевропейских АЭС с ВВЭР-440 были заменены титановыми (Dukovany) или нержавеющей сталью (Paks and Kozloduy), что позволяет работать при высоких pH (Garbett, 2002). Другие заводы (Богунице, Запорожье), которые все еще работают с латунными конденсаторами, успешно протестировали и использовали режимы химии AVT на основе амина (такие как ETA или морфолин), чтобы минимизировать проблемы FAC.

На Темелине эти изменения были внесены до ввода станции в эксплуатацию, и оба блока были укомплектованы титановыми трубами конденсатора и вторичным контуром из железа. Для блоков Тяньвань также были указаны титановые трубки и полностью железный контур, и аналогичные материалы вторичного контура будут указаны для других новых блоков, за исключением того, что трубы конденсатора могут быть либо из титана, либо из нержавеющей стали; не будут использоваться сплавы на основе меди. Ожидается, что решение использовать титановые трубки повысит надежность и производительность установки, поскольку можно увеличить расход охлаждающей воды, что не только улучшит вакуум в конденсаторе, но и уменьшит отложения на трубках конденсатора (загрязнение), потенциальные утечки конденсатора и позволит повышение pH во вторичном контуре для ограничения повреждения FAC и переноса железа.

В принципе, мельхиор может содержать от 1% до 49% никеля, так что медь остается основным элементом (иначе вы бы назвали его сплавом никель-медь). Оба элемента полностью растворимы друг в друге, что поддерживает этот очень широкий диапазон составов.

Самый распространенный мельхиор — 90/10 (90% Cu, 10% Ni).Увеличение содержания никеля до 30% (как в сплавах, таких как UNS C71640) увеличит сопротивление истиранию, что также будет применяться к расходам в морской воде, которым могут подвергаться детали.

Hiduron 130 (DTD 900/4805, 2.1504) и Hiduron 191 (DEFSTAN 02-835, NES835) оба содержат около 15% никеля, что является оптимальным уровнем для достижения превосходных механических и физических свойств. Оба сплава успешно использовались более 50 лет с момента их первоначальной разработки для морского применения, хотя сегодня они используются в более разнообразных приложениях, таких как подводные соединители, трим клапана, крепежные детали и муфты, как правило, в морской воде.

Автомобильная промышленность — Поскольку сплав 90/10 не требует защиты поверхности, он чаще используется в тормозных и гидравлических системах подвески, а также в системах охлаждения легковых и коммерческих автомобилей.
Marine — Благодаря своей высокой устойчивости к биообрастанию и коррозии морской водой, сплавы 90/10 и 70/30 используются в таких областях, как облицовка корпусов судов, опор платформ нефтяных вышек и решеток забора морской воды.
Проволока сопротивления — Купроникелевые сплавы обладают очень низкотемпературным коэффициентом удельного электрического сопротивления, что означает, что они могут использоваться в качестве резистивных проводов в высокоточных резисторах. Это свойство позволяет резистору работать с почти одинаковым сопротивлением независимо от температуры.

Это сплав меди, который содержит никель и упрочняющие элементы, такие как железо и марганец. Содержание меди обычно варьируется от 60 до 90 процентов (металлический монель — это никель-медный сплав, содержащий минимум 52% никеля).

Процесс химического травления Fotofab позволяет создавать конструкции, которые могут выдерживать суровые внутренние и внешние условия.В процессе используется сильнодействующий едкий химикат, чтобы разрезать незащищенные части металлической поверхности для создания дизайна или изображения, сформированного в соответствии со спецификациями вашего проекта.

обладает естественной устойчивостью в морской воде из-за того, что его электродный потенциал нейтрален в таких средах. Он также обладает хорошими рабочими характеристиками, легко сваривается и считается нечувствительным к нагрузкам.Прочие характеристики включают:

Как и другие никельсодержащие сплавы, медно-никелевые сплавы 90-10 и 70-30 имеют защитную поверхностную пленку для поддержания их коррозионной стойкости.Однако они отличаются, потому что защитные пленки являются результатом реакции с самой морской водой, а не оксидной пленкой, образующейся на воздухе, и представляют собой сложную и слоистую смесь оксидов, хлоридов и гидроксихлоридов. Эти защитные поверхности первоначально образуются быстро, но будут развиваться в течение месяцев и лет, обеспечивая низкие скорости коррозии. Это означает, что краткосрочные результаты измерения скорости коррозии вводят в заблуждение. Также важно обеспечить, чтобы сплавы находились в соответствующих условиях морской воды во время первоначального воздействия, особенно во время ввода в эксплуатацию и гидроиспытаний.Это обеспечит надлежащую защиту поверхностных пленок.
Медно-никелевые сплавы не подвержены точечной коррозии, вызванной хлоридом, щелевой коррозии или коррозионному растрескиванию под напряжением, что освобождает их от температурных ограничений, связанных с этими типами коррозии в нержавеющих сталях. Эти сплавы похожи на другие медные сплавы, поскольку сульфиды и аммиак могут влиять на поверхностные пленки. Сульфидная коррозия под напряжением и водородная хрупкость для этих сплавов не являются проблемой; однако сульфиды могут изменить природу защитной пленки, что приведет к питтингу и более высокой скорости коррозии.Поэтому следует избегать длительного воздействия загрязненной морской воды, содержащей сульфиды, или, в спокойных условиях, отложений, содержащих сульфатредуцирующие бактерии (SRB). В отличие от латунных сплавов, медно-никелевые сплавы демонстрируют высокую стойкость к растрескиванию под напряжением аммиака, что не является проблемой для морской воды, хотя присутствие аммиака может вызвать более высокую скорость коррозии.

Поверхностная пленка может потерять свою прочность при воздействии высоких скоростей и турбулентных зон, что может вызвать эрозионную коррозию.Однако этот процесс хорошо изучен и происходит при более высоких расходах в медно-никелевых сплавах, чем в других медных сплавах. Важно придерживаться соответствующих рекомендаций. При правильном проектировании и эксплуатации следует избегать обстоятельств, увеличивающих скорость, таких как частично дросселированные клапаны, угловые изгибы и препятствия в системах трубопроводов.
Медно-никелевые сплавы занимают промежуточное положение в гальванической серии и, как правило, совместимы с другими медными сплавами. Они более благородны, чем сталь и алюминий, но могут преимущественно подвергаться коррозии при соединении с пассивными нержавеющими сталями, сплавами с высоким содержанием никеля и титаном.

Износ металлов под воздействием коррозии — дорогостоящая проблема, с которой сталкиваются многие отрасли промышленности. Поэтому композитные покрытия, армированные частицами, разрабатываются в различных областях техники с высокими требованиями к коррозионной стойкости. В данной работе изучается влияние армирования нанопластин на долговечность, коррозионную стойкость и механические свойства медно-никелевых покрытий.Сплав 90: 10 Cu-Ni был соэлектроосажден с нанопластинками монтмориллонита (Mt), внедренными в металлическую матрицу из электролитических ванн, содержащих 0,05, 0,10 и 0,15% Mt. Рентгеновская дифракция покрытий показала отсутствие нарушения кристаллической структуры при добавлении нанопластинок в сплав. Механические свойства покрытий улучшились за счет увеличения твердости на 17% и увеличения прочности сцепления при сдвиге на 85% за счет включения нанопластин. Измеренное сопротивление поляризации увеличилось с 11.От 77 кОм · см ² для чистого Cu-Ni до 33,28 кОм · см ² для покрытия Cu-Ni-0,15% Mt после выдержки в моделируемой морской воде в течение 30 дней. Введение монтмориллонита также стабилизировало потенциал коррозии во время исследования погружением и повысило устойчивость к коррозии.

Введение нанонаполнителей и нанокристаллических фаз в функциональные покрытия может улучшить рабочие характеристики и свойства нанокомпозитных покрытий [1–3].Например, покрытия из композиционных материалов с металлической матрицей (MMC), которые замедляют скорость коррозии при меньших затратах, являются важной областью исследований [4–7]. Покрытия MMC могут быть получены различными методами, такими как горячее прессование, литье с перемешиванием, диффузионная сварка, порошковая металлургия и химическое осаждение из паровой фазы [8]. Однако некоторые недостатки этих методов включают производство при высоких температурах или в вакууме, трудности с контролем толщины и стоимость. Поскольку доступность наночастиц продолжает расти, интерес к снижению стоимости и низкотемпературному осаждению MMC продолжает расти [9].

Электроосаждение — интересный метод получения новых материалов, особенно в области MMC. Метод электроосаждения имеет несколько преимуществ по сравнению с другими методами обработки, включая низкую стоимость, простоту в эксплуатации, универсальность, высокую производительность, промышленную применимость, контроль толщины пленки и небольшие ограничения по размеру и форме [9]. Электроосажденные композиты представляют особый интерес из-за их уникальных и часто превосходных свойств по сравнению с их аналогами.Электроосаждение композиционного материала с металлической матрицей включает электролиз электролизной ванны, в которой наноразмерные частицы диспергируются, и различные количества частиц внедряются в металлическую матрицу с металлическим покрытием, образуя армированный композит [10, 11]. Успешное внедрение наночастиц в металлическую матрицу путем электрокодирования зависит от нескольких параметров, включая состав электролита, pH, плотность тока и свойства частиц [12]. Посредством систематического контроля этих параметров можно оптимизировать микроструктуру и характеристики композитов.Исследователи использовали электрохимическое осаждение для улучшения коррозионных свойств различных сплавов с добавлением наночастиц, таких как In ₂ O ₃, [13], SiC, [14, 15], Al ₂ O ₃, [ 16] и TiO ₂, [17]. Кроме того, многослойные покрытия и функционально-градиентные нанокомпозитные покрытия могут быть получены с использованием техники импульсного электроосаждения. Добавление второй фазы, такой как Al ₂ O ₃ в сплавы Ni-Fe, может улучшить износостойкость и микротвердость этих покрытий [18–20].Покрытия Ni-W, которые обладают хорошими износостойкими и коррозионными свойствами, но склонны к растрескиванию, могут быть значительно улучшены путем использования электроосаждения для получения функционально градиентного нанокомпозитного покрытия, содержащего Al ₂ O ₃ [21, 22]. Покрытие наносят таким образом, чтобы содержание оксида алюминия увеличивалось по направлению к поверхности и проявляло повышенную коррозионную стойкость по сравнению с покрытием из чистого сплава или металла.

Сплавы Cu-Ni находят множество различных применений, включая покрытия для трубопроводов в морской среде, конденсаторов, микроэлектроники и теплообменников [23–25].Медно-никелевые сплавы широко используются в установках многоступенчатой мгновенной (MSF) и многократной дистилляции (MED), поскольку они обладают высокой коррозионной стойкостью в условиях высоких хлоридов и температур, которые обычно встречаются в процессе опреснения [26, 27]. Медные сплавы используются в морской среде для защиты от биообрастания путем ингибирования коррозии, вызванной микробами (MIC) [28]. Двумя наиболее распространенными медными сплавами являются 90-10 Cu-Ni (90% Cu и 10% Ni, сплав 70600) и 70-30 Cu-Ni (70% Cu и 30% Ni, сплав C71500) [29]. Покрытия 90-10 Cu-Ni обеспечивают лучшую защиту в более застойных условиях, тогда как покрытия 70-30 Cu-Ni используются в условиях более высокого потока из-за повышенной твердости, обеспечиваемой более высокой концентрацией никеля [29]. Сплав 90-10 Cu-Ni имеет хороший баланс свойств и более экономичен, чем состав 70-30, что делает его популярным для нескольких применений [29]. 90-10 Cu-Ni был изучен при длительном воздействии окружающей среды в спокойном состоянии, и было обнаружено, что скорость коррозии упала ниже 2.5 мкм м / год после полного формирования защитного оксидного слоя по сравнению с 10,1 мкм м / год для сплава Cu-Ni 70-30 [28]. Когда концентрация никеля ниже 40%, внешний слой Cu ₂ (OH) ₃ Cl и плотный внутренний слой Cu ₂ O образуют пассивирующий слой в средах с высоким содержанием хлоридов [30]. Различные ионы, такие как никель и железо, могут быть включены в слой Cu ₂ O из-за наличия вакансий [30–33]. Как только слой Cu ₂ O сформирован, слой Cu ₂ (OH) ₃ Cl образуется путем осаждения из растворения ионов Cu ²⁺ [30, 32].

Добавление керамических наночастиц, таких как нанопластинки, может повысить долговечность и, следовательно, срок службы покрытий из сплава [34, 35]. Монтмориллонит (Mt), глинистый минерал, имеет слоистую структуру с толщиной в нанометровом диапазоне и пластинчатую структуру. Mt обладает несколькими желательными свойствами, включая высокую удельную поверхность, емкость катионного обмена, устойчивость к широкому диапазону температур, устойчивость к pH и химическую инертность. Когда пластинки внедряются в металлическую матрицу, общая термическая стабильность и механическая прочность покрытия повышаются [36].Внедрение Mt в матрицу из чистого никеля привело к повышению адгезии, твердости и коррозионной стойкости [36, 37]. Относительно мало исследований существует по электроосаждению медно-никелевых композитов, и большая часть работ сосредоточена на приложениях для устройств MEMS или механических свойств [38-40]. В предыдущих работах по композитам 70-30 Cu-Ni сообщалось об увеличении коррозионной стойкости и механических свойств [41]. Целью данной работы является изучение и оценка коррозионного поведения и механических свойств электроосажденных композитных покрытий 90-10 Cu-Ni, армированных Mt.Отношение Cu-Ni 90-10 является преимуществом в некоторых экстремальных условиях окружающей среды и предлагает более дешевую альтернативу по сравнению с другими сплавами. Образовавшиеся продукты коррозии на поверхности покрытий через 30 дней изучаются и сравниваются с поверхностями труб Cu-Ni.

В гальванических ваннах использовались химикаты Ni (NH ₄) ₂ (SO ₄) ₂ · 6H ₂ O (Alfa-Aesar), NiSO ₄ · 6H ₂ O (Fisher), Na ₃ C ₆ H ₅ O ₇ · 6H ₂ O (Fisher), H ₃ C ₆ H ₅ O ₇ (Fisher ), CuSO ₄ · 5H ₂ O (Fisher), Na-монтмориллонит (Mt) (Southern Clay Products) и NaOH (Fisher).Mt представляет собой глинистый минерал, имеющий формулу (Na, Ca) (Al _1,66 Mg _0,33) ₃ (Si ₄ O ₁₀) ₃ (OH) ₆ · n (H ₂ O). Индивидуальные тромбоциты Mt имеют длину ~ 1-2 мкм м и высоту 1 нм [42]. Поскольку глинистый минерал содержит слои, уложенные друг на друга, Mt необходимо сначала расслоить перед процессом осаждения. Поэтому Mt энергично механически перемешивали в деионизированной (ДИ) воде в течение 24–48 часов, чтобы разбить стопку нанопластинок.На рис. 1 показано ПЭМ-изображение Mt, на котором после отшелушивания можно увидеть отдельные тромбоциты. Цитрат использовали в качестве лиганда в электрохимических ваннах, содержащих ионы меди и никеля, поскольку цитрат комплексов с ионами металлов [43–45]. Рабочий электрод, противоэлектрод и электрод сравнения представляли собой подложку из нержавеющей стали, спиральную хромелевую проволоку и насыщенный каломельный электрод сравнения (SCE) соответственно. Подложки из нержавеющей стали (Grade 430) (площадь 1,768 см ²) использовались в качестве рабочих электродов и механически полировались наждачной бумагой различного качества с последующей последовательностью чисток (обработка ультразвуком в этаноле / деионизированной воде) для подготовки поверхности подложки к электроосаждение.Затем подложки активировали погружением в 5,0 М раствор H ₂ SO ₄ примерно на 3-5 минут.

Для электроосаждения покрытий использовали потенциостат / гальваностат EG&G Princeton Applied Research Model 273A. Условия электрохимической ванны перечислены в таблице 1. Для доведения pH электрохимической ванны до 6 использовали 6,0 М раствор NaOH. Раствор продували N ₂ в течение 15 минут для деаэрации электрохимической ванны перед осаждением.Электроды из нержавеющей стали сначала покрывали тонким затравочным слоем никеля для получения хорошей адгезии Cu-Ni покрытий к подложке [43]. Никель-цитратную электрохимическую ванну с буферным раствором pH 2,5 использовали для нанесения тонкого затравочного слоя (1,5 кулонов), который содержал 77,8 г / л NiSO ₄ · 6H ₂ O, 35,3 г / л Na ₃ C ₆ H ₅ O ₇ · 6H ₂ O и 34,6 г / л · H ₃ C ₆ H ₅ O ₇ [46].После электроосаждения композитное покрытие промывали деионизированной водой.

900SO ₄ · 5H ₂ O


Ni (NH ₄) ₂ (SO ₄) ₂ · 6H ₂ O		0,24 M	0,06 M
Na ₃ C ₆ H ₅ O ₇ · 2H ₂ O	0.25 M
Монтмориллонит (Mt)	0–0,15%
Приложенное напряжение	−1,0 В
Заряд	30 C
Температура	25 ° C
pH	6,0

Минимальная адгезия покрытий была измерена с помощью прибора DeFelsko, PosiTest AT-A (автоматический) для определения адгезии отрывом.Было обнаружено, что все покрытия имеют значения адгезии более 75 Н / мм ²; это указывало на то, что покрытия были неповрежденными и не имели признаков отслаивания или отслаивания поверхности. Толщина пленки покрытий измерялась с помощью профилометра Veeco Dektak 8 Stylus.

Дзета-потенциал и размер частиц растворов для нанесения покрытия Cu-Ni были измерены с использованием Delsa Nano-C (Beckman-Coulter Instruments) для определения стабильности Mt в ванне для нанесения покрытия Cu-Ni. Растворам Cu-Ni давали уравновеситься при 25 ° C в течение 90 секунд с использованием устройства Пельтье в приборе перед сбором данных.

Атомно-абсорбционная спектроскопия (AAS) (Perkin Elmer Analyst 300) использовалась для определения процентного содержания Cu и Ni в электроосажденных покрытиях. Покрытия сначала пропитывали и растворяли в растворе 50/50 DI H ₂ O / HNO ₃ перед аспирацией в AAS. Метод стандартной добавки использовался для определения оптимальных концентраций металла в электролитической ванне, чтобы получить соотношение Cu-Ni 90-10.

Рентгеновская дифракция (XRD) (дифрактометр Siemens D-500) была проведена для выяснения кристаллической структуры и размера частиц композитных покрытий Cu-Ni.Сканирование проводилось с использованием источника излучения Cu K α = 0,15406 нм при 35 кВ и 24 мА. Типичные сканы были получены при 40–100 ° 2 с шагом 0,05 ° и временем выдержки 1 секунда. Рентгеноструктурный анализ выполняли под углом 10–80 ° с шагом 0,05 ° и временем выдержки в 1 секунду для определения продуктов коррозии, присутствующих на поверхности композитных покрытий после погружения в моделируемую морскую воду на 30 дней. Сканирующая электронная микроскопия (SEM) использовалась для определения морфологии поверхности композитных покрытий.Для определения элементного состава Cu-Ni и Mt (Al и Si) на поверхности композиционных покрытий использовался сканирующий электронный микроскоп окружающей среды с автоэмиссионной пушкой FEI Quanta 200 в сочетании с энергодисперсионной спектроскопией (EDS).

Прибор для определения микротвердости Бюлера Micromet 5101 (Mitutoyo Corp., Япония) использовали для определения влияния включения Mt на твердость композитов с матрицей Cu-Ni. Приложенная нагрузка составляла 10 гс в течение 20 с. Окончательное значение твердости покрытий составило среднее значение 10 измерений.Тесты на адгезию при сдвиге были измерены с использованием прибора XYZTEC в паре с ножом шириной 2 мм. Нож помещали на 5 мкм м над границей раздела подложка-покрытие и перемещали на 2 мм по горизонтали со скоростью 150 мкм м / с без времени выдержки. Была отмечена сила перемещения как функция расстояния. Сила адгезии — это максимальная зарегистрированная сила, деленная на ширину зоны ножа × испытательное расстояние.

Потенциостат / гальваностат модели 273A компании EG&G Princeton Applied Research использовался для циклической вольтамперометрии (CV) и испытания погружением.Коррозионные испытания и исследование потенциала холостого хода (OCP) для покрытий Cu-Ni и Cu-Ni-Mt проводились в течение 30 дней в ванне с имитацией морской воды с использованием состава, предписанного формулой B Буркхолдера [24, 47] (на литр деионизированная вода): 23,476 г NaCl; 3,917 г Na ₂ SO ₄; 0,192 г NaHCO ₃; 0,664 г KCl; 0,096 г KBr; 10,61 г MgCl ₂ 6H ₂ O; 1,469 г CaCl ₂ 2H ₂ O; 0,026 г H ₃ BO ₃; 0.04 г SrCl ₂ 6H ₂ О. Потенциодинамическую поляризацию проводили на Parstat 4000 (Princeton Applied Research) с использованием программного обеспечения Versa Studio. Трехэлектродная электрохимическая ячейка использовалась в качестве системы испытаний на коррозию, которая состояла из покрытий рабочего электрода, двух противо графитовых стержней и насыщенного каломельного электрода (SCE) в качестве электрода сравнения. Потенциодинамическую поляризацию выполняли в диапазоне потенциалов ± 250 мВ и скорости сканирования 0,1667 мВ / с. Значение было рассчитано с использованием уравнения Штерна-Гири, где и — соответствующие анодные и катодные наклоны Тафеля.Также выполнялась линейная поляризация от ± 20 мВ при 0,1667 мВ / с для определения поляризационного сопротивления композитных покрытий.

Циклическая вольтамперометрия была проведена для определения влияния Mt на восстановительный потенциал и катодный ток при осаждении Cu-Ni. Поскольку Mt — неэлектроактивная частица, он не обладает окислительно-восстановительной парой для цикла электроосаждения. Циклические вольтамперограммы на рисунке 2 показывают, что не было обнаружено сдвига в восстановительном потенциале меди (-0.45 В) или в пиковом токе, с добавлением от 0,05 до 0,15% Mt в ванну для нанесения покрытия. Потенциал восстановления никеля не наблюдался из-за начала выделения водорода. Было отмечено, что концентрация меди в покрытии зависит от величины приложенного потенциала. При увеличении напряжения от -1,0 до -1,075 В концентрация меди в пленке начинает уменьшаться, поскольку осаждение меди контролируется диффузией, а осаждение никеля контролируется переносом заряда [48].После добавления Mt в раствор для гальваники вольтамперограммы показали, что тромбоциты Mt не влияют на окислительно-восстановительные потенциалы, но включение Mt действительно помогает немного сместить начало выделения водорода в сторону более катодных потенциалов. Следовательно, Mt можно добавлять в ванну для нанесения покрытия без отрицательного воздействия на осаждение сплава.

Многослойные тромбоциты монтмориллонита имеют тенденцию набухать при помещении в водную среду и начинают механически раздвигаться после интенсивного перемешивания в течение 24–48 часов.Отрицательно заряженным пластинкам противодействуют положительно заряженные ионы меди и никеля в растворе для покрытия. Считается, что в процессе осаждения пластинки электростатически притягиваются к подложке. Длинная плоская форма пластинки помогает обеспечить плотный контакт с противоположно заряженным субстратом [42]. Ионы меди и никеля восстанавливаются на подложке, захватывая пластинки сплава и создавая прочно прилипающее покрытие.

При электроосаждении MMC понимание стабильности частиц в коллоидной гальванической ванне имеет решающее значение, поскольку свойства получаемых композитов значительно меняются при предпочтительном внедрении отдельных частиц [39].Размер частиц и дзета-потенциал (таблица 2) растворов для нанесения покрытия Cu-Ni измеряли для проверки стабильности дисперсии пластинок Mt в ванне для гальваники. В водном растворе размер Mt составлял от 430 до 525 нм. Когда Mt вводится в раствор для нанесения покрытия, размер частиц значительно увеличивается по сравнению с водным раствором и продолжает увеличиваться с увеличением количества Mt, добавляемого в ванну для нанесения покрытия. Это изменение, вероятно, связано с адсорбцией ионов Cu и Ni на поверхность отрицательно заряженных пластинок, вызывая некоторую агломерацию пластинок.Концентрация Mt (0,05–0,15%) в водном растворе давала значения дзета-потенциала приблизительно -40 мВ, что указывает на то, что расслоенные тромбоциты Mt образуют стабильную дисперсию в водном растворе. Как правило, идеальный дзета-потенциал для дисперсии наночастиц должен превышать ± 25 мВ. Раствор Cu-Ni, включенный в пластинки Mt, дает значения дзета-потенциала приблизительно -20 мВ, которые менее стабильны, чем раствор, содержащий только Mt. Адсорбция Cu и Ni на поверхности раздела пластинки Mt вызывает сдвиг значения дзета-потенциала в сторону более положительного значения, что приводит к небольшому снижению электростатической стабилизации дисперсии в ванне для нанесения покрытия Cu-Ni.Хотя дисперсия Mt в растворе для нанесения покрытия была немного нестабильной, дисперсия была стабильной достаточно долго в течение времени осаждения для получения композиционных покрытий без необходимости механического перемешивания. Специально разработанная перевернутая ячейка использовалась для нанесения покрытий MMC наряду с конвекцией раствора с использованием газообразного азота; это способствовало включению пластинок в покрытие за счет сочетания стабильности дисперсии, небольшой силы тяжести и комплексообразования с катионами в растворе для нанесения покрытия.


Растворы	Размер частиц (нм) ( n = 3)	Дзета-потенциал (мВ) ( n = 3)

0,05% Mt	430 ± 20	−39,6 ± 0,4
0,10% Mt	495 ± 15	−39,9 ± 0,3
0,15% Mt	525 ± 20	−39.1 ± 0,5
Cu-Ni-0,05% Mt	2710 ± 90	−20,1 ± 0,5
Cu-Ni-0,10% Mt	3030 ± 70	−19,7 ± 0,4
Cu-Ni-0,15% Mt	3280 ± 80	−19,4 ± 0,4

Толщина пленки чистого покрытия 90-10 Cu-Ni и 90-10 Cu-Ni-Mt была измерена профилометрией, чтобы определить, влияет ли включение Mt на толщину покрытия (Таблица 3).Все покрытия были нанесены электрохимическим способом до 30 кулонов заряда. Mt не влиял на выход по току процесса электроосаждения, так как толщина покрытий не уменьшалась при введении Mt. Однако покрытия действительно становились немного толще по мере увеличения процентного содержания Mt, что, вероятно, связано с включением Mt в металлическую матрицу, что соответствует небольшому увеличению шероховатости поверхности.


Покрытия	Толщина пленки ( µ м) ( n = 3)	Размер кристаллитов (нм) ( n = 3)

Cu-Ni	6.12 ± 0,04	58 ± 5
Cu-Ni-0,05% Mt	6,17 ± 0,03	19 ± 3
Cu-Ni-0,10% Mt	6,20 ± 0,05	16 ± 4
Cu-Ni-0,15% Mt	6,24 ± 0,07	12 ± 3

Для анализа кристаллической структуры и измерения кристаллитов было выполнено сканирование дифракции рентгеновских лучей (XRD) (показано на рисунке 3) сплава Cu-Ni и композитных покрытий Cu-Ni-Mt. размер.Все дифрактограммы показывают типичные ГЦК-отражения, соответствующие кристаллографической плоскости (111) Cu-Ni, как показано на рисунке 3. Обратите внимание, что отражения, соответствующие армированным наночастицам Mt для композитных покрытий, не видны даже на дифрактограммах. при низких 2 углах из-за полного отслоения Mt.

Для сплава Cu-Ni присутствует только один пик для каждого отражения, потому что сплав Cu-Ni является изоморфным бинарным сплавом, что означает, что два металла полностью растворимы друг в друге и имеют один тип кристаллической структуры ( fcc) практически без деформации [49].Основное отражение (111) при 43,51 ° сдвинуто между значениями чистой меди при 43,297 ° (PDF № 00-004-0836) и чистого никеля при 44,508 ° (PDF № 00-004-0850). Отражение (111) начинает расширяться с добавлением Mt, как показано на рисунке 3, что указывает на уменьшение размера кристаллитов композитных покрытий. Размер кристаллитов для каждой пленки рассчитывали с использованием уравнения Шеррера: как часть расчета использовался метод подгонки пика Гаусса, где — уширение пика для покрытия, а — инструментальное уширение, рассчитанное с использованием кремниевого стандарта.Константа пропорциональности была принята равной 1, = 0,15406 нм от излучения Cu K α и представляет собой положение отражения (111). Расчетные размеры кристаллитов перечислены в таблице 3 и показывают, что размер кристаллитов продолжает уменьшаться в нанометровом диапазоне по мере увеличения количества Mt в покрытиях. Другие исследователи сообщили об аналогичном уменьшении размера кристаллитов при добавлении наночастиц для электроосажденных покрытий. Присутствие наночастиц обеспечивает сайты зародышеобразования, усиливая процесс зародышеобразования, одновременно подавляя рост кристаллов; таким образом, присутствие Mt может привести к структурному уточнению [50–53].

Морфология поверхности чистого сплава Cu-Ni и композитных покрытий Cu-Ni-Mt показана на рисунке 4. Все пленки имеют очень компактное и равномерное покрытие по всей подложке. При включении Mt в матрицу Cu-Ni пластинки становятся видимыми в покрытиях (некоторые обведены красным) и внедряются в покрытие.

Атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) была проведена для определения состава покрытий Cu-Ni.Анализ методом ААС показал, что состав электроосажденных покрытий 90-10 Cu-Ni составлял% для меди и% для никеля. EDS также была проведена для оценки состава поверхности покрытий из Cu, Ni, Si и Al. Si и Al были измерены, поскольку они являются основными элементарными компонентами в структуре Mt. Результаты EDS представлены в таблице 4 и показывают, что содержание Si и Al увеличивалось по мере увеличения количества Mt, добавляемого в раствор для нанесения покрытия, что подтверждает включение пластинок Mt в покрытия.Анализ профиля глубины XPS также показал присутствие кремния и алюминия во всех покрытиях.


Покрытия	Медь (%)	Никель (%)	Кремний (%)	Алюминий (%)

Cu-Ni	89,65	10,35	— — —	— — —
Cu-Ni-0.05% Mt	86,05	11,50	1,49	0,96
Cu-Ni-0,10% Mt	84,90	11,32	2,35	1,43
Cu-Ni-0,15% Mt	83,97	11,21	2,94	1,88

По мере увеличения включения Mt процентные содержания Cu и Ni в покрытиях незначительно менялись. При добавлении Mt в гальваническую ванну процентное содержание никеля немного увеличилось, в то время как содержание меди уменьшилось с ~ 90 до 84%.Предыдущие данные показали, что ионы Ni адсорбируются на поверхности пластинки Mt [42]. Никель находится в избытке в растворе из-за условий осаждения, и большая часть меди образует комплекс с цитратом [44]. При значениях pH выше 5 в растворе преобладают гетероядерные депротонированные частицы CuNiCit ₂ над бинарными депротонированными частицами Cu ₂ Cit ₂. При наличии Cu в растворе для нанесения покрытия меньше цитрата доступно для образования комплекса с никелем, что приводит к более низкой концентрации определенных частиц, содержащих никель и цитрат (NiCit ₂ H ^3- и NiCi), и увеличению содержания NiCit ^{. —} видов [44].Небольшое изменение соотношения Cu-Ni в покрытиях можно объяснить внедрением частиц Mt с большим процентным содержанием Ni по сравнению с Cu, адсорбированным на поверхности пластинок.

Есть два фактора, которые играют основную роль в твердости покрытия MMC: количество частиц, внедренных в матрицу, и микроструктура металлической матрицы. Микроструктура металлической матрицы контролируется параметрами процесса электроосаждения, включая концентрацию ионов в ванне, pH, приложенный потенциал и плотность тока [46, 54].Количество частиц, внедренных в матрицу, находится в прямой зависимости от концентрации ванны, размера частиц, pH раствора и типа армирующего материала. Mt показал способность существенно повышать твердость в матрице из чистого никеля [37]. Влияние внедрения пластинок Mt в матрицу Cu-Ni на микротвердость было проанализировано, и результаты показаны на Рисунке 5. Микротвердость покрытий Cu-Ni увеличивается на 17% при введении 0,15% Mt в Cu-Ni. матрица.Поскольку все покрытия имеют нанокристаллическую матрицу Cu-Ni, увеличение твердости композитных покрытий Cu-Ni-Mt с увеличением содержания Mt, по-видимому, в первую очередь связано с усилением эффектов дисперсионного упрочнения. Кроме того, наличие более мелких зерен помогает препятствовать движению дислокаций, что приводит к увеличению микротвердости [55]. Следовательно, увеличение твердости покрытий Cu-Ni-Mt также можно отнести к измельчению зерна, которое связано с зарождением мелких зерен на поверхности внедренных частиц, что приводит к общему структурному измельчению, также наблюдаемому в XRD. данные.В качестве альтернативы твердые наночастицы Mt, диспергированные в матрице Cu-Ni, могут повысить сопротивление локализованной деформации матрицы, что приведет к резкому увеличению твердости композитов, особенно при добавлении 0,15% Mt.

Измеренная сила адгезии покрытий также показана на рисунке 5. Прочность адгезии всех нанокомпозитных покрытий превышает адгезионную прочность только матрицы Cu-Ni. Наличие нанопластинок обеспечивает повышенное сопротивление движению ножа.Увеличение на 85% наблюдалось для 0,10% Mt. При этом более низком уровне частиц Mt в матрице Cu-Ni усиление в композите улучшило сцепление, что можно объяснить как передачей механической нагрузки от матрицы к Mts, так и высокой удельной площадью поверхности этого материала. Однако прочность сцепления при сдвиге начала снижаться выше 0,10% Mt, поскольку увеличение количества пластинок в покрытии обеспечивает больший контакт подложки с пластинами и уменьшает эффективную площадь контакта матрицы с подложкой.

Иммерсионное испытание зависимости потенциала холостого хода (ОСР) от времени было проведено для оценки стабильности покрытия Cu-Ni, включенного с частицами Mt и без них (Рисунок 6). ОКП пленок чистого Cu-Ni, Cu-Ni-0,05% Mt и Cu-Ni-0,10% Mt катодно сдвигался через три, восемь и семнадцать дней соответственно. ХОП Cu-Ni-0,15% Mt оставался стабильным в течение продолжительного периода 30 дней по сравнению с другими покрытиями. В конце концов, значение ОСР этого покрытия также изменилось катодно через 38 дней, что указывает на то же образование защитного слоя Cu ₂ O. Аль-Муханна и Хабиб также наблюдали катодный сдвиг ОКР для Cu-Ni в первые 10–15 дней своего исследования, что привело к снижению коррозионной стойкости. Это связано с периодом времени, который требуется для формирования защитных оксидных слоев [56]. Исследование также показало, что температура морской воды влияет на коррозионную стойкость, при этом изменения температуры морской воды вызывали колебания OCP с течением времени. Результат испытания на погружение показывает, что Mt обеспечивает барьерную защиту для матрицы Cu-Ni, которая стабилизирует и увеличивает коррозионную стойкость.

Коррозионная стойкость композитных покрытий Cu-Ni и Cu-Ni-Mt была оценена с использованием потенциодинамической поляризации и показана на рисунке 7. Значения коррозии были измерены после погружения подготовленных покрытий на 30 дней в морскую воду, имитирующую формулу B Буркхолдера при температуре 25 ° С. В таблице 5 приведены результаты измерения коррозии. Значение для Cu-Ni-0,15% Mt более благородно, чем для других покрытий, что было очевидно при исследовании погружением из-за повышенной стабильности, обеспечиваемой пластинками Mt в матрице Cu-Ni.С увеличением концентрации Mt в покрытиях Cu-Ni значения уменьшились с 2,50 · 10 ⁻⁶ до 9,84 · 10 ⁻⁷ А / см ². Varea et al. также отметили аналогичное значение для гальванизированного 90-10 Cu-Ni при 1,8 × 10 ⁻⁶ А / см ² [48]. Величина покрытия из чистого Cu-Ni составила 11,77 кОм · см ², тогда как для Cu-Ni-0,15% Mt увеличилась до 33,28 кОм · см ². Добавление Mt в процесс осаждения Cu-Ni значительно повысило устойчивость к коррозии, обеспечив барьерную защиту для уменьшения длины свободного пробега от коррозии.Кроме того, встроенные пластинки на поверхности уменьшают открытую металлическую поверхность, которая может подвергнуться коррозии, и, таким образом, улучшают коррозионную стойкость покрытий. Каждый механизм может играть определенную роль в общей защите от коррозии покрытий. Эти типы механизмов были предложены для других электроосажденных композитных покрытий, таких как Ni-Co / SiC [57] и Zn-TiO ₂ [58, 59], а также для композитных покрытий Ni-Fe [60].

900-93


Покрытия	(В)	(A)	(кОм · см ²)

−0.349	2,50 × 10 ⁻⁶	11,77
Cu-Ni-0,05% Mt	−0,347	1,66 × 10 ⁻⁶	15,50
Cu-Ni-0,10% Mt	−0,336	1,56 × 10 ⁻⁶	17,10
Cu-Ni-0,15% Mt	−0,220	9,84 × 10 ⁻⁷	33,28

Было подтверждено образование оксидного слоя Cu ₂ O для сплавов Cu-Ni, подвергающихся воздействию хлоридных сред [30].Во время коррозии медных сплавов растворение меди в конечном итоге приводит к образованию частиц Cu, которые образуют оксид меди по мере увеличения локального pH на границах раздела [30, 33, 61]:

Исследования OCP показывают, что покрытия из чистого Cu-Ni начинают формировать оксидный слой раньше, в то время как покрытия Cu-Ni-Mt начинают формирование оксидного слоя в порядке содержания Mt, и оксидный слой со временем становится более пористым. Наличие этого пассивирующего слоя подтверждается дифракцией рентгеновских лучей. Рисунок 8 представляет собой сканирование XRD под углом 10–80 ° для чистого 90-10 Cu-Ni и Cu-Ni-0.Покрытия с содержанием 15% Mt после выдержки в течение 30 дней в искусственной морской воде. Присутствие основного компонента защиты от коррозии, Cu ₂ O, было выявлено как для чистого Cu-Ni, так и для Cu-Ni-0,15% Mt (а также для Cu-Ni-0,05% Mt и Cu-Ni-0,10%). % Mt образцов). Ma et al. также показали дифракционные отражения рентгеновских лучей для Cu ₂ O в продуктах коррозии образца 90-10 Cu-Ni, оставленного в естественной морской воде [32]. Когда концентрация никеля ниже 40%, внешний слой Cu ₂ (OH) ₃ Cl и плотный внутренний слой Cu ₂ O, как было показано, являются пассивирующими слоями в средах с высоким содержанием хлоридов [30 ].Cu ₂ O, как известно, является основным компонентом хорошей коррозионной стойкости из-за его низкой электронной проводимости. Сначала образуется слой оксида меди, и после образования слоя Cu ₂ O образуется слой Cu ₂ (OH) ₃ Cl путем осаждения из растворения ионов Cu ²⁺ [30, 32] . Для электроосажденных покрытий данные дифракции рентгеновских лучей показывают, что в течение 30-дневного периода времени Cu ₂ O начинает формироваться на поверхности покрытий.

Как отмечалось ранее, значения, полученные из линейной поляризации, увеличиваются с увеличением количества Mt по сравнению с покрытием из чистого Cu-Ni. Устойчивость к коррозии улучшается по мере увеличения содержания Mt в матрице Cu-Ni, что согласуется с введением нанопластинок Mt, обеспечивающих дополнительный барьер и формирование пассивного слоя Cu ₂ O. Частицы Mt действуют как инертные физические барьеры для инициирования и развития дефектной коррозии, изменяя микроструктуру пленки Cu-Ni и, следовательно, улучшая коррозионную стойкость покрытия.

Состав покрытия Cu-Ni контролировался условиями ванны и приложенным напряжением для получения отношения 90-10. Включение расслоенных нанопластинок Mt в матрицу Cu-Ni путем электроосаждения улучшило как коррозионную стойкость, так и механические свойства. Добавление 0,15% Mt обеспечило наилучшее повышение твердости и коррозионной стойкости, тогда как добавка 0,10% Mt обеспечила наилучшую прочность сцепления при сдвиге.

Мельхиор металл: Мельхиор • состав мельхиора • вред, польза, свойства • отличия

Мельхиор • состав мельхиора • вред, польза, свойства • отличия

Что такое мельхиор

Мельхиор — cостав сплава

Мельхиоровые сплавы

Мельхиор — Нейзильбер — Латунь

Мельхиор — имя нарицательное

Мельхиор — Серебро

Вред мельхиора для здоровья… или польза?

Купить мельхиор в нашем интернет-магазине

Чем отличается мельхиор от серебра

Мельхиор. Свойства, применение, химический состав, марки

Нихром

Фехраль

Нихром в изоляции

Титан

Вольфрам

Молибден

Кобальт

Термопарная проволока

Провода термопарные

Никель

Монель

Константан