Kobber vs nikkel: Forskelle i egenskaber, ledningsevne og applikationer

Hvad kobber er

Kobber er et rødligt-brunt metal, der har været brugt siden antikken. Det er formbart og duktilt, hvilket betyder, at det kan bøjes og formes uden at gå i stykker, og det har fremragende elektrisk og termisk ledningsevne, hvilket gør det til referencemateriale for elektriske ledere og varmevekslere. En frisk eksponeret ren kobberoverflade er rosa-orange, og i luften danner den gradvist en beskyttende oxid eller patina, der giver metallet dets gode atmosfæriske korrosionsbestandighed.

Kommercielt er metallet leveret som elektrolytisk sejt beg-kobber, fosfor-deoxideret kobber eller oxygen-frit kobber, og hver af disse kvaliteter er defineret af en standard som ASTM B152 for plade, strimmel og plade eller ASTM B75 og ASTM B88 for rør og rør.

Hvad er nikkel

Nikkel er et sølvskinnende-hvidt metal med et let gyldent skær, hårdere end kobber, men stadig formbart nok til at blive slået til mønter eller formet til smykker og isenkram. Det har et meget højere smeltepunkt end kobber og danner en tynd passiv overfladefilm, der giver det nyttig modstandsdygtighed over for mange ætsende medier, især alkalier. På grund af denne kombination bruges nikkel som et legeringselement snarere end som et strukturelt metal i de fleste applikationer.

Hoved-til-Sammenligning af hoved

Den største enkeltstående praktiske forskel er farven, hvorfor de to metaller er lette at skelne med øjet. Den anden er den elektriske ledningsevne: kobber bærer omtrent fire gange strømmen af ​​nikkel for det samme tværsnit, så nikkel bruges aldrig som en leder, hvor kobber er tilgængeligt. Den tredje er temperaturkapacitet: nikkel holder nyttig styrke langt over blødgøringsområdet for kobber.

Korrosion og serviceadfærd sammenlignet

Kobber bruges udendørs og i vandsystemer, fordi filmen, der dannes på overfladen, er stabil og selv-reparerende. Nikkel opfører sig anderledes: Det afhænger af en passiv film, der er meget effektiv i stærkt alkaliske miljøer, men som er mindre stabil i svovlholdige-atmosfærer, hvilket er grunden til, at nikkel-belagte dele er beskyttet med en topcoating på aggressive industrielle steder. I strømmende havvand er ingen af ​​de rene metal ideelle i sig selv, hvilket fører direkte til legeringsfamilien beskrevet nedenfor.

Det praktiske svar: Kobber-Nikkellegeringer

De fleste industrielle brugere vælger slet ikke mellem kobber og nikkel; de vælger en kontrolleret blanding af de to. Tilsætning af nikkel til kobber øger styrken og forbedrer dramatisk modstanden mod strømmende havvand, samtidig med at den bevarer tilstrækkelig varmeledningsevne til at være nyttig i varmeoverførsel.

C70600 kobber-nikkel 90/10er standard havvandsrør og kondensatorrørmateriale, der bruges i kraftværker, afsaltningsanlæg og skibssystemer.

C71500 kobber-nikkel 70/30giver højere modstand mod erosion og stød og bruges, hvor vandhastigheden og suspenderede stoffer er højere.

Nikkel sølv legeringerindeholdende kobber, nikkel og zink kombinerer et sølvskinnende udseende med god formbarhed og bruges til instrumentdele, bestik og mønter.

Nikkeltilsætninger i rustfrit stålaf størrelsesordenen otte til fjorten procent stabiliserer den austenitiske struktur af kvaliteter som 304 og 316, som er en stor mængdemæssig anvendelse af nikkel.

Varmeveksler og kondensatorrør i kobber-nikkelfamilien er specificeret til ASTM B111/B111M, hvor den nøjagtige legering, temperament og dimensioner er defineret for den pågældende pligt.

Udvælgelsesvejledning og bæredygtighed

Vælg kobber, hvor elektrisk eller termisk ledningsevne er det styrende krav.

Vælg nikkel eller en nikkel-lejelegering, hvor højtemperaturstyrke, alkalisk drift eller en specifik magnetisk eller elektrokemisk egenskab er nødvendig.

Vælg en kobber-nikkellegering, hvor havvand eller brak kølevand er involveret, og hvor både korrosionsbestandighed og varmeoverførsel er påkrævet.

Husk at begge metaller er produceret af naturlige malme og kan genanvendes i det uendelige uden at miste deres egenskaber, hvorfor begge bevarer en høj skrotværdi ved endt levetid.

FAQ

Q: Hvad er den største forskel mellem kobber og nikkel?
Farve og ledningsevne. Kobber er rødlig og er den elektriske standardleder, mens nikkel er sølvfarvet-hvidt, meget hårdere, smelter ved en højere temperatur og bærer kun omkring en fjerdedel af strømmen af ​​kobber for det samme-tværsnit.

Q: Hvilket metal har et højere smeltepunkt?
Nikkel, ved cirka 1455 grader sammenlignet med cirka 1083 grader for kobber.

Spørgsmål: Er nikkel en bedre leder end kobber?
Nej. Kobber har en elektrisk ledningsevne på omkring 59,6 millioner siemens per meter, hvilket er grundlaget for 100 % IACS-referencen, mens nikkel kun når omkring 14,3 millioner siemens per meter.

Q: Hvorfor kombineres kobber og nikkel i legeringer?
Kombinationen giver højere styrke og meget bedre modstandsdygtighed over for strømmende havvand end rent kobber, samtidig med at nyttig varmeledningsevne bevares. Kobber-nikkelkvaliteter er derfor standardvalget til marine- og kraftværkskondensatorrør.

Q: Hvilken standard dækker kobber-nikkelkondensatorrør?
ASTM B111/B111M dækker sømløse kondensatorrør og kobberlegeringer af kobber og kobberlegeringer, inklusive 90/10 og 70/30 kobber-nikkelkvaliteter.

Q: Kan kobber og nikkel genanvendes?
Ja. Begge er produceret af naturlig malm og kan genanvendes gentagne gange uden at miste deres egenskaber, og begge har en høj værdi som skrot.