מה ההבדל בין ברונזה לנחושת ניקל?
1. קומפוזיציה
בְּרוֹנזָה:
רכיבים ראשוניים: נחושת (Cu) כמתכת הבסיס, הסגסוגת בדרך כלל עם TIN (SN), אם כי ברונזים מודרניים עשויים לכלול אלמנטים אחרים כמו אלומיניום, סיליקון, מנגן או אבץ (למשל, ארד אלומיניום, ברונזה סיליקון).
הרכב ברונזה פח נפוץ: 80–95% Cu, 5–20% SN (סגסוגות אחרות משתנות).
נחושת-ניקל (קופרוניקל):
רכיבים ראשוניים: נחושת (CU) וניקל (NI), לרוב עם תוספות קטנות של ברזל, מנגן או אבץ כדי לשפר את התכונות.
קומפוזיציות נפוצות: 90/10 (90% Cu, 10% Ni) או 70/30 (70% Cu, 30% Ni), כאשר לפעמים הוסיפו ברזל ומנגן (למשל, ליישומים ימיים).
2. תכונות מכניות
קשיות וכוח:
ברונזה: בדרך כלל קשה יותר וחזק יותר מאשר נחושת טהורה, כאשר חוזק מתיחה נע בין 200–800 MPa (תלוי בסגסוגת ועיבוד). לדוגמה, ברונזה פח יכולה להגיע ל ~ 300–500 מגפ"ס, ואילו ברונזה אלומיניום עשויה לעלות על 600 מגפ"ס.
נחושת-ניקל: רך יותר מאשר ברונזים רבים, עם חוזק מתיחה בסביבות 300–700 MPa (למשל, 70/30 Cu-Ni בדרך כלל יש ~ 350–650 MPa). זה יותר רקיע ופחות קשה מברונזה.
גמישות ומשיכות:
ברונזה: יכול להיות שביר אם תוכן הפח גבוה, אך רוב הארדנים הם רקיע ומתאים לליהוק או זיוף.
נחושת-ניקל: רקיע מאוד, אפילו במצבים מעובדים בקור, מה שהופך אותו לאידיאלי ליצירת גיליונות, צינורות או חוטים.
3. עמידות בפני קורוזיה
בְּרוֹנזָה:
מתנגד לקורוזיה במים מתוקים וכמה מצבים אטמוספריים אך הוא חשוף יותר לקורוזיה של מי מלח מאשר נחושת-ניקל.
ברונזה פח יוצרת שכבת תחמוצת מגן, אך בסביבות ימיות היא עשויה לחוות "dezincification" (אם קיים אבץ) או שחיקה ממים נעים.
נחושת-ניקל:
עמידות בפני קורוזיה מעולה במי מלח, חומצות ופתרונות אלקליין. תוכן הניקל משפר את יכולתו לעמוד בסביבות ימיות, מה שהופך אותו לאידיאלי לבניית ספינות, צנרת מחוץ לחוף ומחליפי חום.
מתנגד לליטה ביולוגית (צמיחת אורגניזמים ימיים), יתרון מרכזי ביישומי מי ים.
4. תכונות תרמיות וחשמליות
מוליכות תרמית:
ברונזה: נחושת נמוכה מנחושת טהורה אך עדיין גבוהה יחסית (למשל, ברונזה פח יש ~ 50-80 W/M · K).
נחושת-ניקל: מוליכות תרמית נמוכה יותר (~ 25–40 W/M · K) בגלל השפעתו של ניקל, מה שהופך אותה פחות מתאימה להעברת חום בהשוואה לברונזה.
מוליכות חשמלית:
ברונזה: מוליכות מתונה (10-30% מהנחושת הטהורה), המשמשת במחברים חשמליים או ברכיבים בהם יש צורך במוליכות אך לא בעלת חשיבות עליונה.
נחושת ניקל: מוליכות חשמלית נמוכה (~ 2-5% מהנחושת הטהורה), המשמשת לעיתים רחוקות ליישומים חשמליים אלא אם כן רצוי התנגדות (למשל, אלמנטים חימומיים).
5. יישומים
בְּרוֹנזָה:
שימושים היסטוריים: פסלים, מטבעות ואמנות (למשל, תקופת הברונזה).
יישומים מודרניים: מיסבים, תותבים (בגלל חיכוך נמוך), שסתומים, חומרה ימית (במים מתוקים), כלי נגינה (פליז הוא סגסוגת נחושת-אבץ, סוג של ברונזה) ואלמנטים דקורטיביים.
נחושת-ניקל:
הנדסה ימית: גופי ספינות, מדחפים, צינורות מי ים ומחליפי חום.
תעשייה כימית: ציוד לטיפול בנוזלים מאכלים.
מטבע: כמה מטבעות (למשל, ניקל ארה"ב, אם כי ניקל ארה"ב מודרני הם נחושת עם ציפוי ניקל).
חשמל: נגדים או רכיבים שבהם מוליכות נמוכה מכוונת.
6. צבע ומראה
ברונזה: בדרך כלל יש גוון חום או מוזהב, אשר מתכהה לאורך זמן בגלל חמצון.
נחושת-ניקל: מציג צבע אפור כסוף, בדומה לניקל, בגלל תוכן הניקל הגבוה שלו.
איזה רך יותר, נחושת או ניקל?
1. מדידות קשיות
נחושת (טהורה):
קשיות מוהס: ~ 2.5–3
קשיות ויקרס: ~ 35–40 HV
רך וניתן לניעוד, מעוצב בקלות ביד או בכלים.
ניקל (טהור):
קשיות מוהס: ~ 4–4.5
קשיות ויקרס: ~ 70–100 HV
קשה יותר ועמיד יותר לעיוות, עם חוזק מתיחה גבוה יותר מאשר נחושת טהורה.
2. הבדלי רכוש מכני
כוח מתיחה:
נחושת טהורה: ~ 220 MPA
ניקל טהור: ~ 400 MPa
קשרי האטום החזקים יותר של ניקל ומבנה הגבישים מעניקים לו כוח וקשיות גבוה יותר.
מְשִׁיכוּת:
שניהם רקיעים, אך הנחושת ניתנת יותר לניעוד (קל יותר לשטוח לגיליונות), בעוד שניקל הוא רקיע יותר (קל יותר למשוך לחוטים) אך פחות ניתן לניעוד בגלל קשיותו.
3. השלכות מעשיות
הרכות של נחושת: הופכת אותו לאידיאלי לחיווט חשמלי (קל להתכופף ולהסתיים), צינורות אינסטלציה ואלמנטים דקורטיביים. הרכות שלו מאפשרת לו גם ליצור חותם באביזרי צינורות ללא כוח מוגזם.
קשיותו של ניקל: הופכת את זה לשימושי ליישומים הדורשים עמידות בלאי, כמו ציפוי למתכות למניעת קורוזיה או כאלמנט סגסוגת לחיזוק מתכות אחרות (למשל, בסגסוגות נירוסטה או נחושת-ניקל).
