Cupronickel : la solution ultime pour la résistance à la corrosion marine et au fouling

Un alliage cupronickel contient du cuivre et du nickel ainsi que du fer, de l'aluminium, du manganèse, de l'étain, du niobium ou du chrome, selon le grade. L'excellente résistance à la corrosion à l'eau du cuivre, lorsqu'elle est combinée avec le nickel, améliore la résistance et la durabilité des alliages cupronickel. La résistance à la corrosion en eau de mer est l'avantage principal de ces superalliages, les rendant hautement préférables pour les applications marines.

Ci-dessous, nous discutons de certaines des propriétés uniques du cupronickel et de leurs applications dans diverses industries.

Propriétés uniques du cupronickel

Le cupronickel est un nom générique pour les alliages cuivre-nickel (Cu-Ni) qui ont généralement une répartition de concentration de 90/10 Cu-Ni ou 70/30 Cu-Ni. Ces superalliages affichent un faible coefficient thermique, ce qui signifie une résistance électrique constante à différentes températures. Le nickel dans l'alliage maintient une résistance mécanique élevée même à haute température.

Examinons de plus près certaines autres propriétés uniques du cupronickel et comment elles sont utilisées dans diverses applications industrielles.

Résistance à la corrosion

Les alliages cupronickel sont connus pour leur résistance à la corrosion aux gaz tels que l'oxygène, le dioxyde de carbone, le chlorure d'hydrogène, le chlore, le dioxyde de soufre et le fluorure d'hydrogène, ainsi qu'aux acides non oxydants, aux alcalis et aux solutions salines. La haute résistance à la corrosion peut être attribuée au revêtement protecteur stable sur la surface dû au métal d'alliage. Il n'y a aucun risque potentiel de fissuration par corrosion sous contrainte avec les alliages cupronickel.

Les alliages cupronickel avec 10-30 % de nickel ont une bonne résistance même à l'eau de mer chaude à des débits élevés. La teneur en fer dans l'alliage améliore l'adhérence des revêtements protecteurs contre l'érosion dans l'eau de mer, saumure et eaux de mine. La propriété de résistance à la corrosion des alliages cupronickel les rend hautement préférables pour les systèmes de condenseurs d'eau de mer, les usines de dessalement, les tuyauteries pour usines chimiques, la production pétrolière et gazière offshore, et les applications de transport maritime commercial.

Biofouling (encrassement biologique)

Le biofouling fait référence à l'adhérence de vase d'algues, bernacles, mousses de mer, huîtres et moules sur la surface des structures marines. Une telle adhérence, lorsqu'elle traîne sur les structures, bloque l'intérieur des tuyauteries et condenseurs et augmente les charges, impactant négativement la performance du système. L'aluminium, l'acier, le titane, le béton et les polymères sont sujets au fouling et nécessitent un nettoyage coûteux et l'application de revêtements antifouling.

Les films protecteurs complexes formés sur la surface des alliages cuivre-nickel résistent au macrofouling. Même si des conditions calmes prolongées conduisent à la colonisation d'herbes et de coquillages sur la surface de l'alliage, les organismes sont faiblement attachés et peuvent être facilement enlevés. La résistance au biofouling est l'une des propriétés uniques du cupronickel qui le rend approprié pour les tuyauteries d'eau de mer, les coques de bateaux, les boîtes à eau, les structures de gainage, les écrans d'admission, les revêtements de pieux et les cages en maille pour l'élevage de poissons.

Propriétés mécaniques

Les alliages cupronickel affichent une bonne résistance à la traction et une excellente ductilité lorsqu'ils sont recuits. Lorsque l'aluminium ou l'étain est ajouté à la composition, les alliages cupronickel peuvent atteindre des résistances égales à celle de l'acier au carbone. Un alliage 90/10 Cu-Ni a une résistance à la traction de 300 N/mm² avec 30 % d'allongement.

À basse température, les alliages cuivre-nickel n'exhibent pas de fragilisation. Bien que la résistance à la traction de l'alliage diminue à basse température, il n'a pas de réduction marquée de l'allongement, le rendant très approprié pour les applications d'ingénierie cryogénique. À haute température, les alliages cupronickel avec teneur en fer affichent des propriétés mécaniques améliorées et sont utilisés pour la construction de vessels sous pression à des températures allant jusqu'à 300 °C (572 °F).

Propriétés physiques

La densité du cupronickel est de 8,9 kg/dm³ ; cependant, plus l'alliage contient de nickel, plus la densité peut varier. La teneur en nickel affecte également la couleur des alliages cupronickel. À mesure que le nickel est ajouté, la couleur du cuivre devient plus claire ; par exemple, la composition d'alliage avec 15 % de nickel est presque blanc argenté. L'éclat et la pureté de la couleur augmentent avec la teneur en nickel.

La résistivité électrique des alliages Cu-Ni augmente également fortement avec la teneur en nickel, et c'est pourquoi les alliages cupronickel sont utilisés pour les fils de résistance dans les résistances de haute précision. La haute puissance thermoélectrique des alliages cupronickel est notable. Une teneur en nickel de 45 % dans l'alliage développe un champ électromagnétique haut et uniforme, le rendant approprié pour une utilisation dans les thermocouples.

Propriétés antimicrobiennes

Les alliages cupronickel sont intrinsèquement antimicrobiens. Les agents pathogènes peuvent être éliminés en nettoyant régulièrement les surfaces fréquemment touchées qui sont composées d'alliages cupronickel. Dans les environnements hospitaliers, placer des équipements et/ou des surfaces de contact faits d'alliages cuivre-nickel est un moyen de compléter les méthodes de désinfection traditionnelles. L'excellente durabilité, résistance et résistance à la corrosion des alliages cupronickel en font un choix populaire pour les applications de surfaces de contact antimicrobiennes.

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