Nickel Aluminium Bronze Legierung

Legierungen aus Kupfer und Aluminium werden als Aluminiumbronze bezeichnet und bieten zusammen mit anderen Legierungszusätzen eine Reihe von Eigenschaften, die für eine Vielzahl von Branchen von Vorteil sind. Die Gruppe der Nickel-Aluminium-Bronze-Legierungen ist dabei die am häufigsten verwendete. Sie wurden im Laufe der Zeit angepasst, um die Leistung zu optimieren, und können eine Kombination von Eigenschaften bieten, die eine wirtschaftliche Alternative zu anderen Legierungssystemen darstellen. Die Endanwendungen reichen von Fahrwerksbuchsen und Lagern für alle Verkehrsflugzeuge der Welt bis hin zu Seewasserpumpen und -ventilen, Propellern für die Marine und die Handelsschifffahrt, funkenfreien Werkzeugen in der Öl- und Gasindustrie und ansprechenden Fassaden in der Architektur.

Nickel-Aluminium-Bronzen sind sowohl in gegossener als auch in gekneteter Form erhältlich und weisen eine einzigartige Kombination von Eigenschaften auf:

- Ausgezeichnete Verschleiß- und Abriebfestigkeit
- Hohe Festigkeit Dichte (10% leichter als Stahl)
- Nicht funkenbildend
- Geringe magnetische Permeabilität (<1,03 µ bei ausgewählten Sorten)
- Hohe Korrosionsbeständigkeit
- Gute Spannungskorrosionseigenschaften
- Gute Tieftemperatureigenschaften
- Hohe Beständigkeit gegen Kavitation
- Doppeltes Dämpfungsvermögen im Vergleich zu Stahl
- Hohe Beständigkeit gegen Biofouling
- Eine schützende Oxidschicht auf der Oberfläche, die die Fähigkeit zur Selbstreparatur besitzt.

Spezifikationen für Nickel-Aluminium-Bronze-Legierungen

Generell lassen sich die Nickel-Aluminium-Bronzen in Legierungen mit 6-13% Aluminium und bis zu 7% Eisen und 7% Nickel einteilen. Die gebräuchlichsten Legierungen enthalten normalerweise 3-6 % dieser beiden Elemente. Mangan wird bis zu etwa 1,5 % als Desoxidationsmittel und Verstärkungselement zugesetzt.

Nickel-Aluminium-Bronze-Legierung Anwendungen

Luft- und Raumfahrt

Die Hauptanwendung für Nickel-Aluminium-Bronze in der Luft- und Raumfahrt sind Fahrwerkslager für die weltweite Flotte von Verkehrsflugzeugen.

Die ausgezeichneten Lagereigenschaften gegenüber Stahl, die Korrosionsbeständigkeit bei Salzeinwirkung während der Enteisung der Start- und Landebahnen im Winter und die hohen mechanischen Eigenschaften machen sie zu einer idealen Legierung für diese Anwendung. Die wichtigsten Spezifikationen sind AMS 4640, AMS 4880, AMS 4881, AMS 4590, BS2 B 23, NFL14-702, NFL14-705 und NFL14-706. Auch die Flugzeughersteller und die wichtigsten Zulieferer haben ihre eigenen Spezifikationen, zum Beispiel Airbus ASN-A 3406, ASN-A 3315, ASN-A6127A und Rolls Royce MSR 8503.

Architektur

Aluminiumbronzen werden in einem breiten Spektrum von Architekturanwendungen eingesetzt. Ihre natürliche Fähigkeit, in sauerstoffreichen Umgebungen eine schützende Oxidschicht zu bilden, eröffnet Anwendungen sowohl im Binnenland als auch in der Meeresatmosphäre. Nickel-Aluminium-Bronze hat ein reichhaltiges goldenes Oxid und kann mit ihren einzigartigen Eigenschaften zusätzliche Vorteile bieten.

Das Parlamentsgebäude in London, Portcullis House, ist ein Paradebeispiel für die architektonische Verwendung, da es 450 Tonnen Nickel-Aluminium-Bronze in den Fensterrahmen, der Verkleidung und dem Dach (künstlich verdunkelt) enthält, das gebaut wurde, um Bombenangriffen standzuhalten und eine Lebenserwartung von 120 Jahren hat.

Schifffahrt

Es gibt einen großen Markt für Nickel-Aluminium-Bronze in der Schifffahrt, insbesondere für die U-Boot-Flotten der Welt. Die wichtigsten Anwendungen sind Seewasser-Rohrleitungs- und -Ventilsysteme, Waffenhandhabung, flexible Kupplungen, Sonargeräte, Seewasser-Außenluken, Hydraulikventile und -lager, Befestigungselemente und Dichtungsflansche, geräuscharme Propeller, Antriebsanlagen und Periskop-Baugruppen. Bei diesen Anwendungen kommen einige der wichtigen Eigenschaften von Nickel-Aluminium-Bronzen zum Tragen: gute Korrosionsbeständigkeit, Funkenfreiheit, Verschleißfestigkeit, hohe Festigkeit und gute Kerbschlagzähigkeit.

Die Legierungen weisen auch gute Antidämpfungseigenschaften auf, die doppelt so hoch sind wie die von Stahl, was in U-Booten wichtig ist, um Geräusche für einen leisen Betrieb zu unterdrücken. Funkenfreiheit und Verschleißfestigkeit sind vor allem bei Waffenhandhabungssystemen wichtig. Die verschiedenen Sorten mit geringerem Eisen- und Nickelgehalt können mit einer magnetischen Permeabilität von unter 1,03 µ hergestellt werden.

Nickel-Aluminium-Bronze ist eine der wichtigsten Legierungen für Schiffspropeller auf Handelsschiffen und Kreuzfahrtschiffen. Ihre hohe Kavitationsbeständigkeit in Verbindung mit den günstigen Kosten und der einfachen Reparatur im Falle einer Beschädigung macht sie zu einem der führenden Werkstoffe für diese Anwendung. Die Naben von Verstellpropellern werden ebenfalls aus Nickel-Aluminium-Bronze hergestellt. Die Legierung weist gute Anti-Galling-Eigenschaften gegen sich selbst auf, was wichtig ist, da sich die Propellerblätter in den zylindrischen Öffnungen drehen. Nickel-Aluminium-Bronze wird auch für die Windengetriebe von Hochseeyachten verwendet, wo Ablagerungsschutz, hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit gegen Salznebel eine wichtige Rolle spielen.

Offshore-Öl/Gas und Petrochemie

In der Offshore-Öl-/Gasindustrie wird Nickel-Aluminium-Bronze in vielen Anwendungen eingesetzt, wo die Legierung für Rohrleitungen, Ventile und Pumpen in Meerwasserpumpensystemen, insbesondere für Feuerlöschanlagen, verwendet wird. Sie ist mit Kupfer-Nickel-Rohrleitungssystemen kompatibel und wird für zugehörige Pumpen und Ventile verwendet. Es wird auch in Meerwasserpumpensystemen verwendet, um Wasser zur Injektion zurück in den Brunnen zu fördern.

Stellantriebsventile sind eine wichtige Anwendung, sowohl bei Pipelines an Land als auch unter Wasser, wo Öl transportiert wird.

Bei Anwendungen an Land können sich die Pipelines in abgelegenen Gebieten oder an unwirtlichen Orten befinden. Stellventile sind ein wichtiges Bindeglied für die Sicherheit der Ölleitung und den Schutz der Umwelt vor Ölaustritten. Die Ventile müssen unter extremen Temperaturbedingungen arbeiten, die von -50°C bei extremer Kälte, wie in den arktischen Regionen, bis zu +50°C im Hochsommer in den Wüstengebieten des Nahen Ostens reichen. Sie müssen dem Eindringen von Sand in der Wüste widerstehen und auch nach vielen Jahren der Inaktivität noch funktionieren. Aus diesem Grund wird bei vielen Konstruktionen Nickel-Aluminium-Bronze aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer Lagereigenschaften gewählt. Nickel-Aluminium-Bronze bildet auch die Hauptkomponente, die die Ventile innerhalb des Rohrleitungssystems verschließt. Im Offshore-Bereich werden Aktuatorventile auf Bohrinseln eingesetzt, wo die Ventile manchmal unzugänglich sind und über Funkwellen aktiviert werden müssen.

Entsalzungs- und Wasserkondensatorsysteme

Diese Industrie ist ein wichtiger Absatzmarkt für Nickel-Aluminium-Bronze für Pumpen, Ventile, Wasserkästen, Laufräder, Kondensatorrohrplatten und Gehäuse. Sie wird für erhöhte Temperaturen bis zu etwa 325°C in Hochdruckkondensatorsystemen verwendet. Es kann zum Pumpen von Meerwasser bis zu einer empfohlenen Geschwindigkeit von 4,3 m/sec verwendet werden, was die von 90-10 und 70-30 Kupfer-Nickel tolerierte Geschwindigkeit übersteigt. Die Aluminiumbronzen sind zwar nicht so resistent gegen Biofouling wie die Kupfernickel, weisen aber dennoch eine hohe Resistenz gegen Meeresbewuchs auf.