Čo je a Bronzový ventil?

Bronzové ventily sú ventily vyrobené z bronzového kovu. Využívajú vlastnosti bronzového materiálu na splnenie špeciálnych požiadaviek na ventily v rôznych prostrediach a odvetviach. Hlavnými prvkami v bronze sú meď a cín.

V bronzovom ventile, obsah medi je zvyčajne medzi 80-90%, a cín (Sn) obsah je zvyčajne medzi 10-20%. Vyšší obsah cínu robí bronzové ventily s väčšou tvrdosťou a pevnosťou, a lepšia odolnosť proti korózii slanou vodou. Je široko používaný v oblastiach oceánu, priemyslu, a preprava.

Čo je a Mosadzný ventil?

V mosadznom ventile je obsah medi zvyčajne medzi 50-60%, a zinok (Zn) obsah je zvyčajne medzi 30-40%. Je dobrý pre svoju odolnosť a dobrú tepelnú vodivosť. Mosadzné ventily sa používajú v inštalatérstve, HVAC, ropy a zemného plynu, a automobilový priemysel.

Čo je lepšie? Bronzový ventil vs mosadzný ventil?

Z hľadiska životnosti ventilov, bronzové ventily sú lepšie ako mosadzné ventily.
Vzhľadom na rôzne štruktúry usporiadania atómov spôsobené chemickým zložením, ktoré zásadne menia ich mechanické vlastnosti.

Prečo bronzové ventily vykazujú vynikajúci výkon?

Princíp vylepšených vlastností bronzu v porovnaní s čistou meďou je ľahšie pochopiť z jeho atómových a mikroštrukturálnych charakteristík:

1. Pevné posilnenie roztoku (Účinok atómov cínu):

V čistej medi, atómy sú usporiadané v relatívne usporiadanej mriežke. Keď pôsobí vonkajšia sila, tieto atómové vrstvy môžu kĺzať okolo seba pozdĺž rovín, kde sú medziatómové sily slabšie. To je dôvod, prečo je čistá meď relatívne mäkká, má nízku pevnosť, ale vykazuje dobrú ťažnosť.
Keď väčšie atómy cínu nahradia niektoré atómy medi v mriežke, spôsobujú skreslenie. Toto skreslenie narúša pravidelné usporiadanie, vytvorenie štruktúry, ktorá je odolnejšia voči tomuto atómovému sklzu, skoro ako an “blokovanie” účinok. V dôsledku toho, na zošmyknutie týchto vrstiev je potrebná väčšia vonkajšia sila.

2. Posilňujúca chemická zlúčenina (Druhá fáza posilňovania):

Keď obsah cínu v bronze presiahne približne 10%, alebo po špecifických tepelných úpravách, intermetalické zlúčeniny (ako je Cu₃Sn, Cu₆Sn₅, atď.) môže tvoriť. Tieto zlúčeniny sú odlišnými fázami v rámci bronzu. Zvyčajne sú tvrdé a krehké. Keď sú tieto tvrdé častice distribuované v mäkšej bronzovej matrici, pôsobia ako prekážky pohybu dislokácií (mechanizmus plastickej deformácie), ďalšie zvýšenie celkovej tvrdosti a pevnosti bronzu.

Prečo je bronzový ventil ťažší ako mosadzný ventil?

Poďme analyzovať z hľadiska atómovej štruktúry.

V mosadze, ktorý má vyšší obsah zinku, atómy zinku nahrádzajú niektoré atómy medi. Táto substitúcia tiež vytvára “blokovanie” efekt alebo mriežkové skreslenie, vďaka čomu je mosadz tvrdšia ako čistá meď.

Však, atómy cínu sú podstatne väčšie ako atómy zinku.

• Zinok (Zn) má atómovú hmotnosť približne 65 a atómový priemer asi 268 pikometre (popoludní).
• Konzervovať (Sn) má atómovú hmotnosť približne 118 a atómový priemer asi 316 pikometre (popoludní).

Pretože atómy cínu sú väčšie, keď nahradia atómy medi v zliatine bronzu, spôsobujú väčší stupeň skreslenia mriežky. Toto výraznejšie skreslenie vytvára výraznejšie “blokovanie” účinok, ponúka väčšiu odolnosť voči pohybu atómových vrstiev pod napätím.

Preto, v dôsledku väčšej veľkosti atómov cínu spôsobujúcich výraznejšie napätie mriežky, bronz vykazuje vyššiu pevnosť a tvrdosť v porovnaní s mosadzou.

Bronzové ventily Korózia: Príčiny, Prevencia & Riešenia

Majú bronzové ventily lepšiu odolnosť proti korózii?​

Áno, bronzové ventily vo všeobecnosti vykazujú dobrú odolnosť proti korózii.

Aby ste pochopili prečo, najprv uvažujme o čistej medi.
Vo vzduchu, čistá meď tvorí ochrannú vrstvu oxidu meďného (Cu₂O) alebo zásaditý uhličitan meďnatý (patina), čo spomaľuje koróziu. Však, v slanej a morskej vode (voda obsahujúca chloridové ióny), tieto chloridové ióny sú vysoko agresívne. Môžu tento ochranný film narušiť, čo vedie k jamkovej korózii alebo rovnomernej korózii medi. Oxid meďný (Cu₂O) vrstva sa často javí ako čierna a môže vyzerať ako škvrna, ale to neovplyvňuje vlastnosti materiálu; ak nejde o estetiku, nevyžaduje liečbu.

Bronz, na druhej strane, je schopný vytvárať stabilnejší pasivačný film. Prítomnosť cínu (Sn) je tu rozhodujúce, keďže pomáha vytvárať hustejšie, stabilnejšie, a lepšie priľnavá pasivačná vrstva na bronzovom povrchu. Tento film je typicky zložený z oxidu cínu (SnO₂) a oxid meďný (Cu₂O). Samotný oxid cínu má dobrú chemickú stabilitu, najmä v neutrálnych alebo slabo kyslých médiách obsahujúcich chloridy. Ďalej, ak hliník (Al) je prítomný v zliatine bronzu (ako v hliníkovom bronze), prispieva tvorbou ochranného oxidu hlinitého (Al₂03) vrstva, ktorý tiež poskytuje vynikajúcu ochranu proti korózii morskou vodou.

Prečo sú bronzové ventily odolnejšie voči korózii slanej vody ako mosadzné ventily?​

Mosadzné ventily vykazujú slabú odolnosť proti korózii slanou vodou. Je to predovšetkým preto, že mosadz obsahuje značné množstvo zinku, a zinok je pomerne aktívny prvok. V prostredí so slanou vodou, ktoré sú bohaté na chloridové ióny (Cl^–), mosadz je náchylná na proces korózie tzv odzinkovanie. Počas odzinkovanie, tým aktívnejší zinok Selektívne výluhy zo zliatiny, zanechávajúc za sebou porézny, štruktúra bohatá na meď. Tento proces vedie k zníženiu pevnosti mosadze, a jeho farba sa mení zo žltej na červenú. Odzinkovanie je kritická a vysoko škodlivá forma korózie pre mosadzné ventily; výsledné zníženie výkonu priamo ovplyvňuje kvalitu ventilu a prevádzkovú bezpečnosť. Preto, Pri aplikáciách so slanou vodou by ste sa mali rozhodne vyhnúť mosadzným ventilom.

Na rozdiel od toho, bronzové ventily majú veľmi dobrú odolnosť proti korózii slanou vodou. Cín (Sn) prítomný v bronze je oveľa menej reaktívny prvok v porovnaní so zinkom a ľahko nekoroduje v slanej vode. Ďalej, oxid cínu (SnO₂) film, ktorý sa tvorí na bronzovom povrchu, pôsobí ako ochranná bariéra. Táto stabilná oxidová vrstva účinne bráni chloridovým iónom v morskej vode v reakcii s pod ňou ležiacou meďou, čím sa zabráni ďalšej korózii.