概論
矽青銅(silicon bronze)以矽為主要合金元素的青銅。工業上套用的矽青銅除含矽外,還含有少量的錳、鎳、鋅或其他元素。矽在銅中呈有限固溶,在852C時最大溶解度可達5.3%,並隨溫度降低而減小,但時效硬化效應不強,一般不進行強化熱處理。
性質
變形矽青銅含矽量為1%一4%,矽增高會出現脆性相,銅的代用品。列入中國國家標準中的變形矽青銅共降低塑性。矽青銅的結晶溫度範圍較小,有足夠的流動種牌號,其主要化學成分和力學性能列於表。性力學性能較錫青銅高,在機械製造工業中可作錫青變形矽青銅的主要化學成分和力學性能才仁莽口牛在銅矽合金中加入適量的錳可改善力學性能、耐蝕性和工藝性能。常採用的是含矽3%和錳1%的矽青銅QSi3一1,高溫時為單相。固溶體,冷卻到450℃以下時,有少量化合物MnZSi或Mnsi析出,但強化效果極 弱,通常是在退火或加工硬化狀態下使用。QSi3一1拉 制棒材由於相變應力,在存放過程中易出現自行破裂 現象,故成品應進行低溫退火,且合金矽含量宜取下限。QSi3一1矽青銅可在冷、熱態下壓力加工,力學、耐 蝕、耐磨和焊接性能好,無磁,衝擊時不發生火花,在機 械、化工、石油、船舶等工業部門都被廣泛套用。 鎳能提高矽青銅的力學性能和耐蝕性,且兼有良 好的電導性。鎳與矽形成能固溶於銅的化合物NiZSi,在共晶溫度(1025’C)的最大溶解度為9.0%,並隨溫 度降低而減小,在室溫幾乎為零。鎳與矽的比值為4: 1的銅合金在時效處理中會因NiZSi相沉澱而強化,獲得良好的綜合性能。工業上常用的含矽1%和鎳3%的 矽青銅QSil一3,在900一950‘C淬火後塑性良好,再經350一55oC時效處理1一4h,強度可提高1倍以上。這種合金的耐磨性、高溫強度較高。其電導性亦比一般高 強度的銅合金為高。因此在機械工業等部門製造重要 零件,也可作通訊用高強度架空線和導電極等。 鉛、銻、秘、砷、硫、磷等元素對合金有害,應嚴加控制。
成分
QSi3.5-3-1.5矽青銅:QSi3.5-3-1.5為含有鋅、錳、鐵等元素的矽青銅,性能同QSi3-1,但耐熱性較好,棒材、線材存放時自行開裂的傾向性較小。QSi3.5-3-1.5主要用作在高溫工作的軸套材料。
QSi3.5-3-1.5化學成分:銻(Sb)≤0.002,鐵(Fe)1.2~1.8,鎳(Ni)≤0.2,矽(Si)3.0~4.0,錫(Sn)≤0.25,鉛(Pb)≤0.03,銅(Cu)餘量,鋅(Zn)2.5~3.5,錳(Mn)0.5~0.9,磷(P)≤0.03,砷(As)≤0.002,雜質總和%≤1.1
化學性能
矽青銅棒對大氣、水氣、自然淡水、海水有很強的抗蝕性,由於其表面會形成一層緻密而堅固的氯化物膜,但它們的流速不能超過1.5m,否則,氧化膜會遭到破壞,失去保護力。假如溫度大於60℃或水中含有CQ與氧,則侵蝕速度加快。
矽青銅棒對低濃度、溫度不高的鹼溶液有高的抗蝕性。在稀硫酸,鹽酸、醋酸、檸檬酸溶液中很不亂,但溫度升高或濃度增大,會導致侵蝕速度上升,含Fe2( SO4)3的酸性水對矽青銅棒會產生強烈侵蝕,由於Fe2( SO4)3有陰極去極化作用。鉻酸鹽、氯化鐵溶液和濃氯化鋅溶液會強烈地侵蝕矽青 銅棒。乾燥的氯、澳、氟化氫、硫化氫、氯化氫、二氧化硫、氨以及四氯化碳等均不侵蝕矽青銅棒,若其中含有水氣則對矽青銅棒有侵蝕作用。乙炔、氫氧化銨、氯化銨、硝酸餃、鉻酸、氯化鐵、硫酸鐵、汞、汞鹽、硝酸、氰化鉀、氫化鈉、重鉻酸鉀、銀鹽、氫氯化鈉、熔融硫、氰酸都會侵蝕矽青銅棒。