Beryllium-koperlegeringen staan bekend om hun unieke combinatie van kracht, hardheid en corrosie weerstand. Een belangrijk kenmerk van deze legering is dat beryllium-koper naar believen kan worden verzacht of verhard door twee eenvoudige warmtebehandelingsprocessen. In een volledig warmtebehandeld preparaat zijn beryllium-koperlegeringen de hardste en sterkste van alle koperrijke legeringen (tot 1400 MPa), in zoverre dat deze vergelijkbaar is met veel hoogwaardige legeringen staalsoorten.
Het voordeel ten opzichte van staal
Het voordeel ten opzichte van staal is natuurlijk een hogere weerstand tegen corrosie, hogere thermische en elektrische geleiding en zijn vonkvrije eigenschappen. Het is ook niet-magnetisch en kan worden gevormd uit stroken of draden in zachte toestand, en later gehard door warmtebehandeling.
Over het algemeen zijn legeringen die 1,7 tot 1,9 procent beryllium bevatten en gedurende twee uur door neerslag gehard zijn binnen een temperatuurbereik van 315°C tot 350°C biedt eigenschappen die ideaal zijn voor de meeste commerciële doeleinden. Voor zachtere soorten kunnen hogere temperaturen worden gebruikt.
Een hoge elastische limiet, samen met een lage elasticiteitsmodulus en weerstand tegen vermoeidheid wordt gewaardeerd in specifieke technische toepassingen. De legering is ook ductiel, lasbaar en bewerkbaar. Beryllium-koper wordt meestal gebruikt voor het produceren van kleine veren, drukgevoelige diafragma's, flexibel balgen, Bourdonbuizen en componenten van meetinstrumenten voor elektrische en barometrische toepassingen.
Gietstukken en smeedstukken
Gietstukken en smeedstukken van de legering worden gebruikt in gebieden die een hoge sterkte vereisen in combinatie met een goede elektrische en thermische geleidbaarheid. Voorbeelden zijn elektroden voor weerstandslasapparaten en matrijzen voor het gieten van kunststoffen. Toepassingen voor beryllium-koper kunnen worden ingedeeld in vier groepen op basis van de unieke eigenschappen die elk vereist:
- Veer, diafragma's en drukgevoelige instrumenten (elasticiteit en sterkte)
- Matrijzen voor dieptrekken en smeden van metalen en het gieten van kunststoffen (hoge sterkte en hardheid)
- Weerstandslaselektroden (sterkte, weerstand tegen corrosie en geleidbaarheid)
- Vonkvrij gereedschap (vonkvrij, sterk en hard)
Hoewel de meeste legeringen ongeveer 2 procent beryllium bevatten, kan dit variëren van 1,5 tot wel 3,0 procent, afhankelijk van de toepassing. Drukgevoelig gebruik, inclusief veren, gebruikt over het algemeen een kleinere hoeveelheid beryllium, dat zelf bros is. Terwijl matrijzen, die een grotere hardheid vereisen, een hoeveelheid beryllium bevatten aan de hogere kant van dit spectrum.
Kobalt en nikkel worden ook regelmatig in dergelijke legeringen opgenomen, in zeer kleine hoeveelheden, om de respons op warmtebehandeling te verbeteren. Legeringen met een laag berylliumgehalte bevatten veel minder beryllium (minder dan 1 procent) en een grotere hoeveelheid kobalt (2 tot 3 procent). Hoewel deze legeringen een lagere sterkte en hardheid hebben, hebben ze een veel hogere geleidbaarheid. Nieuwere, gepatenteerde legeringen zijn ook ontwikkeld met composities die tussen reguliere en laag beryllium koperlegeringen in vallen.
Commerciële kwaliteiten van berylliumkoper
Alle commerciële kwaliteiten berylliumkoper zijn precipitatiehardende legeringen. Dat wil zeggen, ze kunnen worden verzacht door blussen en verharden door verhitting tot een gematigde temperatuur. In zowel normale als zoutwateromgevingen is de weerstand van berylliumkopers tegen corrosie zeer vergelijkbaar met die van puur koper. Hoewel toepassingen voor het metaal (bijvoorbeeld in veren en drukgevoelige toepassingen) het vaakst concurreren met staal, biedt dit een aanzienlijk comparatief voordeel.
Terwijl beryllium-koper wordt aangetast door zwavel en verbindingen van het element, kan het veilig worden blootgesteld aan de meeste organische vloeistoffen, waaronder aardolieproducten, geraffineerde oliën en industriële oplosmiddelen. Net als koper vormen beryllium-koperlegeringen een beschermende oxidelaag op hun oppervlak die bestand is tegen oxidatie en aantasting.
Bronnen
Beryllium koper. Copper Development Association. CDA-publicatie nr. 54, 1962
URL: www.copperinfo.co.uk
Bauccio, Michael (red.). ASM Metals Reference Book, Third Edition. Materials Park, Ohio: ASM International. p. 445.