Алюминиевая бронза: коррозионная стойкость в морской воде.
2026-08-24
В морской воде со скоростью потока 4 м/с скорость коррозии алюминиевой бронзы составляет всего 0,03–0,08 мм/год — ниже, чем у оловянной бронзы (0,15–0,25 мм/год) и латуни (0,2–0,5 мм/год при высоких скоростях потока). Секрет кроется в плотной пассивирующей пленке Al₂O₃ на поверхности.
Почему алюминиевая бронза устойчива к коррозии в морской воде?
Алюминиевая бронза содержит 8–11% алюминия и не содержит олова. В результате реакции алюминия с кислородом на поверхности сплава образуется плотная, высокостабильная пассивирующая пленка из оксида алюминия (Al₂O₃) толщиной всего несколько нанометров. Эта пленка самовосстанавливается под воздействием коррозии в морской воде: при локальном повреждении открытый алюминий быстро окисляется и восстанавливается, предотвращая распространение коррозии на подложку.
В отличие от них, оловянная бронза и латунь защищаются в морской воде за счет оксида меди; эта пленка пористая и легко проницаема для ионов хлора. Латунь также подвержена коррозии, вызванной децинкованием — цинк растворяется преимущественно, оставляя после себя пористый медный каркас, что приводит к резкому снижению прочности. Алюминиевая бронза не содержит цинка и, следовательно, не имеет проблемы децинкования.
Еще одно преимущество алюминиевой бронзы — ее устойчивость к эрозионной коррозии. Когда скорость потока морской воды превышает 2 м/с, защитная пленка обычных медных сплавов механически разрушается, и скорость коррозии возрастает экспоненциально. Пленка Al₂O₃ в алюминиевой бронзе обладает высокой адгезией и может выдерживать скорость потока более 4 м/с — именно те условия, которые используются в работе судовых гребных винтов и рабочих колес насосов для морской воды.
Марка и химический состав
Таблица 1. Химический состав различных марок алюминиевой бронзы (ГОСТ 18175-78 / АСТМ Б150)
| Бренд (ГОСТ) |
Бренд (UNS) |
Аль, % | Fe, % | Ни, % | Мн, % | Cu, % | Плотность, г/см³ |
Температура плавления, °C |
| БрАЖ9-4 | C62300 | 8,5–10,0 | 2.0–4.0 | ≤1.0 | ≤0,50 | допуск | 7.50 | 1040–1060 |
| БрАМц9-2 | — | 8.0–10.0 | ≤0,5 | ≤0,5 | 1,5–2,5 | допуск | 7.60 | 1045–1065 |
| БрАЖН9-4-4 | C63200 | 8.7–9.5 | 3.5–4.3 | 4.0–4.8 | 1.2–2.0 | допуск | 7.58 | 1050–1070 |
| БрАЖН10-4-4 | C63000 | 9.0–11.0 | 2.0–4.0 | 4.0–5.5 | ≤1.0 | допуск | 7.58 | 1055–1080 |
БрАЖ9-4 / C62300 — Базовый сорт, армированный железом. Прочность 600–700 МПа, используется для изготовления деталей, устойчивых к коррозии.
БрАМц9-2 — Алюминиево-марганцевая бронза, широко известная как «морская бронза». Обладает хорошей пластичностью и пригодна для ковки и штамповки. Данный сорт не имеет прямого эквивалента UNS в ASTM B150.
БрАЖН9-4-4 / C63200 — Алюминиевая бронза с добавлением никеля, обладающая оптимальной устойчивостью к кавитационной коррозии. Стандартное обозначение ВМС США, используется в гребных винтах и рулевых валах.
БрАЖН10-4-4 / C63000 — Высокопрочный композитный армирующий материал из алюминия и никель-железа, обладающий высочайшей прочностью (приблизительно 760 МПа), используемый для коррозионностойких деталей, подверженных высоким нагрузкам.
Механические и физические свойства
Таблица 2. Механические свойства алюминиевой бронзы (типовые значения, ASTM B150 / ГОСТ 1497-84)
| производительность | БрАЖ9-4 (C62300) |
БрАМц9-2 (Русский Стандарт) |
БрАЖН9-4-4 (C63200) |
БрАЖН10-4-4 (C63000) |
стандарт |
| Предел прочности на растяжение, МПа | 600–700 | 500–600 | 620–760 | 720–760 | ASTM B150 ГОСТ 1497-84 |
| Предел текучести, МПа | 300–400 | 250–350 | 310–450 | 380–450 | ASTM B150 ГОСТ 1497-84 |
| Удлинение, % | 12–20 | 20–30 | 10–18 | 10–15 | ASTM B150 ГОСТ 1497-84 |
| Твердость, HB | 160–200 | 120–160 | 180–220 | 200–250 | ASTM B150 ГОСТ 9012-59 |
| Ударная вязкость, кДж/м² | 300–500 | 500–700 | 200–400 | 150–300 | ГОСТ 9454-78 |
Алюминиевая бронза более чем в два раза прочнее оловянной бронзы (БрО10Ф1, предел прочности на растяжение 250–350 МПа), а её твёрдость также на 50–100% выше. Никель-алюминиевая бронза (БрАЖН10-4-4 / C63000) имеет предел текучести 380–450 МПа, что близко к пределу текучести некоторых конструкционных сталей.
данные о коррозии в морской воде
Таблица 3. Сравнение скоростей коррозии медных сплавов в морской воде (20 °C, скорость потока 1 м/с)
| Материал | Бренд | Скорость коррозии, мм/год |
Коррозия, приводящая к удалению сплава | Чувствительность к кавитации | Источник данных |
| Никель-алюминиевая бронза | БрАЖН9-4-4 (C63200) |
0,03–0,05 | никто | Низкий | ASTM G63 |
| Алюминиевая бронза | БрАЖ9-4 (C62300) |
0,05–0,08 | никто | Низкий | ГОСТ 9.908-85 |
| Оловянная бронза | БрО10Ф1 | 0,15–0,25 | никто | середина | — |
| Военно-морская латунь | ЛАМш77-2-0.05 | 0,02–0,05 (Спокойная морская вода) 0,2–0,5 (Высокая скорость течения) |
(Децинкование) | высокий | — |
| чистая медь | М1 | 0,20–0,30 | никто | высокий | — |
Нержавеющая сталь демонстрирует чрезвычайно низкую скорость равномерной коррозии, но она склонна к точечной и щелевой коррозии в морской воде, содержащей хлориды — после образования перфораций последствия гораздо серьезнее, чем при равномерной коррозии. Алюминиевая бронза, напротив, значительно менее подвержена точечной коррозии, чем нержавеющая сталь, и морфология ее коррозии относительно однородна и предсказуема.
Таблица 4. Сравнение скоростей коррозии при различных скоростях потока.
| Скорость потока, м/с | БрАЖН9-4-4 (C63200) |
Оловянная бронза БрО10Ф1 |
Латунная рама ВМС США LAMSH77-2-0,05 |
| 1 | 0,04 мм/год | 0,20 мм/год | 0,03 мм/год |
| 3 | 0,06 мм/год | 0,45 мм/год | 0,15 мм/год |
| 5 | 0,10 мм/год | 0,80 мм/год | 0,50 мм/год |
| 8 | 0,18 мм/год | >1,0 мм/год | Сильная эрозия |
Области применения
Таблица 5. Сравнение применений алюминиевой бронзы в морской технике.
| промышленность | Типичные детали | Рекомендуемый бренд | Причины выбора |
| Судостроение | Гребной винт, вал руля, втулка хвостового вала | БрАЖН9-4-4 (C63200) |
Кавитационно-стойкий, прочность 620–760 МПа, усталостная стойкость. |
| клапан насоса морской воды | Корпус насоса, рабочее колесо, сердечник клапана, седло клапана | БрАЖ9-4 (C62300) |
Устойчивость к эрозионной коррозии: скорость коррозии составляет <0,1 мм/год при скорости потока 4 м/с. |
| Опреснение морской воды | Трубная решетка теплообменника, компоненты испарительной камеры. | БрАЖН10-4-4 (C63000) |
Высокая устойчивость к воздействию морской воды (60–80 °C), с наивысшей прочностью. |
| оффшорные платформы | Коррозионностойкие крепежные элементы, клапаны и фланцы для труб. | БрАЖН9-4-4 (C63200) |
Расчетный срок службы 30 лет, не требует технического обслуживания. |
| Очистка воды | вал поворотного клапана, шаровой клапан | БрАМц9-2 | Обладает хорошей пластичностью и подходит для ковки сложных форм. |
Гребные винты — это классическое применение алюминиевой бронзы. На высоких скоростях скорость кончика лопасти может достигать 15–25 м/с, при этом винты выдерживают кавитационное воздействие (кавитационную эрозию) и высокоскоростное воздействие морской воды. BRAZN9-4-4 (C63200) обладает стойкостью к кавитационной эрозии в 3–5 раз выше, чем марганцевая латунь, и имеет срок службы более 20 лет. Латунные гребные винты при тех же условиях эксплуатации необходимо заменять каждые 5–8 лет.
Рекомендации по выбору
Высоконагруженные движущиеся части, такие как гребные винты и валы руля → БрАЖН9-4-4 (C63200), кавитационно- и усталостно-стойкий, соответствует военно-морскому стандарту.
Компоненты насоса и клапана, регулирующие поток (скорость потока <4 м/с) → БрАЖ9-4 (C62300), обеспечивающие наилучшее соотношение цены и качества.
Теплообменник для морской воды (высокотемпературная морская вода) → БрАЖН10-4-4 (C63000), высочайшая прочность, хорошая термостойкость.
Поковки, сложные формы → БрАМц9-2, хорошая пластичность, отличная обрабатываемость
Алюминиевая бронза, используемая в качестве замены нержавеющей стали 316L, обладает значительно меньшей восприимчивостью к точечной коррозии и более высокой долгосрочной надежностью, чем нержавеющая сталь.
Следует отметить, что коррозионная стойкость алюминиевой бронзы снижается в высокотемпературной морской воде, содержащей сероводород. В этом случае для стабилизации пассивирующей пленки следует выбирать высоконикелевую алюминиевую бронзу (БРАЗН10-4-4 / С63000) с содержанием никеля ≥4%.
