為什麼鋁青銅適合船舶與海水環境？ALBC 耐蝕與耐磨特性解析

一、為什麼船舶零件需要特別重視耐海水腐蝕能力？

海水含有氯離子等溶解鹽類，對許多金屬材料具有腐蝕性。船舶設備除了可能長期浸泡在海水中，也可能受到流速、溫度、沉積物及機械負載等因素影響。

因此，船舶零件的材料選擇不能只考慮一般機械強度，還必須評估實際使用環境。

常見的材料損傷風險包括：

• 海水腐蝕：長期接觸海水可能造成金屬表面或局部區域的腐蝕損傷。
• 沖蝕腐蝕：流體沖刷與腐蝕作用可能共同加速材料損耗。
• 摩擦磨耗：軸套、襯套等接觸零件可能因摩擦而產生表面磨損。
• 密封性能下降：閥體與泵浦零件的密封面若發生腐蝕或磨損，可能影響設備運作。
• 維修成本增加：零件提前失效可能導致停機、拆裝及更換成本。

鋁青銅因具有良好的耐海水腐蝕性能，且部分合金等級兼具較高強度與耐磨特性，因此常被納入海洋工程零件的材料評估範圍。

二、鋁青銅為什麼具有良好的耐海水腐蝕性能？

鋁青銅是一類以銅為主要成分，加入鋁及其他合金元素的銅合金。不同等級可含有鐵、鎳或錳，以調整材料的機械性能及組織特性。

其耐海水腐蝕能力主要與表面保護膜及合金組織有關。

1. 表面形成具有保護作用的氧化膜

鋁青銅接觸環境後，表面可形成含銅氧化物與鋁氧化物的薄膜，減緩腐蝕介質與基材持續反應。

這種保護性表面膜是鋁青銅具有良好耐海水腐蝕能力的重要原因之一。在適當環境下，受到局部損傷的表面膜也可能重新形成。

但保護膜並非在所有環境中都能維持相同的穩定性。如果受到強烈沖刷、局部腐蝕或不利水質條件影響，材料仍可能產生腐蝕損傷。

2. 合金元素與組織會影響材料性能

除了鋁含量，部分鋁青銅還會添加鎳、鐵或錳，以調整材料的強度及組織。

例如 ALBC3（CAC703）含有鋁、鐵與鎳，可作為部分需要較高機械強度及耐海水腐蝕性能的零件候選材料。

然而，材料的實際性能並非只由化學成分決定，鑄造品質、顯微組織及加工條件也可能產生影響。

3. 耐蝕不代表完全不會腐蝕

即使鋁青銅具有良好的耐海水腐蝕能力，仍應注意海水流速、局部湍流、沉積物或縫隙環境，以及異種金屬接觸所產生的腐蝕風險。

因此，選用鋁青銅時，不能將「耐海水腐蝕」理解為「完全不會腐蝕」，而應配合實際使用環境評估。

三、鋁青銅的耐磨性與機械強度，適合哪些船舶零件？

除了耐海水腐蝕，鋁青銅也因部分牌號具有良好的機械強度、耐磨及抗沖蝕特性，而被應用於海洋工程。

不過，鋁青銅的「耐磨」與「耐腐蝕」屬於不同性能，必須依零件的實際損傷機制分別評估。

1. 海水泵浦零件

海水泵浦中的葉輪、殼體及相關接液零件，可能同時承受流體沖刷與機械負載。

選用鋁青銅時，應確認海水流速、工作壓力與溫度、是否存在汽蝕或顆粒沖蝕風險，以及零件所需的強度與加工精度。

鋁青銅可作為部分海水泵浦零件的候選材料，但不能僅憑材料具有耐蝕性，就認定它適合所有泵浦工況。

2. 船用閥體與閥門零件

船用閥體除了接觸海水，還可能需要承受管路壓力及啟閉操作所產生的負載。

因此，材料選擇需要同時考慮耐蝕性、強度、密封要求與加工公差。

鋁青銅可用於評估部分船用閥體及閥門組件。

至於 ALBC3 閥體與泵浦零件應選擇砂模鑄造還是精密脫蠟鑄造，我們已在既有文章中詳細介紹，本文不再重複比較製程。

3. 軸套、襯套及其他耐磨零件

軸套與襯套等零件可能同時承受接觸壓力、滑動摩擦及潮濕或海水環境。

部分鋁青銅適合用於這類零件，但仍須確認配對材料、潤滑條件、接觸壓力、滑動速度，以及是否存在顆粒磨耗。

鋁青銅並非在所有耐磨應用中都優於磷青銅或其他銅合金，實際選材仍應依工況判斷。

常見船舶零件與選材重點

以上為材料選用方向，並非所有船舶零件都必須採用鋁青銅。

四、ALBC1、ALBC2、ALBC3、ALBC4 有哪些材質差異？

ALBC 是鋁青銅材料系列的名稱，不同等級的合金成分與機械性能並不相同。

馨蓮官網的材質規範列有 ALBC1～ALBC4 對應的 CAC 牌號、化學成分及機械性能資料，可作為初步選材參考。

ALBC1～ALBC4 材質比較

資料來源：馨蓮官網材質規範。表列抗拉強度為官網所列材料性能數值，非個別鑄件的實測結果。

從表格可以看出，ALBC3 與 ALBC4 的列示抗拉強度高於 ALBC1 與 ALBC2，但不能因此直接判定它們在所有海水環境下都具有更好的耐蝕性或耐磨性。

此外，不同材料等級的延性及其他性能也有所差異，不能只根據抗拉強度選材。

我們建議客戶在選用 ALBC 時，優先確認：

• 零件圖面指定的材料牌號及標準。
• 所需的強度、延性與其他機械性能。
• 實際海水環境與磨耗條件。
• 鑄造、加工及品質驗收要求。

若圖面已指定特定材料，不應在未經設計或客戶確認的情況下，直接替換為另一種 ALBC 等級。

五、船舶零件選用 ALBC 時，需要確認哪些使用條件？

即使鋁青銅具有良好的耐海水腐蝕能力，實際選材仍需要考慮使用環境與設備設計。

這也是我們建議客戶在詢價或開發初期，就提供完整零件資料的重要原因。

1. 海水流速與沖蝕腐蝕風險

當零件長期處於高流速、局部湍流或含顆粒的海水環境中，材料可能同時受到腐蝕與機械沖刷。

例如泵浦葉輪及流道轉折處，除了需要考慮材料耐蝕性，也應注意流體設計及汽蝕風險。

2. 海水水質與使用條件

海水的溫度、含氧量、污染情況及局部沉積物，都可能影響金屬腐蝕行為。

因此，不能只用「是否接觸海水」作為唯一的選材依據。

3. 異種金屬接觸與電偶腐蝕

船舶設備可能同時使用銅合金、不鏽鋼及其他金屬材料。

當不同金屬形成導電接觸，且同時暴露於海水電解質中時，可能產生電偶腐蝕風險。

材料選擇應配合整體設備設計，必要時評估絕緣、接觸面積及防蝕措施。

4. 尺寸精度與密封需求

閥體、泵浦殼體及軸套等零件，可能需要精密孔位、密封面或特定的配合公差。

即使材料選擇正確，若鑄造或加工品質不符合要求，仍可能影響設備功能。

對於鑄件與後續加工的關係，我們已在既有文章中進一步說明。

六、馨蓮如何協助船舶零件的鋁青銅鑄造與加工？

選擇適合的 ALBC 材質只是船舶零件製造的第一步。要讓材料特性符合產品需求，還必須考慮零件結構、鑄造方式、後續加工及品質檢驗。

馨蓮企業創立於 1988 年，長期投入銅合金鑄造與機械加工，提供鋁青銅、磷青銅、黃銅及其他銅合金材料的相關製造服務，應用領域包含船舶零件、閥體組件與機械五金。

1. 依材料規格與零件用途評估製造需求

我們建議客戶在開發鋁青銅船舶零件時，提供指定材質、產品圖面、使用條件及關鍵尺寸要求。

透過確認零件的實際用途，可以更清楚地評估材料規格與製造條件，避免僅憑材料名稱選擇製程。

2. 依零件結構評估鑄造方式

不同船舶零件在形狀、尺寸、壁厚及生產數量上可能有明顯差異，因此適合的鑄造方式也不一定相同。

馨蓮提供砂模鑄造、呋喃鑄造、精密脫蠟鑄造及離心鑄造等服務，可依產品需求討論適當的製造方案。

各種製程的差異與適用情境，已在既有文章中介紹：

3. 整合鑄造與後續機械加工

部分船舶零件需要精密孔位、配合尺寸、螺紋或密封面，因此鑄造後仍需透過 CNC 加工完成最終尺寸要求。

馨蓮具備鑄造與機械加工服務，可在製造規劃時共同考慮鑄件形狀、加工餘量與成品尺寸。

對於有特殊公差或功能要求的零件，我們也建議在開發初期確認圖面與驗收條件，以利後續製造安排。

4. 依產品要求確認品質檢驗項目

不同 ALBC 船舶零件的品質要求可能不同。

例如，承壓閥體與一般機械結構件所需的檢驗項目就不一定相同。除了材質與尺寸，客戶也可能需要確認特定機械性能、表面品質或其他驗收條件。

因此，我們建議在詢價階段明確提出材料標準、尺寸公差及所需檢驗文件，以便確認實際可執行的製造與檢驗安排。

結論：鋁青銅適合海水環境，正確選材與製造同樣重要

鋁青銅之所以適合部分船舶與海水環境零件，在於其具有良好的耐海水腐蝕性能、機械強度及特定應用所需的耐磨特性。然而，實際性能仍受到合金成分、海水流速、水質、零件設計及製造品質影響。

對船舶零件採購與開發人員而言，選擇 ALBC 時應先確認使用環境與功能需求，再決定材料等級、鑄造方式及加工要求，才能讓材料特性真正符合產品需求。