人類在發明了現代機器推進的“汽船”后,幾乎不久就發明了螺旋槳。當今的船舶,除了少數采取噴水推進和泵推的,絕大多數還是采取傳統的螺旋槳推進。若再觀察一下,這些螺旋槳,99%從外表一看就知道是銅材料制作的。大家都知道,銅的硬度和韌性遠遠不如鋼材,那么為何當今的船舶,還都在用銅合金制作螺旋槳呢?
首先,隨著現代船舶越造越大,民船已經有50萬噸級別的,而最大的航母也超過了11萬噸,因此螺旋槳其實也越造越大,螺旋槳的直徑,已經從過去的1到6米,擴大到最大到了10米以上!這種尺寸的部件,在工業加工上,就已經屬于大型和超大型零件,螺旋槳表面曲面多,線條復雜,而要求的工藝指標為精度高于0.1mm,這就造成技術非常普通的民用螺旋槳,也難以用一般的車床、銑床加工成型;至于軍用的高精度螺旋槳,就更需要先進的高精度數控機床來加工。
螺旋槳作為推進用的強力受力部件。其內部對強度的要求也高,不能有沙眼、氣泡。因此大型螺旋槳的葉片,一般不能用鍛壓成型,目前工業上能使用的生產方式一般以高精度的鑄造為主,一次澆鑄成型然后用機械打磨拋光表面使其達到要求。
就工業鑄造工藝來說,銅的熔點低,鑄造簡單。熱銅液的流動性好,鑄件氣泡少,光潔度高,因此螺旋槳材料幾乎由銅合金壟斷,用的最多的是鎳鋁青銅。
目前船用螺旋槳采用不銹鋼鑄造也是有的,但是不銹鋼件整體鑄造技術難度過大。不銹鋼的熔點高,所以鑄造模具的耐火性也得提升。工業上有個經驗公式,鑄造溫度每提高100度,成本加一倍。青銅熔點只有800度,而不銹鋼熔點高達1700度,溫度差了900度,鑄造成本翻9倍。而且精密焊接和硬表面拋光的費用都加進去,這成本就貴得多了。所以不銹鋼螺旋槳沒有大規模普及。
其次,銅合金相比較鋼類材料做螺旋槳有其優點:化學活性低,不易氧化,特別是鎳銅合金,俗稱白銅,幾十年不腐,光亮如初。
銅離子屬于重金屬離子,有一定的毒理作用。在海水狀態下,藻類,貝類難以存活,附著少,清理方便。切削性能好,同等切削條件下,可以獲得的表面精度比鋼鐵類材料至少高2個等級,無加工硬化現象,對刀具損耗小,容易加工。表面精度,往往決定了噪聲大小。