モネル 400 ニッケル基合金

モネル合金はNiベースの合金で、主な化学組成はニッケル(Ni)で、最高含有量は最大67%、他の主な化学組成は銅(Cu)で、少量の鉄(Fe)も含まれています。 、マンガン（Mn）と炭素（C）、シリコン（Si）などの元素。

モネル合金の強度は純ニッケルよりも高く、流れの速い海水を含むさまざまな媒体の腐食に耐えることができます。モネル合金の加工方法には、熱間加工、冷間加工、機械加工、溶接があります。

1901 年、International Nickel Company (INCO) の冶金学者である Robert Crooks Stanley がモネル合金を作成しました。

モネル合金名の由来は、アンブローズ・モネル社（Ambrose Monell）の当時の会長に敬意を表するための情報に基づいています。その後、スタンレー氏はインターナショナル ニッケル コーポレーションの会長も務めました。モネル合金は 1906 年に特許を取得しました。

モネル合金は純銅、純ニッケルの5～10倍の高価な合金です。したがって、安価な代替品に置き換えることができないアプリケーションでのみ使用されます。

 

モネル 400 合金 (N0440) の化学組成と機械特性:

 

モネル 400 合金の化学組成 (%)
C≦	Si ≤	Mn≦	P≦	S≦	クロム≧	Ni≧	モ≧	Cu ≤
0.3	0.5	2	-	0.024	-	63	-	28.0～34.0
その他	N≦	Al≤	Ti≦	F e≤	コ≦	V≦	W≦	Nb≦
	-	-	-	2.5	-	-	-	-

1. モネル 400 (N04400) 合金の引張強度: σb ≥ 450 Mpa.
2. モネル 400 (N04400) 合金降伏強度: σb ≥ 170 Mpa.
3. モネル 400 (N04400) 合金の伸び: δ ≥ 30%。

 

モネル合金の特性

モネル合金は固溶体二元合金です。NiとCuは固溶しているため、単相合金でもあります。鋼と比較して、モネル合金の機械加工は、主にその急速な加工硬化特性のために困難です。低速および低送り速度での旋削が必要です。

モネル合金 400 の密度は 8.80 g/cm3、溶融温度範囲は 1300 ～ 1350 °C、伝導率は約 34% IACS (IACS はアニールされた銅の国際標準伝導率を指します)、アニールされた硬度値は 65 です。 HRB。モネル合金 400 は、その靭性でよく知られており、かなりの温度範囲でこの靭性を維持できます。

さまざまな酸やアルカリの腐食に耐えることができ、一部のモネル合金は純酸素燃焼にも耐えることができます。通常、腐食性の高い環境で使用されます。少量のアルミニウム (Al) とチタン (Ti) を添加して形成されたモネル合金 K-500 は、モネル合金 400 と同等の耐食性を持ちますが、強度は主に時効処理中の γ' 相の形成によるものです。通常の状況下では、モネル合金はステンレス鋼よりもはるかに高価です。

モネル合金 400 は、優れた機械的特性をゼロ以下に維持することもできます。強度と硬度は増加しますが、可塑性または靭性はわずかに低下します。液体水素中で冷却しても、合金は延性脆性遷移を起こしません。これは、モネル合金と低温脆性を持つ鉄系金属材料 (鋼と鉄) の最も重要な違いです。

モネル合金は多くの環境で優れた耐食性を備えていますが、塩水にさらされると錆びやすくなります。一酸化窒素、硝酸、二酸化硫黄、次亜塩素酸塩を含む媒体の腐食には耐えられません。モネル合金を使用すると、電気化学的腐食も発生します。つまり、アルミニウム、亜鉛、鉄などで作られた留め具がモネル合金と接触すると、特定の条件下（流れの速い海水での使用など）で、金属留め具の部品が急速に腐食します。

 

モネル合金の用途

航空宇宙
1960年代。モネル合金は、宇宙および航空機構造の分野で多数の注文を獲得しています。特に実験用ジェット機の胴体と外板の製造に使用されます。たとえば、北米の X-15 は、非常に高速な飛行中に空力摩擦によって発生する大量の熱に耐えるために使用できます。モネル合金は非常に高い温度でも強度を維持できるため、大気中の高い飛行速度でも形状安定性を維持できます。航空機のメンテナンス中、モネル合金は高温領域でロックワイヤーとして使用され、ファスナーが確実にロックされます。経済的な理由から、ステンレス鋼のロック ワイヤーは通常、他の領域で使用されます。

石油の抽出と精製
モネルは、アルキル化装置で濃フッ化水素酸と直接接触する部品の製造に使用されます。モネル合金のフッ酸腐食に対する並外れた耐性は驚くべきものです。フッ化水素酸のすべての濃度に耐えることができ、温度はフッ化水素酸の沸点に達することができます。これは、一般的に使用されるエンジニアリング合金材料の中で最も耐食性に優れた材料かもしれません。モネル合金は、還元環境でのさまざまな硫化物や塩酸の腐食にも耐えることができます。

海洋工学
モネル合金の耐食性は、配管システム、ポンプ シャフト、シー バルブ、トローリング釣り糸、バスケット フィルターなどの海洋用途に理想的な素材です。一部のモネル合金は完全に非磁性であり、掃海艇のアンカー ケーブルや磁場測定装置のハウジングの製造に使用されます。ヨットでは、モネル合金ワイヤーがアンカー ケーブル シャックルをロックするために使用されます。モネル合金は、水タンクや燃料タンク、プロペラ シャフトやキール ボルトなどの水中装置の製造にも使用されます。

海水中の電気化学的腐食 (バイメタル腐食) の問題により、モネル合金は造船中に他の金属 (鋼など) から分離する必要があることに注意してください。1915 年 8 月 25 日に発行されたニューヨーク タイムズ。廃棄を余儀なくされた」。電気化学的腐食のおかげで、ヨットの鋼構造のキールは、モネル合金と接触した後、急速に侵食されて薄くなり、最終的にヨットの底の崩壊につながりました.海鳥の研究、特に鳥の足識別リングの材料の選択に関しては、モネル合金製の鳥の足識別リングは、腐食性の海水環境に生息するアホウドリなど、多くの種類の海鳥に使用されています。

楽器
モネル合金は、小型、大型、フレンチ ホルンなど、特定の高品質の楽器のバルブ ピストンまたはローターの製造に使用されます。RotoSound は 1962 年にモネル合金を使用してエレクトリック ギター弦を製造しました。これらの弦は多くのアーティストによって使用されています。2017年、ダダリオ・ストリング・カンパニー（D'Addario string company）は、D弦とG弦にモネル合金を巻いた丸巻き弦でもあるヴァイオリン弦のセットを発売した。

 

その他の用途
モネル合金製IDタグ（第二次世界大戦中のアメリカ兵のドッグタグ）

さまざまな酸や酸素に対する優れた耐食性により、モネル合金は化学産業で高品質の材料となっています。次のようなその他の使用シナリオ:
1.ウラン濃縮、六フッ化ウランに使用される大口径パイプラインのほとんどはモネル合金でできています。
2. 高圧で強い反応性のボトル入りガス (HCl など) 用の調整バルブ。
3. 20 世紀初頭、モネル合金は蒸気発生器セットの過熱蒸気システムで広く使用されていました。
4.モネル合金は、キッチンシンクや眼鏡フレームの製造にもよく使用されます。
5. ボイラーの点火管を作るために使用される燃焼室。
6.Clock of Long Now の設計寿命は 10,000 年です。貴金属を一切使用しないことを前提に、時計の一部には耐食性を考慮してモネル合金素材を使用しています。