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）、炭素（C）、シリコン（Si）、その他の元素。

モネル合金は純ニッケルよりも強度が高く、流れの速い海水など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、溶接などがあります。

1901 年、インターナショナル ニッケル カンパニー (INCO) の冶金学者、ロバート クルックス スタンレーがモネル合金を作成しました。

モネル合金の名前の由来は、当時の同社会長アンブローズ・モネル（Ambrose Monell）に敬意を表した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。

モネル合金は純銅や純ニッケルの5～10倍の価格を持つ高価な合金です。したがって、安価な代替品で置き換えることができない用途でのみ使用されます。

 

モネル 400 合金 (N0440) の化学組成と機械的特性:

 

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

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

 

モネル合金の性質

モネル合金は固溶体二元合金です。 NiとCuは互いに固溶しているため、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により困難です。低速、低送りでの旋削が必要です。

モネル合金 400 の密度は 8.80 g/cm3、溶解温度範囲は 1300 ～ 1350 °C、導電率は約 34% IACS (IACS は焼きなまし銅の国際標準導電率を指します)、焼きなまし硬度値は 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の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、主に時効処理中の γ' 相の形成により強度が高くなります。通常の状況では、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、ゼロ以下でも優れた機械的特性を維持できます。強度と硬度は増加しますが、可塑性や靭性はわずかに低下するだけです。液体水素中で冷却したとしても、合金は延性脆性転移を起こしません。これがモネル合金と低温脆性のある鉄金属材料（鋼や鉄）との最も大きな違いです。

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、鉄などで作られた締結具がモネル合金と接触すると、一定の条件下（流れの速い海水中での使用など）で、金属締結部品が急速に腐食してしまいます。

 

モネル合金の用途

航空宇宙
1960年代。モネル合金は、宇宙および航空機製造の分野で多数の受注を獲得しています。特に実験用ジェット航空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、超高速飛行中に空気力学的摩擦によって生成される大量の熱に耐えることができます。モネル合金は極度の高温でも強度を維持できるため、大気圏での高速飛行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ファスナーが確実にロックされるようにするロック ワイヤーとして使用されます。経済的な理由から、他の分野では通常、ステンレス鋼のロック ワイヤーが使用されます。

石油の抽出と精製
モネルは、アルキル化ユニット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。モネル合金のフッ化水素酸腐食に対する驚異的な耐性は驚くべきものです。あらゆる濃度のフッ化水素酸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可能性があります。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の高い材料と言えます。モネル合金は、還元環境における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、海のバルブ、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材料です。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、アンカー ケーブルのシャックルをロックするためにモネル合金ワイヤーが使用されています。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。

海水中での電気化学腐食（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）から隔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 タイムズ紙。「」の記事は、長さ 215 フィートのヨットの事故について次のように報じました。「船体全体がモネル合金で作られた最初のヨットは、わずか 6 週間で破片と化し、スクラップを余儀なくされた。」電気化学的腐食のおかげで、ヨットの鋼構造キールはモネル合金との接触後すぐに侵食されて薄くなり、最終的にはヨットの底部の崩壊につながりました。海鳥の研究、特に鳥足識別環の材質の選択に関しては、モネル合金製の鳥足識別環が、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 ピストンや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キギターの弦を製造しました。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年にD'Addario string company（ダダリオストリングカンパニー）からバイオリン弦製品のセットが発売されましたが、これもD線とG線にモネル合金を巻いたラウンドワウンド弦です。

 

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

モネル合金は、さまざまな酸や酸素に対する優れた耐食性により、化学業界で高品質の材料となっています。その他の使用シナリオは次のとおりです。
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作られています。
2. 高圧で強力な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に広く使用されました。
4. モネル合金は、キッチンのシンクや眼鏡フレームの製造にもよく使用されます。
5. ボイラー点火管の製造に使用される燃焼室。
6. 遠い昔の時計の設計寿命は 10,000 年です。貴金属を使用しないことを前提に、耐食性を考慮して時計の一部にモネル合金素材を使用しています。