Monel 400 니켈 기반 합금

모넬 합금은 Ni 기반 합금으로, 주요 화학 성분은 니켈(Ni)이며, 가장 높은 함량은 최대 67%이며, 기타 주요 화학 성분은 구리(Cu)이며, 철(Fe)도 소량 포함되어 있습니다. , 망간(Mn) 및 탄소(C), 실리콘(Si) 및 기타 원소.

모넬 합금의 강도는 순수 니켈보다 높으며 빠르게 흐르는 바닷물을 포함한 다양한 매체의 부식을 견딜 수 있습니다. 모넬 합금의 가공 방법에는 열간 가공, 냉간 가공, 기계 가공 및 용접이 포함됩니다.

1901년 INCO(International Nickel Company)의 야금학자인 Robert Crooks Stanley가 모넬 합금을 만들었습니다.

모넬 합금 이름의 출처는 당시 회사 회장인 Ambrose Monell(Ambrose Monell)에게 경의를 표하는 정보를 기반으로 합니다. 나중에 Stanley 씨는 International Nickel Corporation의 회장도 역임했습니다. 모넬 합금은 1906년에 특허를 받았습니다.

모넬 합금은 순수 구리, 순수 니켈에 비해 가격이 5~10배나 비싼 고가의 합금이다. 따라서 값싼 대안으로 대체할 수 없는 응용 분야에만 사용됩니다.

 

Monel 400 합금(N0440)의 화학적 조성 및 기계적 특성:

 

Monel 400 합금의 화학 성분 (%)
C ≤	시 ≤	망간 ≤	P ≤	S ≤	Cr ≥	Ni ≥	모 ≥	구리 ≤
0.3	0.5	2	-	0.024	-	63	-	28.0-34.0
기타	N ≤	내가 ≤	티 ≤	F e ≤	공동 ≤	V ≤	승 ≤	Nb ≤
	-	-	-	2.5	-	-	-	-

1. Monel 400 (N04400) 합금 인장 강도: σb ≥ 450 Mpa.
2. Monel 400 (N04400) 합금 항복 강도: σb ≥ 170 Mpa.
3. Monel 400(N04400) 합금 신장률: δ ≥ 30%.

 

모넬합금의 성질

모넬 합금은 고용체 이원 합금입니다. Ni와 Cu가 서로 용해되어 있으므로 단상 합금이기도 합니다. 강철에 비해 모넬 합금의 가공은 빠른 가공 경화 특성 때문에 어렵습니다. 이를 위해서는 낮은 속도와 낮은 이송 속도로 선삭해야 합니다.

모넬합금 400의 밀도는 8.80g/cm3, 용융온도 범위는 1300~1350℃, 전도도는 약 34% IACS(IACS는 Annealed Copper의 국제 표준 전도도를 나타냄), 열처리 경도값은 65이다. HRB. 모넬 합금 400은 인성으로 잘 알려져 있으며 상당한 온도 범위에서 이 인성을 유지할 수 있습니다.

다양한 산과 알칼리의 부식을 견딜 수 있으며 일부 모넬 합금은 순수한 산소 연소도 견딜 수 있습니다. 일반적으로 부식성이 높은 환경에서 사용됩니다. 소량의 알루미늄(Al)과 티타늄(Ti)을 첨가한 모넬 합금 K-500은 모넬 합금 400과 동일한 내식성을 가지나 강도가 더 높은데, 이는 주로 시효 처리 중 γ'상이 형성되기 때문입니다. 일반적인 상황에서 모넬 합금은 스테인리스강보다 훨씬 비쌉니다.

모넬 합금 400은 또한 0 이하의 우수한 기계적 특성을 유지할 수 있습니다. 강도와 경도는 증가하지만 가소성이나 인성은 약간만 감소합니다. 액체 수소에서 냉각되더라도 합금은 연성-취성 전이를 겪지 않습니다. 이는 모넬 합금과 저온 취성을 갖는 철금속 재료(강철 및 철) 사이의 가장 중요한 차이점입니다.

모넬 합금은 다양한 환경에서 내식성이 우수하지만 염수에 노출되면 녹슬기 쉽습니다. 산화질소, 질산, 이산화황 및 차아염소산염을 함유한 매체의 부식을 견딜 수 없습니다. 모넬 합금을 사용하면 전기화학적 부식도 발생합니다. 즉, 알루미늄, 아연 또는 철로 만든 패스너가 모넬 합금과 접촉하면 특정 조건(예: 빠르게 흐르는 바닷물에서 사용)에서 금속 패스너 부품이 빠르게 부식됩니다.

 

모넬합금의 용도

항공우주
1960년대. 모넬 합금은 우주 및 항공기 건설 분야에서 많은 수주를 받았습니다. 특히 실험용 제트 항공기의 동체와 외피를 제작하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 북미 X-15는 초고속 비행 중에 공기역학적 마찰로 인해 발생하는 많은 양의 열을 견디는 데 사용할 수 있습니다. 모넬 합금은 극도로 높은 온도에서도 강도를 유지할 수 있어 높은 대기 비행 속도에서도 형태 안정성을 유지할 수 있습니다. 항공기 유지 보수 중에 모넬 합금은 고온 영역에서 잠금 와이어로 사용되어 패스너가 잠겼는지 확인합니다. 경제적인 이유로 스테인레스 스틸 잠금 와이어는 일반적으로 다른 영역에서 사용됩니다.

오일 추출 및 정제
모넬은 알킬화 장치에서 농축된 불산과 직접 접촉하는 부품을 만드는 데 사용됩니다. 모넬 합금의 불산 부식에 대한 탁월한 저항성은 놀랍습니다. 모든 농도의 불화수소산을 견딜 수 있으며 온도는 불화수소산의 끓는점에 도달할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 엔지니어링 합금 소재 중 내식성이 가장 좋은 소재라고 할 수 있습니다. 모넬 합금은 환원 환경에서 다양한 황화물과 염산의 부식을 견딜 수도 있습니다.

해양공학
모넬 합금의 내식성은 배관 시스템, 펌프 샤프트, 바다 밸브, 트롤링 낚싯줄 및 바구니 필터와 같은 해양 응용 분야에 이상적인 재료입니다. 일부 모넬 합금은 완전히 비자성이어서 지뢰 찾기용 앵커 케이블과 자기장 측정 장비용 하우징을 만드는 데 사용됩니다. 요트에서는 앵커 케이블 샤클을 잠그는 데 모넬 합금 와이어가 사용됩니다. 모넬 합금은 물탱크, 연료탱크, 프로펠러 샤프트, 용골 볼트 등 기타 수중 장치를 만드는 데에도 사용됩니다.

해수의 전기화학적 부식(바이메탈 부식) 문제로 인해 모넬 합금은 조선 중에 다른 금속(예: 강철)으로부터 격리되어야 한다는 점에 유의해야 합니다. New York Times는 1915년 8월 25일에 출판되었습니다. 215피트 길이의 요트 사고에 대해 보고된 기사: "선체 전체가 모넬 합금으로 제작된 최초의 요트는 단 6주 만에 파편으로 바뀌었고 강제 폐기”. 전기화학적 부식으로 인해 요트의 강철 구조 용골은 모넬 합금과 접촉한 후 빠르게 침식되고 얇아져 결국 요트 바닥이 붕괴되었습니다. 바닷새 연구, 특히 새의 발 식별 링 재료 선택 측면에서 모넬 합금으로 만든 새의 발 식별 링은 부식성 해수 환경에 사는 알바트로스와 같은 다양한 종류의 바닷새에 사용되었습니다.

악기
모넬 합금은 소형, 대형 및 프렌치 호른과 같은 특정 고품질 악기 밸브 피스톤 또는 로터를 만드는 데 사용됩니다. RotoSound는 1962년에 모넬 합금을 사용하여 일렉트릭 기타 현을 만들었습니다. 이 현은 많은 아티스트가 사용합니다. 2017년에 다다리오 현 회사(D'Addario string company)는 D현과 G현에 모넬 합금을 감은 둥근 감은 현인 바이올린 현 제품 세트를 출시했습니다.

 

기타 용도
모넬합금으로 만든 식별표(제2차 세계대전 당시 미군 인식표)

다양한 산과 산소에 대한 내식성이 뛰어나 모넬 합금은 화학 산업에서 고품질 소재입니다. 다음과 같은 기타 사용 시나리오:
1. 우라늄 농축, 육불화 우라늄에 사용되는 대부분의 대구경 파이프라인은 모넬 합금으로 만들어집니다.
2. 고압 및 강한 반응성 병에 담긴 가스(예: HCl)용 조절 밸브;
3. 20세기 초 모넬 합금은 증기 발생기 세트의 과열 증기 시스템에 널리 사용되었습니다.
4. 모넬 합금은 주방 싱크대와 안경테를 만드는 데에도 자주 사용됩니다.
5. 보일러 점화 튜브를 만드는 데 사용되는 연소실;
6. 오랜 세월의 시계의 설계 수명은 10,000년입니다. 귀금속을 사용하지 않는다는 전제하에 내식성을 고려하여 시계 일부 부품에 모넬 합금 소재를 사용하였습니다.