Monel-seos on Ni-pohjainen seos, sen pääkemiallinen koostumus on nikkeliä (Ni), korkein pitoisuus on jopa 67%, toinen pääkemiallinen koostumus on kupari (Cu) ja sisältää myös pienen määrän rautaa (Fe) , mangaani (Mn) ja hiili (C), pii (Si) ja muut alkuaineet.
Monel-lejeeringin lujuus on korkeampi kuin puhtaan nikkelin, ja se kestää eri väliaineiden, mukaan lukien nopeasti virtaavan meriveden, korroosiota. Monel-metalliseoksen käsittelymenetelmiä ovat kuumatyöstö, kylmätyöstö, koneistus ja hitsaus.
Vuonna 1901 International Nickel Companyn (INCO) metallurgi Robert Crooks Stanley loi Monel-lejeeringin.
Monel-lejeeringin nimen lähde perustuu tietoihin, joilla osoitetaan kunnioitusta yrityksen silloiselle puheenjohtajalle Ambrose Monellille (Ambrose Monell). Myöhemmin Stanley toimi myös International Nickel Corporationin puheenjohtajana. Monel-seokselle myönnettiin patentti vuonna 1906.
Monel-seos on kallis metalliseos, jonka hinta on 5-10 kertaa puhtaan kuparin ja puhtaan nikkelin hinta. Siksi sitä käytetään vain sovelluksissa, joissa sitä ei voida korvata halvoilla vaihtoehdoilla.
Monel 400 -lejeeringin (N0440) kemiallinen koostumus ja mekaaniset ominaisuudet:
Monel 400 -lejeeringin kemiallinen koostumus (%) | ||||||||
| C ≤ | Si ≤ | Mn ≤ | P ≤ | S ≤ | Cr ≥ | Ni ≥ | Mo ≥ | Cu ≤ |
| 0.3 | 0.5 | 2 | - | 0,024 | - | 63 | - | 28,0-34,0 |
| muut | N ≤ | A l≤ | Ti ≤ | F e≤ | Co ≤ | V ≤ | W ≤ | Nb ≤ |
| - | - | - | 2.5 | - | - | - | - | |
1. Monel 400 (N04400) metalliseoksen vetolujuus: σb ≥ 450 Mpa.
2. Monel 400 (N04400) metalliseoksen myötölujuus: σb ≥ 170 Mpa.
3. Monel 400 (N04400) lejeeringin venymä: δ ≥ 30 %.
Monel-seoksen ominaisuudet
Monel-seos on kiinteä liuos binäärinen metalliseos. Koska Ni ja Cu ovat liuenneet toisiinsa, se on myös yksifaasinen metalliseos. Teräkseen verrattuna Monel-lejeeringin työstäminen on vaikeaa lähinnä sen nopeiden työstökovettuvuusominaisuuksien vuoksi. Se vaatii kääntymistä pienillä nopeuksilla ja pienillä syöttönopeuksilla.
Monel-lejeeringin 400 tiheys on 8,80 g/cm3, sulamislämpötila-alue on 1300-1350 °C, johtavuus on noin 34 % IACS (IACS viittaa hehkutetun kuparin kansainväliseen standardijohtokykyyn) ja hehkutetun kovuuden arvo on 65 HRB. Monel-seos 400 on tunnettu sitkeystään ja voi säilyttää tämän sitkeyden huomattavalla lämpötila-alueella.
Se kestää erilaisten happojen ja alkalien korroosiota, ja jotkut Monel-lejeeringit kestävät jopa puhtaan hapen palamisen. Sitä käytetään yleensä erittäin syövyttävissä ympäristöissä. Monel-seoksella K-500, joka muodostuu pienen määrän alumiinia (Al) ja titaania (Ti) lisäämisen jälkeen, on sama korroosionkestävyys kuin Monel-lejeeringillä 400, mutta suurempi lujuus, mikä johtuu pääasiassa y-faasin muodostumisesta vanhenemiskäsittelyn aikana. Normaaleissa olosuhteissa Monel-seos on paljon kalliimpaa kuin ruostumaton teräs.
Monel-seos 400 voi myös säilyttää erinomaiset mekaaniset ominaisuudet alle nollan. Vaikka lujuus ja kovuus kasvavat, plastisuus tai sitkeys heikkenee vain hieman. Vaikka se jäähdytetään nestemäisessä vedyssä, seoksessa ei tapahdu sitkeä-hauras siirtymä. Tämä on merkittävin ero Monel-lejeeringin ja rautametallimateriaalien (teräs ja rauta) välillä, joiden hauraus on alhainen.
Monel-seoksella on hyvä korroosionkestävyys monissa ympäristöissä, mutta se on altis ruostumaan altistuessaan suolavedelle; se ei kestä typpioksidia, typpihappoa, rikkidioksidia ja hypokloriittia sisältävien väliaineiden korroosiota. Monel-lejeeringin käyttö aiheuttaa myös sähkökemiallista korroosiota. Toisin sanoen, kun alumiinista, sinkistä tai raudasta valmistetut kiinnikkeet joutuvat kosketuksiin Monel-seoksen kanssa, tietyissä olosuhteissa (esim. käyttö nopeasti virtaavassa merivedessä) metallikiinnitys Osat ruostuvat nopeasti.
Monel-seoksen käyttötarkoitukset
Ilmailu
1960-luvulla. Monel-seos on saanut suuren määrän tilauksia avaruus- ja lentokoneiden rakentamisen alalla. Käytetään erityisesti kokeellisten suihkukoneiden rungon ja kuoren rakentamiseen. Esimerkiksi North American X-15:tä voidaan käyttää kestämään aerodynaamisen kitkan aiheuttamaa suurta lämpöä erittäin nopean lennon aikana. Monel-seos voi silti säilyttää lujuutensa erittäin korkeissa lämpötiloissa, mikä mahdollistaa sen muodon pysyvyyden korkeilla ilmakehän lentonopeuksilla. Lentokoneen huollon aikana Monel-seosta käytetään lukituslankaana korkeissa lämpötiloissa varmistamaan, että kiinnikkeet ovat lukittuneet; taloudellisista syistä ruostumattomasta teräksestä valmistettuja lukkolankoja käytetään yleensä muilla alueilla.
Öljyn louhinta ja jalostus
Monelista valmistetaan osia, jotka ovat suoraan kosketuksessa väkevän fluorivetyhapon kanssa alkylointiyksikössä. Monel-lejeeringin poikkeuksellinen kestävyys fluorivetyhappokorroosiota vastaan on hämmästyttävä. Se kestää kaikki fluorivetyhapon pitoisuudet, ja lämpötila voi saavuttaa fluorivetyhapon kiehumispisteen. Tämä voi olla materiaali, jolla on paras korroosionkestävyys yleisesti käytettyjen teknisten seosmateriaalien joukossa. Monel-seos kestää myös erilaisten sulfidien ja suolahapon korroosiota pelkistävässä ympäristössä.
Meritekniikka
Monel-lejeeringin korroosionkestävyys tekee siitä ihanteellisen materiaalin merisovelluksiin, kuten putkistojärjestelmiin, pumppuakseleihin, meriventtiileihin, uistelusiimiin ja korisuodattimiin. Jotkut Monel-lejeeringit ovat täysin ei-magneettisia, ja niitä käytetään miinanraivaajien ankkurikaapeleiden ja magneettikentän mittauslaitteiden koteloiden valmistukseen. Veneissä Monel-seoslankaa käytetään ankkurikaapelin kahleiden lukitsemiseen. Monel-lejeeringistä valmistetaan myös vesi- ja polttoainesäiliöitä ja muita vedenalaisia laitteita, kuten potkuriakseleita ja kölipultteja.
On huomattava, että meriveden sähkökemiallisen korroosion (bimetallikorroosion) ongelman vuoksi Monel-seos on eristettävä muista metalleista (kuten teräksestä) laivanrakennuksen aikana. The New York Times julkaisi 25. elokuuta 1915. Artikkeli "raportoi 215 jalkaa pitkän jahdin onnettomuudesta: "Ensimmäinen huvijahti, jonka runko oli rakennettu kokonaan Monel-seoksesta, muuttui sirpaleiksi vain kuudessa viikossa ja pakotettu romuttamaan”. Sähkökemiallisen korroosion ansiosta jahdin teräsrakenneköli kului nopeasti ja ohensi kosketuksen jälkeen Monel-metalliseoksen kanssa, mikä johti lopulta jahdin pohjan romahtamiseen. Merilintututkimuksen, erityisesti lintujen jalan tunnistusrenkaan materiaalivalinnan kannalta Monel-seoksesta valmistettua linnunjalan tunnistusrengasta on käytetty monenlaisissa merilintuissa, kuten syövyttävässä merivesiympäristössä elävässä albatrossissa.
Soitin
Monel-lejeeringistä valmistetaan tiettyjä korkealaatuisia soittimien venttiilimäntiä tai roottoreita, kuten pieniä, suuria ja ranskalaisia torvia. RotoSound käytti Monel-seosta sähkökitaran kielten valmistukseen vuonna 1962. Monet taiteilijat käyttävät näitä jousia. Vuonna 2017 D'Addario jousiyhtiö (D'Addario string company) julkaisi sarjan viulun kielituotteita, jotka ovat myös pyöreäkääreisiä kieleitä, joissa on Monel-seos kiedottu D- ja G-kieliin.
Muut käyttötarkoitukset
Monel-seoksesta tehdyt henkilöllisyysmerkit (koiramerkit amerikkalaisille sotilaille toisen maailmansodan aikana)
Erinomainen korroosionkestävyys eri happoja ja happea vastaan tekee Monel-seoksesta korkealaatuisen materiaalin kemianteollisuudessa. Muita käyttöskenaarioita, kuten:
1. Uraanin rikastus, suurin osa uraaniheksafluoridin suurihalkaisijaisista putkistoista on valmistettu Monel-seoksesta;
2. Säätöventtiili korkealle paineelle ja vahvalle reaktiiviselle pullotetulle kaasulle (kuten HCl);
3. 1900-luvun alussa Monel-seosta käytettiin laajalti höyrygeneraattorisarjojen tulistetun höyryn järjestelmässä;
4. Monel-seosta käytetään usein myös tiskialtaiden ja silmälasien kehysten valmistukseen;
5. Polttokammio, jota käytetään kattilan sytytysputken valmistukseen;
6. Clock of Long Now -kellon suunniteltu käyttöikä on 10 000 vuotta. Olettaen, että jalometalleja ei käytetä, jotkin kellon osat on valmistettu Monel-seosmateriaalista korroosionkestävyyden vuoksi.
Postitusaika: 19.5.2021