Waarom Monel 400 zo verdomd duur is
Monel-legering werd voor het eerst ontwikkeld door Robert Crookes Stanley van de International Nickel Company en gepatenteerd in 1906. De nieuwe uitvinding is vernoemd naar de president van het bedrijf. In de loop van de tijd zijn er verschillende legeringen uit de Monel-familie ontwikkeld voor verschillende toepassingen.
Samenstelling van de Monel-legering
Monel is de naam die wordt gegeven aan een groep legeringen (401, R405, K-500, 400, 404 en 402) die nikkel en koper en soms ijzer, silicium, mangaan en titanium bevatten. Hoewel al deze legeringen algemeen bekend staan om hun goede corrosieweerstand, heeft elke legering enkele unieke eigenschappen en toepassingen.
Monel 404 heeft bijvoorbeeld een laag nikkelgehalte (52%), een hoog aluminiumgehalte (0,05%) en een kopergehalte (47%). Monel R405 lijkt qua inhoud sterk op Monel 400, maar zonder het titanium.
Monel K500 bevat aluminium (0,3%) en titanium (0,35% tot 0,85%). Deze legering heeft een lagere wrijvingscoëfficiënt en een hogere slijtvastheid dan andere Monel-legeringen. Het heeft ook uitstekende mechanische eigenschappen, zoals sterkte en hardheid bij temperaturen tot 600 graden (1112 graden F).
Monel 400 bevat koper en nikkel in dezelfde verhoudingen als die van nature voorkomen in nikkelerts uit de Sudbury-mijn in Ontario, Canada. Omdat deze legering veel duurder is dan roestvrij staal, wordt deze alleen gebruikt in kritische toepassingen waar goedkopere materialen niet kunnen worden vervangen.
Monel 400 bevat 28 tot 34 procent koper en minimaal 63 procent nikkel. Het bevat doorgaans ook ijzer, mangaan, silicium, koolstof en sporenhoeveelheden zwavel en titanium.
Kenmerken van Monel-legering 400
Monel is sterker dan nikkel of koper alleen. Monel 400 bevat nikkel en koper, evenals koolstof, ijzer, mangaan, silicium en titanium. Deze samenstelling helpt Monel zijn uitstekende corrosieweerstand te behouden, evenals taaiheid en mechanische sterkte over een breed temperatuurbereik, doorgaans tot 400 graden (752 graden F). Deze eigenschap is een belangrijke vereiste in lucht- en ruimtevaarttoepassingen waar de bedrijfstemperaturen sterk variëren. Monel 400 wordt gebruikt om klinknagels te maken voor vliegtuigen met aluminium romp.
Bij lage temperaturen behoudt Monel 400 mechanische eigenschappen zoals hardheid en sterkte, maar de ductiliteit wordt enigszins verminderd. (Voor meer informatie over materiaalsterkte, lees het diepgaande onderzoek naar treksterkte.)
Monel 400 heeft een uitstekende corrosieweerstand bij stoom op hoge temperatuur en stromende hete pekel met hoge snelheid. Het beschermt tegen spanningscorrosiescheuren (SCC) in zoet water, en de duurzaamheid ervan in turbulent zeewater rechtvaardigt de kosten. De weerstand tegen fluorwaterstofzuur en zoutzuur vereist ontgassing. Het is over het algemeen bestand tegen zure voedingsmiddelen; het is echter niet bestand tegen salpeterzuur, dat oxiderende effecten heeft.
Monel 400 is niet gemakkelijk te bewerken omdat het tijdens de bewerking hard wordt. Daarom is het het beste om legeringen met lagere snelheden en zeer lage voedingssnelheden te snijden en te draaien. Dit leidt onvermijdelijk tot hogere verwerkingskosten.
Monel 400 heeft een geleidbaarheid van 34% IACS (International Annealed Copper Standard). Zelfs als het bevroren is tot vloeibare waterstoftemperaturen, behoudt het enige ductiliteit. Het is ook zwak magnetisch.
Monel 400 heeft goede lasprestaties en kan worden gelast door ondergedompeld booglassen, gasmetaalbooglassen en gaswolfraambooglassen. Monel 60-vulmetaal dat wordt gebruikt voor het lassen kan ervoor zorgen dat de lasverbinding dezelfde hardheid, mechanische sterkte en anticorrosie-eigenschappen heeft als het basismetaal. (Gerelateerde informatie: Oorzaken en preventie van corrosie van lasverbindingen.)
Naast lasverbindingen kan Monel 400 ook worden aangesloten door middel van solderen of hardsolderen.
Beperkingen van Monel 400
Monel 400 is niet bestand tegen hypochloriet, zwaveldioxide, salpeterzuur of stikstofmonoxide. Het is ook gevoelig voor galvanische corrosie.
