니켈과 니켈알로이
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아래 내용은 ASM International에서 발행한 책 "Material Selections for
Corrosion Control"의 일부분 한글 번역입니다.

1. 니켈과 니켈합금 소개

니켈과 니켈합금은 우수한 내부식성과 비교적 고온에서 인장강도와 비절곡탄성이

높기 때문에 고온이나, 높은인장강도, 내부식성 용도로 화학산업,  석유화학플랜트,

가스터빈, 항공산업, 선박용 자동차등 다양한 산업에서 사용되는 아주 중요한

소재그룹이다.

니켈은 사대적으로 값이 비싼 소재이므로  상업적 순수 니켈이나 함량이 높은

니켈소재는 일반 대체소재나, 니켈이 소량 함유된 스텐레스스틸로 해결할 수

없는 악조건의 사용환경 이용되고 있다.

고가격으로 인해 케미컬 프로세스산업에서 스틸제품이 견딜 수 없는 내부식

환경이나 고온환경에서 라이닝 소재나 글래딩소재로 사용되기도 한다. 하이니켈

알로이는 철을 베이스로 하는 스텐레스 스틸제품과는 구분한다.

20세시에서 소비량이 6-7%씩 매년 증가해오고 있다.년간 생산량은

614,000톤으로 1979년 677,000톤, 1982년 경기 후퇴로 488,000톤 1983년

550,000톤 생산되었고 주요 용도를 보면 스텐레스스틸제조용 57% 하이니켈

알로이 13%  구리합금용도 2.3% 도금용 10.4%, 알로이스틸 9.5% 주조용 4.4%

기타 3.3%로 사용되어지고 있다. 전체2/3정도가 스텐레스스틸과 스틸알로이

제조용도로 사용되어지고 있다. 니켈을 함유한 합금철은 높은 인장강도,

거친환경, 내열, 내식 내마모 용도로 사용되어지고 있다. 대부분의 스텐레스

스틸은 크롬, 몰리브덴, 구리등 금속과 병행해서 대략 함량이 18%까지 합금

성분으로 사용되어지고 있다.합금에서 니켈은 연성이나 깨짐성의 온도를

낮추어 준다. 또한 액화까스 이동이나 취급, 그리고 영하에서 사용되는 기계나

구조 의 초저운용도로 니켈합금스틸이 사용되게한다.

하이니켈 알로이의 3카테고리
1)99% Ni Alloy, e.g. N02200 and N02201(Called Commercially Pure

Nickel 200,201
2)50% to 99% Ni Alloy, e.g. N04400(Monel 400), N10655(Hastelloy B2),

N06022(Hastelloy C-22, and N06600(Inconel 600)
3)30% to 50% Ni Alloy, e.g. N08800(Incoloy825) and N06985

( Hastelloy G-3)

니켈의 비중은 약 8.9로 대략 구리의 비중과 흡사하고 아이언과 스틸보다는

크다. 그러나 알미늄과 마그네슘보다는 매우 높다. 용해온도는 섭씨

1,453로 다른 메탈보다는 매우 높다. 이 특성으로 고온용도로 많이

사용되고 있다. 컴머셜 퓨어 니켈은 백색 자성메탈로 물성치나 기계적

특성에서 구리와 매우 흡사하다. 자성이 없어지는 온도(Curie Point)는

순수 니켈이 섭씨 360도 이고 아이언이나 코발트 함양이 늘어나면 올라

가고 구리나 씰리콘 함양이 늘어나면 온도가 낮아진다. 비교적 열

전동성과 전기 전도성은 우수하다.

니켈합금은 Thermo-Couple의 부품으로 사용되고 니켈합금으로 마들어진

열교환기 증발튜브는 열전도율이 뛰어나고 보통은 내부식용으로 사용된다.
니켈이나 하이니켈합금은 FCC(Face Centered Cubic) 결정구조이며

가공성이 좋은 감마 타입 구조이다.

HIGH NICKEL ALLOYS
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니켈은 혼합물 형테로 다른 원소와 용융가능성을 갖은 다양한 원소들과

고용체를 잘 형성한다. 매우 중요한 산업적 합금 요소는 주로 코발트, 구리

아이언, 몰리브데늄, 그리고 티타늄이다.

특수한 환경에서 특이한 인장강도, 연성,  내부식성의 특성을 나타내기 위해

다른 여러 원소들이 첨가된다. Commercialy Pure Nickel Alloy인

N02200이나 저탄소 합금 Alloy N02201는 내부식용도로 비스코스 레이온,

펄프, 섬유와 유사한 용도로 고농도, 고온, 고순

도, 아이언프리, 쿠퍼프리 50%-70%코우스틱소다등에 폭넓게 사용되고

있다. 더자세한 기술정보와 사용용도는 카나다 트론트에 있는 원료 니켈

생산자들로부터 스폰스를 받고 있는 니켈 발전 협회로 부터 이용 가능하다.

ALLOY DESIGNATION
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상업용 순수니켈를 포함해서 대부분의 니켈합금소재는 특별한 오도나,

내부식 용도로 개발되어졌고 그리고 생산업체들의 상호나 지정명칭으로

지정되었다. 두 주요 생산업체인 Inco Alloy International(Commercially

Pure Nickel Alloy, Alloy200, Alloy201, Alloy series Monel, Inconel,

Incoly, Nimonic)와 Haynes International(Alloy series, Hastelloy and

Haynes Alloy)이다. UNS(Unified Numbering System의 합금 그룹과

명칭에 따라 니켈 과 니켈 알로이를 나타내는 N자와 다음의 6개 숫자중

마지막 2-3개의 숫자를 생산자의 알로이 모델넘버로 사용하고 잇다.

대략적인 니켈알로이 모델 넘버링은 아래와 같다

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Nickel,(with specified impurity limits)                    02xxx

Nickel, precipitation-hardenable or
dispersion-strngthened                                       03xxx

Nickel Alloys, grouped by alloying elements:
Copper(Monel ans casting alloys)                       04xxx

Copper(precipitation-hardenable alloys)               05xxx
Chromium(Hastelloy, Nichrome, Inconel and
etonite, some with additional element                   06xxx

Chromium (Precipitation-hardenable alloy)           07xxx

Iron & Chromium(Carpenter, Incoloy, Haynes
  and Armco                                                      08xxx

Iron & Chromium(precipitation-hardenable)          09xxx

Molybdenum(Hastelloy)                                    10xxx

Cobalt(with Cr. Mo, W,or precipitation harden )    13xxx

Iron                                                                14xxx

Iron Cobalt(precipitation-hardenable)                  19xxx

Brazing filler metals(with Cr-B, W-Cr-B, Si-B
  Cr-Si, P, Cr-p, etc                                          99xxx

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