니켈합금중 특수원소의 합금효과: 2) 니켈 구리 합금(Nickel Cupper Alloy)  

                                            2012-02-13 21:57:12, 조회 : 304, 추천 : 25

***아래 내용은 ASM International에서 발행한 책 "Material Selections

for Corrosion Control"의 일부분 한글 번역입니다. 본 번역은 전문

기술자가 아니라서 번역에 일부 오류가 있을 수 있으니 양지바랍니다***

2) 니켈 구리 합금(Nickel Cupper Alloy)

니켈과 구리의 합금은 정련 가공된 제품과 주물제품으로 나누어지며

이것은 UNS N04xxx와 UNS N05xxx로 Inco Alloy사의 Monel 400

(UNS Alloy N04400), Monel 500(UNS Alloy N04500)로 일컬어 진다.

잘고용화된 합금으로 니켈보다는 쉽게 수축이되지 않고 구리보다는

산화가 되지 않는 조화로운 합금이다. 대체로 원래의 양원소 보다는

내화학성, 내부식성이 강해진다.

알카리 환경에서는 순수그레이드 니켈(CP Grade)과 유사하지만

고농도의 알카리용액에서는 니켈보다는 내부식성이 떨어진다.

고농도의 알카리소다 용액에서는 니켈보다 내 부식서이 떨어지므로

니켈구리합금은 소다증발기나 응축기에는 사용을 권장하지 않는다.

대신 순수 니켈사용을 권장한다.

니켈쿠퍼알로이는 92%의 수산용액과 섭씨110(230F)도의 온도에서

잘 견딘다. 이것은 염화솔벤트, 유기염소, 무기산에 대한 내부식성은

니켈과 거의 비슷하므로 가격이 싼 구리의 함량을 높힘으로서 순수니켈

(CP Grade)을 사용하는 것보다 비용을 절감할 수 있다.

상온에서 가스상태가 아닌 조건에서 가장 보편적인 Alloy 400은 80%농도의

황산과 20%농도 까지의 염산에서 잘견딘다. Alloy N04400은 구리 28-34%

니켈 최소 63%를 함유하고 있다. 그리고 카본, 아이언, 망간, 씰리콘,

그리고 유황의 함량에따라 한계를 가지고 있다. 열처리 Annealed상태에서

인장강도 550MPa(80,000psi), 항복점강도 240MPa(35,000psi), Nickel

Alloy 200보다 우수하다. 대체적인 내부식성은 니켈과 비슷하지만 구리의

첨가량에 따라 코스트가 저렴하다. Alloy 400은 기계적강도, 연성, 그리고

내부식성 갖추고 있다. 그래서 600C(1,110F)까지의 높은 온도에서 그특성을

유지하고 0도이하 -100C(-150F)까지도 그대로 그특성을 유지한다. 상온에서

자성을 띄지만 50C(120F)이상에서는 자성을 잃어 버린다. 그리고 이것은

기계적으로 강하고 경도가 높은 소재이므로 가공을 위해서는 높은 동력과

하이스피드툴, 높은 절삭성, 그리고 양질의 절삭유를 필요로 한다.

Alloy N04400의 절삭성이 좋은 것은 Alloy N04405(Monel R-405)인데 이것은

유황의 함량을 0.025%-0.060%까지 높혀 가공칩이 잘 떨어지도록 개발된

소재이다. Alloy N04400은 열처리 방법에의해 인장강도나 경도를 조절할

수 없다. 열처리를 위해서는 석출경화를 허용하기위해 N04400에 2-3%의

알이늄을 첨가한다.

2.3-3.15% 알미늄과 0.35-0.85%티타늄을 첨가한 Alloy N05500(K-Monel

or Monel K-500)는 900C(1650F)온도에서 식힐때 브린넬경도 160으로

매우 소프트하다. 그리고 이것은 어떤형체로 쉽게 가공해서 580C(1075F)에로

온도를 내리면 브린넬경도 300-350, 인장강도 1100MPa(160000psi),

항복력 790MPa(115,000psi)까지 올릴 수 있다. 0.5%의 적은 량의 크롬을

첨가하면 해수흐름의 충격에 견딜 수 있는 소재를 개발할 수 있다.

주물(Casting)특성을 갖추기 위해 N04400에 2-4% 실리콘을 첨가하기도 한는데

이를 Casting Monel혹은 S Monel이라고 한다. 이 S Monel이나 K-Monel은

Monel 400의 내부식성과 거의 동일하다. Alloy N04401(Monel 401)과

N0450(Monel 450)은 구리의 함량이 늘어나고 니켈의 함량이 줄어 든다.

용접성은 니켈과 거의 비슷하다. 산소아세칠렌 불꽃용접, Inert Gas Shielded

Arc 용접이 가능하다. 필러는 모재와 동일해야하며 용접전후 특별한 가열은

하지 않아도 된다.

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