Konstrukcyjne Stopy Niklu
Technicznie czysty nikiel do zastosowań w elektronice
- Nickel 200®
- UNS N02200
- Ni99,6
- 2.4060
- Ni99,2
- 2.4066
- Nickel 201®
- UNS N02201
- 2.4068
- 2.4061
- Nickel 205®
- UNS N02205
- Nickel 233®
- UNS N02233
- 2.4050
- Ni99,8
Nikle niskostopowe
- Nickel 211®
- UNS N02211
- 2.4128
- UNS N03301
Stopy niklowo-miedziowe
- Monel 400®
- UNS N04400
- 2.4360
- NiCu30Fe
- Monel R-405®
- UNS N04405
- Monel K-500®
- UNS N0550
- 2.4375
- NiCu30Al
Stopy konstrukcyjne Niklu
Do stopów konstrukcyjnych zalicza się przede wszystkim nikle niskostopowe oraz stopy niklowo-miedziowe, zwane monelami. Monel 400 był pierwszym użytecznym stopem niklu, zapoczątkowując nową gałąź metaloznawstwa. Został opatentowany w 1905 roku i po dziś dzień najpopularniejszą serią stopów niklu z miedzią są właśnie monele.
Stopy konstrukcyjne z reguły nie są poddawane tak wysokim temperaturom, jak stopy żaroodporne i żarowytrzymałe.
Własności mechaniczne tych stopów są przede wszystkim polepszane poprzez odpowiednią obróbkę na zimno.
W zakładkach bardziej szczegółowo opisano poszczególne podkategorie stopów konstrukcyjnych niklu.
Ważną cechą stopów konstrukcyjnych niklu jest ich odporność na wodę morską
Odporność na wodę morską
Konstrukcyjne stopy niklu są bardzo odporne na płynącą wodę morską, lecz w stojącej wodzie morskiej są atakowane po pewnym czasie przez korozję szczelinową i wżery.
Nieco inaczej wygląda to w przypadku moneli.
Monele oprócz niklu zawierają miedź, która od wieków wykorzystywana była w okrętownictwie, na przykład pokrywano nią poszycia statków. Miedź, podobnie jak nikiel, opiera się morskiej wodzie, a niektóre stopy miedzi (nie monele) mają pewne działanie antybiologiczne, dzięki czemu zanużona w wodzie nie zarasta.
Chociaż wżery mogą pojawić się na powierzchni zanurzonego w stojącej wodzie morskiej stopu Monel 400, proces ten zwykle zwalnia po początkowym ataku i wżery rzadko sięgają 1.4mm.
Stopy niklu konstrukcyjne – zastosowanie
Stopy niklu wymienione w tej kategorii znajdują zastosowanie między innymi w następujących obszarach przemysłu:
- W elektronice i przemyśle energetycznym – przewody i styki narażone na wysoką lub niską temperaturę.
- W przemyśle chemicznym – elementy szeroko pojętej armatury (zbiorniki, rury).
- W przemyśle maszynowym – elementy maszyn narażone na korozję – wymienniki ciepła, pompy, zawory.
Technicznie czysty nikiel
Technicznie czyste stopy niklu wykazują właściwości magnetostrykcyjne, dobrze przewodzą prąd, zachowują dobre właściwości mechaniczne w niskich i bardzo wysokich temperaturach oraz są odporne na wiele żrących czynników.
W związku z tym, technicznie czysty nikiel używany jest w elektryce i elektronice do produkcji
- Przewodów, styków narażonych na wysoką lub niską temperaturę.
- Trzpieni ustalających oraz transduktorów
- W ogniwach paliwowych i galwanicznych: płyt oraz części aktywnych i pasywnych anod i katod
- Nikiel o wysokiej czystości (na przykład Nickel 270) jest przeznaczony do specjalnych zastosowań, na przykład wykonuje się z niego części wodorowych tyratronów.
Z drugiej strony, nikle mogą być też używane w przemyśle chemicznym i żywnościowym. Na przykład Nickel 200 doskonale opiera się substancjom kaustycznym, gorącym fluorowcom oraz halogenkom wodoru.
Nikle niskostopowe
Nikle niskostopowe składają się w około 2-7% z dodatków stopowych i zanieczyszczeń. Zwykle są stosowane tam, gdzie wymagana jest wysoka odporność na korozję czystych nikli technicznych, ale gdzie potrzebne są lepsze własności mechaniczne lub odporność na nasiarczanie.
Duranickel 301 zawiera 4-4.75% aluminium oraz 0.25-1% tytanu, dzięki czemu roztwór stały umacniają fazy międzymetaliczne γ’. Znacząco ulepsza to wytrzymałość, sprężystość oraz odporność na rozciąganie.
Duranickel 301 stosowany jest na membrany, klipsy, sprężyny i inne elementy konstrukcyjne narażone na działanie wysokiej temperatury.
Stopy niklowo-miedziowe
Zarówno nikiel, jak i miedź mają dobrą wytrzymałość i odporność na korozję powodowaną różnymi żrącymi substancjami. Stopy niklowo-miedziowe łączą zalety obu tych metali.
Własności wytrzymałościowe stopów niklowo-miedziowych są zwiększane głównie przez żelazo i mangan, natomiast właściwości fizyczne i twardość stopu zależą przede wszystkim od stężenia niklu.
Miedź poprawia odporność na kwasy redukujące, szczególnie na kwas siarkowy H2SO4 i na wszystkie stężenia nienaazowanego fluorowodoru HF.
Ogólne właściwości moneli:
- Bardziej odporne na redukcję od niklu i bardziej odporne na utlenianie od miedzi.
- Całkowicie odporne na pękanie korozyjne naprężeniowe.
- Opierają się wodzie morskiej i słonawej
- Odporne na wiele kwasów i prawie wszystkie alkalia
- Bardzo dobre własności mechaniczne (utwardzony wydzieleniowo Monel K-500 jest wyjątkowo wytrzymały).
Różne gatunki moneli są zwykle stosowane:
- W przemyśle chemicznym i petrochemicznym: armatura, zbiorniki, wymienniki ciepła, sprężyny, wały pomp i pierścienie wiertnicze.
- W medycynie – narzędzia chirurgiczne.
- W okrętownictwie – wały napędowe statków, osprzęt i elementy mocujące.