Warum Monel 400 so verdammt teuer ist

Die Monel-Legierung wurde erstmals von Robert Crookes Stanley von der International Nickel Company entwickelt und 1906 patentiert. Die neue Erfindung ist nach dem Präsidenten des Unternehmens benannt. Im Laufe der Zeit wurden verschiedene Legierungen der Monel-Familie für unterschiedliche Anwendungen entwickelt.

Zusammensetzung der Monel-Legierung
Monel ist die Bezeichnung für eine Gruppe von Legierungen (401, R405, K-500, 400, 404 und 402), die Nickel und Kupfer sowie manchmal Eisen, Silizium, Mangan und Titan enthalten. Obwohl alle diese Legierungen allgemein für ihre gute Korrosionsbeständigkeit bekannt sind, weist jede Legierung einige einzigartige Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten auf.

Monel 404 hat beispielsweise einen niedrigen Nickelgehalt (52 %), einen hohen Aluminiumgehalt (0,05 %) und einen Kupfergehalt (47 %). Monel R405 ist inhaltlich Monel 400 sehr ähnlich, jedoch ohne Titan.

Monel K500 enthält Aluminium (0,3 %) und Titan (0,35 % bis 0,85 %). Diese Legierung hat einen niedrigeren Reibungskoeffizienten und eine höhere Verschleißfestigkeit als andere Monel-Legierungen. Es verfügt außerdem über hervorragende mechanische Eigenschaften wie Festigkeit und Härte bei Temperaturen von bis zu 600 Grad (1.112 Grad F).

Monel 400 enthält Kupfer und Nickel in den gleichen Anteilen, wie sie natürlicherweise im Nickelerz aus der Sudbury-Mine in Ontario, Kanada, vorkommen. Da diese Legierung wesentlich teurer als Edelstahl ist, wird sie nur in kritischen Anwendungen eingesetzt, bei denen billigere Materialien nicht ersetzt werden können.

Monel 400 enthält 28 bis 34 Prozent Kupfer und mindestens 63 Prozent Nickel. Es enthält typischerweise auch Eisen, Mangan, Silizium, Kohlenstoff und Spuren von Schwefel und Titan.

Eigenschaften von Monel Alloy 400
Monel ist stärker als Nickel oder Kupfer allein. Monel 400 enthält Nickel und Kupfer sowie Kohlenstoff, Eisen, Mangan, Silizium und Titan. Diese Zusammensetzung trägt dazu bei, dass Monel seine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit sowie Zähigkeit und mechanische Festigkeit über einen weiten Temperaturbereich, typischerweise bis zu 400 Grad (752 Grad F), beibehält. Diese Eigenschaft ist eine Schlüsselanforderung in Luft- und Raumfahrtanwendungen, bei denen die Betriebstemperaturen stark variieren. Monel 400 wird zur Herstellung von Nieten für Flugzeuge mit Aluminiumrumpf verwendet.

Bei niedrigen Temperaturen behält Monel 400 seine mechanischen Eigenschaften wie Härte und Festigkeit, seine Duktilität nimmt jedoch leicht ab. (Weitere Informationen zur Materialfestigkeit finden Sie in der ausführlichen Studie zur Zugfestigkeit.)

Monel 400 verfügt über eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in Hochtemperaturdampf und fließender heißer Sole mit hoher Geschwindigkeit. Es schützt vor Spannungsrisskorrosion (SCC) in Süßwasser und seine Haltbarkeit in turbulentem Meerwasser rechtfertigt seine Kosten. Seine Beständigkeit gegenüber Flusssäure und Salzsäure erfordert eine Entgasung. Es ist im Allgemeinen resistent gegen säurehaltige Lebensmittel; Es ist jedoch nicht beständig gegen Salpetersäure, die oxidierend wirkt.

Monel 400 lässt sich nicht leicht bearbeiten, da es während der Bearbeitung einer Kaltverfestigung unterliegt. Daher ist es am besten, Legierungen mit langsameren Geschwindigkeiten und sehr geringen Vorschüben zu schneiden und zu drehen. Dies führt zwangsläufig zu höheren Bearbeitungskosten.

Monel 400 hat eine Leitfähigkeit von 34 % IACS (International Annealed Copper Standard). Selbst wenn es auf die Temperatur von flüssigem Wasserstoff gefroren ist, behält es eine gewisse Duktilität. Es ist auch schwach magnetisch.

Monel 400 verfügt über eine gute Schweißleistung und kann durch Unterpulverschweißen, Metall-Schutzgasschweißen und Wolfram-Schutzgasschweißen geschweißt werden. Das zum Schweißen verwendete Füllmetall Monel 60 kann sicherstellen, dass die Schweißverbindung die gleiche Härte, mechanische Festigkeit und Korrosionsschutzeigenschaften wie das Grundmetall aufweist. (Verwandte Lektüre: Ursachen und Vorbeugung von Korrosion an Schweißverbindungen.)

Neben Schweißverbindungen kann Monel 400 auch durch Löten oder Hartlöten verbunden werden.

Einschränkungen von Monel 400
Monel 400 ist nicht beständig gegen Hypochlorit, Schwefeldioxid, Salpetersäure oder Stickoxid. Es ist auch anfällig für galvanische Korrosion.