モネル400はなぜあんなに高いのか

モネル合金は、インターナショナル ニッケル カンパニーのロバート クルックス スタンレーによって初めて開発され、1906 年に特許を取得しました。新しい発明は、同社の社長にちなんで名付けられました。 時間の経過とともに、モネル族のさまざまな合金がさまざまな用途向けに開発されました。

モネル合金組成
モネルは、ニッケルと銅、場合によっては鉄、シリコン、マンガン、チタンを含む合金グループ (401、R405、K-500、400、404、および 402) に与えられた名前です。 これらの合金はいずれも耐食性に優れていることで一般に知られていますが、各合金にはいくつかの独自の特性と用途があります。

たとえば、Monel 404 は、ニッケル含有量が低く (52%)、アルミニウム含有量が高く (0.05%)、銅含有量が多い (47%) です。 モネル R405 はモネル 400 と内容が非常に似ていますが、チタンが含まれていません。

モネル K500 にはアルミニウム (0.3%) とチタン (0.35% ～ 0.85%) が含まれています。 この合金は他のモネル合金よりも摩擦係数が低く、耐摩耗性が高くなります。 また、最大 600 度 (1,112 度 F) の温度での強度や硬度など、優れた機械的特性も備えています。

モネル 400 には、カナダ、オンタリオ州のサドベリー鉱山からのニッケル鉱石に自然に含まれるのと同じ割合で銅とニッケルが含まれています。 この合金はステンレス鋼よりもはるかに高価であるため、安価な材料で代替できない重要な用途でのみ使用されます。

モネル 400 には、28 ～ 34 パーセントの銅と少なくとも 63 パーセントのニッケルが含まれています。 また、通常、鉄、マンガン、シリコン、炭素、および微量の硫黄とチタンも含まれています。

モネルアロイ400の特徴
モネルは、ニッケルや銅単独よりも強度があります。 モネル 400 には、ニッケル、銅のほか、炭素、鉄、マンガン、シリコン、チタンが含まれています。 この組成により、モネルは通常 400 度 (752 度 F) までの広い温度範囲にわたって優れた耐食性、靱性、機械的強度を維持します。 この特性は、動作温度が大きく異なる航空宇宙用途では重要な要件です。 モネル 400 は、アルミニウム製の船体の航空機用のリベットの製造に使用されます。

低温でも、モネル 400 は硬度や強度などの機械的特性を維持しますが、延性はわずかに低下します。 (材料強度の詳細については、引張強度の詳細な研究をお読みください。)

モネル 400 は、高温蒸気および高速流熱ブライン中で優れた耐食性を示します。 淡水での応力腐食割れ (SCC) から保護し、乱流海水での耐久性はコストに見合ったものです。 フッ化水素酸および塩酸に対する耐性があるため、脱ガスが必要です。 一般に酸性食品に対して耐性があります。 ただし、酸化作用のある硝酸には耐性がありません。

モネル400は加工時に加工硬化が起こるため、加工が容易ではありません。 したがって、合金の切削と旋削は、より遅い速度と非常に低い送り速度で行うのが最善です。 これは必然的に処理コストの上昇につながります。

モネル 400 の導電率は 34% IACS (国際焼きなまし銅規格) です。 液体水素温度まで凍結しても、ある程度の延性を保持します。 磁性も弱いです。

モネル400は溶接性能が良く、サブマージアーク溶接、ガスメタルアーク溶接、ガスタングステンアーク溶接が可能です。 溶接に使用されるモネル 60 溶加材は、溶接継手の硬度、機械的強度、耐食性が母材と同じであることを保証します。 （関連記事：溶接継手の腐食の原因と予防）

溶接接続に加えて、モネル 400 ははんだ付けまたはろう付けによって接続することもできます。

モネル400の限界
モネル 400 は次亜塩素酸塩、二酸化硫黄、硝酸、一酸化窒素に対して耐性がありません。 また、ガルバニック腐食も起こりやすいです。