Кіріспе

Никель мен мыстың қатты ерітіндісі бинарлы қорытпасы, DC Comics кейіпкері Mon El.

Monel – никель (52-67%) және мыстан тұратын қорытпалар тобы, құрамында аз мөлшерде темір, марганец, көміртек және кремний бар. Monel – купроникель қорытпасы емес, себебі оның құрамындағы мыстың мөлшері 60%-дан кем. Таза никельге қарағанда берік, Monel қорытпалары көптеген агрессивті орталардың коррозиясына төзімді, оның ішінде жылдам ағынмен қозғалатын теңіз суына да төзімді. Оларды ыстық және суық өңдеу, механикалық өңдеу және дәнекерлеу арқылы оңай өңдеуге болады. Monel 1905 жылы сол кезде Халықаралық никель компаниясында (Inco) жұмыс істеген Роберт Крукс Стэнли жасаған. Қорытпа компания президенті Амброз Монеллдің құрметіне аталған және 1906 жылы патенттелген. Сол кезде отбасылық аты-жөндер сауда белгісі ретінде тіркелмегендіктен, атынан бір әріп – L алынып тасталған. Қазіргі таңда бұл атау "Special Metals Corporation" компаниясының сауда белгісі болып табылады. Қымбат қорытпа болғандықтан, қолданылуы арзан баламаларымен алмастыру мүмкін емес жағдайлармен шектеледі. Мысалы, 2015 жылы Monel құбырлары көміртекті болаттан жасалған ұқсас құбырлардан үш есе қымбат болған.

Қасиеттері

Монель – қатты ерітіндідегі екілік қорытпа. Никель мен мыс барлық пропорцияларда өзара еритін болғандықтан, ол бір фазалы қорытпа болып табылады. Болатпен салыстырғанда Монельді өңдеу өте қиын, себебі ол жұмыс істегенде өте тез қатаяды. Оны төмен жылдамдықпен және азын-ау жылдамдықпен айналдырып, өңдеу керек. Монель коррозияға және қышқылдарға төзімді, ал кейбір қорытпалар таза оттегіде өртке төзімді. Ол әсіресе коррозиялық жағдайларда қолданылады. Алюминий мен титанның шағын қоспалары гамма-прима фазасының пайда болуынан қарттырылғанда беріктігі әлдеқайда жоғары, бірақ коррозияға төзімділігі сақталатын қорытпаны (K 500) құрайды. Монель әдетте тот баспайтын болаттан қымбат. Монель қорытпасы 400-дің салыстырмалы тығыздығы 8,80, балқу диапазоны 1300–1350 °C, электр өткізгіштігі шамамен 34% IACS, ал (қыздырылған күйде) қаттылығы 65 Rockwell B құрайды. Монель қорытпасы 400 температураның кең ауқымында сақталатын беріктігімен ерекшеленеді. Монель қорытпасы 400 суық температурада тамаша механикалық қасиеттерге ие. Беріктігі мен қаттылығы тек қана серпімділік пен соққыға төзімділіктің аздап төмендеуімен артады. Қорытпа сұйық сутек температурасына дейін салқындатылғанда да серпімділіктен сыныққа өте алмайды. Бұл көптеген темір материалдарынан өзгеше, олар беріктігі жоғары болса да, төмен температурада сынық болады.

Аэроғарыш саласы

1960 жылдары Монель металлы ұшақ құрылысында кеңінен қолданылды, әсіресе Солтүстік Америка X 15 сияқты тәжірибелік ракеталық ұшақтардың қаңқалары мен корпусын жасауда, өте жоғары жылдамдықпен ұшу кезінде аэродинамикалық үйкелістен туындайтын қатты қызуға төтеп беру үшін. Монель металлы өте жоғары температурада да беріктігін сақтайды, бұл оған атмосферадағы жоғары жылдамдықтарда пішінін ұстауға мүмкіндік береді, бірақ бұл Монельдің жоғары тығыздығынан туындайтын детальдердің салмағының артуымен байланысты. Ұшақтарды күтіп-жөндеу кезінде Монель қауіпсіздік сымы ретінде қолданылады, бұл бекіткіштердің босап қалмауын қамтамасыз етеді, әдетте жоғары температурадағы аймақтарда; басқа аймақтарда экономикалық себептермен тот баспайтын сым қолданылады. Сонымен қатар, кейбір бекіткіштер осы қорытпадан жасалған.

Мұнай өндіру және өңдеу

Монел алкилдеу установкаларының бөлімдерінде, концентрацияланған фторсутек қышқылымен тікелей жанасатын жерлерде қолданылады. Монел фторсутек қышқылына барлық концентрацияларда, қайнау температурасына дейін ерекше кедергілі келеді. Бұл, әдетте қолданылатын инженерлік қорытпалардың ішіндегі ең төзімдісі болуы мүмкін. Сонымен қатар, бұл қорытпа редукциялық жағдайларда көптеген түрдегі күкірт және тұз қышқылдарына да төзімді.

Теңізде қолдану

Монельдің коррозияға төзімділігі оны құбыр жүйелері, сорғы біліктері, теңіз суы клапандары, троллинг сымдары және сүзгі себеттері сияқты қолданыстарда өте қолайлы етеді. Кейбір қорытпалар толығымен магниттік емес және мина сырғытқыштарындағы зәкір кабельдеріне немесе магниттік өріс өлшеу құралдарының корпустарында қолданылады. Демалыс қайықтарында Монель зәкір арқандарын бекітуге арналған сымға, су және отын бактарына, сондай-ақ су асты қолданыстарына қолданылады. Бұған қоса, ол винт біліктері мен кіль бұрандалары үшін де қолданылады. Көрікті Hobiecat желкенді қайықтарында Монель түйреуіштері күш қажет болған жерлерде қолданылады, бірақ тұзды су ортасында алюминий мачтамен, буммен және қайықтың каркасымен тікелей жанасқанда болаттың коррозияға ұшырауы мүмкін болғандықтан, тот баспайтын болатты пайдалануға болмайды. Тұзды суда электролиттік әрекеттің (Гальваникалық коррозия деп те аталады) туындауына байланысты, кеме жасау кезінде Монельді болат сияқты басқа металдардан мұқият оқшаулау қажет. 1915 жылғы 12 тамыздағы «Нью-Йорк Таймс» газеті «толығымен Монельден жасалған корпусы бар алғашқы кеме» деп аталған 215 футтық яхта туралы мақала жариялады, ол жарты жылдың ішінде «құлап» және электрлік әрекет салдарынан түбінің ыдырауына байланысты жарамсыз деп танылды. Яхтаның болат қаңқасы Монельмен электролиттік өзара әрекеттесуден зақымданған. Теңіз құстарын зерттеуде, әсіресе құстарды сақиналауда Монель альбатростар сияқты тотығушы теңіз суында өмір сүретін көптеген түрлер үшін құс сақиналарын жасау үшін қолданылады.

Музыкалық аспаптар

Монель кейбір жоғары сапалы музыкалық аспаптарда, мысалы, трубалар, тубалар және валторналарда клапан поршеньдері немесе роторлар үшін материал ретінде қолданылады. RotoSound 1962 жылы Monel-ді электр бас ішектері үшін енгізді, және осы ішектерді көптеген музыканттар қолданды, оның ішінде Iron Maiden-нан Стив Харрис, The Who, Sting, John Deacon, John Paul Jones және қайтыс болған Крис Сквайр. Монельді 1930-жылдардың басында Gibson Guitar Corporation сияқты басқа да музыкалық ішек өндірушілер қолданды, олар оны Сам Буштің авторлық жинағы ретінде мандолинаға ұсынуды жалғастыруда. Сондай-ақ, C. F. Martin & Co. өздерінің Martin Retro акустикалық гитара ішектері үшін Monel-ді пайдаланады. "Pyramid" ішек фабрикасы (Германия) дөңгелек өзекке оралған "Monel classics" электр гитара ішектерін шығарады. 2017 жылы D'Addario ішек компаниясы D және G ішектерінде Monel орамын қолдана отырып, скрипка ішектерінің желісін шығарды.

Басқа

Монельдің қышқылдар мен оттегінің коррозиясына жоғары төзімділігі оны химия өнеркәсібі үшін өте жақсы материал етеді. Тіпті коррозияға ұшырайтын фторидтерді де Монель құралдарында өңдеуге болады; бұл Оук Ридж газды диффузия зауытында уранды байыту кезінде кеңінен қолданылды. Мұнда уран гексафторидіне арналған көптеген үлкен диаметрлі құбырлар Монельден жасалған. Сутек хлориді сияқты реактивті газ баллондарының реттегіштері тағы бір мысал, онда жоғары жеткізу қысымы қажет болғанда PTFE қолайлы емес. Мұндай жағдайларда реттегіш алдында Монель коллекторы мен крандары орнатылады, олар реттегішті пайдаланғаннан кейін құрғақ, инертті газбен шаюға мүмкіндік береді, бұл жабдықты қосымша қорғайды. 20-шы ғасырдың басында, бу күші кеңінен қолданылған кезде, Монель қыздырылған бу жүйелерінде қолдануға ыңғайлы деп жарнамаланды. Екінші дүниежүзілік соғыстар кезінде Монель АҚШ әскерилерінің таңбалауыштарында қолданылды. Монель көбінесе ас үй раковиналарында және көзілдірік жақтауларында қолданылады. Ол сондай-ақ оттық қазандықтарындағы оттық қабырғаларын бекітуге қолданылады. 10 000 жыл бойы жұмыс істеуге арналған Ұзақ уақыт сағатының бөліктері қымбат металдарды қолданбай, коррозияға төзімділігі үшін Монельден жасалған. Монель Пенсильваниядағы Брин Атин соборының ішкі кеңістігінде, Жаңа Иерусалимнің Бас шіркеуінің діни орталығында қолданылған металдың көп бөлігі үшін де пайдаланылды. Бұған үлкен декоративті экрандар, есік тұтқалары және т.б. кірді. Мұнай өндірісінде Монель бұрғылау мойындары қолданылады. Жердің магнит өрісін өлшейтін құралдар бағытты анықтау үшін магниттік тартымдылықтан оқшаулап, магниттік емес мойындарға орналастырылады. Монель қазір сирек қолданылады, көбінесе магниттік емес тот баспайтын болаттармен алмастырылады. Монель батыс үлгісіндегі еңкейту құралдарының сыртында қорғаныш материал ретінде де қолданылады. Монельді Arrow Fastener Co., Inc. тот баспайтын T50 тігіштерін жасау үшін пайдаланады. Монель сондай-ақ Kelvinator тоңазытқыштарында қолданылған. Монель 1930-шы жылдардағы "Бейби Элис" бас бармақ қорғауышында, бас бармақ соруға қарсы құрылғыда қолданылды. Монель кинофильмдерді өңдеуде қолданылады. Монель тігіс тігістері үздіксіз фотохимиялық резервуарларда коррозияға қарсы тұру үшін өте қолайлы. Соңғы кезде Монель бу локомотивтерінің қазандықтарындағы оттық қабырғаларын бекітуге арналған бөліктерді жасау үшін кеңінен қолданылды.

Монель 400

Монел 400 қышқыл және сілтілі орталарда жоғары беріктік пен коррозияға төзімділік көрсетеді, әсіресе тотығуға төмендеген жағдайларға өте қолайлы. Ол сондай-ақ жақсы соғымдылыққа және жылу өткізгіштігіне ие. Монел 400 көбінесе теңіз инженериясында, химия және көмірсутек өңдеуде, жылу алмастырғыштарда, клапандарда және сорғыларда қолданылады. Ол келесі стандарттармен реттеледі: BS 3075, 3076 NA 13, DTD 204B және ASTM B164. Монел 400 алкилдеу установкаларында, атап айтқанда концентрацияланған фторсутек қышқылымен тікелей жанасатын реакциялық бөлімдерде кеңінен қолданылады.

Монель 401

Бұл қорытпа арнайы электр және электрондық қолданыстарда пайдалануға арналған. 401 қорытпасы газдық вольфрамдық доғамен (газ вольфрам доғасы арқылы) өте оңай автогендік дәнекерлеуге жарамды. Кедергілік дәнекерлеу (қарсылықпен дәнекерлеу) материалды біріктірудің өте тиімді әдісі болып табылады. Ол сондай-ақ жақсы лездеуге (бразингке) қабілетті. Ол UNS N04401 стандартымен реттеледі.

Монель 404

Монел 404 қорытпасы негізінен арнайы электрлік және электрондық қолданыстарда қолданылады. Монел 404 құрамы өте төмен Кюри температурасын, төмен магниттік өтімділігін және жақсы лездеуге болатын қасиеттерді қамтамасыз ету үшін мұқият реттеледі. Монел 404 жалпы дәнекерлеу техникаларын қолданып дәнекерлеуге және соғылуға болады, бірақ ыстық өңдеуге болмайды. Жақсы беттік өңдеу үшін стандартты құралдар мен жұмсақ қалып материалдарын пайдаланып суық өңдеу жүргізілуі мүмкін. Ол UNS N04404 және ASTM F96 стандарттарымен реттеледі. Монел 404 транзисторларға арналған капсулаларда, керамикалық-металл тығыздағыштарында және басқа да қолданыстарда пайдаланылады.

Монель 405

Монель қорытпасы 405, сондай-ақ Монель R405 деп те аталады, 400 қорытпасының жеңіл өңдемеге болатын түрі. Никель, көміртек, марганец, темір, кремний және мыс мөлшері 400 қорытпасымен бірдей, бірақ күкірт 0,024%-дан 0,025-0,060%-ға дейін артық. 405 қорытпасы негізінен автоматты бұрандалы станоктарда қолданылады және басқа қолданулар үшін кеңінен ұсынылмайды. Оның құрамындағы күкірттен пайда болатын никель-мыс сульфидтері кескіштердің жұмысын жеңілдетеді, бірақ осы қоспалардың әсерінен қорытпаның беткі қабаты 400 қорытпасымен салыстырғанда тегіс болмайды. Монель 405 UNS N04405 деп белгіленеді және ASME SB 164, ASTM B 164, Federal QQ N 281, SAE AMS 4674 және 7234, Әскери MIL N 894 және NACE MR 01 75 стандарттарымен реттеледі.

Монель 450

Бұл қорытпа жақсы шаршау кезеңіне төзімділігі бар және салыстырмалы түрде жоғары жылу өткізгіштігіне ие. Ол теңіз суы конденсаторларына, конденсаторлық пластиналарға, дистиллятор құбырларына, буландырғыштарға және жылу алмастырғыштарға, сондай-ақ тұзды су құбырларына қолданылады.

Монель К-500

Monel K 500, Monel 400 қорытпасының тамаша коррозияға төзімділігін күштілік пен қаттылықтың жоғарылауымен үйлестіреді. Бұл қасиеттерге алюминий мен титанды никель-мыс негізіне қосу және Ni3 (Ti, Al) субмикроскопиялық бөлшектерін матрицаға тұндыру арқылы бақыланатын жағдайларда қыздыру арқылы қол жеткізіледі. Monel K 500 қорытпасының коррозияға төзімділігі 400 қорытпасымен салыстырғанда шамамен бірдей, бірақ қартаю процесінде K 500 қорытпасы кейбір орталарда кернеулі коррозиядан жарылуға көбірек бейім. Monel K 500 қорытпасының қышқыл газ ортасына төзімді екені анықталды. Теңіз суының жоғары жылдамдығында коррозия жылдамдығының өте төмендігі және жоғары беріктігінің үйлесімі K 500 қорытпасын теңіз шаруашылығындағы центробегтік сорғылардың біліктері үшін ерекше қолайлы етеді. Тұрақты немесе баяу ағынмен қозғалатын теңіз суында, жабыну пайда болуы мүмкін, одан кейін шұңқырлар пайда болады, бірақ бастапқы әсерден кейін бұл шұңқырлардың пайда болуы баяулайды. K 500 қорытпасының типолық қолданылуы – сорғы біліктері мен диірмендері, дәрігерлік пышақтары мен сыпырғыштары, мұнай ұңғымаларын бұрғылау муфталары, аспаптар және электрондық компоненттер.

Монель 502

Монел 502 – никель-мыс қорытпасы, оның UNS нөмірі N05502. Бұл марканың да жоғары температурада деформацияға төзімділігі және тотығуға қарсы тұру қасиеттері жақсы. Монел 502 әртүрлі пішінге келтірілуі мүмкін. Монел 502 аустениттік тот баспайтын болаттар сияқты механикалық өңдеуге болады.