Monel Nedir?

Monel Nedir?

International Nickel Company’nin (INCO) bir mühendisi tarafından 1901 yılında oluşturulmuş, çoklukla minimum %63 nikel, maksimum %34 bakır içeren ve demir, manganez ve kükürt gibi elementlerin ilave edildiği alaşımın ticari adıdır.

Monel Alaşımın Özellikleri Nelerdir?

Monel, az miktarda demir, manganez, karbon ve silikon içerirken, “esas olarak” nikel (%52-67) ve bakırdan (%25-45) oluşur. Bir nikel alaşımıdır. Bakır içeriği % 60 veya daha fazla olan alaşımlara kupronikel denir. Saf nikelden daha güçlü olan Monel alaşımı, katı çözelti ikili bir alaşımdır. Nikel ve bakır her oranda karşılıklı çözünür olduğundan tek fazlıdır. Bu yüzden tuzlu suda korozyon direnci ve yüksek sıcaklık dayanımı çok iyidir. Korozyona ve asitlere, ayrıca bazı alaşımları saf oksijen yanmasına bile dayanıklıdır. Genellikle yoğun korozif koşullara sahip uygulamalarda kullanılırlar. Deniz akıntısı gibi çok farklı korozif ortamda oldukça kullanışlıdır. Küçük miktarlarda alüminyum ve titanyum ilavesiyle, korozyon direnci aynı fakat yaşlandırmayla gamma primer oluşumuna bağlı olarak mukavemeti çok daha yüksek “Monel K-500” elde edilir. Monel çok çabuk sertleştiğinden işlenmesi çeliğe kıyasla zordur. Düşük hızlarda döndürülerek işlenmeli ve besleme hızı düşük olmalıdır.

Monel ismi nereden gelmektedir?

Monel, 1901 yılında International Nickel Company (INCO) için çalışan şef metalurji uzmanı Robert Crooks Stanley tarafından yaratılmıştır. Monel 400 alaşımı, Sudbury madeninden gelen ve bu nedenle saf bir alaşım olarak kabul edilen meteoritik nikel cevherinde doğal olarak olan nikel ve bakırın bulunduğu ikili bir alaşımdır. Monel, ismini şirketin başkanı Ambrose Monell'den almış ve 1906'da patentlenmiştir. O dönemlerde aile isimlerinin ticari bir marka olarak kullanılmasına izin verilmediği için isimden bir L çıkarılmıştır.

Monel nerelerde kullanılır?

Monel tek fazlı bir alaşım olduğundan tuzlu su korozyon direnci ve yüksek sıcaklık dayanımı çok iyidir. Fakat içeriğindeki yüksek Nikel oranı, onu pahalı bir malzeme yapar. Paslanmaz çelikten çok daha pahalıdır. Yüksek maliyeti nedeniyle basit alanlarda kullanımdan kaçınılır. Korozyon direnci sayesinde, denizcilik ve petrol üretimi uygulamalarında önemli ölçüde tercih edilir. Şekillendirilebilirliği oldukça iyi bir seviyededir. Ayrıca yüksek sıcaklık dayanımı özelliği sayesinde uçaklarda güvenlik kablolarının korunmasında, deneysel roketlerde ve havacılık endüstrisinde kullanılmaktadır.

Havacılık ve Uzay: 1960’larda Monel alaşımı, aşırı hızlı uçuş sırasında aerodinamik sürtünme yüzünden meydana gelen büyük ısıya dayanabildiği için uçak yapımında, özellikle de Kuzey Amerika X-15 gibi deneysel roketlerin çatı ve dış yüzeylerinin yapımında yaygın olarak kullanılmıştır. Monel alaşımı, çok yüksek sıcaklıklarda mukavemetini kaybetmediği için yüksek atmosferik uçuş hızlarında şeklini koruyabilir. Buna karşılık Monel’in yüksek yoğunluğundan dolayı parça ağırlığı artar. Monel, genellikle yüksek sıcaklıklı alanlarda, bağlantı elemanlarının çözülmemesini sağlamak için uçak bakımında emniyet kabloları için kullanılır. Diğer yerlerde daha ekonomik olan paslanmaz tercih edilir. Ayrıca, uçaklarda kilitlerin açılmasını önleyen güvenlik teli sisteminde de kullanılmaktadır.

Petrol Endüstrisi: Monel, alkilasyon üniteleri bölümünde konsantre hidroflorik asit ile doğrudan temas halinde kullanılır. Kaynama noktasına kadar tüm konsantrasyonlarda hidroflorik aside olağanüstü direnç sunar. Muhtemelen yaygın olarak kullanılan tüm mühendislik alaşımlarının en dayanıklı olanıdır. Alaşım ayrıca indirgeyici koşullar altında birçok sülfürik ve hidroklorik asit formuna karşı dirençlidir. Önceleri petrol arama kuyularında Monel alaşımdan sondaj boruları kullanılırdı. Bu sondaj boruları, iyi idare edilmesi gereken yönlü kuyuları açmada tercih edilirdi. Bu sayede, daha çabuk ve daha isabetli aramalar yapılabilir, tehlikeler azalır ve yönlü sondaj ve kontrollü petrol kuyularının maliyeti düşerdi. Maliyetin düşme sebebi, bunlara takılı manyetometrelere sahip bir delerken ölçme aletiyle gerçek zamanlı araştırma yapabilme yeteneğiydi. Manyetometreler her zaman, yerkürenin manyetik alanını okurken çevreden etkilenmemeleri ve doğru ölçüm yapabilmeleri için mıknatıslanmayan bir malzeme içerisinde muhafaza edilmelidirler. Ancak Monel günümüzde yönlü sondaj borularında nadiren kullanılmaktadır. Hala Monel boru şeklinde adlandırılsalar da, ekonomik nedenlerle yerini, manyetik olmayan paslanmazlar almıştır.

Deniz Endüstrisi: Monel'in korozyon direnci, onu boru sistemleri, pompa şaftları, deniz vanaları ve süzgeç sepetleri gibi uygulamalarda ideal hale getirir. Bazı alaşımlar tamamen anti-manyetiktir ve maden tarayıcılarda sabitleme kablosu, manyetik alan ölçüm yuvalarında kullanılır. Hobi amaçlı teknecilikte Monel tel, çapa halatlarında kelepçeleri yakalamak için tercih edilir. Ayrıca su ve yakıt tankları ile sualtı uygulamalarında da yaygındır. Aynı zamanda pervane şaftları ve tekne omurgalarındaki civatalarda kullanılır. Popüler Hobiecat yelkenlilerinde, mukavemetin gerekli olduğu yerlerde Monel perçinler vardır. Paslanmaz çeliğin tuzlu su ortamında, alüminyum direk, bumba ve teknenin çerçevesi ile temas halinde olmasından kaynaklanacak korozyon sorunları nedeniyle paslanmaz çelik burada kullanılamaz. Bununla beraber Monel, tuzlu suda elektrolitik sorunundan dolayı gemi inşasında kullanılırken, çelik gibi diğer metallerden özellikle izole edilmelidir. 1915 tarihli New York Times’ta yer alan bir habere göre, ilk kez tamamen Monel’den imal edilen 65 metrelik bir yat, altı hafta gibi kısa bir sürede “parçalanarak” hurdaya çıkmıştı. Sebepse, elektriksel eylemler yüzünden dibinin ayrılmasıydı. Yatın çelik iskeleti Monel’le elektrolitik etkileşim sebebiyle çürümüştü.

Diğer Uygulamalar: Monel, 20. yüzyıl başlarında, buhar gücünün yaygın olarak kullanıldığı zamanlarda, aşırı ısıtmalı buhar sistemlerinde kullanım için tavsiye edilmiştir.

RotoSound, Monel’i 1962’de elektrogitar teli olarak kullanıma sokmuş ve bu teller, Iron Maiden’dan Sting’e pek çok sanatçı tarafından kullanılmıştır. Günümüzde birçok müzik teli üreticisi tarafından Monel kullanılmaya devam etmektedir. Ayrıca trompet, tuba ve korno gibi bazı yüksek nitelikli müzik aletlerinde vanalı piston malzemesi olarak halen kullanılmaktadır.

31 Aralık 1999’da çalışmaya başlayan ve 10.000 yıl çalışması planlanan Long Now Saatinin Parçaları, değerli metaller kullanılmadan korozyon direnci nedeniyle Monel'den yapılmıştır.

Monel, Kelvinator buzdolaplarının üretiminde kullanılmıştır.

Dünya savaşları sırasında, asker künyelerinde bile Monel kullanılmıştır.

Günümüzde, mutfak lavabolarından gözlük çerçevelerine, sinema sektöründen fotokimyasal tanklarda zımba bağlantılarına kadar çok çeşitli sektörde kullanılmaktadır. Asit ve oksijen kaynaklı korozyona karşı iyi direnç özelliği, Monel'i kimya endüstrisi için de iyi bir malzeme yapar.

Belki şaşıracaksınız ama bilim insanları araştırmalarında özellikle korozif deniz suyu ortamında yaşayan albatros kuşları gibi birçok türe taktıkları bant veya halkalarda yine Monel kullanmaktadır.

Kaç çeşit Monel alaşımı vardır?

Monel alaşımlar mekanik özelliklerine göre farklılık göstermektedir.

Monel 400: Yaklaşık %67 Ni ve %30 Cu alaşımıdır. Çeşitli asidik ve alkali ortamlarda yüksek mukavemet ve mükemmel korozyon direnci gösterir ve özellikle azaltıcı koşullar için uygundur. Aynı zamanda iyi bir sünekliğe ve termal iletkenliğe sahiptir. Monel 400 tipik olarak deniz mühendisliği, kimyasal ve hidro-karbon işlemleri, ısı eşanjörleri, valfler ve pompalarda uygulama alanı bulur. Hafifçe magnetiktir. Monel 400 oldukça dikkate değer bir Monel alaşımdır. Alaşımının özgül ağırlığı 8.80 (g/cm³), ergime aralığı 1300-1350 °C, elektriksel iletkenliği yaklaşık %34 IACS ve (tavlanmış halde) 65 Rockwell B sertliğe sahiptir. Tokluğunu önemli bir sıcaklık aralığında muhafaza eder. Sıfırın altındaki sıcaklıklarda mükemmel mekanik özelliklere sahiptir. Monel 400 mukavemet ve sertliği, sadece hafif süneklik veya darbe direncinde bozulma ile artar. Alaşım sıvı hidrojen sıcaklığına getirildiğinde bile süneklikten kırılganlığa geçiş yapmaz. Bu, artan mukavemete rağmen düşük sıcaklıklarda kırılgan olan birçok demir bazlı malzemenin tam tersidir.

Monel 401: Biraz daha düşük nikelli bir Ni-Cu alaşımıdır. Sülfürik asit eriyikleri içinde çalışan yüklenmiş parçalarda kullanılır. Bu alaşım, özel elektrik ve elektronik uygulamalarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Monel 401, gaz-tungsten-ark işlemiyle kolayca otomatik olarak kaynaklanır. Direnç kaynağı, malzemeyi birleştirmek için çok tatmin edici bir yöntemdir. Aynı zamanda iyi bir lehimleme özelliği sergiler. Standart UNS N04401 kapsamındadır.

Monel 404: Magnetik olmayan ve özel elektrik-elektronik uygulamalar için kullanılır. Monel 404'ün bileşimi, çok düşük bir Curie sıcaklığı, düşük geçirgenlik ve iyi lehimleme özellikleri sağlayacak şekilde dikkatlice ayarlanır. Monel 404, yaygın kaynak teknikleri kullanılarak kaynaklanabilir ve dövme yapılabilir ancak sıcakta işlenemez. Soğuk işleme, daha iyi bir yüzey elde etmek için standart aletler ve yumuşak kalıp malzemeleri kullanılarak yapılabilir. UNS N04404 ve ASTM F96 standartları kapsamındadır. Bu alaşım transistörler için kapsüller ve seramikten metale sızdırmazlık uygulamalarında kullanılır.

Monel 405: Monel 400 alaşımının kolay işlenebilen versiyonudur. Nikel, karbon, manganez, demir, silikon ve bakır yüzdesi Alloy 400 ile aynıdır. Sadece kükürt oranı “maksimum 0,024” iken, “0,025-0,060” olarak değişir. Monel 405, esas olarak otomatik vida makine stoğu için kullanılır ve genellikle diğer uygulamalar için tavsiye edilmez. Bileşimindeki sülfürden kaynaklanan nikel-bakır sülfitler talaş kırıcı görevi görür, ancak bu kalıntılar nedeniyle alaşımın yüzey kalitesi Monel 400 kadar pürüzsüz değildir. Monel 405, UNS N04405 olarak da adlandırılır ve ASME SB-164, ASTM B-164, Federal QQ-N-281, SAE AMS 4674 & 7234, Military MIL-N-894 ve NACE MR-01-75 standartları kapsamındadır.

Monel 450: Bu alaşım iyi bir yorulma dayanımı sergiler ve nispeten yüksek termal iletkenliğe sahiptir. Deniz suyu kondansatörleri, kondansatör plakaları, damıtma boruları, evaporatör ve ısı eşanjörü boruları ile tuzlu su boruları için kullanılır.

Monel K-500: Monel K-500, Monel Alloy 400 malzemenin mükemmel korozyon direnci karakteristiğine, daha fazla güç ve sertlik gibi özellikler eklemiş alaşımdır. Nikel-bakır baza alüminyum ve titanyum ilave edilerek ve kontrollü koşullar altında ısıtılarak bu ilave özelliklere ulaşılır. Böylece Ni3 (Ti, Al) altı mikroskobik parçacıklar matris boyunca çökeltilir. Monel K-500 alaşımının korozyon direnci büyük ölçüde Monel 400'e eşdeğerdir. Tek fark, yaşla sertleştirilmiş durumda K-500 alaşımı bazı ortamlarda gerilme-korozyon çatlağına karşı daha büyük bir eğilime sahiptir. Monel K-500 ayrıca asitli gaz ortamlarına karşı dirençli bulunmuştur. Yüksek debili deniz suyunda çok düşük korozyon hızı ve yüksek mukavemet kombinasyonu, Monel K500 alaşımını özellikle denizcilikteki santrifüj pompaların şaftları için uygun hale getirir. Durgun deniz suyunda, tortu oluşumu ve ardından çukurlaşma meydana gelebilir. Ancak bu çukurlaşma oldukça hızlı bir ilk atak sonrası yavaşlar. Monel K500 alaşımı için tipik uygulamalar, pompa şaftları ve pervaneler, doktor bıçakları ve rakleleri, petrol kuyusu ağırlık boruları ve aletleri ve elektronik bileşenlerdir.

Monel R-405: Monel R-405, Monel 400 alaşımının kolay işlenebilen bir versiyonudur. İşleme sırasında talaş kırıcı görevi gören sülfitleri sağlamak için kontrollü miktarda sülfür eklenmiş bir nikel-bakır alaşımıdır. Monel 400 gibi, R-405 alaşımı da tuz ve kostik solüsyonların yanı sıra yüksek sıcaklıklarda deniz suyu ve buhara karşı dayanıklıdır. Monel R-405, yalnızca soğuk işlemeyle sertleştirilebilen bir katı çözelti alaşımıdır. Bu nikel alaşımı, iyi korozyon direnci, iyi kaynaklanabilirlik ve yüksek mukavemet gibi özellikler sergiler. Hızlı akan deniz suyundaki düşük korozyon oranı, tatlı suda gerilme korozyonu çatlamasına karşı gösterdiği mükemmel direnç ve başka korozif koşullara karşı mukavemeti ile birleştiğinde, deniz uygulamalarında ve diğer oksitleyici olmayan klorür solüsyonlarında geniş bir kullanım ortaya çıkar. Yüksek bakır içeriğinden bekleneceği üzere, R-405 alaşımı, nitrik asit ve amonyak sistemleri tarafından hızla saldırıya uğrar. Monel R-405 esas olarak otomatik vida makine stoğu için kullanılır ve genellikle diğer uygulamalar için tavsiye edilmez.

Monel 502: Monel 502 bir nikel-bakır alaşımıdır ve UNS numarası N05502'dir. Bu sınıf aynı zamanda iyi bir sürünme ve oksidasyon direncine sahiptir. Monel 502 farklı şekillerde oluşturulabilir. Monel 502, östenitik paslanmaz çeliklere benzer şekilde işlenebilir.