Paduan Berbasis Nikel Monel 400

Paduan monel merupakan paduan berbahan dasar Ni, komposisi kimia utamanya adalah nikel (Ni), kandungan tertinggi hingga 67%, komposisi kimia utama lainnya adalah tembaga (Cu), dan juga mengandung sedikit besi (Fe) , mangan (Mn) dan karbon ( C), silikon (Si) dan unsur lainnya.

Kekuatan paduan Monel lebih tinggi dibandingkan nikel murni, serta tahan terhadap korosi berbagai media, termasuk air laut yang berarus deras. Metode pengolahan paduan Monel meliputi pengerjaan panas, pengerjaan dingin, permesinan dan pengelasan.

Pada tahun 1901, Robert Crooks Stanley, seorang ahli metalurgi di International Nickel Company (INCO), menciptakan paduan Monel.

Sumber nama paduan Monel didasarkan pada informasi untuk memberi penghormatan kepada ketua perusahaan saat itu, Ambrose Monell (Ambrose Monell). Kemudian, Pak Stanley juga menjabat sebagai ketua International Nickel Corporation. Paduan monel diberikan paten pada tahun 1906.

Paduan monel merupakan paduan mahal yang harganya 5-10 kali lipat dari tembaga murni dan nikel murni. Oleh karena itu, ini hanya digunakan dalam aplikasi yang tidak dapat digantikan oleh alternatif yang murah.

 

Komposisi Kimia dan Sifat Mekanik Paduan Monel 400 (N0440):

 

Komposisi Kimia Paduan Monel 400 (%)
C ≤	Si ≤	Mn ≤	P ≤	S ≤	Cr ≥	Ni ≥	Mo ≥	Cu ≤
0,3	0,5	2	-	0,024	-	63	-	28.0-34.0
Yang lain	N ≤	Sebuah l≤	Ti ≤	F e≤	Co ≤	V ≤	W ≤	Catatan ≤
	-	-	-	2.5	-	-	-	-

1. Kekuatan tarik paduan Monel 400 (N04400): σb ≥ 450 Mpa.
2. Kekuatan luluh paduan Monel 400 (N04400): σb ≥ 170 Mpa.
3. Perpanjangan paduan Monel 400 (N04400): δ ≥ 30%.

 

Sifat Paduan Monel

Paduan monel adalah paduan biner larutan padat. Karena Ni dan Cu saling larut, maka Ni dan Cu juga merupakan paduan fasa tunggal. Dibandingkan dengan baja, pemesinan paduan Monel lebih sulit, terutama karena karakteristik pengerasan kerjanya yang cepat. Hal ini memerlukan putaran dengan kecepatan rendah dan laju umpan rendah.

Kepadatan paduan Monel 400 adalah 8,80 g/cm3, kisaran suhu leleh 1300~1350 °C, konduktivitas sekitar 34% IACS (IACS mengacu pada Konduktivitas Standar Internasional Tembaga Anil), dan nilai kekerasan anil adalah 65 HRB. Paduan monel 400 terkenal dengan ketangguhannya dan dapat mempertahankan ketangguhan ini dalam kisaran suhu yang cukup besar.

Ia dapat menahan korosi berbagai asam dan basa, dan beberapa paduan Monel bahkan dapat menahan pembakaran oksigen murni. Biasanya digunakan di lingkungan yang sangat korosif. Paduan monel K-500 yang terbentuk setelah penambahan sejumlah kecil aluminium (Al) dan titanium (Ti) memiliki ketahanan korosi yang sama dengan paduan Monel 400 tetapi kekuatannya lebih tinggi, yang terutama disebabkan oleh pembentukan fase 'selama perlakuan penuaan. Dalam keadaan normal, paduan monel jauh lebih mahal dibandingkan baja tahan karat.

Paduan monel 400 juga dapat mempertahankan sifat mekanik yang sangat baik di bawah nol. Walaupun kekuatan dan kekerasannya akan meningkat, namun plastisitas atau ketangguhannya hanya akan sedikit menurun. Sekalipun didinginkan dalam hidrogen cair, paduan tersebut tidak akan mengalami transisi ulet-getah. Inilah perbedaan paling signifikan antara paduan Monel dan bahan logam besi (baja dan besi) dengan kerapuhan suhu rendah.

Paduan monel memiliki ketahanan korosi yang baik di banyak lingkungan, tetapi rentan berkarat bila terkena air garam; tidak dapat menahan korosi pada media yang mengandung oksida nitrat, asam nitrat, sulfur dioksida dan hipoklorit. Penggunaan paduan Monel juga akan menyebabkan korosi elektrokimia. Dengan kata lain, jika pengencang yang terbuat dari aluminium, seng atau besi bersentuhan dengan paduan Monel, dalam kondisi tertentu (seperti penggunaan di air laut yang berarus deras), bagian pengikat logam tersebut akan cepat terkorosi.

 

Kegunaan paduan Monel

Luar angkasa
Pada tahun 1960-an. Paduan monel telah memenangkan banyak pesanan di bidang konstruksi luar angkasa dan pesawat terbang. Terutama digunakan untuk membuat badan pesawat dan kulit pesawat jet eksperimental. Misalnya, X-15 Amerika Utara dapat digunakan untuk menahan sejumlah besar panas yang dihasilkan oleh gesekan aerodinamis selama penerbangan yang sangat cepat. Paduan monel masih dapat mempertahankan kekuatannya pada suhu yang sangat tinggi, memungkinkannya mempertahankan stabilitas bentuknya pada kecepatan terbang di atmosfer yang tinggi. Selama perawatan pesawat, paduan Monel digunakan sebagai kawat kunci di area bersuhu tinggi untuk memastikan pengencang terkunci; untuk alasan ekonomi, kabel kunci stainless steel biasanya digunakan di area lain.

Ekstraksi dan Pemurnian Minyak
Monel digunakan untuk membuat bagian yang langsung bersentuhan dengan asam fluorida pekat dalam unit alkilasi. Ketahanan luar biasa paduan monel terhadap korosi asam fluorida sungguh menakjubkan. Ia dapat menahan semua konsentrasi asam fluorida, dan suhunya dapat mencapai titik didih asam fluorida. Ini mungkin merupakan material dengan ketahanan korosi terbaik di antara material paduan teknik yang umum digunakan. Paduan monel juga dapat menahan korosi berbagai sulfida dan asam klorida dalam lingkungan pereduksi.

Teknik Kelautan
Ketahanan korosi dari paduan Monel menjadikannya bahan yang ideal untuk aplikasi kelautan, seperti sistem perpipaan, poros pompa, katup laut, tali pancing trolling, dan filter keranjang. Beberapa paduan Monel sepenuhnya non-magnetik, dan digunakan untuk membuat kabel jangkar untuk kapal penyapu ranjau dan rumah untuk peralatan pengukuran medan magnet. Di kapal pesiar, kawat paduan Monel digunakan untuk mengunci belenggu kabel jangkar. Paduan monel juga digunakan untuk membuat tangki air dan tangki bahan bakar serta perangkat bawah air lainnya, seperti poros baling-baling dan baut lunas.

Perlu dicatat bahwa karena masalah korosi elektrokimia (korosi bimetalik) pada air laut, paduan Monel harus diisolasi dari logam lain (seperti baja) selama pembuatan kapal. The New York Times menerbitkan pada tanggal 25 Agustus 1915. Sebuah artikel di ”melaporkan tentang kecelakaan kapal pesiar sepanjang 215 kaki: “Kapal pesiar pertama yang lambungnya seluruhnya terbuat dari paduan Monel berubah menjadi pecahan hanya dalam enam minggu dan hancur. terpaksa membatalkan”. Berkat korosi elektrokimia, lunas struktur baja kapal pesiar dengan cepat terkikis dan menipis setelah bersentuhan dengan paduan Monel, yang akhirnya menyebabkan runtuhnya bagian bawah kapal pesiar. Dalam hal penelitian burung laut, khususnya pemilihan bahan cincin identifikasi kaki burung, cincin identifikasi kaki burung yang terbuat dari bahan paduan Monel telah digunakan pada berbagai jenis burung laut, seperti elang laut yang hidup di lingkungan air laut yang korosif.

Alat musik
Paduan monel digunakan untuk membuat piston atau rotor katup alat musik tertentu yang berkualitas tinggi, seperti klakson kecil, besar, dan Perancis. RotoSound menggunakan paduan Monel untuk membuat senar gitar listrik pada tahun 1962. Senar ini digunakan oleh banyak seniman. Pada tahun 2017, perusahaan senar D'Addario (perusahaan senar D'Addario) merilis satu set produk senar biola, yang juga merupakan senar bulat dengan luka paduan Monel pada senar D dan G.

 

Kegunaan Lainnya
Tag identitas yang terbuat dari paduan Monel (Tag anjing untuk tentara Amerika selama Perang Dunia II)

Ketahanan korosi yang sangat baik terhadap berbagai asam dan oksigen menjadikan paduan Monel bahan berkualitas tinggi di industri kimia. Skenario penggunaan lainnya seperti:
1. Pengayaan uranium, sebagian besar pipa berdiameter besar yang digunakan untuk uranium heksafluorida terbuat dari paduan Monel;
2. Katup pengatur untuk gas botolan bertekanan tinggi dan reaktif kuat (seperti HCl);
3. Pada awal abad kedua puluh, paduan Monel banyak digunakan dalam sistem uap super panas pada genset uap;
4. Paduan monel juga sering digunakan untuk membuat bak cuci piring dan bingkai kacamata;
5. Ruang bakar yang digunakan untuk membuat tabung pengapian boiler;
6. Umur desain Jam Panjang Sekarang adalah 10.000 tahun. Dengan alasan tidak menggunakan logam mulia, beberapa bagian jam dibuat dari bahan paduan Monel berdasarkan kekhawatiran akan ketahanan terhadap korosi.