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Nickel-Kupfer-Legierung N4
Reines Nickel (N4) ist aufgrund seiner hohen Reinheit (Nickelgehalt ≥ 99,9 %), ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit, guten elektrischen Leitfähigkeit und Hochtemperaturstabilität ein Kernwerkstoff in vielen High-End-Fertigungsbereichen. Die hohe Reinheit wird durch Vakuuminduktionsschmelzen gewährleistet. N4-Produkte sind in verschiedenen Formen wie Stangen, Rohren, Bändern, Drähten und Platten mit einem breiten Spektrum an Spezifikationen erhältlich. Die Fertigung erfolgt nach nationalen und internationalen Normen.
Nickellegierung 200
Nickellegierung 200 wird im Vakuuminduktionsschmelzverfahren (VIM) hergestellt, um höchste Reinheit und geringen Gasgehalt zu gewährleisten. Weiterverarbeitungsprozesse wie Warmwalzen, Kaltziehen und Präzisionsschleifen ermöglichen die Herstellung von Produkten mit unterschiedlichen Formen und Toleranzen. Sie zeichnet sich durch hervorragende Beständigkeit gegenüber reduzierenden Medien, alkalischen Lösungen (insbesondere Natronlauge) und zahlreichen Salzlösungen aus. Ihre hohe elektrische Leitfähigkeit und guten magnetostriktiven Eigenschaften machen sie vielseitig einsetzbar in der Elektronik. In schwefelfreien, reduzierenden Atmosphären kann NI200 über längere Zeiträume bis zu ca. 600 °C verwendet werden. Aufgrund ihrer geringen Gaslöslichkeit und ihres niedrigen Dampfdrucks eignet sie sich für Komponenten in der Luft- und Raumfahrt sowie für Energieanwendungen.
Nickellegierung 201
Der technologische Kernvorteil der Nickellegierung 201 liegt in ihrem hochreinen Material und dem extrem niedrigen Kohlenstoffgehalt, wodurch ihre Stabilität auch bei hohen Temperaturen gewährleistet ist. Sie findet Anwendung in verschiedenen Bereichen, darunter die Alkaliindustrie (z. B. Herstellung von Natronlauge mittels Ionenaustauschmembranen), die chemische Industrie, die Lebensmittelverarbeitung, die Elektronik und Elektrotechnik, die Automobilindustrie (z. B. für Abgaskatalysatoren) und die Luft- und Raumfahrt. Mit einer Produktionskapazität von 500 Tonnen pro Jahr kann das ausgereifte und stabile Produktionssystem die kontinuierliche Kundennachfrage decken. Das Produkt ist in verschiedenen Formen erhältlich, darunter Platten, Rohre, Stäbe, Drähte, Bänder und Folien, und bietet vielfältige Spezifikationen, um den individuellen Bedürfnissen von Kunden aus unterschiedlichen Branchen gerecht zu werden.

Nickel-Kupfer-Legierung N05500

K500 (Monel K500, UNS N05500), eine ausscheidungshärtende Nickel-Kupfer-Legierung, zeichnet sich durch ein zentrales Merkmal aus: Aufbauend auf der hervorragenden Korrosionsbeständigkeit von Monel 400 erzielt sie durch Optimierung der Zusammensetzung und Prozessverbesserungen einen deutlichen Leistungssprung und eignet sich daher für anspruchsvolle Einsatzbedingungen in verschiedenen Anwendungsbereichen. Zu den besonderen Merkmalen zählen: 1. Deutlich höhere Festigkeit und Härte als das Basismodell: Im Vergleich zu Monel 400 enthält K500 Aluminium und Titan. Nach der Aushärtung scheidet sich disperses Ni₃(Al,Ti) aus, was zu einer etwa dreifach höheren Streckgrenze und einer etwa doppelt so hohen Zugfestigkeit führt. Nach der Aushärtung kann die Zugfestigkeit 1100 MPa erreichen und erfüllt damit die Anforderungen hochbelasteter Bauteile. Darüber hinaus zeigt die Legierung auch bei hohen Temperaturen ein stabiles Verhalten, behält ihre hohe Zugfestigkeit bis zu 650 °C bei und kann zur Herstellung von Turbinenschaufeln für Flugtriebwerke bis zu 750 °C eingesetzt werden. 2. **Anpassbar an ein breites Spektrum aggressiver Medien:** Monel 400 behält seine Korrosionsbeständigkeit bei und bietet hervorragende Beständigkeit gegenüber Korrosion in Meerwasser, Salznebel, sauren und alkalischen Lösungen sowie Schwefelwasserstoff. Es widersteht zudem Chloridspannungsrisskorrosion mit einer extrem niedrigen Korrosionsrate und gewährleistet so einen langfristig stabilen Betrieb in Anwendungen von Pumpenwellen in fließendem Meerwasser bis hin zu korrosiven Rohrleitungen in petrochemischen Anlagen. 3. **Stabile Leistung und nichtmagnetische Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich:** Es zeichnet sich durch eine außergewöhnliche Tieftemperaturstabilität aus und behält seine nichtmagnetischen Eigenschaften sowie seine gute Zähigkeit und Duktilität selbst bei -135 °C bei, wodurch das Risiko von Sprödbrüchen ausgeschlossen wird. Darüber hinaus verhindert seine stabile Mikrostruktur im Langzeiteinsatz eine Leistungsverschlechterung durch wiederholte Temperaturschwankungen. Dadurch eignet es sich für Anwendungen, die eine hohe magnetische und thermische Stabilität erfordern, wie beispielsweise kryogene Komponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie Präzisionselektronik. 4. **Hohe Anpassungsfähigkeit an verschiedene Verarbeitungsformen:** Es zeichnet sich durch hervorragende Kalt- und Warmumformbarkeit sowie Schweißeigenschaften aus. Die Leistungsfähigkeit lässt sich durch Kaltumformung weiter steigern, und die Nachbehandlung des Schweißguts gewährleistet, dass die Eigenschaften der Schweißnaht mit denen des Grundwerkstoffs übereinstimmen. Die Produkte können zu verschiedenen Formen wie Blechen, Stangen, Schmiedeteilen und Drähten verarbeitet werden. Wir fertigen auch kundenspezifische Teile für unterschiedliche Einsatzbedingungen, beispielsweise Pumpenwellen, Ölbohrringe, Schiffsbefestigungen und Papierabstreifer.

Monel® K500 (UNS N05500, W.Nr 2.4375) ist eine klassische ausscheidungshärtende Nickel-Kupfer-Legierung. Aufbauend auf der hervorragenden Korrosionsbeständigkeit von Monel 400, erzielt sie durch die Zugabe von Aluminium und Titan sowie optimierte Wärmebehandlungsverfahren ein optimales Verhältnis von hoher Festigkeit, hoher Härte und Korrosionsbeständigkeit. Sie erfordert keine aufwendige Bearbeitung; die dispersionsverfestigende Phase scheidet sich allein durch Aushärtung aus. Geeignet für anspruchsvolle Betriebsbedingungen von niedrigen bis mittelhohen Temperaturen und von korrosiven Medien bis hin zu hohen Belastungen, ist sie ein Kernwerkstoff in Spitzenindustrien wie der Luft- und Raumfahrt, der Petrochemie und dem Schiffbau.

I. Zusammensetzung der Kernkomponenten

Auf Basis einer Nickel-Kupfer-Legierung wird die Leistungsstabilität durch die präzise Zugabe von Verstärkungselementen und die strenge Kontrolle von Verunreinigungen sichergestellt. Der spezifische Zusammensetzungsbereich ist wie folgt:

- Nickel (Ni): ≥63,0 %, das zentrale Matrixelement, das die Grundlage für Korrosionsbeständigkeit und Tieftemperaturzähigkeit bildet;

- Kupfer (Cu): 27,0%-33,0%, optimiert synergistisch mit Nickel die Korrosionsbeständigkeit und erhöht die mechanische Festigkeit der Legierung;

- Verstärkungselemente: Aluminium (Al) 2,3%-3,15%, Titan (Ti) 0,35%-0,85%, die nach der Alterung Ni₃(Al, Ti)-Ausscheidungen bilden und so eine deutliche Steigerung der Festigkeit erreichen;

- Verunreinigungselemente: Eisen (Fe) ≤2,0 %, Mangan (Mn) ≤1,5 %, Kohlenstoff (C) ≤0,18 %, Silizium (Si) ≤0,5 %, Schwefel (S) ≤0,010 %, niedriger Verunreinigungsgehalt vermeidet Korngrenzenabbau und Korrosionsrisiken;

- Die entsprechende inländische Sorte ist MCu-28-1.5-1.8 (ausscheidungshärtender Typ, GB/T 5235), deren Zusammensetzung und Leistung vollständig internationalen Standards entsprechen.

II. Wichtigste Leistungsmerkmale

(I) Mechanische Eigenschaften (Der ausgehärtete Zustand ist der Kernbetriebszustand)

Durch die ausgewogene Kombination von Festigkeit und Zähigkeit, die durch Kaltverformung noch weiter verbessert wird, übertrifft die Leistungsfähigkeit die von herkömmlichen Nickel-Kupfer-Legierungen bei Weitem:

- Mechanische Kernparameter: Zugfestigkeit ≥1100 MPa, Streckgrenze ≥860 MPa, Dehnung ≥15 %, Härte ≥300 HB;

- Kaltverfestigungseffekt: Nach 30-50% Kaltverformung kann die Zugfestigkeit auf 1300-1500 MPa erhöht werden, wobei die Zähigkeit erhalten bleibt;

- Mechanische Stabilität bei hohen Temperaturen: Die Zugfestigkeit erreicht bei 650℃ noch 650 MPa und hält dynamischen Belastungen über einen langen Zeitraum unterhalb von 750℃ ohne signifikante Kriechverformung stand;

- Grundlegende physikalische Parameter: Dichte 8,44 g/cm³, Elastizitätsmodul 200 GPa, Steifigkeitsmodul 75 GPa, gute Kompatibilität mit Strukturbauteilen.

(II) Korrosionsbeständigkeit und thermisches/Tieftemperaturverhalten

1. Umfassende Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit: Monel 400 behält seine Korrosionsbeständigkeit gegenüber Meerwasser, Salznebel, Fluorwasserstoffsäure, Schwefelsäure unter 85 %, Salzsäure und alkalischen Lösungen bei und optimiert darüber hinaus die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion in Medien mit Schwefelwasserstoff und Chloridionen, mit einer Korrosionsrate von ≤ 0,015 mm/a. Es kann in schwefelhaltigen Formationen bei der Erdölförderung und in stark korrosiven Meeresumgebungen über lange Zeiträume stabil eingesetzt werden;

2. Breiter Temperaturbereich: Schmelzpunkt 1315-1350℃, Betriebstemperaturbereich -253℃ bis 750℃:

- Tieftemperaturverhalten: Kein Risiko von Sprödbruch bei -135℃ bis -253℃, gute Zähigkeit und Duktilität bleiben erhalten, und das Material ist durchgehend nicht magnetisch;

- Hochtemperaturstabilität: Stabile Mikrostruktur unter 700℃, keine offensichtliche Kornvergröberung, ausgeschiedene Phasen zersetzen sich nicht leicht, und die Leistungsverschlechterungsrate bei Langzeitgebrauch beträgt <5%;

3. Besondere Umweltbeständigkeit: Es widersteht der Erosion und Kavitation durch schnell strömende Medien. Selbst unter extremen Bedingungen wie sandigem Meerwasser und chemischen Suspensionen beträgt der Oberflächenverschleiß nur ein Drittel des Verschleißes herkömmlicher Legierungen.

(III) Verarbeitungs- und Wärmebehandlungsleistung

1. Warm- und Kaltumformung: Warmumformung im Temperaturbereich von 950–1150 °C. Langsames Erhitzen und gleichmäßiges Halten sind erforderlich, um Entmischungen zu vermeiden. Kaltumformung kann bei Raumtemperatur erfolgen. Geeignet für Stanz-, Biege- und Streckprozesse. Durch rechtzeitiges Glühen nach der Kaltumformung (1–2 Stunden bei 850–900 °C, anschließend Luftkühlung) wird die Plastizität wiederhergestellt.

2. Schweißeigenschaften: Geeignet für WIG-, MIG- und Plasmaschweißen. Als Schweißzusatzwerkstoff wird ERNiCu-7 oder ERNiCu-8 empfohlen. Vor dem Schweißen ist eine Vorwärmung auf 150–200 °C erforderlich. Eine Lösungsglühung (Wasserabschreckung bei 1050–1100 °C) mit anschließender Auslagerung ist notwendig, um sicherzustellen, dass die Schweißnahteigenschaften mit denen des Grundwerkstoffs übereinstimmen.

3. Wärmebehandlungsprozess (Kernverfestigungsschritt):

Lösungsbehandlung: 1–2 Stunden bei 1050–1100 °C halten, anschließend in Wasser abschrecken. Ziel ist es, Phasen aufzulösen und auszufällen, um eine homogene feste Lösung zu erhalten.

- Alterungsbehandlung: 4–8 Stunden bei 450–550 °C halten, anschließend an der Luft abkühlen lassen. Dadurch scheiden sich dispergierte Ni₃(Al, Ti)-Phasen ab, was die Festigkeit und Härte deutlich verbessert.

4. Bearbeitung und Oberflächenbehandlung: Die Bearbeitungseigenschaften sind denen vergleichbarer ausscheidungshärtender Legierungen überlegen, jedoch sind aufgrund der hohen Härte Hartmetallwerkzeuge erforderlich. Die Korrosionsbeständigkeit lässt sich durch Oberflächenbehandlungen wie Beizen, Passivieren und Anodisieren weiter verbessern.

III. Produktformen und Normen

(I) Gängige Formulare und Spezifikationen

Kann in verschiedene Formen verarbeitet werden, um unterschiedlichen Montageanforderungen gerecht zu werden. Typische Spezifikationen sind wie folgt:

- Blech/Streifen: Dicke 0,5 mm-50 mm, Breite ≤1500 mm (entspricht der Norm ASTM B127);

- Stange/Draht: Durchmesser 6 mm-100 mm (Stangen, ASTM B164), Durchmesser 0,8 mm-10 mm (Draht, ASTM B165);

- Schmiedeteile: Freiformschmiede-/Gesenkschmiedeteile, maximales Einzelgewicht bis zu 5 Tonnen, komplexe Formen können individuell angepasst werden (entspricht der Norm ASTM B564);

- Rohre/Fittings: Außendurchmesser 10 mm - 219 mm, Wandstärke 1 mm - 10 mm (ASTM B165), geeignet für Hochdruck-Rohrleitungssysteme.

IV. Typische Anwendungsszenarien

Aufgrund der umfassenden Vorteile von hoher Festigkeit, hoher Korrosionsbeständigkeit und breitem Temperaturbereich findet es breite Anwendung in anspruchsvollen Industriezweigen:

- Petrochemische Industrie/Öl- und Gasförderung: Bohrrohre für Ölquellen, Bohrlochwerkzeuge, Transportleitungen für schwefelhaltige Medien, Hochdruckpumpenschächte, Ventileinsätze, geeignet für raue geologische Umgebungen mit Schwefelwasserstoff- und Chloridionen;

- Marine Engineering: Schiffspropellerwellen, Befestigungselemente für Offshore-Plattformen, Kernkomponenten von Meerwasserentsalzungsanlagen, Strukturbauteile für Unterwasserroboter, beständig gegen langfristiges Eintauchen in Meerwasser und Erosion;

- Luft- und Raumfahrt: Komponenten für kryogene Treibstofftanks, Triebwerksturbinenschaufeln, hochfeste Befestigungselemente für Flugzeugfahrwerke, die den Anforderungen an nichtmagnetische Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen und mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen gerecht werden;

- Weitere Anwendungsgebiete: Nichtmagnetische Strukturbauteile für elektronische Präzisionsgeräte, Papierabstreifer in der Papierindustrie, Kühlsystemkomponenten in der Nuklearindustrie, medizinische Geräte (korrosionsbeständig und nichtmagnetisch) usw.

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