ニッケル合金

当社を選ぶ理由

ニッケル合金は何からできていますか?

ニッケル合金の組成

エンジニアリングの核心を探るには、ニッケル合金の組成、つまりニッケル合金に優れた特性を与える本質を深く理解する必要があります。ニッケル合金の組成は、何層にもわたる膨大なテーマです。それでは、この素晴らしい素材の内部構造を詳しく見ていきましょう。

あらゆる素晴らしいレシピと同様に、最終製品の品質は使用する材料によって決まります。同様に、ニッケル合金の独特の特性はその組成に含まれる個々の元素によって決まります。ニッケル合金が強靭で、耐久性があり、高ストレスの用途に不可欠なのは、基本的に組成によるものです。組成の複雑さと多様性により、ニッケル合金は多用途になり、特定の用途のニーズに合わせて調整されます。

ニッケルはすべてのニッケル合金の中心成分として機能し、その濃度は合金に応じておよそ 30% から 100% の間で変化します。

少量使用されるその他の元素としては、鉄、クロム、銅、モリブデン、チタン、アルミニウムがあります。これらの二次成分はニッケルよりもはるかに少量ですが、合金の全体的な性能に重大な影響を及ぼします。したがって、ニッケル合金の正確な組成は、特定の用途に必要な特定の特性によって異なります。

ニッケル合金組成の重要な要素とそれぞれの役割は次のとおりです。

ニッケル：合金の全体的な特性を決定する重要な成分。

クロム：高温での酸化および腐食に対する耐性を強化します。

鉄：熱膨張に対する耐性を高めます。

銅：耐腐食性が向上します。

モリブデン：高温での強度とクリープ耐性を強化します。

チタン：合金を安定させ、強度を向上させるために使用されます。

アルミニウム：高温での耐酸化性を高めます。

ニッケル合金および鉄ニッケル合金

ニッケル合金は、耐腐食性、耐高温性、強度、特殊な磁性および熱膨張特性を備えているため、幅広く使用されています。この記事では、工業用途で使用されるさまざまな鉄ニッケル合金と、天然に存在する鉄ニッケル合金の種類について説明します。

ニッケル鉄合金には何が含まれていますか? これらは主に鉄とニッケルで構成され、クロム、コバルト、チタン、銅、モリブデンなどの強化元素がいくつか追加された合金のグループです。鉄とニッケルは、鉄隕石や地球型惑星の惑星核の主成分です。

巨大な恒星では、恒星元素合成の最終段階で鉄とニッケルが生成されます。これは、核融合中に元素が生成されるプロセスです。鉄は地球の地殻の約 5% を占め、ニッケルは約 0.0084% を占めています。両方の元素は、海水や生物にも少量含まれています。

鉄ニッケル合金は、2 つの元素の親和性により、自然界に多く存在します。自然界に豊富に存在する鉄ニッケル合金の例としては、隕鉄や地鉄などがあります。これらは鉱物の一種で、天然金属と呼ばれます。隕鉄などの一部の合金には、複数の結晶構造があります。

世界にはニッケルと鉄の埋蔵量が豊富です。ニッケル協会は、地球上のニッケル埋蔵量は約 3 億トンであると推定しています。主要なニッケル生産国には、カナダ、オーストラリア、ロシア、南アフリカなどがあります。歴史的に採掘されたニッケルの 80% 以上は、過去 30 年間に採掘されたものです。

米国地質調査所は、世界の粗鉄埋蔵量は約 1,700 億トンであると推定しています。この数字のうち、抽出可能な鉄の 810 億トンは工業用途に利用できます。鉄はリサイクルも可能で、2019 年には米国で 5,000 万トンが回収されました。年間 4-4.60 万トンのニッケル含有スクラップがリサイクルされています。

その他の天然合金
その他の鉄ニッケル合金には、テーナイトとテトラテーナイト（どちらも隕石に含まれる天然金属）、カマサイト、アンチナエナイト、アワルイト（隕石や蛇紋石によく見られる天然金属間化合物）などがあります。

ステンレス鋼

• ステンレス鋼の大半には、8-10% のニッケルが含まれています。いずれの場合も、ニッケルとクロムの組み合わせが役割を果たします。ステンレス鋼は、構造用鋼よりも高温でも強度を維持するため、耐火材料としても役立ちます。
• 最も一般的なステンレス鋼は、鉄のほかにニッケル 8%、クロム 18% を含む 304 グレードです。この鋼は、スプーンやフォーク、鍋、キッチンシンクなどの一般的な製品に使用されます。
• 海洋用途の屋根など、耐食性の向上が求められる用途には、タイプ 316 が使用されます。このタイプには、304 とほぼ同じ量のニッケルとクロムが含まれていますが、3% のモリブデンが追加されています。

ニッケル銅合金

• これらの合金は、モネルまたはニコロスと呼ばれることもあり、ニッケル、銅、少量の鉄とマンガンを含んでいます。代表的な合金は 400 グレード (UNS N04400) です。この合金には、最低 63% のニッケル、28-34% の銅、最大 2% のマンガンと 2.5% の鉄が含まれています。また、金属の特性が損なわれないように、不純物の含有量も制限されています。
• これらの合金は、純ニッケルに比べて高い強度が求められる場合に使用されます。腐食に耐える環境の範囲は広くなりますが、強アルカリ汚染物質などの特殊な用途ではニッケルの方が優れています。
• これらは、腐食のない長寿命が求められる石油精製や海洋用途で幅広く使用されています。熱伝導率が優れているため、海水が関係する流体の 1 つである熱交換器によく使用されます。

ニッケルクロム合金

• これらの合金は、耐熱性や耐腐食性が求められる用途で広く使用されています。条件がそれほど厳しくないグループの一部のメンバーでは、全体のコストを下げるためにニッケルの一部を鉄に置き換えています。
• 金属は高温で酸化（スケール化）と強度低下の両方により破損します。このクラスの合金は、これら両方のメカニズムによる破損に耐えられるように設計されています。ニッケル合金は、高温の硫黄の多い環境には適していません。
• 耐食性が重要な場合には、モリブデンが合金添加物として使用されます。