Seos 200, nikkeli 200 arkki, UNS N02200

Seos 200, nikkeli 200 lanka, UNS N02200

Johdatus Alloy 200:aan (nikkeli 200 -lanka, UNS N02200)

Alloy 200, joka tunnetaan kaupallisesti nimellä Nickel 200 ja luokiteltu UNS N02200:n alle, on erittäin puhdas, kaupallisesti puhdas nikkeliseos, joka tunnetaan poikkeuksellisesta korroosionkestävyydestään, erinomaisesta lämmön- ja sähkönjohtavuudestaan sekä erinomaisesta muovattavuudestaan. Puhtaan nikkeliperheen perusseoksena sen nikkelipitoisuus on vähintään 99,0 painoprosenttia, ja sen hallitsemat epäpuhtaudet takaavat luotettavan suorituskyvyn laajalla lämpötila-alueella – kryogeenisistä olosuhteista (-253 °C/-423 °F) 315 °C:een/600 °F:een. Toisin kuin vähähiilisessä johdannaisessaan (nikkeli 201), nikkeli 200:lla on hieman korkeampi hiilipitoisuus (≤0,15 painoprosenttia), mikä tarjoaa kohtalaisen lujuuden, mutta vaatii varovaisuutta vetypitoisissa tai korkean lämpötilan syövyttävissä ympäristöissä rakeiden välisen halkeilun välttämiseksi. Sen täysin austeniittinen mikrorakenne takaa poikkeuksellisen sitkeyden ja sitkeyden jopa lähellä absoluuttista nollapistettä, mikä tekee siitä perustuotteen teollisuudenaloilla, joilla korroosionkestävyys, johtavuus ja prosessoitavuus ovat kriittisiä. Nikkeli 200 -lankaa, tämän seoksen keskeistä muotoa, käytetään laajalti kemiallisessa käsittelyssä, elektroniikassa, meritekniikassa ja ilmailussa – se on erinomainen komponenteissa, kuten termoparien vaipat, sähköliittimet, kemialliset anturijohdot ja matalan lämpötilan kiinnikkeet, jotka vaativat tasaista suorituskykyä lievässä tai kohtalaisessa aggressiivisessa ympäristössä.

1. Kemiallinen koostumus (tyypillinen, paino%)

UNS N02200:n kemiallinen koostumus noudattaa tiukkoja alan standardeja, mukaan lukien ASTM B160 (nikkeli- ja nikkeliseostangolle, -tangolle ja -langalle) ja ASME SB160, joissa keskitytään nikkelin korkeaan puhtauteen ja hallittuihin epäpuhtauksiin korroosionkestävyyden ja johtavuuden optimoimiseksi. Tyypillinen koostumus on seuraava:

Alkuaine

Sisältöalue (paino%)

Funktio

Nikkeli (Ni)

99,0 min.

Toimii ensisijaisena matriisielementtinä, joka stabiloi austeniittisen rakenteen; eliminoi hauraan ja sitkeän siirtymän kryogeenisissä lämpötiloissa ja varmistaa poikkeuksellisen sitkeyden -253 °C:seen asti.

Hiili (C)

≤ 0,15

Tarjoaa kohtalaisen lujuuden rajoitetun kiinteän liuoksen vahvistamisen kautta; vaatii hallittua lämmitystä/jäähdytystä, jotta vältetään kovametalli (Ni₃C) saostuminen vetypitoisissa tai syövyttävissä ympäristöissä.

Rauta (Fe)

≤ 0,4

Minimoitu ferromagneettisten faasien muodostumisen välttämiseksi (jotka heikentävät kryogeenistä suorituskykyä) ja rakeiden välisen haurastumisen estämiseksi; rajoitettu parantamaan kuumatyöstökykyä langan valmistuksen aikana.

Kupari (Cu)

≤ 0,2

Hivenaine, joka parantaa hieman miedojen happojen korroosionkestävyyttä lämmönjohtavuudesta tinkimättä; sitkeyden vähenemisen välttämiseksi.

Mangaani (Mn)

≤ 0,3

Auttaa hapettumisessa sulamisen aikana ja parantaa kylmätyöstettävyyttä hienon langan vetämisessä; tiukasti valvottu, jotta vältetään hauraiden metallienvälisten faasien saostuminen alhaisissa lämpötiloissa.

Pii (Si)

≤ 0,1

Vähentää oksidien muodostumista kuumakäsittelyn aikana; Erittäin alhainen pitoisuus estää oksidisulkeumia, jotka toimivat jännityskonsentraattoreina kryogeenisessä tai syklisessä kuormituspalvelussa.

Rikki (S)

≤ 0,010

Tiukasti rajoitettu kuuman halkeilun välttämiseksi langanvedon ja hitsauksen aikana; vähentää pistekorroosion riskiä rikkiä sisältävissä ympäristöissä (esim. H₂S).

Fosfori (P)

≤ 0,010

Hallittu välttämään raerajan haurautta, mikä on kriittinen huolenaihe komponenteille, jotka ovat alttiina sykliselle kuormitukselle tai kryogeenisille lämpötiloille.

Koboltti (Co)

≤ 0,2

Hivenaine, jolla on minimaalinen vaikutus ominaisuuksiin; rajoitettu säilyttämään nikkelin korkea puhtaus ja säilyttämään kryogeeninen sitkeys.

Happi (O)

≤ 0,015

Erittäin alhainen pitoisuus estää oksidisulkeumien (esim. NiO) muodostumisen, jotka heikentävät väsymisikää ja vähentävät korroosionkestävyyttä.

2. Fysikaaliset ominaisuudet

Nikkeli 200 -langalla on poikkeukselliset fysikaaliset ominaisuudet, ja sen lämmön- ja sähkönjohtavuus on korkeimpia teollisia nikkeliseoksia, joten se sopii erinomaisesti lämmönsiirtoon ja sähkösovelluksiin. Tärkeimmät ominaisuudet (mitattuna tietyissä lämpötiloissa) ovat:

Ominaisuus

Arvo

Testin kunto

Tiheys

8,89 g/cm³

Huoneen lämpötila (25 °C)

Sulamispisteen alue

1435 - 1455 °C

-

Lämpölaajenemiskerroin

13.5 × 10⁻⁶/°C

20 - 100 °C; 4.3 × 10⁻⁶/°C (20 - -200 °C)

Lämmönjohtavuus

90,9 W/(m·K)

25 °C; 195 W/(m·K) (-200 °C)

Sähköinen resistiivisyys

0,069 × 10⁻⁶ Ω·m

25 °C; 0,015 × 10⁻⁶ Ω·m (-200 °C)

Kimmomoduuli

207 GPa

Huoneenlämpötila (vetolujuus); 230 GPa (-200 °C)

Poissonin suhde

0.31

Huoneenlämpö; 0,33 (-200 °C)

Curie-lämpötila

< -269°C

Pysyy ei-ferromagneettisena jopa nestemäisen heliumin lämpötiloissa (kriittinen magneettisissa ja suprajohtavissa sovelluksissa).

Vetolujuus

≥ 480 MPa

Huoneenlämpö; ≥ 820 MPa (-200 °C)

Myötöraja (0,2 % poikkeama)

≥ 170 MPa

Huoneenlämpö; ≥ 650 MPa (-200 °C)

Venymä

≥ 45 %

Huoneenlämpö; ≥ 35 % (-200 °C)

Iskunkestävyys (Charpy V-lovi)

≥ 200 J

-200 °C; Ei haurasta murtumaa -253 °C:ssa

Korroosionkestävyys

Läpäisee 1000 tunnin suolasuihkutestin (ASTM B117); Kestää 5 % H₂SO₄ (huoneenlämpöinen, ei pisteitä)

5 % NaCl-liuosta, 35 °C; Laimenna rikkihappo

3. Nikkeli 200 -langan tuotantoprosessi

Nickel 200 -langan valmistus vaatii nikkelin puhtauden ja epäpuhtaustasojen tarkkaa hallintaa sekä optimoitua käsittelyä sen korroosionkestävyyden, johtavuuden ja sitkeyden säilyttämiseksi. Keskeisiä vaiheita ovat:

3.1 Raaka-aineiden sulatus ja valu (erittäin puhdas painopiste)

Sulatus: Erittäin puhdas nikkeli (99,99 % puhdasta) sulatetaan tyhjiöinduktiosulatuksella (VIM) tai ilmainduktiosulatuksella argonkaasunpoistolla (AIM-AD). Tämä prosessi varmistaa hallitun hiilipitoisuuden (≤0,15 painoprosenttia), poistaa kaasumaiset epäpuhtaudet (H₂ < 5 ppm, O₂ < 10 ppm), and removes non-metallic inclusions—critical for consistent corrosion performance and conductivity.

Valu: Sula seos valetaan halkaisijaltaan pieniin harkkoihin (200 - 500 kg) erottelun minimoimiseksi, jotka homogenisoidaan hehkuttamalla 1050 - 1100 °C:ssa 6 - 8 tunnin ajan. Tämä vaihe eliminoi epäpuhtauksien mikrosegregaation, jalostaa austeniittista mikrorakennetta ja liuottaa mahdolliset jäännöskarbidit – valmistellen materiaalin kuumatyöstöön.

3.2 Kuumatyöstö ja valssilangan tuotanto

Kuumataonta ja valssaus: Harkot kuumataotaan 950 - 1050 °C:ssa aihioiksi ja kuumavalssataan sitten valssilangoiksi (halkaisija: 6 - 15 mm). Kuumatyöstö suoritetaan suojaavassa ilmakehässä (argon tai typpi) hapettumisen estämiseksi (kriittinen alhaisen happipitoisuuden ylläpitämiseksi); Tangot sammutetaan vedellä huoneenlämpöiseksi hienorakeisen austeniittisen rakenteen säilyttämiseksi ja liiallisen karbidin muodostumisen välttämiseksi.

Kalkinpoisto: Kuumavalssatut tangot puhdistetaan ultraäänipuhdistuksella, jota seuraa happopeittaus (laimennettu typpihappo) pintaoksidien poistamiseksi – välttäen sulkeumia, jotka voivat heikentää korroosionkestävyyttä tai johtavuutta.

3.3 Kylmäveto (langanmuodostus)

Monivaiheinen kylmäveto: Valssilangat kylmävedetään timanttimuotien läpi 7 - 11 kertaa halutun halkaisijan saavuttamiseksi (tyypillisesti 0,05 mm - 5 mm). Jokainen läpimeno pienentää halkaisijaa 12 - 18 %, ja välihehkutus (950 - 1000 °C 30 - 45 minuuttia, ilmajäähdytteinen) ajojen välillä. Tämä hehkutusvaihe lievittää työn kovettumista, palauttaa sitkeyden ja varmistaa, ettei kovametallia saostu liikaa, mikä on ratkaisevan tärkeää johtavuuden ja korroosionkestävyyden ylläpitämiseksi.

Mittojen hallinta: Laserhalkaisijan valvontaa käytetään koko piirustuksen ajan tiukan toleranssin ylläpitämiseksi (±0.01 mm tarkkuuslangalle) – kriittinen komponenteille, kuten lämpöparien vaippoille ja sähköliittimille, joissa mittavaihtelut vaikuttavat suorituskykyyn (esim. lämpötilan mittaustarkkuus, virransiirto).

3.4 Lopullinen lämpökäsittely (vakauden ja suorituskyvyn optimointi)

Nickel 200 -lanka käy läpi erikoistuneen lämpökäsittelyn sen tärkeimpien ominaisuuksien maksimoimiseksi:

Liuoksen hehkutus: Langan kuumennus 1000 - 1050 °C:seen 1-2 tunnin ajan, minkä jälkeen vesi sammutetaan nopeasti. Tämä vaihe liuottaa kaikki jäännöskarbidit, varmistaa tasaisen austeniittisen mikrorakenteen ja eliminoi kylmävedon aiheuttaman työn kovettumisen, mikä on ratkaisevan tärkeää korroosionkestävyyden ja sitkeyden ylläpitämiseksi.

Jännityksenpoisto (valinnainen): Syklisessä kuormituksessa tai kryogeenisissä sovelluksissa käytettäville komponenteille lanka kuumennetaan 600 - 650 °C:seen 1-2 tunniksi ja jäähdytetään sitten ilmajäähdytyksellä. Tämä vaihe vähentää kylmävedon jäännösjännityksiä ja vähentää jännityskorroosiohalkeilun (SCC) riskiä käytön aikana.

3.5 Pintakäsittely ja laaduntarkastus

Pintakäsittely:

Sähkökiillotus: Erittäin tarkkoja tai sähköisiä sovelluksia varten lanka sähkökiillotetaan rikki-typpihappoliuoksessa sileän pinnan saavuttamiseksi (Ra ≤ 0,1 μm). Tämä poistaa pintavirheet, vähentää kosketusvastusta (sähköliittimille) ja eliminoi likaantumisen.

Passivointi: Valinnainen typpihapon passivointi parantaa ilmakehän korroosionkestävyyttä varastoinnin ja käsittelyn aikana johtavuudesta tinkimättä.

Puhdistus: Kemiallisissa tai elintarvikekelpoisissa sovelluksissa lanka puhdistetaan erittäin puhtailla liuottimilla (isopropyylialkoholi, deionisoitu vesi) kaikkien epäpuhtauksien poistamiseksi, mikä täyttää toimialakohtaiset puhtausstandardit.

Laadunvalvonta:

Kemiallinen analyysi: Hehkupurkausmassaspektrometria (GDMS) nikkelin puhtauden (≥99.0 painoprosenttia) ja epäpuhtaustasojen (Fe, O₂, C) varmistamiseksi täyttävät vaatimukset.

Mekaaninen testaus: Veto- ja iskutestaus huoneenlämmössä ja -200 °C:ssa; Väsymistestaus (10⁸ sykliä) jousien tai liittimien syklisen suorituskyvyn validoimiseksi.

Korroosiotestaus: Suolasuihkutestaus (ASTM B117) ja upotustestaus 5 % H₂SO₄:ssa (huoneenlämpötilassa) korroosionkestävyyden varmistamiseksi.

Rikkomaton testaus: pyörrevirtatestaus (pintavirheiden, kuten halkeamien tai kuoppien, varalta) ja ultraäänitestaus (sisäisten vikojen varalta); magneettivuon vuototestaus ei-ferromagneettisten ominaisuuksien vahvistamiseksi.

Mittatarkastus: Koordinaattimittauskone (CMM) tarkkuuslangalle halkaisijan, suoruuden (≤0,1 mm/m) ja pyöreyden vahvistamiseksi.

Johtavuustestaus: Nelipisteen anturitestaus sähkövastuksen varmistamiseksi (täyttää ≤0.069 × 10⁻⁶ Ω·m 25 °C:ssa) sähkösovelluksissa.

4. Tuotteen sovellukset

Nickel 200 -langan poikkeuksellinen yhdistelmä korroosionkestävyyttä, lämmön-/sähkönjohtavuutta ja kryogeenistä sitkeyttä tekee siitä välttämättömän useilla teollisuudenaloilla:

4.1 Kemianteollisuus ja petrokemian teollisuus

Korroosionkestävät komponentit: Hieno lanka (0,2 - 1,0 mm) termoparien vaippoihin, anturiantureihin ja metalliverkkosuodattimiin rikkihapon (H₂SO₄), typpihapon (HNO₃) ja etikkahapon tuotannossa – kestää sekä hapettavia että pelkistäviä happoja kohtuullisissa lämpötiloissa.

Kloori-alkaliteollisuus: Elektrolyysikomponenttien (esim. katodijohtimien) ja suolaveden käsittelylaitteiden lanka – kestää natriumkloridiliuosten ja kloorikaasun aiheuttamaa korroosiota ja varmistaa pitkän käyttöiän.

Farmaseuttinen valmistus: Saniteettilanka sekoitusterien ja suodatusjärjestelmien kanssa – täyttää FDA:n standardit (21 CFR Part 177) elintarvikkeiden ja lääkkeiden kosketuksessa ja korkea puhtaus välttää tuotteen saastumisen.

4.2 Elektroniikka ja sähkötekniikka

Korkean johtavuuden liittimet: Johto ilmailu-, auto- ja teollisuuselektroniikan sähköliittimille – alhainen sähkövastus (0,069 × 10⁻⁶ Ω·m 25 °C:ssa) varmistaa tehokkaan virransiirron myös alhaisissa lämpötiloissa.

Lämmönhallinta: Johto lämmönvaihtimen putkille ja jäähdytyssilmukoille suuritehoisessa elektroniikassa (esim. LED-ryhmät, tehoinvertterit) – erinomainen lämmönjohtavuus (90,9 W/(m·K) 25 °C:ssa) haihduttaa tehokkaasti lämpöä.

Termoparin jatkeet: Lanka tyypin K tai tyypin T termoparin jatkeille – yhteensopiva tavallisten termoparimateriaalien kanssa ja tarjoaa tarkan lämpötilan mittauksen jopa 315 °C:seen asti.

4.3 Kryogeeninen tekniikka ja energian varastointi

Nestemäisen typen (LN₂) järjestelmät: Lanka LN₂-varastosäiliön antureille ja venttiilivarsille – säilyttää sitkeyden -196 °C:ssa ja kestää nestemäisen typen aiheuttamaa korroosiota.

Kryogeeniset kiinnikkeet: Lanka halkaisijaltaan pienille niiteille ja pulteille kryogeenisissä laitteissa (esim. pakastekuivaimissa) – yhdistää kryogeenisen sitkeyden hyvään muovattavuuteen, mikä estää hauraan murtuman alhaisissa lämpötiloissa.

Suprajohtavat tukikomponentit: Lanka rakenteellisiin tukiin matalan lämpötilan suprajohtavissa järjestelmissä – ei-ferromagneettiset ominaisuudet välttävät magneettikenttien häiritsemistä ja korkea puhtaus vähentää virtahäviötä.

4.4 Ilmailu ja puolustus

Ilmailu- ja avaruusalan sähköjärjestelmät: Johto lentokoneiden johtosarjoihin ja satelliittivirtajärjestelmiin – kestää lentopolttoainehöyryjen ja avaruustyhjiön aiheuttamaa korroosiota ja ylläpitää johtavuutta äärimmäisissä lämpötiloissa (-60 °C - 150 °C).

Sotilasvarusteet: Sotilasajoneuvojen ja viestintälaitteiden anturikaapeleiden johto – kestää ympäristön korroosiota (suolasuihku, kosteus) ja tarjoaa luotettavan suorituskyvyn ankarissa kenttäolosuhteissa.

4.5 Meritekniikka ja kulutustavarat

Laivojen sähkökomponentit: Johto veneen johdotukseen ja vedenalaisiin anturikaapeleihin – kestää meriveden korroosiota (3,5 % NaCl) ja biolikaantumista, mikä pidentää käyttöikää meriympäristöissä.

Kulutuselektroniikka: Johto huippuluokan äänikaapeleille ja tarkkuusinstrumenteille – korkea puhtaus varmistaa minimaaliset signaalihäiriöt ja korroosionkestävyys ylläpitää suorituskykyä ajan myötä.

Johtopäätös

Alloy 200 (Nickel 200 Wire, UNS N02200) on perustavanlaatuinen erittäin puhdas nikkeliseoslanka, joka erottuu poikkeuksellisesta korroosionkestävyydestään, lämpö-/sähkönjohtavuudestaan ja kryogeenisestä sitkeydestään. Sen tasapainoinen kemia ja suoraviivainen valmistusprosessi (ikäkarkaisua ei tarvita) tekevät siitä luotettavan ja kustannustehokkaan valinnan kemiallisen prosessoinnin, elektroniikan ja kryogeenisen tekniikan sovelluksiin, joissa standardimetallit epäonnistuvat korroosion, haurauden tai huonon johtavuuden vuoksi. Vaikka sen hieman korkeampi hiilipitoisuus vaatii varovaisuutta vetypitoisissa ympäristöissä, sen suorituskyky lievissä tai kohtalaisissa aggressiivisissa olosuhteissa on edelleen vertaansa vailla. Räätälöityihin vaatimuksiin – kuten erittäin ohut lanka (halkaisija enintään 0,01 mm) mikroelektroniikalle, korkean johtavuuden versiot tehosovelluksiin tai halkaisijaltaan suuri lanka (jopa 8 mm) rakennekomponentteihin – valmistajat tarjoavat räätälöityjä ratkaisuja vaativimpiin korroosio-, johtavuus- tai matalien lämpötilojen haasteisiin. Alkuperäisenä puhtaana nikkeliseoksena se on edelleen suosikkimateriaali teollisuudenaloilla, joilla luotettavuudesta ja suorituskyvystä ei neuvotella.

Pakkaus Vakio pakkaus:

Tyypillinen irtotavarapakkaus sisältää lavamuovia 5 gallonaa/25 kg. ämpärit, kuitu- ja terästynnyrit 1 tonnin supersäkkeihin täydessä kontissa (FCL) tai kuorma-autokuormassa (T/L). Tutkimus- ja näytemäärät sekä hygroskooppiset, hapettavat tai muut ilmaherkät materiaalit voidaan pakata argonin tai tyhjiön alle. Liuokset pakataan polypropeeni-, muovi- tai lasipurkkeihin 622 gallonan nestepakkauksiin asti Erikoispaketti on saatavana pyynnöstä.