合金 200、ニッケル 200 チューブ、UNS N02200

合金 200、ニッケル 200 ワイヤー、UNS N02200

合金 200 の紹介 (ニッケル 200 線、UNS N02200)

商業的にはニッケル 200 として知られ、UNS N02200 に分類される合金 200 は、その優れた耐食性、優れた熱伝導性および電気伝導性、優れた成形性で知られる高純度で商業的に純粋なニッケル合金です。純ニッケルファミリーの基礎合金として、最低ニッケル含有量が99.0wt%で、不純物が制御されており、極低温条件(-253°C/-423°F)から315°C/600°Fまでの幅広い温度範囲で信頼性の高い性能を発揮します。 低炭素誘導体 (ニッケル 201) とは異なり、ニッケル 200 は炭素含有量がわずかに高く (≤0.15 wt%) ため、適度な強度が得られますが、水素が豊富な環境や高温の腐食環境では粒界亀裂を避けるために注意が必要です。その完全なオーステナイト微細構造は、絶対零度に近い状態でも優れた延性と靭性を保証し、耐食性、導電性、加工性が重要な産業の定番となっています。この合金の重要な形態であるニッケル 200 線は、化学処理、エレクトロニクス、海洋工学、航空宇宙分野で広く使用されており、熱電対シース、電気コネクタ、化学センサー ワイヤ、低温ファスナーなど、軽度から中程度の過酷な環境でも一貫した性能が要求されるコンポーネントに優れています。

1. 化学組成 (標準、wt%)

UNS N02200 の化学組成は、ASTM B160 (ニッケルおよびニッケル合金の棒、棒、ワイヤー用) や ASME SB160 などの厳格な業界規格に準拠しており、耐食性と導電性を最適化するために高ニッケル純度と制御された不純物に重点を置いています。典型的な構成は次のとおりです。

要素

コンテンツ範囲 (wt%)

機能

ニッケル(Ni)

99.0 分

オーステナイト構造を安定させる主要なマトリックス元素として機能します。極低温での脆性から延性への転移を排除し、-253°Cまでの優れた靭性を保証します。

カーボン(C)

≤ 0.15

限られた固溶体強化により中程度の強度を提供します。水素に富む環境や腐食性の環境での炭化物 (Ni₃C) の析出を避けるために、制御された加熱/冷却が必要です。

鉄(Fe)

≤ 0.4

強磁性相(極低温性能を低下させる)の形成を回避し、粒界脆化を防ぐために最小限に抑えられています。ワイヤー製造時の熱間加工性を向上させるために限定されています。

銅(Cu)

≤ 0.2

熱伝導率を損なうことなく弱酸での耐食性をわずかに高める微量元素。延性の低下を避けるために制御されています。

マンガン(Mn)

≤ 0.3

溶融時の脱酸を助け、微細伸線の冷間加工性を向上させます。低温での脆性金属間化合物相の析出を避けるために厳密に制御されています。

シリコン(Si)

≤ 0.1

熱間加工中の酸化物の形成を減らします。超低含有量は、極低温または周期的な負荷サービスで応力集中器として機能する酸化物の介在物を防ぎます。

硫黄(S)

≤ 0.010

伸線および溶接中の熱間亀裂を避けるために厳密に制限されています。硫黄含有環境(H₂Sなど)での孔食のリスクを軽減します。

リン(P)

≤ 0.010

繰り返し荷重または極低温にさらされるコンポーネントにとって重大な懸念事項である粒界脆化を回避するように制御されます。

コバルト(Co)

≤ 0.2

特性への影響を最小限に抑えた微量元素。高いニッケル純度を維持し、極低温延性を維持するために制限されています。

酸素(O)

≤ 0.015

超低含有量は、疲労寿命を低下させ、耐食性を低下させる酸化物介在物(NiOなど)の形成を防ぎます。

2. 物性

ニッケル 200 ワイヤは、工業用ニッケル合金の中で最も高い熱伝導率と電気伝導率を備えた優れた物理的特性を示し、熱伝達および電気用途に最適です。主な特性(指定された温度で測定)は次のとおりです。

財産

価値

テスト条件

密度

8.89 g/cm³

室温(25°C)

融点範囲

1435 - 1455°C

-

熱膨張係数

13.5×10⁻⁶/°C

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

熱伝導率

90.9 W/(m・K)

25°C;195 W/(m・K)(-200°C)

電気抵抗率

0.069 × 10⁻⁶ Ω・m

25°C;0.015 × 10⁻⁶ Ω・m (-200°C)

弾性率

207 GPa

室温(引張);230GPa(-200°C)

ポアソン比

0.31

室温;0.33(-200°C)

キュリー温度

< -269°C

液体ヘリウム温度でも非強磁性性を保ちます(磁気および超電導アプリケーションに重要です)。

引張強度

≥ 480MPa

室温;≥ 820MPa(-200°C)

降伏強度(0.2%オフセット)

≥ 170MPa

室温;≥ 650MPa(-200°C)

伸長

≥ 45%

室温;≥ 35%(-200°C)

衝撃靭性(シャルピーVノッチ)

≥ 200 J

-200°C;-253°Cで脆性破壊なし

耐食性

1000時間の塩水噴霧試験(ASTM B117)に合格します。5%H₂SO₄に耐性(室温、孔食なし)

5% NaCl 溶液、35°C;希硫酸

3. ニッケル200線の製造工程

ニッケル 200 線の製造には、ニッケルの純度と不純物レベルを正確に制御するとともに、耐食性、導電性、延性を維持するための最適化された処理が必要です。主な手順は次のとおりです。

3.1 原料の溶解と鋳造(高純度フォーカス)

溶解: 高純度ニッケル (純度 99.99%) は、真空誘導溶解 (VIM) またはアルゴン脱気による空気誘導溶解 (AIM-AD) によって溶解されます。このプロセスにより、炭素含有量 (≤0.15 wt%) が制御され、ガス状不純物 (H₂ < 5 ppm, O₂ < 10 ppm), and removes non-metallic inclusions—critical for consistent corrosion performance and conductivity.

鋳造:溶融合金は、偏析を最小限に抑えるために小径インゴット(200〜500 kg)に鋳造され、1050〜1100°Cで6〜8時間均質化焼鈍されます。このステップにより、不純物の微細偏析が排除され、オーステナイト系の微細構造が微細化され、残留微量炭化物が溶解され、熱間加工用の材料が準備されます。

3.2 熱間加工と線材の製造

熱間鍛造と圧延:インゴットは950〜1050°Cで熱間鍛造されてビレットになり、次に熱間圧延されて線材(直径:6〜15 mm)になります。熱間加工は、酸化を防ぐために保護雰囲気(アルゴンまたは窒素)で行われます(酸素含有量を低く維持するために重要です)。ロッドは、細粒のオーステナイト構造を維持し、過剰な炭化物の形成を避けるために室温まで水冷されます。

スケール除去: 熱間圧延棒は超音波洗浄を受け、その後酸洗 (希硝酸) で表面酸化物を除去し、耐食性や導電性を低下させる可能性のある介在物を回避します。

3.3 冷間引抜(ワイヤー形成)

マルチパス冷間引抜: 線材は、ダイヤモンド金型を 7 - 11 パスで冷間引抜し、所望の直径 (通常は 0.05 mm - 5 mm) を実現します。各パスは直径を12〜18%小さくし、パス間の中間アニーリング(950〜1000°Cで30〜45分間、空冷)を行います。この焼きなまし工程により、加工硬化が緩和され、延性が回復し、導電性と耐食性を維持するために重要な過剰な炭化物析出がなくなります。

寸法制御: レーザー直径監視は、寸法変動が性能 (温度測定精度、電流伝送など) に影響を与える熱電対シースや電気コネクタなどのコンポーネントにとって重要な厳しい公差 (精密ワイヤの場合は ±0.01 mm) を維持するために、図面全体を通じて使用されます。

3.4 最終熱処理(安定性と性能の最適化)

ニッケル 200 ワイヤーは、その主要な特性を最大限に高めるために特殊な熱処理を受けています。

溶体化焼鈍:ワイヤーを1000〜1050°Cに1〜2時間加熱し、その後急速な水冷を行います。このステップにより、残留微量炭化物が溶解し、均一なオーステナイト系微細構造が確保され、耐食性と延性を維持するために重要な冷間引抜による加工硬化が排除されます。

応力緩和(オプション):繰り返し負荷または極低温用途で使用されるコンポーネントの場合、ワイヤーは600〜650°Cに1〜2時間加熱され、その後空冷されます。このステップにより、冷間引抜による残留応力が緩和され、使用中の応力腐食割れ (SCC) のリスクが軽減されます。

3.5 表面仕上げと品質検査

表面処理:

電解研磨: 高精度または電気用途の場合、ワイヤは硫酸硝酸溶液中で電解研磨され、滑らかな表面仕上げ (Ra ≤ 0.1 μm) が得られます。これにより、表面欠陥が除去され、接触抵抗が減少し(電気コネクタの場合)、汚染が排除されます。

不動態化: 導電性を損なうことなく、保管および取り扱い中の大気腐食に対する耐性を強化するためのオプションの硝酸不動態化。

洗浄: 化学または食品グレードの用途では、ワイヤは超高純度溶剤 (イソプロピル アルコール、脱イオン水) で洗浄され、すべての汚染物質が除去され、業界固有の純度基準を満たします。

品質管理:

化学分析:グロー放電質量分析(GDMS)により、ニッケル純度(≥99.0 wt%)と不純物レベル(Fe、O₂、C)が仕様を満たしていることを確認します。

機械的試験: 室温および -200°C での引張および衝撃試験。スプリングまたはコネクタの周期性能を検証するための疲労試験(10⁸サイクル)。

腐食試験: 耐食性を確認するための塩水噴霧試験 (ASTM B117) および 5% H₂SO₄ (室温) での浸漬試験。

非破壊検査: 渦電流検査 (亀裂やピットなどの表面欠陥の場合) および超音波検査 (内部欠陥の場合)。非強磁性を確認するための磁束漏れ試験。

寸法検査:精密線材の直径、真直度(≤0.1mm/m)、真円度を確認するための三次元測定機(CMM)。

導電率試験: 電気用途の電気抵抗率 (25°C で ≤0.069 ×10⁻⁶ Ω・m に適合) を検証するための 4 点プローブ試験。

4. 製品の用途

ニッケル 200 線は、耐食性、熱/電気伝導性、極低温靭性の優れた組み合わせにより、さまざまな業界で不可欠なものとなっています。

4.1 化学処理と石油化学産業

耐腐食性コンポーネント: 硫酸 (H₂SO₄)、硝酸 (HNO₃)、酢酸生成中の熱電対シース、センサー プローブ、および金網フィルター用の細いワイヤー (0.2 - 1.0 mm) は、適度な温度で酸化酸と還元性酸の両方に耐性があります。

クロールアルカリ産業: 電解槽コンポーネント (陰極リード線など) および塩水処理装置用のワイヤーは、塩化ナトリウム、塩水、塩素ガスによる腐食に耐性があり、長寿命を保証します。

医薬品製造:ミキシングブレードおよびろ過システム用のサニタリーワイヤーは、食品/医薬品との接触に関するFDA規格(21 CFR Part 177)に準拠しており、高純度で製品の汚染を回避します。

4.2 電子・電気工学

高導電性コネクタ: 航空宇宙、自動車、産業用電子機器の電気コネクタ用ワイヤ - 低電気抵抗率 (25°C で 0.069 × 10⁻⁶ Ω・m) により、低温でも効率的な電流伝送が保証されます。

熱管理:高出力電子機器(LEDアレイ、パワーインバーターなど)の熱交換器チューブおよび冷却ループ用のワイヤー—優れた熱伝導率(25°Cで90.9 W/(m・K)))が効率的に熱を放散します。

熱電対延長: タイプ K またはタイプ T 熱電対延長用のワイヤー - 標準的な熱電対材料と互換性があり、最大 315°C の正確な温度測定を提供します。

4.3 極低温工学とエネルギー貯蔵

液体窒素(LN₂)システム:LN₂貯蔵タンクセンサーとバルブステム用のワイヤーは、-196°Cで延性を維持し、液体窒素による腐食に抵抗します。

極低温ファスナー: 極低温機器 (凍結乾燥機など) の小径リベットおよびボルト用のワイヤー - 極低温靭性と優れた成形性を兼ね備えており、低温での脆性破壊を回避します。

超電導支持部品:低温超電導システムの構造支持用ワイヤー - 非強磁性特性により磁場との干渉を回避し、高純度により電流損失が低減されます。

4.4 航空宇宙と防衛

航空宇宙電気システム:航空機のワイヤーハーネスおよび衛星電源システム用のワイヤーは、ジェット燃料蒸気や宇宙真空による腐食に抵抗し、極端な温度サイクル(-60°C〜150°C)で導電性を維持します。

軍事機器:軍用車両および通信機器のセンサーケーブル用のワイヤーは、環境腐食(塩水噴霧、湿気)に耐性があり、過酷な現場条件で信頼性の高い性能を提供します。

4.5 海洋工学と消費財

船舶用電気部品:ボート配線および水中センサーケーブル用のワイヤー - 海水腐食(3.5%NaCl)および生物付着に耐性があり、海洋環境での耐用年数を延ばします。

家庭用電化製品: ハイエンド オーディオ ケーブルや精密機器用のワイヤ - 高純度により信号干渉が最小限に抑えられ、耐食性により長期間にわたって性能が維持されます。

結論

合金 200 (ニッケル 200 線、UNS N02200) は、優れた耐食性、熱/電気伝導性、極低温靭性が特徴の基礎となる高純度ニッケル合金線です。バランスの取れた化学的性質と簡単な製造プロセス (時効硬化は不要) により、腐食、脆性、または導電性の低下により標準的な金属が破損する化学処理、エレクトロニクス、極低温工学の用途にとって、信頼性が高くコスト効率の高い選択肢となります。炭素含有量がわずかに高いため、水素が豊富な環境では注意が必要ですが、軽度から中程度の攻撃的な条件下での性能は比類のないままです。マイクロエレクトロニクス用の超極細ワイヤ (直径 0.01 mm まで)、電力アプリケーション用の高導電性バリアント、構造コンポーネント用の大径ワイヤ (最大 8 mm) などのカスタム要件に対して、メーカーは最も要求の厳しい腐食、導電性、または低温の課題に対応するカスタマイズされたソリューションを提供しています。オリジナルの純ニッケル合金として、信頼性と性能が交渉の余地のない産業にとって頼りになる材料であり続けています。

の梱包 標準パッキング:

一般的なバルク包装には、パレットに積まれたプラスチック 5 ガロン/25 kg が含まれます。ペール缶、繊維、スチールドラムから1トンのスーパーサックまで、フルコンテナ(FCL)またはトラック積載(T / L)の数量。研究およびサンプル量、および吸湿性、酸化性、またはその他の空気に敏感な材料は、アルゴンまたは真空下でパッケージ化できます。溶液は、ポリプロピレン、プラスチック、またはガラスの瓶に梱包され、パレットに積まれた620ガロンの液体トートまで、ご要望に応じて特別なパッケージをご用意しています。