Nickel is a versatile metal that is found in abundance in the earth’s crust and core. First discovered and isolated by Axel Fredrik Cronstedt, a Swedish chemist and mineralogist, nickel exhibits several desirable properties that render it useful in industrial applications. For one, nickel is highly ductile and is valuable as an alloying element to alter the properties of other metals. For example, grades of stainless steel can be created by the addition of nickel to produce alloys that offer corrosion resistance and high-temperature endurance, making them ideal for uses in chemical plants where exposure to caustic substances may be expected.
この記事では、一般的に入手可能なニッケル合金の種類についてレビューします。ニッケル合金の定義は、ニッケルが主要な元素（すなわち、合金中で最も濃度が高い金属）であるものを指します。.
ニッケルの性質
化学記号はNiで、銀白色の外観を持ち、原始的な元素です。面心立方晶格構造を持ち、常温で磁性を示します。キュリー温度は253℃（487°F）です。以下の表1は、ニッケルの他の主要な物理的性質と特徴をまとめたものです。.
表1 – ニッケル（Ni）の特性と性質
特徴
値
原子番号
28
原子量
58.69
融点
1453℃
沸点
2730℃
リサイクル/回収可能
はい
密度
25℃で8.90 g/cm3
キュリー温度
253℃
音の透過性
常温で4,900 m/s
熱膨張係数
13.4 μm/(m-℃)
熱伝導率の係数
90.9 W/(m-℃)
電気抵抗率
69.3 nΩ・m @20℃
ヤング率
200 GPa
体積弾性率
180 GPa
剪断弾性率
76 GPa
ポアソン比
0.31
モース硬度
4.0
ビッカース硬さ
638 MPa
Common Types of Nickel Alloys
ニッケルは銅、クロム、鉄、モリブデンなどのほとんどの金属と容易に合金化できます。ニッケルを他の金属に添加することで、耐腐食性や耐酸化性の向上、高温性能の向上、熱膨張係数の低減など、望ましい特性を持つ合金を作ることができます。.
以下のセクションでは、これらのニッケル合金の各タイプに関する情報を提供します。.
ニッケル-鉄合金
ニッケル-鉄合金は、熱膨張率が低いことが求められる用途で機能します。Invar 36®は、Nilo 6®やPernifer 6®の商標名でも販売されており、熱膨張係数は炭素鋼の約1/10です。この高い寸法安定性により、ニッケル-鉄合金は精密測定機器やサーモスタット棒などの用途に適しています。より高濃度のニッケルを含む他のニッケル-鉄合金は、トランスフォーマー、インダクター、記憶装置などの軟磁性が重要な用途に使用されます。.
ニッケル-銅合金
ニッケル-銅合金は、海水や塩水による腐食に非常に耐性があり、海洋用途での使用に適しています。例として、Monel 400®は、Nickelvac® 400やNicorros® 400の商標名でも販売されており、海洋配管システム、ポンプシャフト、海水バルブに使用されることがあります。この合金は、最小濃度が63%のニッケルと28-34%の銅を含みます。.
ニッケル-モリブデン合金
ニッケル-モリブデン合金は、塩酸、塩化水素、硫酸、リン酸などの強酸やその他の還元剤に対して高い耐薬品性を持ちます。このタイプの合金、例えば Alloy B-2® の化学組成は、モリブデンが29-30%、ニッケルが66-74%の範囲です。用途にはポンプやバルブ、ガスケット、圧力容器、熱交換器、配管製品などがあります。.
ニッケル-クロム合金
ニッケル-クロム合金は、耐腐食性、耐高温強度、電気抵抗の高さで評価されています。例えば、NiCr 70/30（別名：Ni70Cr30、Nikrothal 70、Resistohm 70、X30H70）は融点1380°C、電気抵抗率は1.18 μΩ・mです。トースターやその他の電気抵抗ヒーターの加熱素子に使用されます。ワイヤー形態ではニクロム®ワイヤーとして知られています。.
ニッケル-クロム-鉄合金
ニッケル-クロム-鉄合金は、これらの元素を組み合わせて酸化や高温腐食に耐える合金を作り出します。合金800は、Incoloy 800®、Ferrochronin® 800、Nickelvac® 800、Nicrofer® 3220の商標名で販売され、石油化学炉のクラッカーチューブや電気加熱素子のシース材料として使用されます。これらの合金は、高温でのクリープや破断特性も最適化されており、一般的に鉄の高濃度によりステンレス鋼に分類されます。.
ニッケル-クロム-モリブデン合金
ニッケル-モリブデン合金と類似した用途を持ち、特に塩酸や硫酸などの還元性酸に対して高い耐腐食性を示します。代表的な合金は Alloy C-276（Hastelloy C276®、Nickelvac® HC-276、Inconel® 276、Nicrofer® 5716）です。この合金は、排煙ガス処理のスタックライナー、ダクト、スクラバー、化学処理用の熱交換器、蒸発器、反応容器などに使用されます。主成分はニッケルで、モリブデン15-17%、クロム14.5-16.5%、鉄4-7%、タングステン3-4.5%、その他の元素も微量含まれます。.
ニッケル-クロム-コバルト合金
これらのニッケル合金は、クロムとモリブデンを添加してクリープ破断強度を向上させています。例として合金617があり、Inconel 617®やNicrofer® 617の商標名で販売され、クロム20-24%、コバルト10-15%、モリブデン8-10%、最低ニッケル含有量44.5%を持ちます。これらの合金は、工業炉の部品、ガスタービン、硝酸の生成用触媒格子支持体、化石燃料生産施設などに使用されます。.
ニッケル-チタン合金
ニッケル-チタン合金は、形状記憶特性を持つシェイプ保持性を特徴とします。高温でこの合金から形状を形成し、低温で変形させると、合金は初期の形状を記憶し、加熱によりその形状に再形成されます。合金の組成を制御することで、遷移温度を調整可能です。これらの合金は、超弾性特性を利用して、地震による建物への衝撃吸収などの用途に活用されます。.
ニッケル合金の形状
ニッケル合金の供給者は、一般的に以下のような形状で提供しています：
角度
ボール
パイプ
チューブ
バー
ビレット
インゴット
チャネル
コイル
ワイヤー
ロッド
シート
プレート
ストリップ
フランジ
鍛造品
パイプフィッティング
鍛造リング、ビレット、ブロックなどの他の材料形態の選択肢は、見積もりにより供給者から入手可能な場合があります。.
一般的なニッケル合金の商標名
以下の表2には、市場で販売されているニッケル合金の一般的な商標名の一部が示されています。.
表2 – 一般的なニッケル合金の種類と商標名
名称 合金タイプ 代替商標名
ニッケル200 99% + 純ニッケル ニッケル99.2
ニッケル201 99% + 純ニッケル ニッケル201、LCニッケル99.2
モネル400® ニッケル-銅 ニッケルバク® 400、ニコロス® 400
モネルR405® ニッケル-銅
モネルK500® ニッケル-銅
インコネル600® ニッケル-クロム-鉄 ニッケルバク® 600、フェロクロニン® 600
インコネル601® ニッケル-クロム-鉄 ピロメット® 601、ニクロフェール® 601
インコネル617® ニッケル-クロム-コバルト ニクロフェール® 617
インコネル625® ニッケル-クロム-鉄 チョルニン® 625、アルテム® 625、ニッケルバク® 625、ヘインズ® 625 ニクロフェール® 6020
インコネル718® ニッケル-クロム-鉄 ニクロフェール® 5219、アルヴァック® 718、ヘインズ® 718、アルテム® 718
インコネルX750® ニッケル-クロム-鉄 ヘインズX750®、ピロメット®X750、ニッケルバク®X750、ニクロス® 7016
インコロイ800® ニッケル-クロム-鉄 フェロクロニン® 800、ニッケルバク® 800、ニクロフェール® 3220
インコロイ825® ニッケル-クロム-鉄 ニッケルバク® 825、ニクロフェール 4241®
ハステロイC22® クロム-モリブデン-タングステン インコネル® 22、ニクロフェール® 5621
ハステロイC276® ニッケル-クロム-モリブデン ニッケルバク® HC-276、インコネル® 276、ニクロフェール® 5716
ハステロイB2® ニッケル-クロム-モリブデン ニモフェール® 6928
ハステロイX® ニッケル-クロム-鉄-モリブデン ニッケルバク® HX、ニクロフェール® 4722、アルテム® HX、インコネル® HX
ヴァスコマックス® C250 ニッケル-コバルト-モリブデン マレージングC250™、マレージング250™
ヴァスコマックス® 300 ニッケル-コバルト-モリブデン マレージング300、マレージングC300®、ヴァスコマックス® C300
ヴァスコマックス® C350 ニッケル-コバルト-鋼 マレージングC350™
ルネ® 41 ニッケル-クロム
マルチメット® N155 ニッケル-クロム-コバルト
ワスパロイ25™ ニッケル-コバルト
インバール36® ニッケル-鉄 ニロ 6®、ペルニフェル 6®
インバー 42® ニッケル-鉄 ニロ 42®
概要
This article provided a brief review of the more common types of nickel alloys and their uses. For information on other products.
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