1. Reaksi Paduan Monel dengan Oksigen pada Suhu Tinggi
Nikel bereaksi secara istimewa dengan oksigen untuk membentukNiO(nikel oksida), lapisan oksida padat yang awalnya bertindak sebagai penghalang untuk memperlambat oksidasi lebih lanjut.
Ketika suhu melebihi600 derajat, atom tembaga berdifusi keluar melalui lapisan NiO dan teroksidasi membentukCu₂O(oksida tembaga) danCuO(kupri oksida). Oksida tembaga ini kurang padat dibandingkan NiO dan memiliki daya rekat yang lemah pada matriks paduan.
Elemen jejak seperti besi dan mangan dalam paduan juga teroksidasi membentuk Fe₂O₃ dan MnO, yang didistribusikan dalam lapisan oksida.
Degradasi Ketahanan Korosi: The mixed oxide layer (NiO-Cu₂O-CuO) becomes porous and prone to cracking at high temperatures (>600 derajat). Hal ini memungkinkan oksigen menembus ke dalam matriks paduan, memicu oksidasi internal dan mengurangi ketahanan paduan terhadap media korosif lainnya (misalnya air laut, asam) dalam servis selanjutnya.
Pengurangan Sifat Mekanik: Oksidasi menyebabkan hilangnya material pada permukaan paduan dan menciptakan konsentrasi tegangan pada antarmuka-paduan oksida. Hal ini menyebabkan penurunan kekuatan tarik dan keuletan pada paduan Monel. Saat terkena pembebanan siklik suhu tinggi, lapisan oksida terkelupas berulang kali, sehingga mempercepat kegagalan kelelahan.
Ketidakstabilan Dimensi: Pemuaian volumetrik terjadi selama pembentukan oksida, mengakibatkan kekasaran permukaan dan penyimpangan dimensi komponen paduan, sehingga merugikan aplikasi rekayasa presisi.
2. Reaksi Paduan Monel dengan Belerang pada Suhu Tinggi
Nikel bereaksi dengan belerang membentukNiS(nikel sulfida) dan turunannya (Ni₃S₂). Sulfida ini memiliki titik leleh yang rendah (NiS meleleh pada 797 derajat ), dan ketika suhu melebihi 600 derajat , mereka membentuk fase cair yang menembus sepanjang batas butir paduan.
Tembaga dalam paduan bereaksi dengan belerang membentukCu₂S(tembaga sulfida), yang juga menunjukkan karakteristik penetrasi batas butir.
Reaksi belerang dengan paduan tidak membentuk lapisan pelindung; sebaliknya, ia terus menerus mengikis matriks melalui difusi batas butir.
Penggetasan Batas Butir: Cairan NiS dan Cu₂S menembus batas butir sehingga melemahkan kekuatan ikatan antar butir. Hal ini menyebabkan paduan menunjukkan kerapuhan yang signifikan pada suhu tinggi, sehingga menyebabkanfraktur intergranularbahkan di bawah tekanan rendah.
Sinergi Korosi yang Dipercepat: Produk sulfidasi merusak integritas lapisan oksida. Dalam lingkungan yang mengandung oksigen dan belerang, paduan tersebut mengalami oksidasi dan sulfidasi secara simultan, membentuk campuran oksida dan sulfida yang lepas. Hal ini mengakibatkan alaju korosi 5–10 kali lebih tinggidibandingkan dalam lingkungan oksidasi atau sulfidasi tunggal.
Hilangnya-Resistensi Creep pada Suhu Tinggi: Creep adalah mode kegagalan utama paduan Monel dalam-aplikasi penahan beban-suhu tinggi. Sulfidasi-kerusakan batas butir yang disebabkan mengurangi ketahanan mulur paduan, sehingga memperpendek masa pakainya pada suhu tinggi.
3. Implikasi Rekayasa Praktis
Menerapkan lapisan anti-oksidasi dan anti-sulfidasi (misalnya, lapisan difusi aluminium, lapisan keramik).
Mengontrol atmosfer sekitar untuk mengurangi kandungan oksigen dan sulfur.
Memilih kadar Monel yang dimodifikasi (misalnya, Monel K-500 dengan tambahan aluminium dan titanium untuk memperkuat presipitasi) untuk meningkatkan stabilitas suhu tinggi.
