Apakah fluktuasi rasio nikel-tembaga di Monel 400 memengaruhi ketahanan terhadap korosi

Monel 400 adalah paduan tembaga-fasa padat-larutan nikel-dengan komposisi nominal standar sekitar 65% Ni, 33% Cu, dan sejumlah kecil elemen lainnya. Rasio nikel-tembaga adalah faktor inti yang menentukan ketahanan korosi mendasarnya, sehingga setiap penyimpangan dari kisaran yang ditentukan akan secara langsung memengaruhi kinerja anti-korosinya.

Dalam mengurangi lingkungan asam(seperti asam klorida non-pengoksidasi, asam sulfat, dan asam fluorida), nikel adalah elemen utama yang membuat paduan ini tahan terhadap korosi. Ini dapat membentuk film pasif yang stabil dan menahan erosi ion hidrogen. Ketika kandungan nikel terlalu rendah dan proporsi tembaga terlalu tinggi, kemampuan paduan untuk menahan asam pereduksi akan melemah secara signifikan. Film pasif menjadi kurang padat dan lebih rentan terhadap kerusakan lokal, yang menyebabkan percepatan korosi umum dan korosi intergranular.

Dalam lingkungan pengoksidasi dan larutan garam netral(termasuk air laut, yang merupakan skenario aplikasi paling umum dari Monel 400), tembaga bersinergi dengan nikel untuk meningkatkan ketahanan paduan terhadap korosi lubang, korosi celah, dan erosi ion klorida. Jika kandungan tembaga terlalu rendah dan nikel mendominasi secara berlebihan, ketahanan paduan terhadap klorida-yang disebabkan oleh korosi lokal akan menurun, sehingga lebih mungkin menghasilkan lubang dan korosi celah di lingkungan laut dan air payau.

Monel 400 mempertahankan struktur larutan-padat kubik yang berpusat pada permukaan-dalam rentang komposisi standarnya. Fluktuasi yang parah pada rasio nikel-tembaga dapat menyebabkan pengendapan fase kedua atau pembentukan struktur heterogen. Cacat struktural ini menjadi tempat yang disukai untuk memulai korosi, yang selanjutnya menurunkan ketahanan terhadap korosi secara keseluruhan dan lokal. Untuk aplikasi industri, rasio nikel-tembaga harus dikontrol secara ketat dalam rentang spesifikasi standar untuk memastikan ketahanan terhadap korosi yang konsisten dan andal.

Fosfor (P) dan sulfur (S) secara universal diakui sebagai pengotor sisa berbahaya di Monel 400, dan kandungannya harus dibatasi secara ketat dalam spesifikasi standar.

Belerang memiliki kelarutan padat yang sangat rendah dalam matriks-tembaga nikel Monel 400. Bahkan sejumlah kecil belerang akan bergabung dengan nikel dan unsur lainnya untuk membentuk senyawa eutektik-titik leleh-rendah, terutama nikel sulfida, yang sebagian besar tersebar pada batas butir.

Selama proses pengerjaan panas seperti penempaan dan pengerolan panas,-fasa sulfida batas butir ini akan meleleh sebelum waktunya, sehingga menghasilkan panas yang pendek-paduan ini rentan retak dan patah akibat tekanan termal, sehingga sangat mengurangi kemampuan pengerjaan panas dan hasil produksi.

Pemisahan sulfur pada batas butir juga merusak kontinuitas lapisan pasif dan integritas struktur batas butir. Hal ini meningkatkan sensitivitas korosi intergranular dan mengurangi stabilitas mekanik paduan di lingkungan korosif, sehingga kandungan sulfur biasanya dikontrol ke tingkat yang sangat rendah dalam produksi.

Fosfor juga memiliki kelarutan yang terbatas dalam Monel 400. Fosfor yang berlebihan akan terpisah pada batas butir dan membentuk fase fosfida yang rapuh, sehingga mengurangi plastisitas dan ketangguhan paduan, terutama ketangguhan impak pada ruangan dan suhu rendah.

Pemisahan fosfor dapat menyebabkan korosi intergranular dan retak korosi tegangan. Ini menghancurkan keseragaman film pasif permukaan, menciptakan perbedaan potensial elektrokimia pada batas butir, dan mempercepat pelarutan korosi lokal.

Meskipun bahaya fosfor relatif lebih ringan dibandingkan dengan sulfur, namun tetap merusak sifat mekanik dan ketahanan korosi pada paduan. Oleh karena itu, fosfor dan belerang dianggap sebagai pengotor berbahaya yang tidak dapat dihindari, dan batas atasnya ditentukan dengan jelas dalam standar material untuk menjamin kemampuan proses dan kinerja layanan Monel 400.