Werkstoffe & Legierungen W3D-MAT-14 ISO/ASTM 52900 Validiert

Monel 400 & K-500: Nickel-Kupfer-Legierungen im 3D-Druck

Additive Fertigung von Monel 400 (2.4360) und Monel K-500 (2.4375): Extreme Beständigkeit gegen Flusssäure und Seewasser, nicht-magnetische Eigenschaften, Schiffbau & Öl-Gas.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 8 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Technische Kernaussagen Normativer Status: Valide

Monel-Legierungen (Nickel-Kupfer-Systeme, ca. 63 % Ni, 30 % Cu) zählen zu den korrosionsbeständigsten Metallen überhaupt. Während Monel 400 (2.4360) als feste Mischkristalllegierung unübertroffene Duktilität und Resistenz gegen Flusssäure, Schwefelsäure und strömendes Meerwasser bietet, wird Monel K-500 (2.4375) durch Zusätze von Aluminium und Titan ausscheidungsgehärtet. Im 3D-Druck (LPBF und DED) eröffnen Monel-Werkstoffe neue Freiheiten für nicht-magnetische Unterwasser-Sensorgehäuse, Offshore-Ventilblöcke und Chemiepumpen.

  • Absolut immun gegen Lochfraß und Spannungsrisskorrosion in strömendem und stehendem Meerwasser.
  • Monel K-500 erreicht durch Ausscheidungshärtung Streckgrenzen von über 750 MPa bei voller Zähigkeit.
  • Vollständig unmagnetisch: Idealer Werkstoff für Marine-U-Boot-Sensorik und Richtbohrwerkzeuge.
  • Hervorragend widerstandsfähig gegen hochaggressive Flusssäure (HF) und alkalische Laugen.
Nickelgehalt
ca. 63 - 67 %
Kupfergehalt
ca. 27 - 33 %
Streckgrenze K-500
> 750 MPa (ausgelagert)
Permeabilität
µ_r < 1.01 (unmagnetisch)

Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich

ISO/ASTM 52900
Kriterium Monel 400 (as-built LPBF) Monel K-500 (ausgelagert) Edelstahl 316L
Festigkeitsmechanismus Fester Mischkristall Gamma-Prime Ausscheidungen Kaltverfestigung / Gefüge
Zugfestigkeit Rm 550 - 650 MPa 950 - 1.100 MPa 580 - 680 MPa
Streckgrenze Rp0.2 300 - 380 MPa 750 - 850 MPa 450 - 520 MPa
Flusssäure-Resistenz Hervorragend Hervorragend Völlig ungeeignet (Zersetzung)
Biofouling-Hemmung Sehr stark (Kupferionen) Sehr stark Gering (Algenbewuchs)
01

Verarbeitungsparameter im Laser-Schmelzbad

Das Nickel-Kupfer-System besitzt ein kontinuierliches Mischkristallgitter ohne Phasensprünge, was das Risiko von Erstarrungsrissen minimiert. Durch den Kupferanteil liegt die Wärmeleitfähigkeit jedoch höher als bei reinem Nickel, weshalb eine leicht erhöhte Volumenenergiedichte (VED ca. 65 - 80 J/mm3) gewählt werden muss, um Bindefehler zu vermeiden.

02

Nicht-magnetische Anwendungen in der Marinetechnik

In der Marine-Verteidigungstechnik (Minensuchboote, U-Boot-Ortung) dürfen metallische Komponenten kein magnetisches Streufeld erzeugen. Monel K-500 behält seine Unmagnetizität (relative Permeabilität unter 1.01) bis hinab zu kryogenen Temperaturen (-100 °C). Mittels LPBF werden hydrodynamische Messsonden und Ruderbeschläge direkt gedruckt.

03

Flusssäure-Alkylierungsanlagen in Raffinerien

In Erdölraffinerien ist Flusssäure der aggressivste Katalysator. Titan und fast alle Edelstähle werden innerhalb kürzester Zeit korrosiv aufgelöst. Monel bildet eine schützende Kupfer-Nickel-Fluorid-Passivschicht. Mit 3D-Druck können komplexe Mischdüsen und Sicherheitsventile ohne Schweißnähte aus einem Guss gefertigt werden.

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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie wird Monel K-500 wärmebehandelt?
Nach dem 3D-Druck erfolgt ein Lösungsglühen bei 980 °C mit Wasserabschreckung, gefolgt von einer Warmauslagerung bei 580 °C für 16 Stunden mit langsamer Ofenabkühlung.
Neigt Monel zu Spannungsrisskorrosion?
Monel 400 ist praktisch immun gegen Chlorid-Spannungsrisskorrosion. In Belüftetem ammoniakhaltigem Milieu sollte jedoch Spannungsarmglühen durchgeführt werden.
Ist Monel-Pulver recyclingfähig?
Ja, das Pulver ist oxidationsstabil und kann bei sauberer Schutzgasführung mehr als 15 Mal ohne chemische Qualitätsverluste gesiebt und wiederverwendet werden.

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