Для чего нужен никель: Что такое никель | Особенности и применение сплава

alexxlab | 29.06.2023 | 0 | Разное

Содержание

Что такое никель | Особенности и применение сплава

Главная
Статьи
Что такое никель: особенности цветного металла

Никель это — пластичный и ковкий металл, который имеет серебристо-белый цвет и при обычных условиях покрывается оксидной пленкой, защищающей от негативного воздействия окисления. Благодаря своим прекрасным техническим характеристикам материал нашел широкое применение в промышленности. В чем же особенности данного металла, и для чего нужен никель? Об этом мы и поговорим в нашей статье.

Классификация сплавов, или Что содержит никель

На сегодняшний день материал подразделяется на целый ряд марок:

HO, h2 — первичный металл, который содержит не менее 99,99% никеля и не менее 99,93% кобальта. Для получения используется метод электролиза.
h3, Н3, h5 — содержание никеля и кобальта составляет 99,8%, 98,7% и 97,6%. Чтобы получить данные сплавы, применяются методики электролиза, переплавки никелевого лома и огневого рафинирования.
HП1, НП2, HП3, НП4 — полуфабрикатный материал, который содержит 99,99%, 99,5%, 99,3% и 99,0% Ni и Co. Выпускают в виде проволоки, листов и лент.
НПА1, HПА2 — это анодный сплав никеля, содержание которого не менее 99,7%. Выпускается материал в виде листов и стержней.
HПАH — полуфабрикатный непассивирующийся сплав. Содержание металла — 99,4%.
HК0,2 — кремнистый состав, включающий 99,4%. Производится в форме проволоки.
НMц1, НMц2, HМц2,5, НMц5 — марганцевый сплав, в который входит не более 98,5% Ni.

Чем известен никель: технические особенности

Никель — это металл, который нашел широкое применение благодаря своим прекрасных техническим характеристикам. Его главная особенность заключается в способности вступать в реакцию с щелочами и кислотами, при этом сохраняя свою химическую инертность. Эта способность позволяет применять материал для производства кислотоупортных аппаратуры и резервуаров. Важно также отметить, что выпускаются сплавы, как правило, в виде листов, проволоки или прутков. А вот материал, измельченный до тонкого порошка, способен самовоспламениться на воздухе.

Еще одной особенностью является прекрасная устойчивость к коррозии. Именно по этой причине в производстве зачастую применяют методику никелирования (это нанесение цветного металла никеля на поверхности предметов). Кроме того, материал нередко используют в качестве легирующего компонента для сплавов, обеспечивая тем самым долговечность и высокую устойчивость к воздействию влаги.

Преимущества металла

Как отмечалось выше, материал характеризуется превосходными техническими показателями. Какими же еще достоинствами он обладает?

Довольно высокая прочность и устойчивость к механическим повреждениям;
Хорошая ковкость, гибкость и теплопроводность;
Устойчивость к воздействию влаги и высоких температур;
Долговечность;
Невысокая стоимость;

Что делают из никеля

Как правило, чистый металл используется довольно редко, а вот его сплавы применяются в самых разных сферах промышленности и производства. Одно из главных направлений — это изготовление высоколегированной нержавейки. Сплав из никеля, хрома и железа характеризуется превосходной прочностью и устойчивостью к окислению. Кроме того, составы сохраняют свои качества при длительном воздействии высоких температур.

Что изготовляют из никеля? Сплавы на основе данного материала незаменимы в пищевой промышленности, авиа- и машиностроении, нефтехимии и т.д. Никелесодержащая сталь прекрасно себя зарекомендовала в строительной сфере. Материал используется для изготовления входных групп, ограждений, перил и прочих конструкций. Также вы можете столкнуться с ним в быту: он активно применяется в производстве кранов, мебельной фурнитуры, смесителей и пр.

Узнайте больше о том, что изготавливают из никеля и какой это металл, на нашем сайте.

физические и химические свойства, применение. Сплав железа с никелем

Человечество, добывавшее медь в 17 веке, часто сталкивалось с веществом, похожим на медную руду. И только во второй половине 18 века достоинства этого «побочного» продукта были исследованы. Очень скоро металлурги выяснили, насколько ценным является никель для металлических сплавов, и какие широкие перспективы открывает его повсеместное применение.

Никель: описание

Очень тягучий, ковкий, этот серебристо-жёлтый металл сегодня добывают в сульфидных и никелевых рудах. На настоящее время выявлено 53 минерала, в которых содержится элемент Ni, и практически все они образовывались в условиях высоких температур и давления. Никель тяжело найти в живых организмах или поверхностных водах, однако он является частым спутником меди.

Никель: физические свойства

Никель – это очень пластичный металл, который прекрасно поддается обработке, в том числе давлением. Основные свойства:

плотность (при н. у.) – 8,902 г/см³
температура плавления – 1453°C (1726 K)
температура кипения – 2732°C (3005 K)

теплопроводность при 300 K – 90,9 Вт/(м·К)
модуль упругости – 196-210 ГПа
удельное электрическое сопротивление – 0,0684 мкОм∙м

Ферромагнитные свойства никеля делают этот металл непременным атрибутом магнитных сплавов и материалов, для которых характерно минимальное значение коэффициента теплового расширения.

Никель: химические свойства

Никель можно отнести к металлам средней химической активности. Для него характерно медленное замещение водорода в кислотах, поэтому он стоек к образованию коррозий, а также достаточно устойчив в воде, щелочах и на воздухе. Своей химической стойкости никель обязан довольно плотной защитной оксидной пленке.

Химический элемент Ni может образовывать два оксида и два гидроксида:

оксид NiO
оксид Ni₂O₃
гидроксид Ni(OH)₂
гидроксид Ni(OH)₃

Чтобы растворить никель, его порошок помещают в азотную или горячую концентрированную серную кислоту:

3Ni+8HNO3 = 3Ni(NO3)2+2NO+4h3O

Ni+2h3SO4 = NiSO4+SO2+2h3O

Сплав железа с никелем

Сочетание «железо-никель» является достаточно удачным, причем сплав с 36% никеля и 64% железа имеет собственное название – инвар. Данное вещество обладает однофазной внутренней структурой, характеризуется высокой плотностью (8130 кг/м³) и относительно небольшим температурным коэффициентом линейного расширения. Основные сферы применения сплава «железо плюс никель» – детали часовых механизмов, эталоны длины, мерные проволоки, несущие конструкции лазеров и др.

Применение никеля

Для чего нужен никель в наши дни? Элемент Ni, который тонкой пленкой наносится на металлы, надежно защищает их от коррозии (никелирование). Также никель участвует в создании разнообразных жаропрочных сплавов, аккумуляторов и химических катализаторов. Этот металл востребован медициной (протезирование) и производителями монет. Наконец, он является «участником» различных процессов, касающихся радиационных технологий (крайтроны и детекторы электронного захвата).

Никель (Ni) – Химические свойства, воздействие на здоровье и окружающую среду

Никель серебристо-белого цвета. твердый, ковкий и пластичный металл. Он относится к группе железа и приобретает высокую полировку. Это довольно хороший проводник тепла и электричества. В своих привычных соединениях никель двухвалентен, хотя и принимает другие валентности. Он также образует ряд сложных соединений. Большинство соединений никеля имеют синий или зеленый цвет. Никель медленно растворяется в разбавленных кислотах, но, подобно железу, становится пассивным при обработке азотной кислотой. Мелкодисперсный никель адсорбирует водород.

Области применения

Никель в основном используется для получения сплавов. Никелевые сплавы характеризуются прочностью, пластичностью, стойкостью к коррозии и нагреву. Около 65 % никеля, потребляемого в западном мире, используется для производства нержавеющей стали, состав которой может варьироваться, но обычно это железо с примерно 18 % хрома и 8 % никеля. 12 % всего потребляемого никеля идет на жаропрочные сплавы. Остальные 23% потребления распределяются между легированной сталью, аккумуляторными батареями, катализаторами и другими химическими веществами, чеканкой монет, литейными изделиями и гальванопокрытием.
Никель прост в обработке и может быть вытянут в проволоку. Он устойчив к коррозии даже при высоких температурах и по этой причине используется в газовых турбинах и ракетных двигателях. Монель представляет собой сплав никеля и меди (например, 70 % никеля, 30 % меди со следами железа, марганца и кремния), который не только твердый, но и может противостоять коррозии в морской воде, поэтому он идеально подходит для изготовления гребных валов лодок. и опреснительные установки.

Никель в окружающей среде

Большая часть никеля на Земле недоступна, потому что она заперта в железно-никелевом расплавленном ядре планеты, которое на 10 % состоит из никеля. Общее количество никеля, растворенного в море, оценивается примерно в 8 миллиардов тонн. Органические вещества обладают сильной способностью поглощать металл, поэтому уголь и нефть содержат значительные количества. Содержание никеля в почве может составлять от 0,2 до 450 частей на миллион в некоторых глинистых и суглинистых почвах. В среднем около 20 частей на миллион. Никель содержится в некоторых бобах, где он является важным компонентом некоторых ферментов. Другим относительно богатым источником никеля является чай, содержащий 7,6 мг/кг сухих листьев.
Никель встречается в сочетании с серой в миллерите, с мышьяком в минерале никколите и с мышьяком и серой в никелевом блеске. Большинство руд, из которых извлекают никель, представляют собой сульфиды железа и никеля, например пентландит. Металл добывается в России, Австралии, Новой Каледонии, Кубе, Канаде и ЮАР. Годовая добыча превышает 500 000 тонн, а легкоизвлекаемых запасов хватит не менее чем на 150 лет.

Никель представляет собой соединение, которое встречается в окружающей среде только в очень малых количествах. Люди используют никель для самых разных целей. Наиболее распространенным применением никеля является использование в качестве ингредиента стали и других металлических изделий. Его можно найти в обычных металлических изделиях, таких как ювелирные изделия.

Пищевые продукты естественным образом содержат небольшое количество никеля. Шоколад и жиры, как известно, содержат очень много. Поглощение никеля увеличится, когда люди будут есть большое количество овощей из загрязненных почв. Известно, что растения накапливают никель, и в результате поглощение никеля из овощей будет значительным. Курильщики имеют более высокое поглощение никеля через легкие. Наконец, никель можно найти в моющих средствах.
Люди могут подвергаться воздействию никеля при вдыхании воздуха, питьевой воде, употреблении пищи или курении сигарет. Контакт кожи с почвой или водой, загрязненной никелем, также может привести к воздействию никеля. В небольших количествах никель необходим, но когда поглощение слишком велико, он может представлять опасность для здоровья человека.
Поглощение слишком больших количеств никеля имеет следующие последствия:
– Более высокая вероятность развития рака легких, рака носа, рака гортани и рака предстательной железы
– Болезнь и головокружение после воздействия газообразного никеля
– Эмболия легких
– Респираторные недостаточность
– Врожденные дефекты
– Астма и хронический бронхит
– Аллергические реакции, такие как кожная сыпь, в основном от ювелирных изделий
– Заболевания сердца
Пары никеля раздражают дыхательные пути и могут вызывать пневмонит. Воздействие никеля и его соединений может привести к развитию дерматита, известного как «никелевый зуд», у сенсибилизированных людей. Первым симптомом обычно является зуд, который возникает за 7 дней до кожной сыпи. Первичная кожная сыпь эритематозная или фолликулярная, за которой может следовать изъязвление кожи. Чувствительность к никелю, однажды приобретенная, кажется, сохраняется неопределенно долгое время.
Канцерогенность. Никель и некоторые соединения никеля внесены в список Национальной токсикологической программы (NTP) как канцерогены. Международное агентство по изучению рака (IARC) отнесло соединения никеля к группе 1 (есть достаточные доказательства канцерогенности для человека) и никель к группе 2B (агенты, которые могут быть канцерогенными для человека). OSHA не регулирует никель как канцероген. Никель включен в Уведомление ACGIH о предполагаемых изменениях как категория A1, подтвержденный канцероген для человека.
Никель выбрасывается в воздух электростанциями и мусоросжигательными заводами. Затем он осядет на землю или упадет после реакции с каплями дождя. Обычно удаление никеля из воздуха занимает много времени. Никель также может попасть в поверхностные воды, если он является частью сточных вод.
Большая часть всех соединений никеля, выбрасываемых в окружающую среду, адсорбируется на отложениях или частицах почвы и в результате становится неподвижной. Однако в кислых грунтах никель становится более подвижным и часто вымывается в грунтовые воды.
Существует немного информации о воздействии никеля на другие организмы, кроме человека. Мы знаем, что высокие концентрации никеля в песчаных почвах могут явно повредить растениям, а высокие концентрации никеля в поверхностных водах могут снизить скорость роста водорослей. Микроорганизмы также могут страдать от снижения роста из-за присутствия никеля, но обычно через некоторое время у них развивается устойчивость к никелю.
Никель в небольших количествах является важным пищевым продуктом для животных. Но никель благоприятен не только как необходимый элемент; это также может быть опасно, когда превышены максимально допустимые количества. Это может вызвать различные виды рака на разных участках тела животных, в основном тех, которые живут вблизи нефтеперерабатывающих заводов.
Никель не накапливается в растениях или животных. В результате никель не будет биоувеличивать пищевую цепочку.
Теперь загляните на нашу страницу о никеле и воде
Вернуться к периодической таблице
Рекомендуемая суточная доза никеля
Tech Steel & Materials 10 фактов о никелевом элементе
Май
03
2021
Атрибуция: Materialscientist at English Wikipedia
Никель (NI) является одним из самых распространенных материалов на Земле. Это также один из самых широко используемых материалов на планете. Большая часть никеля находится в ядре планеты, на глубине более 1800 миль под земной корой. Серебристо-белый материал с легким золотым оттенком, никель имеет относительную атомную массу 58,69, плотность 8,9 г/см³ и температуру плавления 1455°C. Температура кипения 2730°С. Этот универсальный пластичный материал находит широкое применение в промышленности благодаря своей твердости, хорошей пластичности, магнитной и коррозионной стойкости. Кроме того, его можно полировать для определенных целей.

Номер 28 в Периодической таблице, никель был идентифицирован и выделен как элемент в 1751 году бароном Акселем Фредриком Кронштедтом. Шведский минералог и химик назвал элемент купферникель , потому что он нашел его в породе, напоминающей медную (купер) руду, и потому что горняки думали, что злые духи породы (никель) затрудняют извлечение меди. Сегодня никель используется во всем: от монет, аккумуляторов, реактивных двигателей и оптических приборов до медицинского оборудования, электроплит, машин и всего, что между ними. Никель также является важным микроэлементом, обнаруженным у некоторых животных. Без него они умрут.
Десять фактов о никеле
Ниже приведены десять малоизвестных фактов о никеле:
Две трети добываемой первичной никелевой руды идет на производство нержавеющей стали.

Никель является одним из трех элементов, ферромагнитных при комнатной температуре.
Мировой запас никеля оценивается почти в 300 миллионов тонн.
Больше всего никеля используется в сплавах, включая нержавеющую сталь (65%), а также жаропрочные сплавы и сплавы цветных металлов (20%).
Американская пятицентовая монета состоит только из 25% никеля и 75% меди по весу.
Почти 80% исторически добываемого никеля было добыто за последние три десятилетия.
На Австралию, Индонезию, Южную Африку, Россию и Канаду приходится более 50% мировых ресурсов никеля.
Пивные кеги из нержавеющей стали на основе никеля часто служат 30-40 лет.
Почти 80% чистого никеля, используемого в США, перерабатывается в сплавы.
Никель в 100 раз более концентрирован под Землей, чем в ней.
Является ли сплав никеля магнитным?

Никель является одним из четырех ферромагнитных материалов, наряду с железом, кобальтом и гадолинием. Ферромагнетизм является самым сильным типом магнетизма, наряду с аналогичным эффектом ферримагнетизма. Никель имеет более высокую восприимчивость к намагничиванию, чем многие другие материалы. Сила магнетизма материалов зависит от приложенного намагничивающего поля. Намагниченность может остаться даже после снятия приложенного поля. Железо является прекрасным примером этого эффекта и связано с параллельным магнитным выравниванием соседних атомов.
Магнитные свойства никеля высоки из-за параллельного расположения диполей. Однако его магнетизм изменяется после достижения температуры Кюри (TC) или точки Кюри, которая в случае никеля составляет 358 °C (676 °F). Затем он перестает быть ферромагнитным и становится парамагнитным. Это означает, что он слабо притягивается к полюсам магнита, не сохраняя никакого постоянного магнетизма. Магнитные моменты никеля, которые относятся к магнитной силе материала, меньше, но сильнее и здоровее, чем у железа.

Использование никеля в сплавах
Немногие вещи сделаны из чистого никеля. Вместо этого он сочетается с другими материалами для создания сплавов. Состав сплава является ключом к его притяжению магнитом. Сплавы с содержанием от 72% до 83% обладают лучшими магнитомягкими свойствами, а это значит, что можно легко намагничивать и размагничивать деталь, изготовленную из этого материала. Мю-металл, например, представляет собой магнитомягкий сплав, содержащий около 75% никеля и 15% железа, а также медь и молибден. Этот сплав обладает высокой проницаемостью. Это позволяет защищать высокочувствительное электронное оборудование от статических или низкочастотных магнитных полей. Однако сплавы нержавеющей стали не могут притягиваться к магниту.
Никель
широко используется в качестве сплава из-за его устойчивости к высоким температурам, коррозии и ржавчине, а также других свойств. Сплавы на основе никеля широко используются в авиационной, морской, химической, электронной, медицинской и энергетической промышленности. Например, Inconel® представляет собой никель-хромовый сплав, обеспечивающий превосходную коррозионную стойкость при высоких температурах.