Uutiset - Kaupallisesti puhdasta nikkeliä

Kemiallinen kaava

Käsiteltävät aiheet

Tausta

Kaupallisesti puhdas tainikkeliseosteista nikkeliälöytää tärkeimmät sovellusalueensa kemianteollisuudessa ja elektroniikassa.

Korroosionkestävyys

Koska puhdas nikkeli kestää korroosiota, erityisesti erilaisia pelkistäviä kemikaaleja ja etenkin emäksisiä emäksiä, nikkeliä käytetään tuotteiden laadun ylläpitämiseen monissa kemiallisissa reaktioissa, erityisesti elintarvikkeiden jalostuksessa ja synteettisten kuitujen valmistuksessa.

Kaupallisesti puhtaan nikkelin ominaisuudet

VerrattunanikkeliseoksetKaupallisesti puhtaalla nikkelillä on korkea sähkönjohtavuus, korkea Curie-lämpötila ja hyvät magnetostriktiiviset ominaisuudet. Nikkeliä käytetään elektroniikkajohdoissa, akkujen osissa, tyratroneissa ja sytytyselektrodeissa.

Nikkelillä on myös hyvä lämmönjohtavuus. Tämä tarkoittaa, että sitä voidaan käyttää lämmönvaihtimissa korrosoivissa ympäristöissä.

Taulukko 1. OminaisuudetNikkeli 200, kaupallisesti puhdas laatu (99,6 % Ni).

Kiinteistö	Arvo
Hehkutettu vetolujuus 20 °C:ssa	450MPa
Hehkutettu 0,2 %:n vetojännitys 20 °C:ssa	150MPa
Venymä (%)	47
Tiheys	8,89 g/cm3
Sulamisalue	1435–1446 °C
Ominaislämpö	456 J/kg °C
Curie-lämpötila	360°C
Suhteellinen läpäisevyys	Alkuperäinen	110
	Maksimi	600
Hyötysuhde laajenemisen yhteydessä (20–100 °C)	13,3 × 10⁻⁶ m/m°C
Lämmönjohtavuus	70 W/m²°C
Sähköresistiivisyys	0,096 × 10⁻⁶ ohmia m

Nikkelin valmistus

Hehkutettunikkelion alhainen kovuus ja hyvä venyvyys. Nikkelillä, kuten kullalla, hopealla ja kuparilla, on suhteellisen alhainen muokkauslujittumisnopeus, eli se ei yleensä kovaksi ja haurastu taivutettaessa tai muuten muodonmuutosta aiheuttaen kuten useimmat muut metallit. Nämä ominaisuudet yhdistettynä hyvään hitsattavuuteen tekevät metallista helpon työstää valmiiksi tuotteiksi.

Nikkeli kromipinnoituksessa

Nikkeliä käytetään myös usein pohjamaalina koristekromipinnoituksessa. Raaka-aine, kuten messinki- tai sinkkivalu tai teräslevypuristus, pinnoitetaan ensin kerroksella nikkeliä.nikkelinoin 20 µm paksu. Tämä antaa sille korroosionkestävyyden. Viimeinen kerros on erittäin ohut kromikerros (1–2 µm), joka antaa sille värin- ja tummumiskestävyyden, jota yleensä pidetään toivottavampana pinnoitetussa tuotteessa. Pelkän kromin korroosionkestävyys olisi hyväksymätön kromigalvanoinnin yleensä huokoisen luonteen vuoksi.

Ominaisuustaulukko

Materiaali	Nikkeli – Kaupallisesti puhtaan nikkelin ominaisuudet, valmistus ja sovellukset
Koostumus:	>99 % nikkeliä tai parempi

Kiinteistö	Minimiarvo (SI)	Suurin arvo (SI)	Yksiköt (SI)	Minimiarvo (näyttökertaa)	Maksimiarvo (näyttökertaa)	Yksiköt (impulssit)
Atomitilavuus (keskimäärin)	0,0065	0,0067	m³/kmol	396.654	408.859	tuumaa/kmol
Tiheys	8.83	8,95	Mg/m3	551.239	558.731	paunaa/jalkaa3
Energiasisältö	230	690	MJ/kg	24917,9	74753.7	kcal/pauna
Irtomoduuli	162	200	Gpa	23.4961	29.0075	106 psi
Puristuslujuus	70	935	MPa	10.1526	135,61	ksi
Sitkeys	0,02	0,6		0,02	0,6
Elastinen raja	70	935	MPa	10.1526	135,61	ksi
Kestävyysraja	135	500	MPa	19.5801	72.5188	ksi
Murtumissitkeys	100	150	MPa.m1/2	91.0047	136.507	ksi.in1/2
Kovuus	800	3000	MPa	116.03	435.113	ksi
Häviökerroin	0,0002	0,0032		0,0002	0,0032
Murtumismoduuli	70	935	MPa	10.1526	135,61	ksi
Poissonin suhde	0,305	0,315		0,305	0,315
Leikkauskerroin	72	86	Gpa	10.4427	12.4732	106 psi
Vetolujuus	345	1000	MPa	50.038	145.038	ksi
Youngin moduuli	190	220	Gpa	27.5572	31.9083	106 psi
Lasin lämpötila			K			°F
Latentti fuusiolämpö	280	310	kJ/kg	120.378	133.275	BTU/pauna
Suurin käyttölämpötila	510	640	K	458,33	692,33	°F
Sulamispiste	1708	1739	K	2614,73	2670,53	°F
Minimikäyttölämpötila	0	0	K	-459,67	-459,67	°F
Ominaislämpö	452	460	J/kg·K	0.349784	0,355975	BTU/lb.F
Lämmönjohtavuus	67	91	W/mK	125.426	170.355	BTU.ft/h.ft².F
Lämpölaajeneminen	12	13.5	10-6/K	21.6	24.3	10–6 °C
Mahdollisuus rikkoutua			MV/m			V/mil
Dielektrinen vakio
Resistiivisyys	8	10	10-8 ohmia m	8	10	10-8 ohmia m

Ympäristöominaisuudet
Vastuskertoimet	1=Huono 5=Erinomainen
Syttyvyys	5
Makea vesi	5
Orgaaniset liuottimet	5
Hapettuminen 500 °C:ssa	5
Merivesi	5
Vahva happo	4
Vahvat emäkset	5
UV	5
Käyttää	4
Heikko happo	5
Heikot emäkset	5

Lähde: Tiivistelmä teoksesta Handbook of Engineering Materials, 5. painos.

Lisätietoja tästä lähteestä on osoitteessaMateriaalitekniikan instituutti Australasian.

Nikkeli alkuainemuodossa tai seostettuna muihin metalleihin ja materiaaleihin on antanut merkittävän panoksen nyky-yhteiskuntaamme ja lupaa jatkossakin toimittaa materiaaleja entistä vaativampaan tulevaisuuteen. Nikkeli on aina ollut elintärkeä metalli monille eri teollisuudenaloille yksinkertaisesti siksi, että se on erittäin monipuolinen materiaali, joka seostuu useimpien muiden metallien kanssa.

Nikkeli on monipuolinen alkuaine ja seostuu useimpien metallien kanssa. Nikkeliseokset ovat seoksia, joissa nikkeli on pääasiallinen alkuaine. Nikkeli ja kupari liukenevat täydellisesti kiinteään aineeseen. Raudan, kromin ja nikkelin laajat liukoisuusalueet mahdollistavat monia seosyhdistelmiä. Sen korkea monipuolisuus yhdistettynä erinomaiseen lämmön- ja korroosionkestävyyteen on johtanut sen käyttöön monenlaisissa sovelluksissa, kuten lentokoneiden kaasuturbiineissa, voimalaitosten höyryturbiineissa ja laajassa käytössä energia- ja ydinvoimamarkkinoilla.

Nikkeliseosten sovellukset ja ominaisuudet

Nikkelia ja nikkeliseostaskäytetään monenlaisiin sovelluksiin, joista useimpiin liittyy korroosionkestävyys ja/tai lämmönkestävyys. Joitakin näistä ovat:

Lentokoneiden kaasuturbiinit
Höyryturbiinivoimalaitokset
Lääketieteelliset sovellukset
Ydinvoimajärjestelmät
Kemian- ja petrokemianteollisuus
Lämmitys- ja vastusosat
Erottimet ja toimilaitteet tiedonsiirtoon
Autojen sytytystulpat
Hitsauslisäaineet
Virtakaapelit

Useita muitanikkeliseosten sovelluksetliittyvät erikoiskäyttöön tarkoitettujen nikkelipohjaisten tai runsasnikkelisten seosten ainutlaatuisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin. Näitä ovat: