نیکل

نیکل (Nickel) به عنوان یک فلز انتقالی طبقه بندی می شود و با علامت اختصاری Ni، نشان داده می شود. فلزات انتقالی، عناصری بین گروه 2 (فلزات) و گروه 13 (غیر فلزات) در جدول تناوبی می باشند. فلزاتی مانند آهن، کبالت، مس و روی در جدول تناوبی نزدیک نیکل هستند.

نیکل خالص تجاری، خلوصی در حدود ( Co+ %99.5Ni )دارد. این فلز دارای خواص مکانیکی خوب و مقاومت عالی در برابر محیط های خورنده است. این فلز بیشتر استحکام خود را در دمای بالا حفظ می کند و در دما های پایین دارای چقرمگی و داکتیلیته مناسبی است. این آلیاژ حاوی مقداری کربن (بیش از 0.1%) می باشد. هر چه مقدار کربن کمتر باشد، کار سختی کمتر و داکتیلیه بیشتر است. کاربردهای نیکل خالص تجاری شامل تجهیزات فرآیندهای غذایی، بشکه­ های کشتیرانی شیمیایی، اجزاء موشکی و فضایی و لوله کشی می باشد.

خواص اتمی، فیزیکی و شیمیایی نیکل

خواص اتمی، فیزیکی  و شیمیایی نیکل

28

عدد اتمی

58.71 g.mol -1

وزن اتمی یا عدد جرمی

124 pm

شعاع اتمی

30

تعداد نوترون ها

 g.cm -3­­8.9

چگالی در 20°C

7.81 g.cm -3

چگالی مایع در نقطه ذوب

1453 °C

نقطه {{ذوب}}

2913 °C

نقطه جوش

124 pm

شعاع واندروالس

124±4 pm

شعاع کوالانسی

 69 pm

شعاع یونی

10

ایزوتوپ

[ Ar ] 3d8 4s2

پوسته الکترونی

2,8,16,2

الکترون ها در هر پوسته

فرومغناطیس

حالت مغناطیسی

360 °C

دمای کوری

735 kJ.mol -1

انرژی اولین یونیزاسیون

1753 kJ.mol -1

انرژی دومین یونیزاسیون

kJ.mol -1 3387

انرژی سومین یونیزاسیون

1.8

الکترونگاتیویته

-0.25 V

پتانسیل استاندارد

خواص حرارتی و الکتریکی نیکل

خواص حرارتی و الکتریکی نیکل

26.07 J·mol−1·K−1

ظرفیت گرمایی مولی

17.8 kJ/mol

گرمای ذوب

 377.5 kJ/mol

گرمای تبخیر

90.9 W·m−1·K−1

هدایت حرارتی

13.4 µm·m−1·K−1

انبساط حرارتی در 25 °C

69.3 nΩ·m

مقاومت الکتریکی در 20 °C 

خواص کریستالوگرافی نیکل

خواص کریستالوگرافی نیکل

FCC

ساختار کریستالی

کریستال نیکل، بلور نیکل، سلول واحد نیکل، سلول واحد Ni ،

سلول واحد

a = 3.520 °A

ابعاد سلول واحد

4

تعداد اتم ها در هر سلول واحد

6.6 (cc/mol)

حجم اتمی

خواص مکانیکی نیکل

خواص مکانیکی

استحکام کششی در 20°C

450 MPa

       0.2% proof stress در 20°C

150 MPa

درصد ازدیاد طول

47

مدول برشی

76 GPa

مدول یانگ

200 GPa

مدول بالک

180 GPa

نسبت پواسون

0.31

سختی موس

4

سختی برینل

700 MPa

سختی ویکرز

638 MPa

آلیاژهای نیکل

1. آلیاژ مس-نیکل (مونل)

نیکل و مس در همه نسبت ها در یکدیگر قابل انحلال هستند. مهمترین آلیاژهای مس-نیکل حاوی حدود 67% نیکل و 33% مس می باشد که مونل نامیده می شود. این آلیاژها دارای کاربردهای عالی در آب دریا هستند و مقاومت بالایی در برابر حمله حلال های کلردار، بیشتر اسیدها و همه قلیاها دارند.

2. آلیاژهای کرم-نیکل

کرم یکی از مهمترین عناصر آلیاژی برای مقاومت به خوردگی زیاد و مقاومت در دماهای بالا در آلیاژهای پایه نیکل است. این عنصر دارای انحلال پذیری حالت جامد بالادر حدود 30% در دمای اتاق، در نیکل می باشد. اینکونل 600 یک آلیاژ مهندسی  استاندارد برای استفاده در محیط های شدیدا خورنده در دماهای بالا می باشد که یک آلیاژ Ni-Cr-Fe حاوی 15.5% کرم و 8% آهن است. این آلیاژ قابل عملیات حرارتی نمی باشد ولی می تواند بوسیله کارسرد استحکام یابد.

3. سوپر آلیاژ پایه نیکل

نیکل همچنین می تواند پایه­ای برای سوپر آلیاژ با مشخصات دما بالا- استحکام بالا باشد. سوپر آلیاژها، در موتور جت و توربین های گازی استفاده می شوند. سوپر آلیاژها از آهن، کبالت یا نیکل ساخته می شوند. سوپر آلیاژها همچنین شامل سایر فلزات مانند کرم، تنگستن، آلومینیوم و تیتانیوم می باشند. سوپر آلیاژها مقاوم به خوردگی (زنگ زدگی) بوده و خواص خود را در دمای بالا حفظ می کنند.

استخراج نیکل

نیکل از سنگ معدنش بوسیله عملیات تشویه و فرایندهای کاهش که در آنها فلز با خلوص بیش از 75% بدست می آید، استخراج می شود. خالص سازی نهایی در فرایند Mond با خلوص بیش از 99.99% بوسیله واکنش نیکل و مونوکسید کربن برای تشکیل کربونیل نیکل انجام می­شود. این گاز از درون محفظه بزرگی در دمای بالا، که در آن ده­ها هزار گلوله نیکلی (که بعنوان پلت یا گندله شناخته می شوند) و در مکان ثابت نگه داشته می شوند، عبور می کند. کربونیل نیکل بر روی گندله ها یا گلوله های نیکلی، بصورت رسوب نیکل خالص، تجزیه می شود. از طرف دیگر، کربونیل نیکل، ممکن است در یک محفظه کوچکتر بدون حضور گندله، برای تشکیل پودرهای ریزدانه، تجزیه شود. مونوکسید کربن بدست آمده در طی این فرایند دوباره به جریان می افتد. نیکل با خلوص بالا، که در این فرایند تولید می شود بعنوان کربونیل نیکل شناخته می شود. دومین شکل متداول تصفیه، شامل لیچینگ مات فلز، بوسیله رسوب الکتریکی نیکل از محلول، بوسیله صفحه ای که بر روی کاتد قرار داده می شود، می باشد. در بیشتر کاربردهای فولاد ضد زنگ، نیکل می تواند با خلوص 75%، مستقیما بکار گرفته شود.

بزرگترین تولید کننده نیکل، روسیه است که 267000 تن نیکل در هر سال تولید می کند. استرالیا و کانادا دومین و سومین تولید کننده نیکل می باشند که سالانه 207000 تن و 189000 تن تولید می کنند.

کاربردهای نیکل

مصارف نیکل

  • ساخت فولاد ضد زنگ آستنیتی
  • بعنوان سوپر آلیاژ
  • در فولاد آلیاژی، باتری های قابل شارژ، کاتالیست ها، ضرب سکه، محصولات ریخته گری و ورق سازی
  • در ورق های زرهی و درب ضد سرقت
  • آلیاژ آلنیکو مورد استفاده در آهن ربا
  • در بوته های مورد استفاده در آزمایشگاه های شیمیایی
  • سیم های هوشمند یا آلیاژهای حافظه دار مورد استفاده در ربات ها
  • فلز مونل که آلیاژی از مس و نیکل است که در برابر خوردگی مقاومت زیادی دارد و برای پروانه کشتی، وسایل آشپزخانه و لوله کشی صنایع شیمیایی استفاده می شود.

منابع و پیوندها

ASM Handbook Volume 02: Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials

www.lenntech.com

www.webelements.com

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن 

Post Views: 133

خواص مواد

توئیترلینکدینواتس اپتلگرامایمیلچاپلینک کوتاه

نوشته های مرتبط

بدون نظر

دیدگاهتان را بنویسید