A nikkel fizikai tulajdonságai. Hol használják a nikkelt az iparban Miből készül a nikkel?

Ez az ezüstszürke fém az átmenetifémhez tartozik - lúgos és savas tulajdonságokkal is rendelkezik. A fém fő előnyei az alakíthatóság, a hajlékonyság és a magas korróziógátló tulajdonságok. Hol és hogyan használják a nikkelt - olvassa el alább.

A felületen lévő oxidfilm jelenléte miatt a fém képes tökéletesen ellenállni a korróziónak. Ezenkívül ennek a fémnek a bevonata megbízhatóan védi az egyéb anyagokból készült alkatrészeket és tárgyakat az oxidációtól. Ez az oka annak, hogy a nikkelt széles körben használják a modern iparban.

Ezenkívül az elem nemcsak korróziógátló tulajdonságokkal rendelkezik. Kiválóan ellenáll a különféle lúgok hatásának. Emiatt mindenféle alumínium, vas és öntöttvas alkatrész védelmére szolgál, amelyeket agresszív környezetben való használatra terveztek. Beleértve a repülőgép-lapátok, veszélyes anyagok szállítására szolgáló tartályok és egyéb vegyipari berendezések gyártásához.

Ha életünk más területeiről beszélünk, ahol manapság nagy a nikkelhasználat, érdemes megemlíteni a termelést:

• protézisek és fogszabályzók orvosi igényekhez;
• akkumulátorok;
• kémiai reagensek;
• "fehér arany" az ékszeriparban;
• tekercsek hangszerhúrokhoz.

Ötvözetek

Korróziógátló tulajdonságai miatt az elemet széles körben használják különféle ötvözetek előállítására vasból, rézből, titánból, ónból, molibdénből stb. A világszerte bányászott Ni több mint 80 százalékát erre használják fel, lerakódások amelyek közül Oroszországban (Ural, Murmansk és Voronezh régiók, Norilszk régió) Dél-Afrikában, Kanadában, Görögországban, Albániában és más országokban találhatók. A Ni-t rozsdamentes acél gyártására használják. A vasötvözeteket a modern ipar szinte minden ágában, valamint bármely polgári vagy ipari létesítmény építésében használják.

A rézzel való különböző százalékos kombinációk eredményeként Monel, Constantine és mások ötvözetei keletkeznek. Érmék, kénsav-, perklór- vagy foszforsav-tároló tartályok, pótalkatrészek és gépalkatrészek (szelepek, hőcserélők, perselyek, rugók, járókerék lapátok) gyártására szolgálnak, amelyek nagy terhelésnek vannak kitéve.

A króm - nikróm - hozzáadásával készült ötvözetek hőállóak, ezért gázturbinák szerkezeti elemeinek, sugárhajtóművek alkatrészeinek és atomreaktorok berendezéseinek gyártására használják.

Molibdén hozzáadásával olyan ötvözetek nyerhetők, amelyek ellenállnak a savaknak és más agresszív vegyületeknek (száraz klór).

Az alumíniumot, vasat, rezet és kobaltot tartalmazó ötvözetek - alnik és magneto - állandó mágnesek tulajdonságaival rendelkeznek, és különféle rádiós mérőműszerek és elektromos berendezések gyártásához használják őket.

Az invarból - vas hozzáadásával készült ötvözetből (Ni - 35 százalék, Fe - 65%) - készült termékek melegítés közben gyakorlatilag nem nyúlnak meg.

Egyéb alkalmazások

A nikkel egyik legelterjedtebb ipari felhasználása manapság a nikkelezés, amely vékony nikkelréteg (12-36 mikrométer vastagság) felvitele más fémek felületére galvanizálási módszerrel. A korróziógátló kezelést a következőképpen végezzük:

• fém csövek;
• edények;
• étkészletek;
• csapok és csapok a konyhába vagy a fürdőszobába;
• bútorszerelvények és egyéb dekorációs termékek.

Az így kezelt tárgyak hosszú ideig megbízhatóan védve lesznek a nedvességtől, és az ezüst bevonatnak köszönhetően, amely idővel nem fakul ki, megtartják a reprezentatív megjelenést.

A nikkel Mengyelejev periódusos rendszerének 17. kémiai eleme, 28-as rendszámmal. Az anyag egy átmeneti fém, amelyet alakíthatósága jellemez, és jellegzetes ezüstfehér színű. Nem mutat erős kémiai aktivitást. Az anyag német nyelvről lefordított neve „hegyszellemet” jelent. A nikkelt már a 17. században ismerték az emberek, de különálló anyagként még nem izolálták. A rézbányászat során a rézércekben találták meg, és hamis réznek (kupfernickel) nevezték a hegyek szelleméből. Az anyagot Axel Crostedt különálló fémként izolálta 1751-ben, és „nikkel”-nek nevezte el.

A 18. század közepén az emberek 12 fémet ismertek, valamint ként, foszfort, szenet és arzént. Ezzel egy időben nikkelt is hozzáadtak hozzájuk, ami a 17. számot kapta.

Nikkel jellemzői

Az újonnan felfedezett elem nem talált azonnal alkalmazásra. Csak két évszázaddal később az emberek elkezdték aktívan használni a fémet. Különösen a kohászatban vált népszerűvé. Mint kiderült, a nikkel kiváló ötvözőelem acélhoz és vashoz. Így a nikkelt tartalmazó ötvözetek nagyon ellenállnak a különféle kémiai hatásoknak, nincsenek kitéve a korróziós károknak, és nagyon magas hőmérsékletnek is ellenállnak. Például a nikkel és a vas ötvözete, amelyet a kohászatban invarnak neveznek, nem tud kitágulni, ha magas hőmérsékletnek van kitéve, ez az egyik fő oka annak, hogy az invart vasúti sínek és sok más elem előállításához használják.

A nikkel fizikai tulajdonságai

A nikkel jellegzetes sárgás-ezüst árnyalatú fém. Szabadtéren megőrzi színét és fényét, nem fakul ki. A fém Brinell keménysége 600-800 Mn/m2. Meglehetősen nagy keménysége ellenére a fém jól alkalmazható különféle fizikai hatásoknak és kezeléseknek, beleértve a kovácsolást és a polírozást is. Ez lehetővé teszi a nikkel felhasználását nagyon vékony és kényes termékek előállításához.

A fém mágneses tulajdonságokkal rendelkezik még meglehetősen alacsony hőmérsékleten (-340 0 C-ig). Ellenáll a korróziós károknak.

A nikkel kémiai tulajdonságai

A nikkel 28-as rendszámú, és a kémiai nómenklatúrában a Ni szimbólummal jelölik. Moláris tömege 58,6934 g/mol. A nikkel atom sugara 124 pm. Elektronegativitása a Pauling-skálán 1,94, elektronpotenciálja 0,25 V.

A fém nincs kitéve negatív levegő és víz hatásoknak. Ez annak köszönhető, hogy a felületén nikkel-oxid (NiO) formájában film képződik, amely megakadályozza annak további oxidációját.

Oxigénnel csak bizonyos körülmények között reagál, különösen magas hő hatására. Magas hőmérsékleten képes kölcsönhatásba lépni az összes halogénnel.

Heves reakciót mutat salétromsavban, valamint ammóniás oldatokban. Egyes sók, például a sósav és a kénsav azonban meglehetősen lassan oldják a fémet. De foszforsavban egyáltalán nem oldódik.

Nikkelgyártás

A nikkelbányászat fő anyaga a szulfid réz-nikkel ércek. Így az ilyen ércekből nyerik a világ teljes termelésének körülbelül 80% -át, Oroszország kivételével. Az érceket flotációval szelektív dúsításnak vetik alá, majd a réz-, nikkel- és pirrotit-koncentrátumokat leválasztják az ércből.

A tiszta fém előállításához nikkelérc-koncentrátumot használnak, amelyet a folyasztószerekkel együtt elektromos aknákban vagy visszhangos kemencékben olvasztanak meg. Ennek az eljárásnak az eredményeként a hulladékkőzet leválasztásra kerül, és a nikkelt matt formában vonják ki, amely legfeljebb 15% nikkelt tartalmaz.

Néha, mielőtt a koncentrátumot olvasztásra küldenék, megpörkölik és pelletizálják. Az olvasztási eljárást követő szulfidolvadék (matt) összetétele Fe-t, Co-t és szinte teljesen réz-t, valamint nemesfémeket is tartalmaz. Ezután a vasat elválasztják, majd ötvözet marad, amely rezet és nikkelt tartalmaz. Az ötvözetet lassú hűtésnek vetik alá, majd finomra őrlik, és további flotációra küldik a két elem szétválasztására. A réz és a nikkel szétválasztható az úgynevezett karbonil-eljárással is, amely a reakció reverzibilitásán alapul.

A nikkel beszerzésének három leggyakoribb módja a következő:

1. Helyreállító. Az alap a szilikátérc, amelyből szénpor részvételével 5-8% nikkelt tartalmazó vas-nikkel pellet képződik. Ehhez a folyamathoz forgócsöves kemencéket használnak. Ezt követően a pelleteket megtisztítják a kéntől, kalcinálják és ammóniaoldattal kezelik, amelyből savanyítás után nikkelt nyernek.
2. karbonil. Ezt a módszert Mond-módszernek is nevezik. A réz-nikkel matt szulfidércből történő előállításán alapul. A CO nagy nyomás alatt halad át a matt felületen, ami tetrakarbonil-nikkel képződését eredményezi, amelyből magas hőmérséklet hatására nagy tisztaságú nikkel szabadul fel.
3. Aluminotermikus. Ez a módszer a nikkel oxidércből történő kinyerésén alapul: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al 2 O 3

Nikkelvegyületek

A nikkel számos szerves és szervetlen vegyületet képez, amelyek mindegyikét az emberi tevékenység bizonyos területein használják fel.

Szervetlen nikkelvegyületek

Ezek közül érdemes megemlíteni az oxidokat. Különösen annak monooxidját, amelynek képződése fém és oxigén reakciója eredményeként, meglehetősen magas, 500 0 C-ot meghaladó hőmérsékleten, olyan anyagként használják fel, amelyből festékek és zománcok készülnek a kerámia- és üveggyártásban. Az alkáli elemekben használt anódok gyártása során nikkel-szeszkvioxidot Ni 2 O 3 használnak. Ennek előállításához a nikkel-nitrátot vagy a nikkel-klorátot nagyon lassú melegítésnek vetik alá.

Nem utolsósorban a nikkel-hidroxidok kapnak helyet. Például Ni(OH) 2 képződik a nikkelsók vizes oldatára lúgok hatására. Ezt a hidroxidot világoszöld szín jellemzi. A nikkel-hidroxidból lúgos környezetben oxidálószer hatására hidratált oxid képződik, amely alapján az Edison alkáli elem működik. Ennek az akkumulátornak az az előnye, hogy hosszú ideig töltetlen marad, míg a hagyományos ólomakkumulátorok nem maradhatnak sokáig töltetlenül.

A nikkel(II)-sók általában a NiO vagy Ni(OH) 2 különböző savakkal való kölcsönhatása következtében jönnek létre. Az oldható nikkelsók a legtöbb esetben kristályos hidrátokat képeznek. Az oldhatatlan sók a Ni 3 (PO 4) 2 foszfát és a Ni 2 SiO 4 szilikát. A kristályhidrátokat és oldatokat zöldes szín, a vízmentes sókat pedig sárga vagy barnássárga szín jellemzi.

Nikkel(II) komplex vegyületek is léteznek. Előállításukhoz a nikkel-oxidot ammóniaoldatban feloldják. A nikkel-dimetil-glioximát Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2 nikkelionokkal való reakcióként használatos. A savas környezet vörös színe jellemzi.

A legkevésbé jellemző nikkelvegyületek a nikkel(III)-vegyületek. Ezek közül ismert egy fekete anyag, amelyet a nikkel(II)-hidroxid lúgos közegben hipoklorittal vagy halogénekkel végzett oxidációs reakciója eredményeként nyernek:

2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br 2 = Ni 2 O 3 *H 2 O + 2NaBr + H 2 O

Szerves nikkelvegyületek

A Ni-C kötés kétféleképpen történik:

1. Az y-típus szerint. Az ilyen vegyületeket y-komplexeknek nevezzük. Ide tartoznak a következő formájú vegyületek: és ahol R=Alk vagy Ar, L=PR3, ahol X jelentése acidoligandum.
2. p-típus szerint. Ezeket p-komplexeknek nevezik. Ide tartoznak az alkén és polién szerves nikkel vegyületek, amelyek nulla oxidációs állapotban tartalmaznak nikkelt. Az ilyen vegyületeket általában trigonális vagy tetraéderes szerkezet jellemzi.

(a koordinációs számok zárójelben vannak feltüntetve) Ni 2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6).

Az átlagos nikkeltartalom a földkéregben 8-10 -3 tömeg%, az óceánokban 0,002 mg/l. Ismert kb. 50 nikkel, ebből a legfontosabbak: pentlandit (Fe,Ni) 9 S 8, millerit NiS, garnierit (Ni, Mg) 3 Si 4 O 10 (OH) 10. 4H 2 O, revdinszkit (nem puite) (Ni,Mg) 3 Si 2 O 5 (OH) 4, nikkel NiAs, annabergit Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O. A nikkelt főként szulfid réz-nikkelből bányászják ( Kanada, Ausztrália, Dél-Afrika) és szilikát-oxidált (Új-Kaledónia, Kuba, Fülöp-szigetek, Indonézia stb.). A világ szárazföldi nikkelkészletét 70 millió tonnára becsülik.

Tulajdonságok. Nikkel-ezüst-fehér. Kristályos. arcközpontú rács köbméter, a = 0,35238 nm, z = 4, tér. csoport RT3t. T. pl. 1455 °C. t 2900 °C; tutaj 8,90 g/cm3; C 0 p 26,1 J/(. K); DH 0 pl 17,5 kJ/, DH 0 isp 370 kJ/; S 0 298 29,9 JDmol K); hőmérséklet-függés szintje szilárd nikkel esetén lgp(hPa) = 13,369-23013/T+0,520lgT+0,395T (298-1728K), folyékony lgp(hPa)=11,742-20830/T+ 0,618 lgT (1728)3170 K); hőmérsékleti együttható lineáris tágulás 13.5. 10 -6 K -1 (273-373 K); 94,1 W/(m x K) 273 K-en, 90,9 W/(m K) 298 K-en; g 1,74 N/m (1520 °C); r 7,5 10 -8 Ohm m, hőmérsékleti együttható. r 6,75. 10-3 K-1 (298-398 K); , 631 K. Rugalmassági modulus 196-210 GPa; s növekedés 280-720 MPa; kapcsolódik nyúlás 40-50%; Brinell szerint (hevített) 700-1000 MPa. A tiszta nikkel nagyon képlékeny, hideg és meleg körülmények között jól megmunkálható, hengerelhető, húzható, kovácsolható.

N a nikkel kémiailag inaktív, de az alacsony hőmérsékleten kapott finoman diszpergált nikkelvegyületek piroforosak. Normál Ni 0 /Ni 2+ - 0,23 V. Normál hőmérsékleten a nikkelt nem borítja vékony réteg. Nem interakció. és nedvességgel. Ha melegítjük A nikkeltermelés ~ 800 °C-on kezdődik. A nikkel nagyon lassan reagál sósavval, kénsavval, foszforsavval és hidrogén-fluoriddal. Az ecet és a többi org gyakorlatilag nincs rá hatással. neked, különösen a . jól reagál dil. HNO3, konc. A HNO 3 passziválva van. Az oldatok és a folyékony NH 3 nincs hatással a nikkelre. NH 3 vizes oldatok jelennek meg. korrelál nikkelt.

N Az ickel diszpergált állapotban kiváló katalitikus tulajdonságokkal rendelkezik. kerületekben, . Vagy csontváz-nikkelt (Raney-nikkelt) használnak, amelyet Al-val vagy Si-vel ötvözve nyernek. , vagy nikkel a .

N a nikkel elnyeli a H 2 -t és szilárd oldatokat képez vele. A NiH 2-t (0 °C alatt stabil) és a stabilabb NiH-t közvetetten kaptuk. A nikkel 1400 °C-ig szinte nem szívja fel, az N 2 pH-értéke 450 °C-on 0,07%. A kompakt nikkel nem lép reakcióba az NH 3-mal, a diszpergált nikkel 300-450 °C-on Ni 3 N nitridet képez.

Az olvadt nikkel feloldja a C-t, és Ni 3 C karbidot képez, amely a felszabadulásával bomlik; A Ni 3 C-ot szürkésfekete formájában (~ 450 °C-on lebomlik) a nikkel szén-dioxiddal történő karburálásával nyerik 250-400 °C-on. A CO-val diszpergált nikkel illékony Ni(CO) 4 -et termel. Si-vel ötvözve szilícium-dioxidot képez; A Ni 5 Si 2, Ni 2 Si és NiSi egybevágóan olvad meg. 1282, 1318 és 992 °C-on a Ni 3 Si és NiSi 2 - inkongruens. 1165 és 1125 °C-on a Ni 3 Si 2 845 °C-on olvadás nélkül bomlik. B-vel összeolvasztva boridokat ad: Ni 3 B (olvadáspont: 1175 °C), Ni 2 B (1240 °C), Ni 3 B 2 (1163 °C), Ni 4 B 3 (1580 °C), NiB 12 ( 2320 °C), NiB (1600 °C-on lebomlik). A szelénnel a nikkel szelenideket képez: NiSe (olvadáspont 980 °C), Ni 3 Se 2 és NiSe 2 (800, illetve 850 °C-on bomlik le), Ni 6 Se 5 és Ni 21 Se 20 (csak szilárd állapotban van) . Amikor a nikkelt Te-vel ötvözik, telluridokat kapnak: NiTe és NiTe 2 (nyilvánvalóan szilárd oldatok széles tartománya képződik közöttük) stb.

Arzenát Ni 3 (AsO 4) 2. 8H 2 O-zöld; p-arány 0,022%; to-tami lebomlik; 200 °C felett kiszárad, ~ 1000 °C-on lebomlik; szilárd anyag beszerzése.

Szilikát Ni 2 SiO 4 - világoszöld rombuszmintával. rostély; sűrű 4,85 g/cm3; 1545 °C-on olvadás nélkül bomlik; oldhatatlanban; bányász A K-tami lassan bomlik hevítés hatására. Aluminát NiAl 2 O 4 (nikkel spinell) - kék köbös. rostély; o.p. olvadáspont: 2110 °C; sűrű 4,50 g/cm3; nem szol. V ; lassan-tamivá bomlik; .

A legfontosabb összetett kapcsolatok. nikkel-a m m i n s. Naib. Jellemzőek a hexaaminok és az akvatetraminok. 2+ és 2+. Ezek kék vagy lila kristályok. in-va, általában sol. in, oldatokban élénkkék; az oldatok felforralásakor és az oldat hatásának kitéve lebomlanak; nikkel és kobalt ammóniás feldolgozása során oldatokban keletkeznek.

A Ni(III) és Ni(IV) komplexekben a koordináció a nikkel száma 6. Példák az ibolya K 3 és a vörös K 2, amelyek az F 2 NiCl 2 és KCl keverékére gyakorolt ​​hatására keletkeznek; erős. Ismertek például más típusú heteropolisavak is. (NH 4) 6 H 7. 5H 2 O, nagyszámú intra-komplex vegyület. Ni(II). Lásd még: Szerves nikkelvegyületek.

Nyugta. piro- és hidrometál-lurgiai anyagok feldolgozása. út. Szilikát oxidált (nem dúsítható) esetén használja bármelyik reduktort. olvasztással ferronikkelt állítanak elő, amelyet ezután dúsítás céljából konverterben átöblítenek, vagy ként (FeS 2 vagy CaSO 4) tartalmazó matt olvasztása céljából. A kapott matt anyagot konverterbe fújják, hogy eltávolítsák a Fe-t, majd összetörik és kiégetik, hogy a kapott anyagból a NiO-t redukálják. A fémes nikkelt olvasztással nyerik. A szulfidkoncentrátumok dúsításából nyert nikkelkoncentrátumokat az utolsóval mattra olvasztják. öblítés a konverterben. A réz-nikkel mattból annak lassú lehűlése után Ni 3 S 2 koncentrátumot izolálnak, amelyet az oxidált mattokhoz hasonlóan kiégetnek és redukálnak.

Az oxidált ércek hidrofeldolgozásának egyik módja a redukció vagy a H 2 és N 2 utóbbival való elegyítése. NH 3 és CO 2 oldat öblítéssel. Az oldatot a Co.-tól tisztítják. Az oldat NH 3 desztillációjával történő lebontása során nikkel-hidroxokarbonát válik ki, amelyet vagy kalcinálnak, és a keletkező NiO-ból redukálnak. A nikkelt olvasztással vagy újraoldással nyerik. Az NH 3-oldatban és az NH 3-nak a H2-pépből való ledesztillálása után nikkelt kapunk. Dr. módon - oxidált kénsav be. A kapott oldatból tisztítás után nikkelt raknak le, és a kapott NiS koncentrátumot mattként dolgozzák fel.

A nikkel-szulfid anyagok (koncentrátumok, matt anyagok) hidrofeldolgozása autoklávozott oxidációvá redukálódik. vagy NH 3 (alacsony Co tartalommal) vagy H 2 SO 4 oldatai. Az ammóniaoldatokból a CuS elválasztása után nikkel csapódik ki. Ni leválasztáshoz,Extraktorként az ammóniaoldatokból származó Co-t és Cu-t is használják. elsősorban kelátképző extraktumokat alkalmazó módszerek.

A szulfát oldatok előállítására szolgáló autokláv oxidációt dúsított anyagok (matt anyagok) esetében alkalmazzák, nikkel stb. átjuttatásával az oldatba, valamint gyenge pirrhotium Fe 7 S 8 koncentrátumok esetén. Ez utóbbi esetben a preim oxidálódik. pirrotit, amely lehetővé teszi az elemi S és a szulfidkoncentrátum izolálását, amelyet tovább olvasztanak nikkelmatttá.

A nikkel használata ötvözőkben

A nikkel a legtöbb hőálló anyag alapja, amelyet a repülőgépiparban az erőművek alkatrészeihez használnak.

• Monel fém (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), 500 °C-ig hőálló, nagyon korrózióálló;
• nikróm, ellenálló ötvözet (60% Ni + 40% Cr);
• permalloy (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr), nagy mágneses érzékenységgel rendelkezik, nagyon alacsony hiszterézisveszteséggel;
• invar (65% Fe + 35% Ni), melegítés hatására szinte nem nyúlik meg.
• Ezenkívül a nikkelötvözetek közé tartoznak a nikkel és króm-nikkel acélok, a nikkel-ezüst és a különféle ellenállás-ötvözetek, például a konstans, a nikkel és a manganin.

Minden rozsdamentes acél szükségszerűen tartalmaz nikkelt, mert... A nikkel növeli az ötvözet vegyszerállóságát. A nikkelötvözetek szintén nagy szívóssággal rendelkeznek, és tartós páncélok gyártásához használják. A különféle eszközök legfontosabb alkatrészeinek gyártása során nikkel-vas ötvözetet (36-38% nikkel) használnak, amely alacsony hőtágulási együtthatóval rendelkezik.

Az elektromágneses magok gyártása során a permalloy általános elnevezésű ötvözeteket széles körben használják. Ezek az ötvözetek a vason kívül 40-80% nikkelt is tartalmaznak. Az érméket nikkelötvözetekből verik. A gyakorlatban használt különféle nikkelötvözetek száma eléri a több ezret.

A nikkelt tiszta formájában elsősorban korrózió elleni védőbevonatként használják különféle kémiai környezetben. A vas és más fémek védőbevonatait két jól ismert módszerrel állítják elő: burkolással és galvanizálással. Az első módszernél a burkolóréteget egy vékony nikkellemez és egy vastag vaslemez meleghengerlésével hozzák létre. A nikkel és a bevonandó fém vastagságának aránya körülbelül 1:10. A hézaghengerlés során a kölcsönös diffúzió miatt ezeket a lemezeket összehegesztik, és monolitikus kétrétegű vagy akár háromrétegű fémet kapnak, amelynek nikkel felülete megvédi ezt az anyagot a korróziótól.

A védő nikkelbevonatok készítésének ezt a fajta forró módszerét széles körben használják a vas és az ötvözetlen acélok korrózió elleni védelmére. Ez jelentősen csökkenti számos, nem tiszta nikkelből, hanem viszonylag olcsó vasból vagy acélból készült, de vékony nikkelvédőréteggel bevont termék és eszköz költségét. Nikkelezett vaslemezekből nagyméretű tartályokat készítenek, például maró lúgok szállítására és tárolására, amelyeket különféle vegyiparban is használnak.

A nikkel védőbevonatok létrehozásának galvanizálási módszere az elektrokémiai folyamatok egyik legrégebbi módszere. Ez a technikában széles körben nikkelezésként ismert művelet elvileg viszonylag egyszerű technológiai folyamat. Ez magában foglal némi előkészítő munkát a bevonandó fém felületének nagyon alapos tisztításával és egy nikkelsó, általában nikkel-szulfát megsavanyított oldatából álló elektrolitikus fürdő elkészítésével. Az elektrolitikus bevonatnál a bevont anyag katódként, a nikkellemez pedig anódként szolgál. A galvánkörben a nikkelt a katódra rakják le, az anódról az oldatba egyenértékű átmenettel. A nikkelezési módszert széles körben használják a mérnöki munkákban, és nagy mennyiségű nikkelt használnak fel erre a célra.

A közelmúltban az elektrolitikus nikkelezés módszerét alkalmazzák alumínium, magnézium, cink és öntöttvas védőbevonatainak létrehozására. A cikk ismerteti a nikkelezési módszer alkalmazását alumínium- és magnéziumötvözetek esetében, különös tekintettel a légcsavaros repülőgépek duralumínium lapátjainak védelmére. Egy másik cikk a nikkelezett öntöttvas szárítódobok használatát írja le a papírgyártásban; Megállapították a dobok korrózióállóságának jelentős növekedését, valamint a nikkelezett dobokon a papír minőségének javulását a hagyományos, nikkelezés nélküli öntöttvas dobokhoz képest.

A nikkelezést galvanizálással hajtják végre nikkel(II)-szulfátot, nátrium-kloridot, bór-hidroxidot, felületaktív anyagokat és fényesítő anyagokat, valamint oldható nikkel-anódokat tartalmazó elektrolitok felhasználásával. A kapott nikkelréteg vastagsága 12-36 mikron. A stabil felületi fényesség utólagos krómozással biztosítható (krómréteg vastagsága 0,3 mikron).

Az árammentes nikkelezést nikkel(II)-klorid és nátrium-hipofoszfit keverékének oldatában végezzük nátrium-citrát jelenlétében:

NiCl 2 + NaH 2 PO 2 + H 2 O = Ni + NaH 2 PO 3 + 2HCl

Az eljárást 4-6 pH-n és 95 °C-on végezzük.

Vas-nikkel, nikkel-kadmium, nikkel-cink, nikkel-hidrogén akkumulátorok gyártása.

A kémiai áramforrások leggyakoribb „hátránya” a cink, kadmium, vas, a leggyakoribb „profik” pedig az ezüst-, ólom-, mangán- és nikkel-oxidok. A nikkelvegyületeket alkáli elemek gyártásához használják. A vas-nikkel akkumulátort egyébként 1900-ban Thomas Alva Edison találta fel.

A nikkel-oxid alapú pozitív elektródák meglehetősen nagy pozitív töltéssel rendelkeznek, stabilak az elektrolitban, könnyen feldolgozhatók, viszonylag olcsók, hosszú ideig tartanak és nem igényelnek különösebb gondosságot. Ez a tulajdonságkészlet tette a nikkelelektródákat a legelterjedtebbé. Egyes akkumulátorok, különösen a cink-ezüst elemek, jobb jellemzőkkel rendelkeznek, mint a vas-nikkel vagy nikkel-kadmium akkumulátorok. De a nikkel sokkal olcsóbb, mint az ezüst, és a drága akkumulátorok sokkal kevésbé bírják.

Az alkáli elemek nikkel-oxid elektródái nikkel-oxid-hidrátot és grafitport tartalmazó pasztából készülnek. Néha a grafit helyett a vezetőképes adalék funkcióit vékony, nikkel-hidroxidban egyenletesen elosztott nikkelszirmok látják el. Ezt az aktív masszát különböző kialakítású vezetőképes lemezekbe csomagolják.

Az elmúlt években a nikkelelektródák előállításának másik módszere terjedt el. A lemezeket nikkel-oxidok nagyon finom porából préselik a szükséges adalékokkal. A gyártás második szakasza a tömeg szinterelése hidrogénatmoszférában. Ezzel a módszerrel nagyon fejlett felületű porózus elektródákat állítanak elő, és minél nagyobb a felület, annál nagyobb az áramerősség. Az ezzel a módszerrel készült elektródákkal ellátott akkumulátorok erősebbek, megbízhatóbbak, könnyebbek, de drágábbak is. Ezért használják a legkritikusabb objektumokban - rádióelektronikai áramkörökben, űrhajók áramforrásaiban stb.

A legfinomabb porokból készült nikkelelektródákat üzemanyagcellákban is használják. Itt a nikkel és vegyületei katalitikus tulajdonságai különös jelentőséget kapnak. A nikkel kiváló katalizátor az ezekben a jelenlegi forrásokban lezajló összetett folyamatokhoz. Az üzemanyagcellákban egyébként a nikkelből és vegyületeiből „plusz” és „mínusz” is készíthető. Az egyetlen különbség az adalékanyagokban van.

A 63 Ni nuklid, amely β+ részecskéket bocsát ki, felezési ideje 100,1 év, kritronokban használják. A mechanikus neutronnyaláb-megszakítókban a kadmiumlemezek helyett a közelmúltban nikkellemezeket használnak, hogy nagy energiájú neutronimpulzusokat kapjanak.

• Konzolrendszerek gyártásához használják.
• Protézisek

A nikkel minőségi és mennyiségi meghatározására a legjobb reakció a skarlátvörös csapadék képződése, amikor a vizsgált keverék ammóniaoldatához dimetil-glioximot adunk. De a nikkel-dimetil-glioximátra nem csak az elemzőknek van szükségük. Ennek az összetett vegyületnek a gyönyörű mély színe felkeltette az illatszerészek figyelmét: nikkel-dimetil-glioximátot vezetnek be a rúzs összetételébe. Néhány vegyület, mint például a nikkel-dimetil-glioximát, a nagyon fényálló festékek alapja.

Érdekes jelek vannak a nikkellemezek ultrahangos, elektromos és mechanikus berendezésekben, valamint a telefonkészülékek modern kialakításában való használatára vonatkozóan.

Vannak olyan technológiai területek, ahol a tiszta nikkelt vagy közvetlenül por formájában, vagy tiszta nikkelporból nyert különféle termékek formájában használják fel.

A porított nikkel egyik alkalmazási területe a telítetlen szénhidrogének, gyűrűs aldehidek, alkoholok és aromás szénhidrogének hidrogénezési reakcióinak katalitikus folyamatai.

A nikkel katalitikus tulajdonságai hasonlóak a platina és a palládium katalitikus tulajdonságaihoz. Így a periódusos rendszer azonos csoportjába tartozó elemek kémiai analógiája tükröződik itt. A nikkelt, mint a palládiumnál és platinánál olcsóbb fémet, széles körben használják katalizátorként a hidrogénezési eljárásokban.

Erre a célra a nikkelt nagyon finom por formájában célszerű használni. Ezt a nikkel-oxid hidrogénnel történő redukciójának speciális módjával nyerik 300-350°-os hőmérséklet-tartományban.

A nikkel a D.I. táblázat 10. csoportjának eleme. Mengyelejev. Viszonylag nemrégiben ismert, nemrégiben az iparban is használják. A nikkel a nevét a gonosz gnóm nevéről kapta, aki ehelyett a nikkelt és az arzént is magában foglaló ásványi nikkelt dobta a bányászoknak. Azokban az ókorban nem tudták, hogyan kell használni a nikkelt, ezért a „hamis” fémet a német nikkelből „huncutságnak” kezdték nevezni.

Ma pedig megvizsgáljuk a nikkel fizikai és kémiai tulajdonságait és felhasználását, általános leírást adunk neki, és tanulmányozzuk a nikkelötvözeteket és -minőségeket.

Átmeneti fém, azaz savas és lúgos tulajdonságokkal is rendelkezik. Ezüstfehér fényű, képlékeny, képlékeny, de kemény. Molekulatömege kicsi - 28, ezért könnyű anyagnak minősül.

Ez a videó bemutatja a nikkel, mint fém tulajdonságait:

Koncepció és jellemzők

Kémiai szempontból a nikkel nagyon érdekes és szokatlan fém. Egyrészt savakkal és lúgokkal is képes reagálni, másrészt kémiailag inert, sőt tömény lúgokkal, savakkal sem hajlandó reagálni. Ezenkívül ez a tulajdonság annyira hangsúlyos, hogy a nikkelt különféle saválló berendezések és lúgtartályok gyártásához használják.

A fémet megolvasztják, majd rudak, lemezek stb. formájában használják fel. És ebben az állapotban az alacsony hatóanyagtartalmú anyagok szokásos fémes tulajdonságait mutatja. De a nagyon finom porrá alakított nikkel piroforossá válik, és levegőben öngyulladásra képes.

A titok az, hogy a levegőben lévő közönséges anyagokat, mint például az alumíniumot, oxidfilm borítja, és ez a film nagyon erős védőrétegként működik.

Ez a minőség határozza meg a fém egyik legrégebbi felhasználását - a nikkelezést, vagyis a legvékonyabb nikkelréteg felvitelét a tárgyak felületére. Ez a réteg teljesen megvédi az acélt, öntöttvasat, magnéziumot, alumíniumot és így tovább a korróziótól.

A tiszta nikkelből készült termékek ritkák, és csak különösen kritikus területeken használják őket. Ipari felhasználása egy másik egyedi tulajdonságának köszönhető: az ötvözetben a nikkel ugyanolyan kiváló korrózióállóságot kölcsönöz az anyagnak, mint amilyennel maga is rendelkezik. A legtöbb rozsdamentes és szerkezeti acél ötvöző komponensként nikkelt tartalmaz. Ez biztosítja az acél szilárdságát és tartósságát.

A nikkel alapú ötvözetek nagyon változatosak és figyelemre méltó tulajdonságokkal rendelkeznek: szilárdság, hőállóság, nagy erőterhelésnek való ellenálló képesség magas hőmérsékleten, kopásállóság, kémiailag agresszív anyagokkal szembeni érzéketlenség stb. Az extrahált anyag teljes térfogatának körülbelül 9%-a kerül felhasználásra tiszta formájában. További 7%-ot nikkelezésre, a többit ötvözetek gyártására fordítják.

A nikkel vastriádot alkot a vassal és a kobalttal. A csoportba tartozik még a platina - ozmium, platina, ródium. Viszonylagos közelségük ellenére azonban a fémek tulajdonságai jelentősen eltérnek egymástól. A nikkel szilárdságában nem sokkal marad el a vastól, sűrűsége még nagyobb is, de ez utóbbival ellentétben nagyon ellenáll a korróziónak, míg a vas levegőn, és főleg vízzel érintkezve gyorsan korrodál.

A platina fémekhez képest a nikkel sokkal könnyebb, sokkal olcsóbb és sokkal aktívabb: a platina, az ozmium és mások olyan nemesfémek, amelyek pozitív elektródpotenciállal rendelkeznek, és rendkívül inertek.

Előnyök és hátrányok

A nikkelnek szinte minden nemzetgazdasági tulajdonsága előny. A fém egyetlen hátránya a természetben való jelenléte. A nikkelt gyakori elemnek tekintik, de csak kötött formában található meg. A natív nikkel csak meteoritok részeként jut el a Földre. Ennek megfelelően a fémet drágább technológiákkal állítják elő.

• A nikkel jó szilárdsággal és keménységgel rendelkezik, miközben megtartja a kovácsolási képességet és a nagy szívósságot: a legvékonyabb lapok és rudak előállítására használható.
• A fém kiváló korrózióállósággal rendelkezik. Sőt, ezt a minőséget átadja az ötvözeteknek is, amelyeket ötvözőelemként tartalmaz.
• A nikkel alapú ötvözetek nagyon változatosak és kivételes tulajdonságokkal rendelkeznek. Így a hőálló vas-nikkel ötvözeteket atomreaktorok és sugárhajtóművek alkatrészeinek gyártásához használják. Eddig körülbelül 3000 különböző nikkelötvözetet írtak le és használtak.
• A nikkel bevonatot továbbra is aktívan használják nemcsak a műszer- és szerszámgépgyártásban, hanem a mindennapi életben és az építőiparban is. A nikkelezett edények, evőeszközök, kiegészítők, stb. nemcsak esztétikailag vonzóak, hanem abszolút higiénikusak, ártalmatlanok és rendkívül tartósak is. A fém tehetetlensége és higiéniája meghatározza az élelmiszeriparban való felhasználását.
• A nikkel egy ferromágnes, vagyis egy olyan anyag, amely hajlamos a spontán mágnesezésre. Ez a tulajdonság lehetővé teszi a fém felhasználását állandó mágnesek előállítására.
• A fém viszonylag olcsón beszerezhető, és jó elektromos vezetőképességi jellemzőkkel rendelkezik. A nikkel helyettesíti a drága ezüstöt vagy az akkumulátorok gyártásában.

A nikkel szerkezetét és kémiai összetételét az alábbiakban tárgyaljuk.

Szerkezet és összetétel

A nikkelnek a többi tiszta fémhez hasonlóan homogén, jól rendezett szerkezete van, ami biztosítja ezeknek az anyagoknak az áramvezetési képességet. Az anyag fázisösszetétele azonban eltérő lehet, ami befolyásolja tulajdonságait.

• Normál körülmények között a nikkel β-módosításával foglalkoznak. Arcközpontú köbös rács jellemzi, és meghatározza a fém szokásos tulajdonságait - alakíthatóság, hajlékonyság, megmunkálhatóság, ferromágnesesség stb.
• Van egy másik típusú anyag is. A hidrogénatmoszférában katódporlasztásnak kitett nikkel nem reagál, hanem szerkezetét is megváltoztatja, α-módosítássá alakul át. Ez utóbbinak sűrű hatszögletű rácsa van. 200 C-ra melegítve az α-fázis β-fázissá alakul. Az iparban a nikkel β-módosításával foglalkoznak.

Ebből a videóból megtudhatja, hogyan alakíthat át egy nikkel-kadmium akkumulátort lítium-ion akkumulátorrá:

Tulajdonságok és jellemzők

A β-fázis, mint fő jellemzői nagyobb érdeklődésre tartanak számot, mivel az α-fázis létezése korlátozott. A fém tulajdonságai a következők:

• sűrűség normál hőmérsékleten – 8,9 g/cu. cm;
• olvadáspont – 1453 C;
• forráspont - 3000 C;
• nagyon alacsony hőtágulási együttható – 13,5∙10 −6 K −1
• rugalmassági modulus – 196–210 GPa;
• A rugalmassági határ 80 MN/nm. m;
• folyáshatár – 120 MN/nm. m:
• szakítószilárdság 40-50 kgf/nm. mm;
• az anyag fajlagos hőkapacitása – 0,440 kJ/(kg K);
• hővezető képesség – 90,1 W/(m K);
• fajlagos elektromos ellenállás – 0,0684 µOhm∙m.

A nikkel ferromágneses, Curie-pontja 358 C.

Az alábbiakban a nikkelötvözetek gyártásáról és gyártójáról fogunk beszélni.

Termelés

A nikkel meglehetősen gyakorinak számít - a 13. a fémek között. Megoszlása ​​azonban némileg specifikus. Nem véletlenül nevezik a fémet a földmélység elemének, hiszen az ultramafikus kőzetekben 200-szor nagyobb mennyiségben fordul elő, mint a savas kőzetekben. Egy általános elmélet szerint a Föld magja nikkelvasból áll.

Natív nikkel nem fordul elő a Földön. Kötött formában a réz-nikkel ércekben - arzéntartalmú és szulfidban - van jelen. Ez a nikkel-vörös nikkel-pirit, ugyanaz, amit a bányászok a piritnek, a chloantit-fehér nikkel-piritnek, a garnieritnek, a réz-piritnek és így tovább.

A nyersanyag leggyakrabban szulfidérc, amely nikkelt és nikkelt is tartalmaz, így a fémek szétválasztására további lépések is szükségesek.

• A szulfidércek általában sok nedvességet és agyaganyagot tartalmaznak. Hogy megszabaduljanak tőlük, az ércet zúzzák, szárítják és brikettizálják. Ha az érc kéntartalma túl magas, akkor megpörkölik.
• A matt olvasztást aknás vagy reverberációs kemencékben végzik. Nikkel és vas-szulfid ötvözetét kapjuk, amely kis mennyiségű rezet is tartalmaz.
• A nikkel és a réz szétválasztása.
• Nikkelkoncentrátum pörkölése, redukciós olvasztás és finomítás elektrolízissel.

A nikkel oxidált ércből való kinyerésének módja némileg másképp néz ki.

• Az ércet részleges redukcióval szulfidizáló olvasztásnak vetik alá.
• Matte fogadása - az olvadt mattot levegővel fújják át a konverterekben.
• Feinsteint kirúgják és megtisztítják a réztől;
• Ezután a nikkelt redukálják, vagy az elégetett nikkelt ferronikkellé olvasztják.

Mennyibe kerül 1 kg nikkel? Az ilyen fémek árait nagymértékben meghatározza a lelőhelyek kiaknázásának sikere. Így 2013-ban Kína növelte a nikkeltartalmú nyersvas termelését, ami a fémárak érezhető csökkenéséhez vezetett. 2016 őszén egy tonna fém ára 10 045 dollár volt.

Alkalmazási terület

Magát a nikkelt ritkán használják. A terület sokkal szélesebb.

• A mindennapi életben az emberek leggyakrabban nikkelezett termékekkel - csapokkal, csaptelepekkel, bútorszerelvényekkel - találkoznak. A bútorok fém részeit gyakran ezüstös, nem elhomályosodó fémréteggel vonják be. Ugyanez vonatkozik az evőeszközökre és edényekre is.
• Egy másik ismert felhasználási terület a fehérarany. Egy bizonyos szabványú aranyból és egy nikkelötvözetből áll.
• A nikkelkatódokat széles körben használják az elektrotechnikában. Számos akkumulátor nikkel-kadmium. A nikkel, a vas-nikkel és így tovább versenyeznek az akkumulátorral, és sokkal biztonságosabbak.

A nikkel fő fogyasztója azonban a színes- és vaskohászat: az összes bányászott fém 67%-át rozsdamentes acélok előállítására használják fel. És 17% - egyéb, nem vasötvözetek előállítására.

• A szerkezeti és rozsdamentes acélt szó szerint mindenhol használják: az építőiparban és a gépészetben, az elektrotechnikában és a csővezetékgyártásban, a műszergyártásban és a teherhordó keretek építésében. A nikkel biztosítja az acélok korrózióállóságát.
• A nikkel-réz ötvözeteket leggyakrabban saválló berendezések és különféle alkatrészek gyártásához használják, amelyeknek agresszív vegyi környezetben kell működniük.
• A nikkel- és krómötvözetek hőállóságukról, valamint lúgokkal és savakkal szembeni ellenállásukról híresek. Használják kemencékben, atomreaktorokban, motorokban stb.
• A nikkel-, króm- és vasötvözetek ráadásul nagyon magas hőmérsékleten is ellenállnak a nagy terhelésnek - akár 900 C-ig. Ez a gázturbinák nélkülözhetetlen anyaga.

A nikkel olyan fém, amelynek . Tartós, képlékeny, savakkal és lúgokkal szemben ellenálló, és szinte minden ötvözetnek képes ezeket a tulajdonságokat átadni. Nem meglepő, hogy a nikkelt ilyen széles körben használják.

A nikkel-kadmium akkumulátorok helyreállításának egyszerű és megbízható módját az alábbi videó tárgyalja: