Никель и его сплавы широко используются в промышленности, что связано с особыми свойствами этого металла. Сплавы никеля обладают отличными ферромагнитными свойствами, отлично поддаются ковке, прокату и штамповке.
Никель и его сплавы
Содержание
- Особенности никеля и его сплавов
- Сплавы с медью
- Сплавы с хромом
- Сплавы с железом
- Сплавы с молибденом и другими металлами
- Вам также могут быть интересны статьи:
Особенности никеля и его сплавов
Никель имеет особые характеристики, которые высоко ценятся в промышленном производстве. Благодаря хорошей пластичности, из него легко получать изделия различной формы с помощью технологий холодной и горячей деформации. При этом свариваемость сплавов на никелевой основе находится на высоком уровне.
Стоит отметить высокую стойкость никеля к агрессивной среде щелочных растворов и других химических веществ. Он не вступает в реакцию с кислородом в нормальных условиях, даже при нагреве до температуры 800 градусов благодаря жаростойкости. Его плотность может варьироваться в зависимости от наличия в составе таких газов, как кислород, окись углерода и водорода, а также серы, железа, кремния, свинца, марганца, цинка и других элементов.
Никель отлично взаимодействует в сплавах с большинством металлов благодаря свойству активной катализации. С его помощью можно значительно улучшить или изменить свойства различных материалов, что позволяет получать ценнейшие изделия. На сегодняшний день известно более 3000 сплавов с применением этого элемента.
Жаропрочные никелевые сплавы имеют в составе марганец, кобальт, палладий, медь, платину и железо.
Но кроме сплавов на его основе, никель может применяться в чистом виде. Очень часто его используют для формирования антикоррозийной защиты. Для ее нанесения обычно используют метод гальванизации или плакирования, который используют при защите железа и стали. С помощью такого метода можно получить материал, практически не уступающий по свойствам чистому металлу, при этом удается значительно удешевить изделия. Используя метод гальванизации, защищают алюминий, чугун, магний и цинк.
Несмотря на свою высокую стоимость, из чистого металла очень часто производят различные приборы и аппараты, а также тигли для металлургии. В химической промышленности используют цистерны, резервуары и трубки из этого металла, которые применяются для хранения и перегрузки пищевых продуктов, щелочных и иных веществ.
В процессе производства водорода его применяют в качестве конденсаторов. Также следует отметить медицинскую сферу, где очень часто применяются никелевые инструменты и приборы.
Также следует отметить, что он особо популярен в сфере строения радиоприборов и телевизионных гаджетов. Его можно считать незаменимым в атомной сфере, так как без его использования невозможно получить высокоточные аппараты дистанционного управления.
Гранулированный никель широко применяется в качестве катализатора множества химических реакций с участием углеводородов, спиртов и альдегидов. Им обычно заменяют платину и палладий, так как свойства этого гранулированного металла не уступают вышеуказанным, при этом он дешевле.
Гранулированный никель Никелевый порошок
Порошкообразный никель также используется как элемент фильтрующих аппаратов, необходимых для очистки газов, топливных жидкостей и других веществ, производимых химической промышленностью.
Также подобный порошок отлично подходит для производства сплавов, поэтому очень часто именно такому физическому состоянию металла отдают предпочтение в металлургии.
Устойчивость к щелочи позволяет использовать такой металл в щелочных аккумуляторах в качестве электродов.
В металлургической промышленности множество видов стали, особенно конструкционных, производится с никелем в качестве легирующего компонента. При этом нет разницы, будь то магнитные, немагнитные, или жаропрочные никелевые сплавы.
Наиболее часто никель используют в сплавах вместе с медью. Это позволяет получить материал, обладающий повышенными свойствами устойчивости к агрессивной среде, особенно щелочной, морской воде и повышенной влажности. Именно поэтому их широко применяют в медицине, морском деле, химической и пищевой промышленности.
Сплавы серебра и никеля имеют интересные свойства: при сплавлении только этих двух элементов получается неустойчивый материал, характерный ломкостью и предрасположенностью к появлению трещин. Но при использовании этих сплавов в качестве легирующих элементов в сплавах на основе других металлов, можно значительно повысить устойчивость к коррозии.
Чистый никель
В ювелирном деле очень часто используют его сплав с золотом. Из него получают прочные ювелирные изделия, для которых характерен белый цвет. Но у некоторых людей наблюдается аллергическая реакция на такие изделия.
Также никель в чистом виде и в составе сплавов часто используется для производства нагревательных элементов и приборов.
Сплавы с медью
Сочетание никеля с медью довольно широко применяется для получения материалов, имеющих свойства, отличные от свойств чистых металлов.
На сегодняшний день наиболее широко используемыми сплавами с медью можно считать следующие:
- монель;
- мельхиор;
- нейзильбер.
При производстве монели в качестве главного компонента применяется именно никель, количество которого в сплаве должно составлять около 67%. Монель отличается высокой прочностью, превышающей характеристики большинства видов сталей, из-за чего этот сплав получил широкую популярность в авиастроении, производстве электроинструмента, судостроении, а также в изготовлении музыкальных инструментов.
Монель
Мельхиор – сплав никеля с медью, основой в котором выступает медь, а количество никеля может варьироваться в диапазоне от 5% до 30%. Из этого сплава производят различные виды кухонной посуды, дешевые ювелирные изделия, статуэтки и другие произведений искусства.
Также его легко встретить в повседневной жизни, так как большинство современных монет производятся именно из мельхиора. Он отлично подходит для этих целей, так как очень пластичен и хорошо поддается прессованию. При этом он довольно-таки долговечен и устойчив к износу и повреждениям. Мельхиор отличается устойчивостью к морской воде, поэтому из него изготавливают множество структурных частей и деталей лодок.
Чайные ложки из нейзильбера
Нейзильбер отличается наличием в составе цинка. Он довольно-таки пластичен, при этом очень прочен и устойчив к коррозии. Применяется при производстве электроприборов, столовых приборов, ювелирных изделий, монет и наград.
Сплавы с хромом
Сплав никеля и хрома широко известен, и в общем виде имеет название нихром. Первый сплав с применением этих металлов был произведен более ста лет тому назад. Такие сплавы отличаются высоким электрическим сопротивлением, высокой температурой плавления, плотностью и теплоемкостью. Отлично проявляют себя в использовании при высоких температурах.
Стоимость этого сплава довольно высока, но учитывая ряд его преимуществ, она оправдана.
Нихром наиболее широко применяется при:
- производстве электропечей, предназначенных для отжига и сушки;
- производстве электроприборов высокотемпературного воздействия, например, электровыжигателях;
- необходимости использования производимых приборов или деталей в агрессивной химической среде;
- необходимости сопротивления изделий высоким температурам;
- нанесении покрытия при газотерсическом напылении;
- производстве электронных сигарет, в качестве нити испарения.
Нихромовая проволока
Нихромы, легированные кремнием, более устойчивы к азотным смесям, что необходимо в химической промышленности.
Сплавы с железом
Сплав никеля с железом и хромом, в некоторых случаях, называется инвар. Он применяется в довольно-таки специфических сферах. Например, в приборостроении для производства мерных проволок, необходимых геодезистам; эталонов длины; а также большинства деталей механических часов.
Инвар
Это связано с тем, что такой сплав имеет малый коэффициент линейного расширения даже при высоких температурах. Поэтому балансиры хронометра и пружины отличаются высокой надежностью и долговечностью. В больших настенных часах его часто используют для производства маятника.
Сплавы с молибденом и другими металлами
Изделия из никелевых сплавов с добавлением молибдена в чистом виде практически не используются. В состав сплава обычно добавляют еще и хром. Чаще всего соотношения выглядит так: 77% никеля, 12% хрома, 3,5% молибдена, но максимальное его содержание может составлять около 9%. Такие сплавы очень прочные и жесткие на растяжение.
Благодаря своим свойствам они нашли применение в медицине, где из них производят мостовидные протезы. Работать с ними довольно сложно, так выполнить литье с применением таких сплавов практически невозможно. Но высокие эксплуатационные характеристики и относительно невысокая стоимость сделала эти сплавы незаменимыми.
Использование никеля в качестве легирующего компонента позволяет создать сплав, имеющих повышенную устойчивость к коррозии. Поэтому его используют для создания антикоррозийного покрытия. Причем полученное покрытие отличается привлекательным внешним видом. Добавление других металлов и материалов придает сплавам иные, особые свойства.
В целом, на сегодняшний день никель широко используется в промышленности, редко в чистом виде, обычно в качестве компонента различных сплавов, что позволяет получать желаемые свойства материалов.
Источник: