Никель и его характеристики

Главная / Магазин / Цветной металлопрокат / Никель Никель и его характеристики

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Никель — это металл, отличающейся пластичностью и ковкостью, его относят к переходным. Он обладает серебристо-белым цветом, при нахождении на открытом пространстве поверхность детали закрывается оксидной пленкой, обеспечивающей защиту от ржавления. Никель это относящийся к малоактивным.

Возникновение наименования

Этот элемент вещество получил свое наименование по названию духа гор, заимствованное из немецкого фольклора. Этот дух славен тем, сто подкидывал изыскателям меди камень, имеющий мышьяково-никелевый глянец. Он походит на медную руду, но при попыток получения металла происходило активное выделение мышьяковистые газы, которые и приписали этому минералу дурную славу.

История открытия

Открытие металла произошло в 1751 году. Но, шахтеры из Саксонии уже имели определенные знания об этой руде, сильно походившей на медную. Ее применяли в процессах получения стекла, для окрашивания готовой продукции в зеленый цвет. Многочисленные потуги выплавить из нее медь не увенчались успехом.

  • В тот год, шведский исследователь Кронштедт проводил изучение этого минерала в ходе экспериментов он получил окислен зеленого цвета и после его регенерации смог выделить неизвестный металл, названный никелем.
  • Довольно скоро ученый Бергман, выделил чистый металл и выявил, то что по некоторым параметрам он довольно близок к железу.
  • Вообще слово никель — распространённое ругательство среди горняков.
  • ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ЦЕНА НА НИКЕЛЬ ЗАВИСИТ ОТ УСЛОВИЙ ПОСТАВКИ (КОЛИЧЕСТВА, УСЛОВИЙ ОПЛАТЫ, ДОСТАВКИ), ДАННЫЙ ПРАЙС-ЛИСТ НОСИТ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИНФОРМАЦИОННЫЙ ХАРАКТЕР!

Никель и его характеристики

Физические параметры

Никель и его характеристики

Никель — это серебристо-белый металл, не теряющий внешнего облика на воздухе. Он имеет гранецентрированную кубическую структуру. Пространственная группа имеет формулу Fm3m. В чистом виде этот материал отличается пластичностью и легко поддаётся переработке методом давления. У этого металла имеются следующие характеристики:

  • сопротивление 0,0684 мкОм∙м;
  • линейное тепловое расширение =13,5∙10−6 K−1 при 0 C;
  • объёмное тепловое расширение =38—39∙10−6 K−1;
  • модуль упругости 196—210 ГПа.

Химические параметры

Атомы никеля имеют следующую электронную формулу 3d84s2. Самое стабильное его состояние — это окисление.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Актуальность темы курсовой работы

Оценим за полчаса!

Никель образовывает смеси уровнем оксидирования +1, +2, +3 и +4. Смеси никеля с уровнем оксидировния +4 встречаются нечасто и отличаются неустойчивостью.

Никель и его характеристики

Еще одно отличительное свойство металла его устойчивость к коррозии. Причём, эта устойчивость сохраняется на воздухе, воде и некоторых агрессивны средах, например, щелочах и кислотах.

Это свойство обусловлено тем, что на поверхности образуется плотная оксидная пленка, которая обладает защитными свойствами.

Между тем, никель смешивается со слабой смесью азотной кислоты или в нагретой сконцентрированной серной.

Никель неторопливо входит в реакцию с соляной или смесью серной кислоты. Азотная кислота в концентрированной форме, образовывает на деталях из никеля оксидный слой.

При вступлении в связь с оксидом углерода появляется ядовитое вещество под названием карбонил, он обладает следующей формулы Ni(CO)4.

Мелкий порошок отличается тем, что может загореться на воздухе. Кстати, никель горит только в порошкообразном виде. В этом процессе происходит образование двух оксидов и двух гидрооксидов. Существуют несколько солей никеля — ацетат, хлорид, нитрат и сульфат.

Соли могут быть растворены в воде. Такие смеси обладают зеленым окрасом. Сухие соли окрашены в желтые оттенки.

Никель может образовывать различные виды соединений, в т. ч., координационные и комплексные. Как пример можно рассмотреть диметилглиоксимат, который выдает красный окрас в кислой среде и применяемый при проведении качественного анализа для выявления никеля.

Смесь сульфата никеля в воде обладает зеленым окрасом.

Водяные смеси обладают в себе ионы гексаакваникеля. После добавления к смеси, в котором находятся эти ионы , аммиака, происходит образование гидрооксида. Это вещество напоминает желе зеленого цвета.

При проведении разных реакций он может образовывать сочетания с тетраэдрической и с двумерной квадратной структурой.

В качественном и количественном исследовании, проводимого для выявления никеля применяют смесь бутандиондиоксима. Еще эта смесь имеет и второе наименование реактив Чунаева. Так звали учёного, выявившего, что эта смесь помогает выявлять никель.

Нахождение в природе

Никель получил широкое распространение в природе. В коре его содержится порядка 0,01%. В земле его находят только в связанном виде но в метеоритах, которые попадают к нам на планету обнаруживается никель в чистом виде, причём достаточно в большом количестве до 25% от массы.

Никель и его характеристики

При высокой концентрации в магме серы, происходит формирование солей никеля. В гидротермальной процедуре он может образовывать соединения в виде арсенидов и сульфидов.

Никель, чаще всего встречают в сульфидных и мышьяк-содержащих рудах.

К таким рудам относят:

  • никелин;
  • хлоантит;
  • гарниерит;
  • магнитный колчедан;
  • мышьяково-никелевый блеск;
  • пентландит.

Кстати, существует теория, согласно которой земное ядро состоит их никелистого железа.

Залежи руд

Базовые залежи руд расположились в Канаде, России, на Кубе и других странах

Натуральные изотопы никеля

Природный никель имеет 5 стабильных изотопов. Между тем имеются и синтезированные изотопы. Самый стабильный из них, это 59Ni с периодом полураспада 100 т. лет.

Добыча никеля

Разведанные запасы руд оценивают в 135 миллионов тонн. Из них доказанных 49 миллионов тонн. К основным рудам относят никелин, миллерит и некоторые другие. Остальные руды, которые используют для добычи чистого никеля, может содержать в своем рецепте, отдельные примеси, состоящие из кобальта, меди, железа.

Довольно часто для получения этого металла применяют технологию рафинирования. Нередко, его получают как добавочный продукт при выработке сторонних металлов. По отдельным данным, запасы никеля скапливается в окисленных рудах.

В 1997 году, доля добытого никеля, полученного из обогащенных руд, равнялась 40% от уровня мировой добычи. В промышленных условиях никелевые руды делят на две группы – магнезиальные и железистые.

Первая группа относится к тугоплавким и для выработки никеля их плавят в электрических печах. Таким образом, происходит выработка ферроникеля.

Никель и его характеристики

Железистые руды перерабатывают с применением методов гидрометаллургии. Часто применяют аммиачно-карбонатное выщелачивание. Другой метод – сернокислотное выщелачивание.

Латеритовые руды обрабатывают с помощью методов гидрометаллургии с использованием описанных выше методов выщелачивания.

В результате применения описанных выше описанных технологий продуктами переработки становятся — закись никеля, синтер, концентраты с разным смесям. Кроме названных продуктов, в итоге переработки образуются порошки никеля, кобальта и другие продукты

Нонтронитовые руды переплавляют на штейн (промежуточный продукт). На металлургических комбинатах полного цикл в ходе дальнейшей обработки производят конвертирование, обжиг файнштейна, плавление закиси никеля в электрической печи.

В результате названных операций происходит получение металлического никеля. При выработке никеля, дополнительным продуктом становится кобальт. По некоторым подсчетом, в зольных остатках может содержаться до 80 кг никеля на одну тонну.

Высокая концентрация никеля в некоторых породах каменного угля говорит о его группировании никеля в ископаемой органике. Но до сих пор не ясно, как и почему это происходит.

Никель долго не могли выделить в чистом виде, это произошло потому что, в его рецепте постоянно присутствует сера, в виде солей.

Они располагаются тонкими прослойками, обладающими определенной хрупкостью, размещеные по краям металла.

Добавка в расплав определенного количества магния, обеспечивает связь серы и магния, выделяемое в виде зерен, при этом никакого нарушения пластичных параметров металла не происходит.

Основной объем никеля получают из гарниерита и соединений серы с железом. Силикатную руду регенерируют с использованием угольной пыли. Для этого процесса используют вращающиеся печи.

В результате такой обработки на выходе получают железно – никелевые окатыши. Полученный продукт освобождают от серы. Затем их прокаливают и подвергают обработке раствором аммиака.

Затем раствор подкисляют и из него извлекают готовый к использованию металл, для решения этой проблемы применяют электролиз.

Метод Монда. Первым делом из сульфид выделяют медно-никелевую смесь, считающейся промежуточный продуктом. На втором этапе над ним продувают углекислый газ. В результате такой обработки происходит получение тетракарбонилникеля. После обработки с помощью высокой температуры из него выделяют металл высокой чистоты.

Алюминотермический способ основан на регенерации никеля или оксида.

Практическое использование

В начале XX века большя часть добытого никеля было использовано для выработки коррозионностойкой стали. На эти цели ушло порядка 67% всего добытого никеля. 17% было задействовано на получения сплавов без использования железа. 7% было использовано для нанесения покрытий никеля. 9% применили для выпуска аккумуляторных батарей, порошковой металлургии и выпуск химреактивов.

Соединения никеля с другими металлами

Никель и его характеристики

Никель выступает как основание для выпуска спецсплавов, в т. ч. коррозионностойких, жаропрочных и других, требуемых для ракетного и авиационного строительства. Из производят детали и узлы применяемые для силовых агрегатов. Ниже приведены краткие характеристики некоторых популярных сплавов. К ним относят следующие:

  • Монель, кроме никеля в состав входят медь, марганец. Его основные отличия — его основные отличия – жаростойкость до 500 градусов, высокая стойкость к ржавлению.
  • Белое золото, состоящее на 58% из золота и добавки из серебра и никеля. Иногда эти элементы заменяют на палладий.
  • Нихром – соединение Ni и Cr, отличается большим электрическим сопротивлением. Этот материал нашел свое применение при серийном производстве тепловых приборов.
  • Пермаллой, в его состав входят Cu, Cr и он отличается магнитной восприимчивостью.
  • Сплав железа и никеля, не деформирующийся при разогреве.

Нельзя забывать и то, что к сплавам относят соединения с хромом, и многие другие.

При выплавке коррозионностойких материалов, в качестве легирующей добавки используют никель.

Никелирование

Никель и его характеристики

Так называют нанесение покрытия на поверхность другого материала. Задача такого обеспечение защиты изделия от коррозии. Нанесение покрытия проводят в гальванической ванне. Для проведения качественной гальванической операции, применяют электролиты содержащие в своем составе соли натрия, бора, различные поверхностно – активные компоненты и глянцующие элементы. Толщина никелевого покрытия составляет до 36 мкм. Для повышения качества нанесенного покрытия допускается поверх никеля наносить слой хрома.

Существует способ нанесения никеля без применения электричества. То есть нанесение покрытия выполняют в смеси, включающей в себя соли никеля и натрия.

Никель и природа

Этот элемент, просто необходим для нормального развития и жизни биологических организмов. Но наука не очень много знает о роли никеля в жизнедеятельности организмов. Доподлинно известно, что этот элемент принимает активное участие в ферментативной деятельности у животных и растений.

Влияние на организм

В теле животных, скопление этого элемента можно обнаружить в ороговевших тканях, например в перьях.

Но, тем не менее, повышенная концентрация металла в почках, приводит к появлению эндемических заболеваний. Растения принимают уродливые формы, а у животных начинают болеть глаза. Предельная доза никеля в организме лабораторной крысы составляет 50 мг. Предельная концентрация в воздухе лежит в диапазоне от 0,0002 до 0,001 мг/м3.

Никель и физиология

Никель и его сплавы, отличаются токсичность и канцерогенностью.

Этот элемент, часто провоцирует появление аллергии на металлы, которые находятся в непосредственном контакте с человеческой кожей, то есть бижутерия, часовые браслеты и пр. В начале XXI века никель был признан аллергеном года.

В странах Европейского союза, введены законодательные ограничения на концентрацию никеля на продукцию, которая может контактировать с кожей человека.

В прошлом веке исследователи выявили интересный факт, оказывается поджелудочная железа довольно богата эти металлом. При введении инъекции никеля вслед за инсулином продляет действие препарат и происходит рост гликемической активности.

Никель оказывает существенное влияние на ферментативные процессы. Этот материал значительно влияет на процессы, протекающие в организме.

Лучшая цена на никель в компании «Ресурс»

  • Компания Ресурс предлагает большой сортамент никеля по самым выгодным ценам в Москве и Московской области со склада в городе Электросталь

Никель и его характеристики

Источник: https://resursmsk.ru/nikel

Свойства сплавов никеля

Свойства никеля являются важными параметрами для поиска, переработки и сфер применения металла. Они учитываются при формировании составов с другими материалами.

Никель и его характеристикиСвойства никеля определяют его использование в производстве

Параметры никеля

Никель – это металл со свойственным ему серебристо-белым цветом. При температуре 1453 °C переходит в жидкое состояние, а кипит при 2732 °C. Никель пластичен, легко поддается обработке под воздействием давления.

Химическое свойство никеля характеризуется способностью образовывать соединения с разной степенью окисления. В естественных условиях на поверхности металла возникает тонкая пленка из оксида.

Металл обладает высоким показателем устойчивости к коррозии. Никель не реагирует с рядом концентрированных кислот и щелочей, но активно растворяется в разбавленной азотной кислоте.

Никель и его характеристикиВступая в химические реакции, никель образует летучие металлы и растворимые/нерастворимые соли

С никелем не вступают в реакцию:

  • инертные газы;
  • литий;
  • калий;
  • натрий;
  • цезий;
  • рубидий;
  • стронций;
  • барий;
  • иридий;
  • цезий.
Читайте также:  Формула сахарозы в химии

С углеродным соединением никель образует карбонил — летучий переходный металл, используемый в процессе получения материалов высокого класса чистоты. Порошок никеля способен самовоспламеняться при соприкосновении с воздухом с образованием оксидов.

Никель продуцирует ряд растворимых и нерастворимых солей. Например, раствор сульфата металла придает жидкости зеленую окраску. Нерастворимые соли обычно имеют насыщенный желтый цвет.

Формы нахождения металла

В естественных условиях никель встречается в сочетании с рядом химических элементов, а в форме самородков находится в железных метеоритах.

Содержание металла в составе ультраосновных пород значительно выше, чем в кислых образованиях. В зависимости от условий формирования минералов происходит процесс замещения никелем других элементов (железа, магния).

В гидротермальных условиях никель формирует соединения с мышьяком, кобальтом, серебром. Повышенные концентрации металла связаны с минеральными образованиями-арсенидами и сульфидами.

Никель и его характеристикиВ природе никель обычно находится в соединениях с другими элементами

Сырьем для извлечения ценного компонента являются сульфидные, медно-никелевые руды с содержанием мышьяка:

  • никелин — соединение с мышьяком;
  • хлоантит — белый колчедан, содержащий кобальт и железо;
  • гарниерит — силикатная порода с содержанием магния;
  • магнитный колчедан — соединение серы с железом и медью;
  • герсдорфит — мышьяково-никелевый блеск;
  • пентландит — соединение серы, железа и никеля.

Содержание металла в живых организмах зависит от условий и среды обитания. Некоторые представители флоры и фауны способны концентрировать металл.

Основные месторождения руд находятся в Канаде, Российской Федерации, Албании, ЮАР, на Кубе, в Греции.

Процесс извлечения металла из руд предусматривает применение технологий в зависимости от типа сырья. Иногда никель является второстепенным материалом обогащения породы.

Тугоплавкие руды с содержанием магния подвергают электрической выплавке. Содержащие железо латеритовые руды перерабатывают гидрометаллургическим методом с последующей обработкой щелочными растворами.

Породу с меньшим содержанием железа плавят, подвергают обжигу и электрической выплавке. Попутно извлекают металлический кобальт или его соли. Повышенное содержание металла наблюдается в золе каменных углей в Англии. Этот факт связывают с деятельностью микроорганизмов, концентрирующих никель.

Пластичность и другие физические свойства никелевых составов зависят от чистоты материала. Незначительная примесь серы придает металлу хрупкость. Добавление в расплавленный материал магния очищает смесь от второстепенных примесей с образованием соединения с серой.

Отрасли применения никеля

Физико-химические свойства металла определяют его использование:

  • в изготовлении нержавеющей стали;
  • для формирования сплавов, не содержащих железо;
  • с целью нанесения защитных покрытий на изделия гальваническим способом;
  • для производства химических реактивов;
  • в порошковой металлургии.

Металл применяют при производстве аккумуляторов, с его помощью происходят каталитические процессы химических реакций в промышленном производстве. Сплавы с титаном являются отличным материалом для изготовления протезов и приспособлений для выравнивания зубов.

Состав на основе химического элемента № 28 является сырьем для чеканки монет, изготовления спиралей электронных сигарет. Его используют для обмотки струн музыкальных инструментов.

При изготовлении сердечников для электромагнитов используются составы — пермаллои, включающие 20–60% железа. Никель используется при изготовлении различных деталей и аппаратуры для химической отрасли промышленности.

Оксиды металла применяются при производстве стекла, глазури и керамических изделий. Современное производство специализируется на изготовлении разнообразного проката: проволоки, ленты, фольги, трубок.

Никель и его характеристикиНикель имеет широкую сферу применения от покрытий до химических реактивов

Устойчивость к агрессивной среде позволяют использовать прокат из никеля для транспортировки щелочей в химической отрасли.

Инструменты из сплава на основе никеля применяются в медицине и при проведении научных исследований. Металл используется при создании точных приборов для дистанционного управления процессами в атомной энергетике, радиолокационных установок.

Характеристика никелевых сплавов

В составах металл сочетается в основном с железом и кобальтом. Его применяют в качестве лигатурного компонента для производства различных конструкционных видов стали, магнитных и немагнитных сплавов.

Металлические сплавы на основе химического элемента № 28 обладают прочностью, устойчивостью к температурам, деформации, влиянию внешней среды. Их число достигает нескольких тысяч. Самыми распространенными составами являются сочетания с хромом, молибденом, алюминием, титаном, бериллием.

Металл считается лигатурным компонентом золота, придающим ювелирным изделиям характерный белый цвет и прочность. По отношению к этому составу существуют мнения об аллергическом влиянии никеля на кожу.

В сочетании с хромом образуется соединение нихром, обладающее устойчивостью к высокой температуре, минимальным коэффициентом электрического сопротивления, пластичностью.

Его применяют для изготовления нагревательных приборов, деталей, в качестве покрытия. Высокая прочность соединения позволяет подвергать его механической обработке, точению, сварке, штамповке.

Никель и его характеристикиНикелевые сплавы обладают высокой прочностью, что позволяет широко использовать их в производстве

Особую группу образуют сплавы, в состав которых включена медь. Среди них самыми популярными являются:

  • монель;
  • латунь;
  • бронза;
  • нейзильбер.

Составы, содержащие химический элемент № 28, применяются в конструкциях атомных реакторов в качестве защитных оболочек для предохранения урановых стержней от влияния среды.

Более века назад было установлено, что железно-никелевый состав, содержащий 28% описываемого металла, теряет свои свойства к намагничиванию. Сплавам, содержащим 36% никеля, свойственен незначительный показатель линейного расширения, что позволяет его применять в изготовлении точных приборов и инструментов.

Этот состав, который обозначается FeNi36, называется инваром, то есть «неизменным». Широкое применение в производстве нашел сплав ковар, содержащий 29%никеля, 17% кобальта и 54% железа.

Он обладает высокой адгезией к расплавленному стеклу, что позволяет использовать состав для изготовления электрических выводов, проходящих через данное вещество.

Источник: https://ometallah.com/svojstva/splavov-nikelya.html

Популярные виды сплавов на основе никеля

Обработка металла известна человечеству несколько тысяч лет. Наряду с однородными материалами начали появляться смеси с различными характеристиками.

С развитием технологического прогресса человек открывал всё больше и больше соединений металлов. Наиболее известными являются сплавы на основе никеля.

Они используются в различных направлениях промышленности благодаря своим характеристиками и внешнему виду.

Никель и его характеристикиНикелевый сплав

Применение в чистом виде

Никель представляет собой металл серебристого цвета. Он обладает высокими показателями прочности и пластичности. Обладает ферромагнитными свойствами, хорошо сваривается, куется и штампуется. Устойчив к воздействию кислот и щелочей. Не окислятся на открытом воздухе благодаря оксидной плёнке.

Области применения материала в чистом виде:

  1. Используется в качестве защитного покрытия для других металлических поверхностей. При этом защитный слой наносится методами плакирования или гальванопластики. Защищает другие металлы от коррозийных процессов.
  2. Из металла изготавливаются емкости для хранения и транспортировки химических реагентов, кислот, щелочей.
  3. Его часто используют в качестве катализатора. Связано это с каталитическими свойствами материала, которые схожи с палладием. Однако этот металл стоит гораздо дешевле.
  4. Изготовление прерывателей нейтронных пучков. Благодаря этому металл получил распространение в ядерной физике.

Помимо использования в пищевой и химической промышленности, чистый материал применяется при изготовлении щелочных аккумуляторов.

Особенности

Никель и сплавы на его основе обладают определёнными особенностями и характеристиками. Их важно учитывать перед применением их в промышленности.

Структура и состав

Структура сплавов на основе никеля изменяется в зависимости от того, какие компоненты входят в их состав. От этого также зависят характеристики готового материала.

Этот материал представляет собой металл серебристого цвета, который содержится в земной коре, воде и воздухе. В природе можно найти не только однородный металл, но и смеси на его основе. Связано это с тем, что он отлично сочетается с другими материалами.

Часто встречающиеся компоненты в составе смесей — железо, молибден, медь, хром.

Свойства и характеристики

Физические и химические свойства материала помогают определить, где его можно использовать и как он будет изменяться при определённых этапах обработки. Характеристики:

  1. Плотность — 8800 кг/м3.
  2. Температура плавления — 1455 градусов по Цельсию.
  3. Температура кипения — около 2900 градусов.
  4. Максимальная прочность на растяжение — 9000 МПа.
  5. Теплопроводность — 90,9 Вт/(м*К).
  6. Сопротивление электричеству — 0,0684 мкОм*м.

Благодаря своим характеристикам никель и смеси на его основе применяются в разных направлениях промышленности. Они хорошо поддаются обработке на промышленном оборудовании, что расширяет их область применения.

Марки

По государственному документу ГОСТ 849-2008 обозначено 7 марок никеля. К ним относятся H0, H1,2,3,4, Н1Ау и Н1у. Состав марок представляет собой содержание основного вещества до 99,9%, незначительное количество кобальта и сторонних примесей.

Сплавы

Никель является основой многих сплавов. Стоит подробнее разобраться с самыми популярными соединениями на основе этого металла.

Никель и его характеристикиСплав на основе никеля

С медью

Популярнейшим соединением считается никель и медь. В итоге получается материал, который не похож по своим характеристикам на исходный металл. При изготовлении металлических смесей можно выделить 3 популярных соединения:

  1. Монель — материал, в котором содержится примерно 67% никеля. Имеет высокий показатель прочности. Его можно сравнить с разными видами сталей. Используется в авиастроении, судостроении, а также изготовлении электроинструментов. Найти детали из монели можно в музыкальных инструментах.
  2. Мельхиор — известный сплав, основным компонентом которого является медь. Никеля же в составе может содержаться до 30%. Используется при изготовлении ювелирных украшений, статуэток, столовых приборов.
  3. Копель — смесь на 44% состоящая из никеля. Из него изготавливается проволока, из которой делают компенсационные провода.

Существуют и другие смеси с добавлением цинка, которые обладают своими особенностями и характеристиками.

С хромом

Соединения хрома с никелем многим известно, как нихром. Особенность этого сплава — высокий показатель электрического сопротивления, высокая температура плавления. Также нихром отличается хорошей прочностью и теплоёмкостью. Отрасли применения:

  1. Изготовление деталей для приборов, работающих в агрессивных условиях окружающей среды.
  2. Производство нагревательных элементов и оборудования для термической обработки.
  3. Проволока из нихрома используется при изготовлении электропечей.
  4. Из этого сплава изготавливают нити испарения, использующиеся в электронных сигаретах.

Если нихром будет покрыт легирующих слоем на основе кремния, его можно использовать в химической промышленности. От дополнительного покрытия материал получает устойчивость к кислотам.

При соединении никеля с молибденом в состав добавляется хром. Процентное содержание основного металла достигает 77%. При этом молибдена в составе может содержаться до 9%. Остальное количество занимает хром. Особенность соединения — высокий показатель прочности и жёсткости.

Сплав с молибденом используется в медицине. Из него изготавливают мостовидные протезы. Сложно обрабатывается. Сделать отливки из такого материала практически невозможно. Однако благодаря своим характеристикам и низкой стоимости сплавы с молибденом имеют высокую популярность.

С железом

Подобная смесь называется инвар. Представляет собой соединение железа и никеля. Используют готовый материал при изготовлении деталей для механических часов.

Никель и его характеристикиСоединение железа и никеля

Область применения

Чистый металл используется не так часто, как сплавы никеля. Области применения сплавов:

  1. Применяются в машиностроении, строительстве, изготовлении трубопроводов. Из этого металла изготавливаются массивные конструкции, которые защищены от образования ржавчины.
  2. Детали для оборудования, которое работает в условиях агрессивных сред. Сплавы устойчивы к воздействию кислот, коррозийных процессов, щелочей.
  3. Сплавы используют для изготовления газовых турбин.
  4. В быту изделия из сплавов никеля можно встретить в виде мебельной фурнитуры, кранов и смесителей.
  5. Никель входит в состав сплавов, которые используются при изготовлении белого золота.

На основе этого материала изготавливаются никель-кадмиевые аккумуляторы. Соединения металлов многообразны и благодаря этому их используют в различных направлениях промышленности.

Плюсы и минусы

Сплавы на основе никеля обладают положительными и отрицательными сторонами.

Преимущества:

  1. Жаропрочные сплавы на никелевой основе обладают высокими показателями прочности и твердости.
  2. Коррозийная устойчивость.
  3. Высокая электропроводность.
  4. Хорошая свариваемость.
  5. Высокий показатель износоустойчивости.

Недостатки:

  1. Поверхность материала уязвима к ударам. Могут появляться трещины и сколы.
  2. Если на сторонний металл нанесен защитный слой, то при длительном воздействии жидкостей он может смываться.

Благодаря своим характеристикам этот материал используется в качестве дешёвого аналога дорогим металлам.

Сплавы на основе никеля имеют большую популярность в промышленности. Характеристики материала изменяются в зависимости от используемых добавок к основному металлу.

Никель — Металл, Образующий Суперсплавы!Никель и его характеристики

Источник: https://metalloy.ru/splavy/na-osnove-nikelya

Свойства, характеристики и особенности состава никеля

Никель и его характеристики

Никель характеризуется отличной коррозионной стойкостью, высокой прочностью, эстетической привлекательностью и способностью принимать любую заданную ему форму. Благодаря своим свойствам этот металл давно применяется в строительстве. Более 60% никеля идет на производство нержавеющей стали.

С участием никеля строят дома, выполняют интересный архитектурный дизайн, делают отделку стен и изготавливают водосточные трубы. Никель присутствует в нашей жизни повсеместно. Поэтому сегодня мы рассмотрим его состав, структуру и свойства никеля.

Никель имеет белый цвет с серебристым оттенком. Этот металл часто сочетается с другими материалами. В результате образуются сплавы.

  • Никель содержится в пище, земной коре, воде и даже в воздухе.
  • Никель имеет гранецентрированную кубическую решетку (а = 3,5236А). В обычном состоянии он представлен в форме β-модификации. При катодном распылении переходит в α-модификацию с гексагональной решеткой. Если далее нагреть никель до 200°C, то его решетка станет кубической.
  • У никеля недостроенная 3d-электронной оболочка, поэтому его относят к переходным металлам.
  • Элемент никель входит в состав самых важных магнитных сплавов и материалов, у которых коэффициент теплового расширения минимален.

Никель, не переработанный и добытый в природе, состоит из 5 стабильных изотопов. В периодической системе Менделеева за никелем числится номер 28. Этот элемент имеет атомную массу равную 58,70.

Далее мы погорим про магнитные, технологические свойства никеля, его механические,физические и технические характеристики.

Свойства никеля

Плотность и масса

Никель и его характеристикиНикель относится к ряду тяжелых металлов. Его плотность в два раза больше, чем у металла титан, но равна по числовому значению плотности меди.

Численное значение удельной плотности никеля составляет 8902 кг/м3. Атомная масса никеля: 58,6934 а. е. м. (г/моль).

Механические характеристики

Никель обладает хорошей ковкостью и тягучестью. Благодаря этим характеристикам он легко подвергается прокату. Из него довольно просто получить тонкие листы и небольшие трубы.

При температуре от 0 до 631 К никель становится ферромагнитным. Происходит этот процесс благодаря особенному строению внешних оболочек атома никеля.

Известны следующие механические характеристики никеля:

  • Повышенная прочность.
  • Предел прочности равный 450 МПа.
  • Высокопластичность материала.
  • Коррозионная стойкость.
  • Высокая температура плавления.
  • Высокая каталитическая способность.

Механические характеристики описываемого металла зависят от наличия примесей. Самыми опасными и вредными считается сера, свинец, висмут, цинк и сурьма. Если никель насытить газами, то его механические свойства станут хуже.

Тепло- и электропроводность

  • Металл никель имеет следующую теплопроводность: 90,1 Вт/(м·К) (при температуре 25°C).
  • Электропроводность никеля равна 11 500 000 Сим/м.

Коррозионная стойкость

Под коррозионной стойкостью понимается способность металла при воздействии на него агрессивной среды противостоять разрушению. Никель относиться к материалам с высокой стойкостью к коррозии.

Никель не покрывается ржавчиной в нижеперечисленных средах:

  • Окружающая атмосфера. Никель обладает хорошей устойчивостью к высоким температурам. Если никель находится в условиях промышленной атмосферы, то он всегда покрывается тонкой пленкой, которая приводит к потускнению никеля.
  • Щелочи в горячем и холодном виде, а так же их расплавленные состояния.
  • Органические кислоты.
  • Неорганические кислоты.

Кроме этого, ржавчиной никель не покрывается в горячих спиртах и жирных кислотах. Благодаря этому этот металл широко используют в пищевой промышленности.

Химическая промышленность то же широко использует никель. Это происходит благодаря коррозионной стойкости никеля к воздействию высокой температуры и большой концентрации растворов.

Повышенной коррозионной стойкостью обладают сплавы из никеля. Особенно соединения этого металла с железом, молибденом, хромом и медью.

Никель подвержен коррозии при следующих окружающих его условиях:

  • Морская вода.
  • Щелочные растворы гипохлоритов.
  • Сера или любая среда, содержащая серу.
  • Растворы окислительных солей.
  • Гидрат аммиака и аммиачная вода.
Читайте также:  Naoh, степень окисления серы и др элементов

Токсичность никеля рассмотрена ниже.

Температуры

Никель и его характеристики

  • Температура плавления никеля: 1726 K или 2647 °F или 1453 °C.
  • Температура кипения никеля: 3005 K или 4949 °F или 2732 °C.
  • Температура литья: 1500-1575 °C.
  • Температура отжига: 750 — 900 °C.

Токсичность и экологичность

В больших количествах никель оказывает токсичное действие на организм. Если речь идет о приеме его с пищей, то повышенное содержание этого элемента обязательно вызовет угрозу для здоровья.

Часто встречающие негативное последствие от переизбытка никеля – это аллергия. Так же при воздействии этого металла (в больших количествах) на организм возникают расстройства желудка и кишечника, обязательно повышается содержание эритроцитов. Никель может вызвать хронический бронхит, почечный стресс и нарушение работы легких. Переизбыток никеля провоцирует рак легкого.

Если вода для питья содержит 250 частиц никеля на миллион частиц воды, то такое содержание может вызвать болезнь крови и проблемы с почками. Однако это довольно редко явление.

Никель содержится в табачном дыме. Вдыхание этого дыма или пыли с содержанием никеля приводит к бронхиту и нарушению функционирования легких. Получить это вещество возможно в условиях вредного производства или в неблагоприятных экологически районах.

Токсичность никеля представляет собой опасность только в случае попадания в организм человека в больших количествах. Если никель используется в промышленности и в строительных делах, то он не опасен.

Еще никель имеет следующие характеристики:

  • Удельное электрическое сопротивление никеля равное 68,8 ном·м.
  • В химическом плане никель схож с железом, кобальтом, купрумом и некоторыми благородными металлами.
  • Никель взаимодействует с кислородом при температуре в 500 С.
  • Если никель переходит в мелкодисперсное состояние, то он может самовоспламениться.
  • Никель не реагирует с азотом даже при условии очень высокой температуры.
  • Никель медленнее чем железо растворяется в кислотах.

Источник: http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/nikel/svoystva-osobennosti-sostava.html

Свойства никеля

Никель является 17-м химическим элементом периодической системы Менделеева с атомным номером 28. Вещество представляет собой переходный металл, отличающийся своею пластичностью и имеющий характерный серебристо-белый окрас. Не проявляет сильной химической активности.

Само название вещества в переводе с немецкого означает «горный дух». С никелем люди были знакомы еще в 17-м столетии, однако он еще не был выделен в отдельное вещество. Его встречали в медных рудах во время добычи меди и называли лжемедь (купферникель) от духа гор.

Выделение вещества как отдельного металла осуществил Аксель Кростедт в 1751 году и назвал его «никель».

В середине 18 века людям было известно 12 металлов, а также сера, фосфор, углерод и мышьяк. Тогда же к ним добавился и никель, которому был присвоен 17-ый номер.

Характеристика никеля

Новооткрытый элемент нашел свое применение не сразу. Только спустя два столетия люди стали активно использовать металл. Особенно популярным он стал в металлургии. Как выяснилось, никель является отличным легирующим элементом для стали и железа.

Так, сплавы с никелем являются очень устойчивыми к различным химическим воздействиям, не поддаются коррозионному повреждению, а также могут выдерживать очень высокие температурные режимы.

Например, сплав никеля и железа, который называется в металлургии инвар, не способен расширяться под воздействием высоких температур, это является одной из главных причин, по которой инвар используется для производства рельс для железных дорог и многих других элементов.

Никель и его характеристики

Физические свойства никеля

Никель является металлом с характерным желтовато-серебристым оттенком. На открытом воздухе сохраняет свой цвет и блеск, не тускнеет. Твердость металла по Бринеллю составляет 600-800 Мн/м2.

Не смотря на достаточно высокую свою твердость, металл хорошо поддается различным физическим воздействиям и обработкам, в том числе ковке и полировке.

Это позволяет использовать никель для производства очень тонких и деликатных изделий.

Металл имеет магнитные особенности даже в условиях достаточно низких температур (до -3400С). Не поддается коррозионному повреждению.

Физические свойства никеля

Атомный номер 28
Атомная масса, а.е.м 58,69
Атомный диаметр, пм 248
Плотность, г/см³ 8,902
Удельная теплоемкость, Дж/(K·моль) 0,443
Теплопроводность, Вт/(м·K) 90,9
Температура плавления, °С 1453
Температура кипения, °С 2730-2915
Теплота плавления, кДж/моль 17,61
Теплота испарения, кДж/моль 378,6
Молярный объем, см³/моль 6,6
Группа металлов Тяжелый металл

Химические свойства никеля

Никель имеет 28 атомный номер и обозначается в химической номенклатуре символом Ni. Имеет молярную массу 58,6934 г/моль. Атом никеля имеет радиус в 124 пм. Его электроотрицательность по шкале Полинга составляет 1,94, электронный потенциал равен 0,25 В.

Металл не подвергается негативному воздушному и водному воздействию. Это связано с образованием на его поверхности пленки в виде оксида никеля (NiO), которая предотвращает его дальнейшее окисление.

Реагирует с кислородом только при определенных условиях, в частности, при сильном нагревании. В условиях высоких температур способен также взаимодействовать абсолютно со всеми галогенами.

Проявляет бурную реакцию в азотной кислоте, а также в растворах с аммиаком. Однако, некоторые соли, например, соляная и серная, достаточно медленно растворяют металл. А вот в фосфорной кислоте он не растворяется вообще.

Химические свойства никеля

Ковалентный радиус, пм 115
Радиус иона, пм (+2e) 69
Электроотрицательность (по Полингу): 1,91
Электродный потенциал:
Степени окисления: 3, 2, 0

Получение никеля

Основным материалом для добычи никеля являются именно сульфидные медно-никелевые руды. Так, именно из таких руд получают порядка 80 % никеля от общего производства в мире, без учета России. Руды подвергаются селективному обогащению флотацией, после чего из руды выделяется медный, никелевый, а также пирротиновый концентраты.

Для получения чистого металла используется никелевый рудный концентрат, который наряду с флюсами подвергается плавлению в электрических шахтах или отражательных печах. В результате данного процесса отделяется пустая порода и извлекается никель в виде штейна, в составе которого находится до 15% никеля.

Иногда перед тем, как отправить на плавление концентрат, его подвергают обжигу и окускованию. В составе сульфидного расплава (штейна) после процесса плавки также обнаруживаются Fe, Со и практически полностью Сu, а также благородные металлы.

Далее отделяется железо, после чего остается сплав, в составе которого присутствуют медь и никель. Сплав подвергается медленному охлаждению, после чего тонко измельчается и отправляется на дальнейшую флотацию с целью разделения этих двух элементов.

Cu и Ni также можно разделить так называемым карбонильным процессом, в основе которого лежит обратимость реакции.

Наиболее распространенными считаются три способа получения никеля:

  1. Восстановительный. За основу берется силикатная руда, из которой с участием угольной пыли образуются железно-никелевые окатыши, содержащие от 5% до 8% никеля. Для этого процесса используются вращающиеся трубчатые печи.

    После этого окатыши очищаются от серы, прокаливаются и обрабатываются раствором аммиака, из которого и получают после подкисления никель.

  2. Карбонильный. Данный метод еще называют методом Монда. Основан на получении медно-никелевого штейна из сульфидной руды.

    Над штейном под высоким давлением пропускается СО, в результате чего образуется тетракарбонилникель, из которого под воздействием высоких температур происходит выделение особо чистого никеля.

  3. Алюминотермический.

    Данный способ основан на восстановлении никеля из оксидной руды: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O3

Соединения никеля

Никель образует множество различных соединений, как органических, так и неорганических, каждое из которых применяется в определенных областях человеческой деятельности.

Неорганические соединения никеля

Среди таковых стоит отметить оксиды.

В частности его монооксид, образование которого происходит в результате реакции металла и кислорода при достаточно высокой температуре, превышающей 5000С, используется в качестве материала, из которого изготавливают краски и эмали в керамическом и стекольном производстве. А при производстве анодов, которые применяются в щелочных аккумуляторах, используется сесквиоксид никеля Ni2O3. Для его получения нитрат никеля или хлорат никеля подвергают очень медленному нагреванию.

Не последнее место отводится и гидроксидам никеля. Например, Ni(OH)2 образуется в результате воздействия щелочей на водные растворы солей никеля. Для данного гидроксида характерен светло-зеленый цвет.

Из гидроксида никеля под воздействием окислителя в щелочной среде образуется гидратированный оксид, на основе которого происходит работа щелочного аккумулятора Эдисона.

Преимуществом данного аккумулятора является его способность на протяжении длительного времени находится незаряженным, в то время, как обычный свинцовый аккумулятор не может пребывать долго в незаряженном состоянии.

Соли никеля (ІІ), как правило, образуются в результате взаимодействия NiO или Ni(OH)2 c разнообразными кислотами. Растворимые соли никеля, в большинстве случаев, образуют кристаллогидраты. Нерастворимыми солями являются фосфат Ni3(PO4)2 и силикат Ni2SiO4. Для кристаллогидратов и растворов характерен зеленоватый окрас, а безводные соли характеризуются желтым или коричнево-желтым цветом.

Также существуют комплексные соединения никеля (II). Для их образования растворяется оксид никеля в растворе аммиака. Диметилглиоксимат никля Ni(C4H6N2O2)2 применяется в качестве реакции на ионы никеля. Для него характерно окрашивание кислой среды в красный цвет.

Наименее характерными соединениями никеля выступают соединения никеля (III). Из таковых известно вещество черного цвета, которое получается в результате реакции окисления гидроксида никеля (II) в щелочной среде гипохлоритом или галогенами:

2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = Ni2O3*H2O + 2NaBr + H2O

Органические соединения никеля

Связь Ni-C осуществляется двумя способами:

  1. По у-типу. Такие соединения называются у-комплексами. К ним относятся соединения, имеющие следующий вид: [Ni(R2)L2] и [NiX(R)L2], где R=Alk или Ar, L=PR3, где Х – ацидолиганд.
  2. По р-типу. Именуются р-комплексами.  К ним относятся алкеновые и полиеновые никельорганические соединения, в состав которых входит никель в нулевой степени окисления. Такие соединения характеризуются, как правило, тригональной или тетраэдрической структурой.

Источник: http://mining-prom.ru/cvetmet/nikel/svoystva-nikelya/

Металл никель

Калькулятор металлопроката

Никель является жарпочрочным, жаростойким и коррозионностойким металлом, что определяет его применение в качестве конструкционного материала для изделий, подверженных воздействию различных агрессивных сред в том числе при повышенных температурах, а также подверженных механическим нагрузкам при высоких температурах. Помимо этого никель служит является популярным легирующим элементом для сталей и сплавов. На странице представлено описание данного металла: физические свойства, области применения, марки никеля, виды продукции.

Никель (Ni) (Niccolum) — химический элемент с атомным номером 28 в периодической системе, ковкий и пластичный металл. Имеет серебристый цвет с желтоватым оттенком, хорошо полируется, притягивается магнитом. Плотность никеля составляет 8,902 г/см3, температура плавления tпл. = 1453°С, температура кипения tкип. = 2730-2915°С, данный металл является ферромагнетиком, точка Кюри около 358 °C. На воздухе компактный никель стабилен. Поверхность никеля покрыта тонкой пленкой оксида NiO, которая прочно предохраняет металл от дальнейшего окисления.

В земной коре содержание никеля составляет около 8·10-3% по массе. Возможно, громадные количества никеля — около 17·1019тонн — заключены в ядре Земли, которое, по одной из распространенных гипотез, состоит из железоникелевого сплава. В морской воде содержание никеля составляет примерно 1·10-8-5·10-8%.

Впервые присутствие никеля в соединении никеля и мышьяка NiAs («купферникель») обнаружил шведский металлург А.Ф. Кронштедт в 1751 году. Тогда никель относили к «полуметаллу» — простому веществу, обладающему как свойствами металлов, так и неметаллов.

Данная точка зрения подвергалась серьезным сомнениям. Но в 1775 году швед Т. Бергман доказал, что никель — простое вещество. Окончательное утверждение никеля произошло в 1804 году, когда немецкий химик И.

Рихтер получил чистый никель путем восстановления никелевого купороса.

Свойства никеля

Физические свойства никеля

Свойство Никель
Атомный номер 28
Атомная масса, а.е.м 58,69
Атомный диаметр, пм 248
Плотность, г/см³ 8,902
Удельная теплоемкость, Дж/(K·моль) 0,443
Теплопроводность, Вт/(м·K) 90,9
Температура плавления, °С 1453
Температура кипения, °С 2730-2915
Теплота плавления, кДж/моль 17,61
Теплота испарения, кДж/моль 378,6
Молярный объем, см³/моль 6,6
Группа металлов Тяжелый металл

Химические свойства никеля

Свойство Никель
Ковалентный радиус, пм 115
Радиус иона, пм (+2e) 69
Электроотрицательность (по Полингу): 1,91
Электродный потенциал: 0
Степени окисления: 3, 2, 0

Марки никеля и сплавов

Современная промышленность выпускает большое количество различных марок никеля.

  • Н0, Н1 — никель первичный, содержание Ni+Co — не менее 99,99% и 99,93% соответственно. Никель данных марок выпускается в виде катодных листов, пластин, полос. Эту продукцию получают с помощью электролиза.
  • Н2, Н3, Н4 — никель первичный, содержание Ni+Co — не менее 99,8%, 98,6% и 97,6% соответственно. Никель этих марок выпускается в виде пластин, полос, катодных листов, гранул, обрезов и слитков. Данную продукцию получают с помощью электролиза, переплава, прессования отходов никеля, огневого рафинирования.
  • НП1, НП2, НП3, НП4 — никель полуфабрикатный, содержание Ni+Co — не менее 99,99%, 99,5%, 99,3% и 99,0% соответственно. Никель приведенных марок выпускается в виде никелевой проволоки, прутков, листов, полос и лент.
  • НПА1, НПА2 — никель полуфабрикатный анодный, содержание Ni+Co — не менее 99,7%, 99,0% соответственно. Никель представленных марок выпускается в виде листов и стержней.
  • НПАН — Никель полуфабрикатный анодный непассивирующийся (на поверхности изделий из никеля данной марки не образуется тонкая пленка с высоким сопротивлением), содержание Ni+Co — не менее 99,4%. Никель этой марки выпускается в виде стержней и листов.
  • НК0,2 — Никель кремнистый, содержание Ni+Co — не менее 99,4%. Никель данной марки выпускается в виде проволоки.
  • НМц1, НМц2, НМц2,5, НМц5 — никель марганцевый, содержит до 98,5% Ni+Co (марка НМц1). Никель приведенных марок выпускается в виде проволоки.
    Достоинства:

  • обладает высокой жаропрочностью и жаростойкостью;
  • имеет высокую коррозионную стойкость во многих агрессивных средах.
    Недостатки:

  • имеет высокую стоимость.

Никель по большей части является составным компонентом различных сплавов. Все нержавеющие стали обязательно содержат никель, так как никель повышает химическую стойкость сплава. Также сплавы никеля характеризуются высокой вязкостью и используются при изготовлении прочной брони. При изготовлении важнейших деталей различных приборов используется сплав никеля с железом (36-38% никеля), обладающий низким коэффициентом термического расширения. При изготовлении сердечников электромагнитов широкое применение находят сплавы под общим названием пермаллои. Эти сплавы, кроме железа, содержат от 40 до 80% никеля. Из никелевых сплавов чеканятся монеты. Общее число различных сплавов никеля, находящих практическое применение, достигает нескольких тысяч. Различные металлы никелируют, что позволяет защитить их от коррозии. На металл наносится тонкий никелевый слой, обладающий высокой коррозионной стойкостью. Вместе с этим никелирование придает изделиям красивый внешний вид.

Никель широко используют при изготовлении различной химической аппаратуры, в кораблестроении, в электротехнике, при изготовлении щелочных аккумуляторов, для многих других целей.

Специально приготовленный дисперсный никель находит широкое применение как катализатор самых разных химических реакций.

Оксиды никеля используют при производстве ферритных материалов и как пигмент для стекла, глазурей и керамики; оксиды и некоторые соли служат катализаторами различных процессов. Производство железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых, никель-водородных аккумуляторов.

Современная промышленность выпускает разнообразную продукцию из никеля. Наиболее распространены никелевая проволока и нить, лента и фольга, прутки и круги, листы и полосы, трубки, порошок.

Достаточное широкое применение в промышленности получили никелевые аноды, которые используются при никелировании поверхностей различных изделий. Также для никелирования применяют порошок никеля.

Другой вид никелевых листов, катоды, используются в качестве шихты в производстве никельсодержащих сплавов. Помимо катодов в качестве легирующей добавки к сплава применяют и никелевый порошок.

В целом продукция из никеля активно применяется в тех областях промышленности, в которых предъявляются повышенные требования к коррозионной стойкости материалов в агрессивных средах.

Источник: https://www.metotech.ru/nikel-opisanie.htm

Ссылка на основную публикацию