Nickel hat eine Vielzahl von Anwendungen in unserem täglichen Leben, wie z.B. bei der Herstellung von Münzen und bei der Produktion von Legierungen. Lassen Sie uns heute einen genaueren Blick auf dieses Metall - Nickel - werfen. Nickel steht in der Gruppe VIII des Periodensystems, zusammen mit Eisen, Kobalt, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin, [...]
Nickel hat eine Vielzahl von Anwendungen in unserem täglichen Leben, wie z.B. bei der Herstellung von Münzen und bei der Produktion von Legierungen. Lassen Sie uns heute einen genaueren Blick auf dieses Metall werfen - Nickel.
Nickel befindet sich in Gruppe VIII des Periodensystems, zusammen mit Eisen, Kobalt, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin, die Gruppe VIII bilden. Unter ihnen werden Eisen, Kobalt und Nickel als "Eisengruppenelemente" bezeichnet.
Die Menschheit kennt und verwendet Nickel schon seit sehr langer Zeit. In China wurde Nickel erstmals im 3. Jahrhundert v. Chr. verwendet, als die Chinesen Nickelerz mit Kupfer vermischten, um eine Legierung - weißes Kupfer - herzustellen, die zum Gießen von Münzen verwendet wurde.
Ende des 17. Jahrhunderts entdeckten deutsche Bergleute ein rötlich-braunes Erz, das an der Oberfläche oft grüne Flecken aufwies. Wenn es den Rohstoffen für die Glasherstellung zugesetzt wurde, konnte es das Glas grün färben. Damals wurde dieses Mineral fälschlicherweise für Kupfererz gehalten, und die Metallurgen versuchten mehrfach, daraus Kupfer zu gewinnen, doch alle Versuche scheiterten.
Die Bergleute nannten es "Kupfernickel", wobei Kupfer im Deutschen für Kupfer und Nickel für einen trügerischen Geist steht, so dass Kupfernickel mit "falsches Kupfer" übersetzt werden könnte.
Erst im Jahr 1751 untersuchte der schwedische Mineraloge und Chemiker Cronstedt A. F. (1722-1765) dieses Mineral. Nach zahlreichen Experimenten isolierte er ein weißes Metall aus Kupfernickel und nannte es Nickel.
Dies ist auch der Ursprung des lateinischen Namens für Nickel, Niccolum. Wir übersetzen die erste Silbe mit "Nickel", mit dem chemischen Symbol Ni. Jetzt wissen wir, dass Kupfernickel ein Nickelarsenid-Erz ist und die grünen Flecken auf seiner Oberfläche Nickelkarbonat sind.
In der Aprilausgabe 1943 des amerikanischen "Journal of Chemical Education" wurde ein Artikel der International Nickel Company mit dem Titel "The Mysterious Paktong" veröffentlicht, der wie folgt auszugsweise wiedergegeben wird:
"Vor dreihundert Jahren, eines Tages, kam ein riesiges, von Stürmen gebeuteltes Handelsschiff, das sich langsam der Themse näherte und auf den Hafen zusteuerte, nach Hause! Vor einem Jahr segelte es von London aus in den Fernen Osten. Nun ist es zurückgekehrt und hat Waren wie Tee, Seide und Gewürze an Bord.
Außerdem gab es einen neuen Gegenstand aus Metall, der mit dem sanften Glanz von reinem Silber glänzte, aber es handelte sich definitiv nicht um Silber, sondern um ein hartes Metall. Die Chinesen nannten es Paktong, und sie hüteten sorgfältig das Geheimnis, wie man es herstellt.
Nach der Verbreitung dieses seltsamen Metalls versuchten Generationen von europäischen Metallarbeitern, Weißkupfer zu imitieren, aber sie fanden nie den Grund für den jeweiligen Misserfolg. Erst in der Mitte des 18. Jahrhunderts identifizierte ein schwedischer Wissenschaftler ein neues Metall, das von einem anderen Wissenschaftler als das Metall der geheimnisvollen Legierung zur Herstellung von Weißkupfer anerkannt wurde. Es ist das Metall, das Bergleute in Sachsen entdeckten und als falsches Kupfer verfluchten.
Nickel ist in der Erdkruste nicht selten. Es kommt häufiger vor als gewöhnliche Metalle wie Blei und Zinn, aber deutlich seltener als Eisen. Kobalt und Nickel kommen in der Natur häufig nebeneinander vor. Wichtige Kobalt- und Nickelerze sind Kobaltit (CoAsS) und Nickelkies (NiS-FeS).
In der Natur sind die wichtigsten Nickelerze Garnierit (Nickelarsenid) und Nickelarsenid (Sulfarsenid). Kuba ist das berühmteste Land der Welt für Nickelerzvorkommen, wobei auch in der Dominikanischen Republik große Mengen an Nickelerz gefunden werden.
Der Nickelgehalt in der Sonne liegt bei 80 ppm, im Meerwasser bei 0,0001 ppm und in der Erdkruste bei 80 ppm. Nickel ist auch eines der wesentlichen Elemente für Organismen, aber sein Gehalt in Organismen ist sehr gering, weniger als ein Zehntausendstel, was als Spurenelement bekannt ist. Zu den nickelhaltigen Lebensmitteln gehören: Schokolade, Nüsse, getrocknete Bohnen und Getreide.
Es gibt viele Isotope von Nickel mit unterschiedlichen Eigenschaften. Hier ist eine Liste von ihnen:
| Isotope | Überfluss | Halbwertszeit | Abklingmodus | Zerfallsenergie/eV | Verfallsprodukte |
| 56Ni | Künstliche | 6.077天 | Elektroneneinfang | 2.136 | 56Co |
| 58Ni | 68.077% | Stabil | |||
| 59Ni | Künstliche | 76,000年 | Elektroneneinfang | 1.072 | 59Co |
| 60Ni | 26.233% | Stabil | |||
| 61Ni | 1.14% | Stabil | |||
| 62Ni | 3.634% | Stabil | |||
| 63Ni | Künstliche | 100.1年 | Beta-Zerfall | 2.137 | 63Cu |
| 64Ni | 0.926% | Stabil |
Die Einheitszelle ist eine kubisch flächenzentrierte Zelle, die 4 Metallatome pro Zelle enthält.
Parameter des Gitters:
(1) Bei Raumtemperatur bildet Nickel in feuchter Luft einen dichten Oxidfilm auf seiner Oberfläche, der nicht nur eine weitere Oxidation verhindert, sondern auch der Korrosion durch Laugen und Salzlösungen widersteht;
(2) Grobnickel brennt nicht, feiner Nickeldraht kann brennen, und speziell hergestellte feinporige Nickelpartikel brennen weiß in der Luft;
(3) Beim Erhitzen reagiert Nickel heftig mit Sauerstoff, Schwefel, Chlor und Brom;
(4) Fein gepulvertes Nickel kann beim Erhitzen eine beträchtliche Menge an Wasserstoff absorbieren;
(5) Nickel löst sich langsam in verdünnter Salzsäure, verdünnter Schwefelsäure und verdünnter Salpetersäure auf, aber seine Oberfläche wird in rauchender Salpetersäure passiviert. Nach dem Auflösen in Salpetersäure wird es grün.
Das angereicherte Sulfiderz wird zu Oxiden geröstet, mit Kohlenstoff zu Rohnickel reduziert und dann durch Elektrolyse zu reinem metallischem Nickel verarbeitet.
Durch Reaktion von Nickelsulfiderz mit Kohlenmonoxid entsteht Nickeltetracarbonyl, das sich beim Erhitzen zersetzt und sehr reines metallisches Nickel ergibt.
Metallisches Nickel kann durch Reduktion von Nickeloxid mit Wasserstoff gewonnen werden.
Die zehn wichtigsten nickelproduzierenden Länder der Welt (Jahresproduktion: Tausend Tonnen)
| Land Name | 1977 | 1982 | 1987 | 1992 |
| Russland | 144.3 | 165.2 | 272.0 | 215.0 |
| Kanada | 235.4 | 88.6 | 189.0 | 192.1 |
| Neukaledonien | 109.1 | 60.1 | 56.9 | 113.1 |
| Indonesien | 14.0 | 45.9 | 57.8 | 78.1 |
| Australien | 85.8 | 87.6 | 74.6 | 64.0 |
| China | - | 12.0 | 25.0 | 37.0 |
| Kuba | 37.0 | 36.1 | 33.8 | 32.2 |
| Südafrika | 23.0 | 22.0 | 34.3 | 28.4 |
| Dominikanische Republik | 24.2 | 5.4 | 32.5 | 25.0 |
| Botswana | 12.1 | 17.8 | 25.9 | 23.5 |
| Zwischensumme von zehn Ländern | 685.0 | 540.6 | 801.8 | 808.4 |
| Global gesamt | 772.8 | 621.6 | 892.5 | 921.9 |
Die Zugabe von Nickel zu Stahl kann dessen mechanische Festigkeit verbessern. Wenn beispielsweise der Nickelgehalt im Stahl von 2,94% auf 7,04% steigt, erhöht sich die Zugfestigkeit von 52,2 kg/mm 2 bis 72,8 kg/mm 3 . Nickelstahl wird zur Herstellung von Maschinenteilen verwendet, die hohem Druck, Stößen und hin- und hergehenden Belastungen standhalten müssen, wie Turbinenschaufeln, Kurbelwellen, Pleuelstangen usw.
Nickelstahl mit 36% Nickel und 0,3-0,5% Kohlenstoff hat einen sehr geringen Ausdehnungskoeffizienten, fast keine thermische Ausdehnung oder Kontraktion und wird zur Herstellung verschiedener Präzisionsmaschinen, genauer Lehren usw. verwendet. Hochnickel-Stahl mit 46% Nickel und 0,15% Kohlenstoff wird "Invar" genannt, weil sein Ausdehnungskoeffizient dem von Platin und Glas ähnlich ist. Diese Art von hochnickelhaltigem Stahl kann mit Glas verschweißt werden.
Er ist sehr wichtig für die Herstellung von Glühbirnen und kann als Ersatz für Platindraht verwendet werden. Einige Brillenfassungen für Präzisionsgläser werden ebenfalls aus diesem Invar-Stahl hergestellt, um zu verhindern, dass die Gläser aufgrund von Wärmeausdehnung und -kontraktion aus der Fassung fallen. Eine Legierung aus 67,5% Nickel, 16% Eisen, 15% Chrom und 1,5% Mangan hat einen hohen elektrischen Widerstand und wird zur Herstellung verschiedener Widerstände und elektrischer Heizungen verwendet.
Nickel-Titan-Legierungen haben ein "Gedächtnis", und zwar ein sehr starkes Gedächtnis, das nach millionenfacher Verformung über einen beträchtlichen Zeitraum hinweg genau in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Diese "Gedächtnis"-Fähigkeit besteht darin, sich an die ursprüngliche Form zu erinnern, weshalb sie auch als "Formgedächtnislegierung" bezeichnet wird.
Ursprünglich hat diese Legierung eine charakteristische Umwandlungstemperatur. Oberhalb dieser Umwandlungstemperatur weist sie eine Art von Kristallstruktur auf, unterhalb eine andere Kristallstruktur. Unterschiedliche Strukturen führen zu unterschiedlichen Eigenschaften.
Eine Nickel-Titan-Gedächtnislegierung zum Beispiel ist oberhalb ihrer Umwandlungstemperatur sehr hart und fest, aber unterhalb dieser Temperatur wird sie sehr weich und lässt sich leicht kalt bearbeiten. Wenn wir also wollen, dass sie eine bestimmte Form beibehält, formen wir sie entsprechend. Dies ist die Form des "permanenten Gedächtnisses". Da es unterhalb der Umwandlungstemperatur sehr weich ist, können wir es nach Belieben in erheblichem Umfang verformen.
Und wenn es wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren soll, genügt es, es über die Umwandlungstemperatur hinaus zu erhitzen. Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen finden in der Medizin breite Anwendung, z. B. in Blutgerinnungsfiltern, Wirbelsäulenkorrekturstäben, kieferorthopädischen Drähten, zerebralen Aneurysmaclips, Knochenplatten, künstlichen Gelenken, Oberschenkelkopfkappen, künstlichen Herzmuskeln und Miniaturpumpen für künstliche Nieren.
Nickel ist magnetisch und kann von Magneten angezogen werden. Legierungen aus Aluminium, Kobalt und Nickel haben einen noch stärkeren Magnetismus. Wenn eine solche Legierung von einem Elektromagneten angezogen wird, wird sie nicht nur angezogen, sondern kann auch das Sechzigfache ihres Gewichts tragen, ohne herunterzufallen. Daher kann sie zur Herstellung von elektromagnetischen Kränen verwendet werden.
Nickel wird am häufigsten in rostfreiem Stahl verwendet, der gegen Korrosion durch Atmosphäre, Dampf und Wasser sowie gegen Säure-, Laugen- und Salzkorrosion beständig ist. Daher wird rostfreier Stahl in der chemischen Industrie, in der Metallurgie, im Baugewerbe und in verschiedenen zivilen Anwendungen eingesetzt, z. B. bei der Herstellung von Behältern, Türmen, Tanks, Rohrleitungen usw., die in Branchen wie der Petrochemie, der Textilindustrie, der Leichtindustrie und der Kernenergie geschweißt werden müssen, sowie bei der Herstellung von Harnstoff, synthetischen Türmen, Waschtürmen, Kondensationstürmen, Dampfabstreifertürmen und anderen korrosionsbeständigen Hochdruckanlagen.
Nickel wird auch zum Vernickeln verwendet, um Stahl und andere Metallsubstrate mit einer dauerhaften, korrosionsbeständigen Oberflächenschicht zu überziehen, die 20% bis 25% korrosionsbeständiger ist als galvanische Schichten.
Die wichtigsten Oxidationsstufen von Nickel sind +2, aber auch -1, 0, +1, +3, +4, +6 usw., so dass Nickel eine Vielzahl von Verbindungen bilden kann. Hier werden Nickeloxid, Nickelsulfat, Nickelhydroxid mit hohem Nickelgehalt und Nickelkomplexe vorgestellt.
Da Nickel über d-Orbitale verfügt, die einsame Elektronenpaare aufnehmen können, kann es Komplexe bilden. Die wichtigsten Arten von Nickelkomplexen sind wie folgt:
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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