Калькулятор и формула силы удара (онлайн и бесплатно)
Вы когда-нибудь задумывались о том, как обеспечить успех проекта штамповки металла? В этой статье мы рассмотрим критические факторы, которые могут сделать или сломать ваш процесс штамповки.....
Задумывались ли вы когда-нибудь, почему никель является таким важным металлом в нашей повседневной жизни? От монет в вашем кармане до высокопроизводительных сплавов в реактивных двигателях - универсальность никеля не имеет себе равных. В этом руководстве вы узнаете об открытии, свойствах и разнообразных областях применения никеля, включая его важнейшую роль в создании нержавеющей стали и сплавов с памятью. Познакомившись с уникальными характеристиками никеля, вы получите представление о его важнейшем вкладе в современные технологии и промышленность.
Никель находит широкое применение в нашей повседневной жизни, например, при изготовлении монет и производстве сплавов. Сегодня давайте подробнее рассмотрим этот металл - никель.
Никель находится в VIII группе периодической таблицы, вместе с железом, кобальтом, рутением, родием, палладием, осмием, иридием и платиной образуя VIII группу. Среди них железо, кобальт и никель называют "элементами группы железа".
Человечество знает и использует никель уже очень давно. Впервые никель был использован в Китае еще в III веке до н. э., когда китайцы добавили никелевую руду в медь для получения сплава - белой меди, использовавшейся для отливки монет.
В конце XVII века немецкие шахтеры обнаружили красновато-коричневую руду, на поверхности которой часто появлялись зеленые пятна. При добавлении в сырье для изготовления стекла она могла окрашивать его в зеленый цвет. В то время этот минерал приняли за медную руду, и металлурги много раз пытались извлечь из него медь, но все попытки оказались неудачными.
Шахтеры называли его "Купферникель", где "Купфер" означает "медь", а "никель" - "обманщик", поэтому "Купферникель" можно перевести как "фальшивая медь".
Только в 1751 году шведский минералог и химик Кронстедт А. Ф. (1722-1765) изучил этот минерал. После многочисленных экспериментов он выделил из Купферникеля белый металл и назвал его никелем.
Отсюда же происходит латинское название никеля - Niccolum. Первый слог мы транслитерируем в "никель", а химический символ - Ni. Теперь мы знаем, что Купферникель - это арсенидная руда никеля, а зеленые пятна на его поверхности - карбонат никеля.
В апрельском номере американского "Журнала химического образования" за 1943 год была опубликована статья, взятая из "Международной никелевой компании", под названием "Таинственный Пактонг", в которой приводились следующие выдержки:
"Триста лет назад, в один прекрасный день, огромный торговый корабль, потрепанный штормами и медленно приближающийся к реке Темзе, направляясь к причалу, возвращался домой! Год назад он отплыл из Лондона в поисках Дальнего Востока. Теперь он вернулся, везя такие товары, как чай, шелк и специи.
Кроме того, появился новый предмет, сделанный из металла, который сиял мягким блеском чистого серебра, но это было точно не серебро, а твердый металл. Китайцы называли его пактонг и тщательно оберегали секрет его изготовления.
После распространения этого странного металла целые поколения европейских металлургов пытались имитировать белую медь, но так и не нашли причину каждой неудачи. Только в середине XVIII века шведский ученый определил новый металл, признанный другим ученым, как металл таинственного сплава для изготовления белой меди. Именно этот металл обнаружили шахтеры в Саксонии и прокляли его как фальшивую медь.
Никель не является дефицитным элементом земной коры, он более распространен, чем такие распространенные металлы, как свинец и олово, но значительно меньше, чем железо. Кобальт и никель часто сосуществуют в природе, а важными рудами кобальта и никеля являются кобальтит (CoAsS) и никелевый пирит (NiS-FeS).
В природе наиболее важными никелевыми рудами являются гарниерит (арсенид никеля) и арсенид никеля (сульфарсенид). Куба - самая известная страна в мире по месторождениям никелевых руд, большие объемы никелевой руды также обнаружены в Доминиканской Республике.
Содержание никеля в солнечных лучах составляет 80ppm, в морской воде - 0,0001ppm, а в земной коре - 80ppm. Никель также является одним из необходимых элементов для организмов, но его содержание в организмах очень мало, менее одной десятитысячной, что называется микроэлементом. К продуктам, богатым никелем, относятся: шоколад, орехи, сушеные бобы и зерновые.
Существует множество изотопов никеля, обладающих различными свойствами. Вот их список:
| Изотопы | Изобилие | Период полураспада | Режим распада | Энергия распада/эВ | Продукты распада |
| 56Ni | Искусственный | 6.077天 | Захват электронов | 2.136 | 56Co |
| 58Ni | 68.077% | Стабильный | |||
| 59Ni | Искусственный | 76,000年 | Захват электронов | 1.072 | 59Co |
| 60Ni | 26.233% | Стабильный | |||
| 61Ni | 1.14% | Стабильный | |||
| 62Ni | 3.634% | Стабильный | |||
| 63Ni | Искусственный | 100.1年 | Бета-распад | 2.137 | 63Cu |
| 64Ni | 0.926% | Стабильный |
Ячейка представляет собой гранецентрированную кубическую ячейку, содержащую 4 атома металла на ячейку.
Параметры решетки:
(1) При комнатной температуре во влажном воздухе никель образует на своей поверхности плотную оксидную пленку, которая не только препятствует дальнейшему окислению, но и противостоит коррозии под действием щелочей и солевых растворов;
(2) Сыпучий никель не горит, тонкая никелевая проволока может гореть, а специально изготовленные мелкопористые частицы никеля будут гореть белым пламенем в воздухе;
(3) При нагревании никель бурно реагирует с кислородом, серой, хлором и бромом;
(4) Мелкодисперсный порошок никеля может поглощать значительное количество водорода при нагревании;
(5) Никель медленно растворяется в разбавленной соляной кислоте, разбавленной серной кислоте и разбавленной азотной кислоте, но его поверхность пассивируется в дымящейся азотной кислоте. После растворения в азотной кислоте он становится зеленым.
Обогащенную сульфидную руду обжигают до оксидов, восстанавливают углеродом до сырого никеля и затем получают чистый металлический никель путем электролиза.
В результате реакции сульфида никеля с монооксидом углерода образуется тетракарбонил никеля, который при нагревании разлагается с получением очень чистого металлического никеля.
Металлический никель можно получить путем восстановления оксида никеля водородом.
Десять ведущих стран-производителей никеля в мире (годовой объем производства: тыс. тонн)
| Название страны | 1977 | 1982 | 1987 | 1992 |
| Россия | 144.3 | 165.2 | 272.0 | 215.0 |
| Канада | 235.4 | 88.6 | 189.0 | 192.1 |
| Новая Каледония | 109.1 | 60.1 | 56.9 | 113.1 |
| Индонезия | 14.0 | 45.9 | 57.8 | 78.1 |
| Австралия | 85.8 | 87.6 | 74.6 | 64.0 |
| Китай | - | 12.0 | 25.0 | 37.0 |
| Куба | 37.0 | 36.1 | 33.8 | 32.2 |
| Южная Африка | 23.0 | 22.0 | 34.3 | 28.4 |
| Доминиканская Республика | 24.2 | 5.4 | 32.5 | 25.0 |
| Ботсвана | 12.1 | 17.8 | 25.9 | 23.5 |
| Промежуточный итог по десяти странам | 685.0 | 540.6 | 801.8 | 808.4 |
| Глобальный итог | 772.8 | 621.6 | 892.5 | 921.9 |
Добавление никеля в сталь позволяет повысить ее механическую прочность. Например, при увеличении содержания никеля в стали с 2,94% до 7,04% предел прочности при растяжении увеличивается с 52,2 кг/мм 2 до 72,8 кг/мм 3 . Никелевая сталь используется для изготовления деталей машин, которые выдерживают высокое давление, удары и возвратно-поступательные нагрузки, таких как лопатки турбин, коленчатые валы, шатуны и т.д.
Никелевая сталь, содержащая 36% никеля и 0,3-0,5% углерода, имеет очень малый коэффициент расширения, практически не подвержена тепловому расширению или сжатию и используется для производства различных точных механизмов, точных измерительных приборов и т.д. Высоконикелевая сталь, содержащая 46% никеля и 0,15% углерода, называется "инвар", поскольку ее коэффициент расширения аналогичен коэффициенту расширения платины и стекла. Этот тип высоконикелевой стали можно сваривать со стеклом.
Она очень важна для производства лампочек и может использоваться в качестве заменителя платиновой проволоки. Некоторые оправы для прецизионных линз также изготавливаются из этой инварной стали, что предотвращает выпадение линз из оправы из-за теплового расширения и сжатия. Сплав, состоящий из 67,5% никеля, 16% железа, 15% хрома и 1,5% марганца, обладает высоким электрическим сопротивлением и используется для производства различных резисторов и электронагревателей.
Никель-титановые сплавы обладают способностью к "памяти", причем очень сильной, точно возвращаясь к своей первоначальной форме после деформации миллионы раз в течение значительного времени. Эта способность "памяти" - запоминать свою первоначальную форму, поэтому его называют "сплавом с памятью формы".
Изначально этот сплав имеет характерную температуру превращения. Выше этой температуры превращения он имеет один тип кристаллической структуры, а ниже - другой. Различные структуры обусловливают различные свойства.
Например, никель-титановый сплав с памятью очень твердый и прочный при температуре превращения, но ниже этой температуры он становится очень мягким и легко поддается холодной обработке. Таким образом, когда нам нужно, чтобы он запомнил определенную форму, мы придаем ему соответствующую форму. Это и есть его "постоянная память". Ниже температуры превращения, поскольку он очень мягкий, мы можем деформировать его в значительной степени по своему желанию.
А когда нужно вернуть первоначальную форму, достаточно нагреть его выше температуры трансформации. Никель-титановые сплавы с памятью формы широко используются в медицине, например, в фильтрах для удаления тромбов, стержнях для коррекции позвоночника, ортодонтических дугах, клипсах для аневризмы головного мозга, костных пластинах, искусственных суставах, головках бедренных костей, искусственных сердечных мышцах и миниатюрных насосах для искусственных почек.
Никель магнитен и может притягиваться магнитами. Сплавы из алюминия, кобальта и никеля обладают еще более сильным магнетизмом. Когда такой сплав притягивается электромагнитом, он не только притягивается, но и может удержать, не упав, что-то в шестьдесят раз большее своего веса. Таким образом, его можно использовать для изготовления электромагнитных кранов.
Больше всего никеля используется в нержавеющей стали, которая может противостоять коррозии от атмосферы, пара и воды, а также кислотной, щелочной и солевой коррозии. Поэтому нержавеющая сталь широко используется в химической, металлургической, строительной и различных гражданских отраслях, например, при производстве контейнеров, башен, резервуаров, трубопроводов и т.д., требующих сварки в таких отраслях, как нефтехимическая, текстильная, легкая промышленность, атомная энергетика; при производстве мочевины, синтетических башен, промывочных башен, конденсационных башен, башен для отгонки пара и другого коррозионностойкого оборудования высокого давления.
Никель также используется для никелирования, покрывая сталь и другие металлические субстраты прочным, устойчивым к коррозии поверхностным слоем, который на 20% - 25% более устойчив к коррозии, чем оцинкованные слои.
Основными состояниями окисления никеля являются +2, а также -1, 0, +1, +3, +4, +6 и т.д., что позволяет никелю образовывать разнообразные соединения. Здесь представлены оксид никеля, сульфат никеля, высокий гидроксид никеля и комплексы никеля.
Поскольку никель имеет d-орбитали, на которых могут размещаться электроны с одиночной парой, он может образовывать комплексы. Основные типы комплексов никеля следующие:
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
DE 
ES 
FR 
NL 
PT 