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影響不銹鋼最大的金屬元素鎳的屬性、性能及用途介紹

 

鎳于我們的日常生活和工業生產息息相關,做為一種重要的合金添加元素,包括雙相鋼在內的大約三分之二的不銹鋼中都含有鎳。

 

鎳的應用遍布石化、化工、航空航天、運輸、建筑、醫療、通訊等行業。鎳的高價值促進了對不銹鋼的回收再生,降低了能耗和對環境的影響,促進了可持續發展。

 

鎳的影響如此廣泛,那么什么是鎳,小編帶你一探究竟。

鎳,門捷列夫元素周期表第八族金屬化學元素,系Fe、Co、Ni鐵三素組成員。鎳的拉丁語名稱Niccolum (Ni)。

 

鎳的命名來歷與鈷的命名來歷類似。中世紀的礦工將鎳稱之為礦工的惡魔,這便是“紅砷鎳礦” (Kupfernickel — 銅魔鬼) —假銅。

 

這種礦石表面上與銅礦類似,當時的玻璃制造業嘗試用其進行玻璃上色(綠色),而礦石中的這種銅并沒能夠使其成功,因為根本就沒有這種銅。

 

1751年,瑞典礦物學家阿.科隆斯杰特(Axel Cronstedt)對這種礦石 — 紅鎳礦的紅銅色晶體(紅色的鎳黃鐵礦NiAs)進行了研究,并從中分離出了一種新的金屬,他便將其稱之為鎳。

 

 

 

 

 

早在公元前235年,我國就開始使用鎳礦物制造硬幣,其中含銅78%和鎳約20%。在歐洲,類似的礦物于1094年發現,但由于沒有能把鎳從礦物中回收出來,所以稱之為“紅鎳礦”,也稱為“銅魔鬼”。

 

鎳廣泛應用于含貴金屬的貨幣合金,同樣在電鍍技術制造防蝕層工藝中應用。

 

鎳的主體礦物—紅鎳礦(紅砷鎳礦) NiAs、針硫鎳礦NiS、硫鎳鐵礦(FeNi)9S—均含有砷、鐵及硫,當然在巖槳磁黃鐵礦中也存在有硫鎳鐵礦。

 

開采鎳的其它礦石中一般含有Co、Cu、Fe、Mg等雜質。鎳一般是精煉過程的主產品,但在生產其它金屬工藝中則以副產品形式回收。世界采鎳大國有俄羅斯、加拿大、澳大利亞、古巴、新喀里多尼亞和印度尼西亞等。

 

性能

鎳—略帶黃色的銀白色展性金屬,是一種具有磁性的過渡金屬。在空氣中發烏,質硬,抗腐蝕能力強,耐熱性、可塑性與韌性好,在溫度低于340℃時有磁性。鎳的特點在于化學活性大,在空氣、水、堿及各種酸中穩定性好,主要是會形成抗腐蝕的表面氧化膜產生鈍化。

 

鎳只有在粉未狀態下會燃燒,形成NiO 和 Ni2O3兩種氧化物和相應的Ni(OH)2 和 Ni(OH)3兩種氫氧化物。

 

鎳的主要可溶性鹽包括:乙酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳和硫酸鎳。鎳鹽溶液通常呈現為綠色,而無水鎳鹽一般呈現為黃色或棕黃色。不溶性鎳鹽包括草酸鎳和磷酸鎳(綠色),以及三種硫化鎳 — NiS (黑色)、Ni2S3 (青銅黃)和 Ni3S4 (黑色)。

 

鎳還會形成大量配價化合物和絡合物,例如,脫甲基乙二酰鎳Ni(HC4H6N2O2)2,這種鎳鹽在酸性介質中表現為鮮紅色,廣泛應用于鎳檢測領域的定性分析。

 

生產

純鎳的生產是一個多工序的復雜過程,硫化礦石經預選礦產出鎳精礦,之后要完成的工序:燒結—熔煉產出冰銅—轉爐吹煉冰銅產出鎳高锍—高锍磨浮分離出鎳精礦和銅精礦—采用不同方法處理高锍產出金屬鎳。從礦石到純金屬鎳的總回收率不會超過70-75%。

 

用途

鎳不僅是制造鎳合金的基礎材料,更是其它合金(鐵、銅、鋁基等合金)中的合金元素。目前,鎳及其合金用于特殊用途的零部件、儀器制造、機器制造,火箭技術裝備中,原子反應堆,用于生產堿性蓄電池,多孔過濾器,催化劑,以及零部件與半制品的防蝕電鍍層等,鎳被視為國民經濟建設的重要戰略物質,其資源的有效開發和綜合利用一直為各國所重視。

 

鎳的應用是由鎳的抗腐蝕性能決定的,合金中添加鎳可增強鎳的抗腐蝕性能。

不銹鋼與合金生產領域是鎳的最大應用領域。

合金中加入鎳的用途:蒙乃爾高強度耐蝕鎳銅錳鐵合金(Ni,Cu,Fe,Mn)在化學設備、造船業領域廣泛應用,還用于制造沉淀池和蓋等;尼赫羅姆鎳鉻合金和克羅梅爾鉻鎳合金(Ni,Cr)以導線形式應用于變壓器、烘爐、熨斗、加熱器等;因瓦鐵鎳合金(Ni,Fe)的膨脹系數很低,可用于制造時鐘和測量卷尺中的擺錘;由于坡莫合金(Ni,Fe)具有極好的磁化系數,因而在海上電纜和電力輸送工藝中推廣應用;鋅白銅(Ni, Cu, Zn)用于制造家具;阿爾尼柯鐵鎳鋁鈷合金(Ni, Co, Fe, Al)是一種強磁性材料,用于制造具備永久磁鐵性能的精細工具。鎳涂料很早就用于裝飾,用來保護許多種堿金屬的腐蝕。

鎳下游消費依舊是不銹鋼占主導地位,我國約82%的鎳用于不銹鋼生產。電池領域占比較低,新能源汽車動力電池中高鎳三元消費用鎳有望成為鎳消費的亮點。

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創建時間:2021-01-11 09:26
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