Никель: свойства и области применения материала
Никель — химический элемент, обозначается символом Ni (лат. Niccolum, от нем. Kupfernickel — негодная медь), имеет порядковый номер 28, атомный вес 58, 71, валентность ІI, III, плотность 8, 9 г/см3, температуру плавления 1453°С, температуру кипения 2140°С.
Чистый никель — металл серебристо-белого цвета, блестящ, очень твёрд, но хорошо поддаётся ковке и хорошо полируется. Как и железо, никель притягивается магнитом. По свойствам никель — близкий аналог железа и кобальта. Никель тягуч — из него легко вытянуть тонкие проволоки, сопротивление которых разрыву не меньше железных (масса груза для разрыва проволоки сечением 1 мм2 равна 42 кг.).
Никель устойчив на воздухе и в воде, в некоторых кислотах, так как на его поверхности образуется устойчивая защитная плёнка. Металл легко растворяется в азотной кислоте. Раствор окрашивается в зелёный цвет благодаря образованию нитрата никеля Ni(NO3)2.
Соли никеля, в основном, имеют зелёный цвет и при растворении дают зелёные растворы. Из солей никеля наиболее часто употребляется сернокислый никель или никелевый купорос NiSO4 . 7H2O, образующий красивые изумрудно-зелёные кристаллы. При нагревании до 230°С кристаллы, потеряв воду, приобретают нечистый серо-жёлтый цвет.
Из соединений никеля важное практическое значение имеет окись никеля Ni2O3, применяемая при изготовлении никель-кадмиевых аккумуляторов. Несмотря на появление литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов, никель-кадмиевые и никель-металлгидридные удерживают определённую долю рынка.
Никель применяется во многих отраслях народного хозяйства. Красивый цвет никеля, блестящая политура, которую он может принимать и которую сохраняет на воздухе, потому что не окисляется, делают его пригодным для многих изделий. В то же время нельзя рекомендовать замену столового серебра никелем потому, что никель окисляется легче серебра и соли никеля ядовиты.
Для химической промышленности никель (мелко раздробленный) важен как один из самых активных катализаторов, широко применяемый при многих химических процессах. Каталитические свойства никеля аналогичны таким же свойствам платины и палладия. Поэтому никель, как более дешёвый материал, широко применяется взамен этих металлов в качестве катализатора при гидрогенизационных процессах.
На основе порошков чистого никеля изготовляют пористые фильтры для фильтрования газов, топлива и других продуктов в химической промышленности. Порошкообразный никель потребляют также в производстве никелевых сплавов и в качестве связки при изготовлении твёрдых и сверхтвёрдых материалов.
Из чистого никеля изготовляют химическую посуду, различные аппараты, приборы, котлы с высокой коррозионной стойкостью и постоянством физических свойств, а из никелевых материалов — резервуары и цистерны для хранения в них пищевых продуктов, химических реагентов, эфирных масел, для транспортирования щелочей, для плавления едких щелочей.
Никелевые трубы применяют для изготовления конденсаторов в производстве водорода, для перекачки щелочей в химическом производстве. Никелевые химически стойкие инструменты широко используют в медицине и научно-исследовательской работе. Никель применяется для приборов радиолокации, телевидения, дистанционного управления процессами в атомной технике.
Большое количество никеля идёт в металлургию на производство различных сплавов. Это является главной областью применения никеля. Известно более 3000 сплавов, в состав которых входит никель. Не взаимодействуют с никелем гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций, кальций, стронций, барий и иридий.
В сплавах никель участвует главным образом в сочетании с железом и кобальтом. Он является легирующим элементом в различных конструкционных сталях, а также в магнитных и немагнитных сплавах, сплавах с особыми физическими свойствами, нержавеющих и жаропрочных сталях. Также распространены сплавы на никелевой основе в сочетании с хромом, молибденом, алюминием, титаном, бериллием.
Большую группу сплавов представляют сплавы никеля на медной основе — монель, нейзильбер, латуни и бронзы.
Медноникелевый сплав монель, содержащий 68 — 70% Ni и 28 — 30% Cu, обладает очень высокой коррозионной стойкостью в кислотах и щелочах, во влажной и морской атмосфере и поэтому используется в химической и электротехнической промышленности, в морском оборудовании, при производстве и хранении пищевых продуктов и в медицине.