آیا می‌دانید فلز نیکل چه کارایی در صنایع دارد؟ نیکل از جمله عناصر موجود در طبیعت بوده که دارای ظاهری براق و نقره‌ای است. این عنصر، پنجمین عنصر متداول در زمین بوده که به وفور در پوسته و هسته زمین یافت می‌شود. با استفاده از این فلز می‌توان آلیاژهای بسیاری را به وجود آورد که هر یک از آن‌ها نقش پررنگی را در صنایع ایفا می‌کنند. در ادامه این راهنما ضمن آشنایی بیش‌تر با چیستی نیکل، به معرفی کاربردها و خواص این فلز نیز خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.
آشنایی با چیستی فلز نیکل
عنصر نیکل برای نخستین بار توسط یکی از معروف‌ترین شیمی‌دان‌های سوئدی به نام اکسل کرونستد در سال ۱۷۵۱ شناخته شد. این عنصر در قرن ۱۹ام میلادی به دلیل استفاده در آبکاری و ساخت آلیاژهای مختلف از جمله نقره نیکل یا نقره آلمانی اهمیت زیادی پیدا کرد. جالب است بدانید که در این آلیاژ هیچ‌گونه نقره‌ای وجود نداشت و صرفا به دلیل رنگ نقره‌ای که داشت به آن نقره نیکل گفته می‌شد. علاوه بر این، در سال ۱۹۷۵ برای نخستین بار در ایالات متحده آمریکا سکه‌ها با استفاده از آلیاژی از مس و نیکل طراحی و تولید شدند.
این سکه‌های آمریکایی از جنس نیکل خالص نبودند اما در سال ۱۸۸۱ سکه‌هایی در سوئیس ساخته شدند که در فرآیند تولید آن‌ها از نیکل خالص بهره‌گیری شد. افزون بر این‌ها، در قرن ۲۰ام فولادهای ضد زنگ طراحی و تولید شدند که نیکل در بسیاری از گریدهای مختلف فولادهای مذکور نقش به سزایی را ایفا کرد. آلیاژهایی که بر پایه نیکل ایجاد شده‌اند از مقاومت بسیار عالی در برابر دمای بالا و خوردگی برخوردار بوده و همین مشخصات سبب می‌شود که برای استفاده در کارخانجات شیمیایی و اجرایی کردن ساخت موتور جت گزینه‌ای ایده‌آل محسوب شود.
مهم‌ترین خواص فلز نیکل
طیف کاربرد این فلز بسیار گسترده بوده و علت اصلی آن هم خواصی است که داراست. در ادامه با مهم‌ترین خصوصیات این فلز آشنا خواهیم شد:
- این فلز از خاصیت مکانیکی بسیار عالی برخوردار بوده و در واکنش با عوامل خورنده استحکام بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد.
- همان‌طور که گفته شد این فلز در برابر دمای بالا نیز مقاومت بالایی داشته و در حقیقت پایداری بسیار مناسبی دارد.
- این فلز در دماهای پایین از خواصی نظیر داکتیلیته و چقرمگی برخوردار می‌شود.
- نیکل سختی فوق‌العاده‌ای داشته و می‌تواند به راحتی با گوگرد ترکیب شود.
- از دیگر خواص این فلز می‌توان به اکسید نشدن آن در هوا و آب اشاره داشت.
- تعداد آلیاژهای با ارزش تولید شده از نیکل زیاد است.
- خلوص این فلز در حد ۹۹ در ۱۰۰ است.
- عمده کاربرد این فلز در تولید وسایل فولاد ضد زنگ است.
- از جمله آلیاژهای پر کاربرد این فلز می‌توان به آلیاژ مونل که ترکیبی از مس و نیکل بوده و آلیاژ کرم و نیکل اشاره داشت.
کاربردهای فلز نیکل
۱. نقش نیکل در صنعت فولاد
همان‌طور که گفته شد نیکل در برابر خوردگی، درجه حرارت بالا و زنگ زدگی مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد؛ به همین خاطر به طور گسترده در صنایعی هم‌چون صنعت فولاد ضد زنگ و فولاد آلیاژی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نیکل بیش‌ترین کاربرد را در تولید فولاد ضد زنگ دارد؛ به طوری که دو سوم از سنگ معدن اولیه جهان به منظور تولید فولاد ضد زنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولاد ضد زنگی که از نیکل بهره می‌برد نه تنها در برابر خوردگی، بخار و آب مقاوم بوده، بلکه در برابر اسید، خوردگی قلیایی و نمک نیز پایدار است؛ به همین خاطر به طور گسترده در صنایع مختلف شیمیایی، ساخت و ساز، متالورژی و… مورد استفاده قرار می‌گیرد.
لازم به ذکر بوده که فولاد آلیاژی تحت عنوان فولاد مخصوص نیز شناخته می‌شود. انواع مختلف فولادهای آلیاژی به دلیل برخورداری از نسبت ترکیبی متفاوت، عناصر گوناگونی دارند.
نیکل قادر است میزان پایداری آلیاژ را افزایش داده و در عین حال انعطاف‌پذیری و سختی آن را نیز حفظ کند. عموماً فولادهای آلیاژی که در ساختار خود از نیکل بهره می‌برند، در ساخت برج‌های مقاوم در برابر اسید، نیازهای روزمره، صنایع نظامی، حمل و نقل، ساخت ماشین آلات و تجهیزات پزشکی کاربرد دارند.
۲. استفاده از فلز نیکل در آبکاری
منظور از آبکاری نیکل، ایجاد یک پوشش مقاوم در برابر خوردگی و بادوام بالا بر روی فولاد و فلزات مختلف است. جالب است بدانید مقاومتی که فلز نیکل در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهد در مقایسه با پوشش روی ۲۰ الی ۲۵ درصد بیش‌تر است. اقلامی که دارای روکش نیکل هستند، پوششی زیباتر و تمیزتر داشته و به سادگی دچار زنگ‌زدگی نمی‌شوند. آبکاری نیکل بعد از آبکاری روی دارای رتبه دوم بوده و مصرف نیکل آن تقریباً ۱۰ درصد از کل خروجی را شامل می‌شود. ناگفته نماند که آبکاری نیکل را می‌توان به دو دسته نیکل آبکاری شده و نیکل الکترولس تقسیم‌بندی کرد.
۳. نقش فلز نیکل در تولید آلیاژ
آلیاژهای مبتنی بر فلز نیکل از جمله آلیاژهای مقاوم در برابر اکسیداسیون و خوردگی در دمای بیش از 1000 ℃ 650 هستند. با در نظر گرفتن عملکرد اصلی، این آلیاژها را می‌توان در انواع مختلف مقاوم در برابر حرارت، مقاوم در برابر خوردگی، مقاوم در برابر سایش و آلیاژهای دقیق تقسیم‌بندی کرد. آلیاژهایی که مبتنی بر نیکل هستند به طور گسترده در صنایع حمل و نقل هوایی، شیمیایی، دریایی، پزشکی، الکترونیک، پزشکی و انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله محصولات آلیاژی مبتنی بر این فلز می‌توان به اجاق‌های برقی، دیسک‌های توربین موتور توربین، تیغه‌های توربین، اتوهای برقی، محفظه‌های احتراق، تجهیزات ارتباطی و تلویزیون‌های رنگی اشاره داشت.
۴. نقش فلز نیکل در تولید باتری
علاوه بر موارد فوق، نیکل در زمینه ساخت باتری‌های نیکل – هیدروژن، باتری‌های کروم – نیکل و باتری‌های نیکل – منگنز نیز کارایی دارد. در سال‌های اخیر باتری‌های MHx-Ni به عنوان بهترین باتری‌ها شناخته می‌شوند؛ چرا که مزیت‌های غیرسمی داشته و سبب تولید آلودگی نمی‌شوند. عموماً این باتری‌ها در ارتباطات سیار، نوت بوک‌ها، ضبط‌کننده‌های ویدیویی و… کاربرد دارند. افزون بر این، می‌توان از این باتری‌ها درصنایع مختلف نظامی، دفاع ملی و فناوری پیشرفته نیز بهره‌گیری کرد.
۵. استفاده از فلز نیکل در زمینه کاتالیزور
پودر نیکل بسیار ریز معمولاً به عنوان کاتالیزور در صنایع شیمایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاتالیزور مبتنی بر نیکل از جمله کاتالیزورهای ناهمگن جامد بوده که متشکل از دانه‌های ریز آلیاژ آلومینیوم – نیکل با ساختار متخلخل است.
سخن پایانی
فلز نیکل از جمله فلزات پرکاربرد در صنایع بوده که پایه آلیاژهای مختلفی است. شما چه اطلاعات دیگری در موردفلز نیکل پرکاربرد دارید؟ لطفاً پیشنهادات و نظرات خود را پیرامون این فلز با ما و کاربران گرامی تکه کابل در میان بگذارید.
351 بازدید
محمد یاری پور
