Niken và Hợp Kim Niken

Niken là một kim loại đa năng được tìm thấy rất nhiều trong vỏ và lõi của trái đất. Được phát hiện và phân lập lần đầu tiên bởi Axel Fredrik Cronstedt, một nhà hóa học và khoáng vật học người Thụy Điển, niken thể hiện một số đặc tính mong muốn khiến nó trở nên hữu ích trong các ứng dụng công nghiệp. Thứ nhất, niken rất dẻo và có giá trị như một nguyên tố hợp kim để thay đổi tính chất của các kim loại khác. Ví dụ, các loại thép không gỉ có thể được tạo ra bằng cách bổ sung niken để tạo ra các hợp kim có khả năng chống ăn mòn và độ bền nhiệt độ cao, làm cho chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong các nhà máy hóa chất nơi có thể tiếp xúc với các chất ăn da. Bài viết này sẽ tập trung vào việc xem xét các loại hợp kim niken khác nhau thường có. Định nghĩa hợp kim trong trường hợp hợp kim niken là định nghĩa trong đó niken là nguyên tố chính (tức là có nồng độ cao nhất trong tất cả các kim loại trong hợp kim). Thuộc tính của niken Niken, có ký hiệu hóa học là Ni, có bề ngoài màu trắng bạc và là một nguyên tố nguyên thủy, có cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt. Nó có từ tính ở nhiệt độ phòng và có nhiệt độ Curie là 253 o C (487 o F). Bảng 1 dưới đây tóm tắt một số tính chất và đặc điểm vật lý chính khác của niken. Bảng 1 - Đặc điểm và Tính chất của Niken (Ni)

Các Loại Hợp Kim Niken Phổ Biến

Niken hợp kim dễ dàng tương tác với hầu hết các kim loại như đồng, crom, sắt và molypden. Việc bổ sung niken vào các kim loại khác làm thay đổi các đặc tính của hợp kim tạo thành và có thể được sử dụng để tạo ra các đặc tính mong muốn như cải thiện khả năng chống ăn mòn hoặc oxy hóa, tăng hiệu suất ở nhiệt độ cao hoặc hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn, chẳng hạn.

các phần dưới đây trình bày thông tin về từng loại hợp kim niken này.

Hợp Kim Niken-Sắt

Hợp Kim Niken-Sắt hoạt động trong các ứng dụng mà đặc tính mong muốn là tốc độ giãn nở nhiệt thấp. Invar 36 ® , cũng được bán với tên thương mại là Nilo 6 ® hoặc Pernifer 6 ® , thể hiện hệ số giãn nở nhiệt bằng khoảng 1/10 của thép cacbon. Mức độ ổn định kích thước cao này làm cho hợp kim niken-sắt hữu ích trong các ứng dụng như thiết bị đo lường chính xác hoặc thanh điều chỉnh nhiệt. Các hợp kim niken-sắt khác có nồng độ niken lớn hơn được sử dụng trong các ứng dụng mà các đặc tính từ mềm là quan trọng, chẳng hạn như máy biến áp, cuộn cảm hoặc thiết bị lưu trữ bộ nhớ.

Hợp Kim Niken-Đồng

Hợp Kim Niken-Đồng có khả năng chống ăn mòn rất tốt bởi nước mặn hoặc nước biển và do đó được ứng dụng trong các ứng dụng hàng hải. Ví dụ, Monel 400 ® , cũng được bán dưới tên thương mại Nickelvac ® 400 hoặc Nicorros ® 400, có thể được ứng dụng trong các hệ thống đường ống biển, trục máy bơm và van nước biển. Hợp kim này có nồng độ tối thiểu là 63% niken và 28-34% đồng.

Hợp Kim Niken-Molypden

Hợp Kim Niken-Molypden có khả năng chống hóa chất cao đối với axit mạnh và các chất khử khác như axit clohydric, hydro clorua, axit sunfuric và axit photphoric. Thành phần hóa học cho hợp kim loại này, chẳng hạn như Alloy B-2 ® , có nồng độ molypden từ 29-30% và nồng độ niken từ 66-74%. Các ứng dụng bao gồm máy bơm và van, miếng đệm, bình áp lực, bộ trao đổi nhiệt và các sản phẩm đường ống.

Hợp Kim Niken-Crom

Hợp Kim Niken-Crom được đánh giá cao nhờ khả năng chống ăn mòn cao, độ bền nhiệt độ cao và khả năng chịu điện cao. Ví dụ, hợp kim NiCr 70/30, còn được ký hiệu là Ni70Cr30, Nikrothal 70, Resistohm 70 và X30H70 có điểm nóng chảy là 1380 o C và điện trở suất là 1,18 μΩ-m. Các phần tử gia nhiệt như lò nướng bánh mì và các lò sưởi điện trở khác sử dụng hợp kim niken-crom . Khi được sản xuất ở dạng dây, chúng được gọi là dây Nichrome ® .

Hợp Kim Niken-Crom-Sắt

Hợp Kim Niken-Crom-Sắt kết hợp các yếu tố này để tạo ra hợp kim chống lại quá trình oxy hóa và ăn mòn ở nhiệt độ cao. Hợp kim 800, được bán dưới tên thương mại Incoloy 800 ® , Ferrochronin ® 800, Nickelvac ® 800, và Nicrofer ® 3220, được sử dụng trong các thành phần của lò như ống cracker lò hóa dầu và làm vật liệu để bọc các phần tử gia nhiệt điện. Các hợp kim này nói chung cũng được đánh giá cao vì đặc tính rão và đứt gãy tối ưu ở nhiệt độ cao. Thành phần của những hợp kim này thường là 30-35% Niken, 19-23% Crom và tối thiểu là 39,5% Sắt. Nồng độ sắt cao đã dẫn đến việc phân loại lại các hợp kim này thành thép không gỉ.

Hợp Kim Niken-Crom-Molypden

Với các ứng dụng tương tự đối với hợp kim Niken-Molypden, hợp kim Niken-Crom-Molypden cũng cung cấp khả năng chống ăn mòn cao, đặc biệt là đối với các axit khử như axit clohydric và axit sulfuric. Một trong những hợp kim được biết đến nhiều nhất là Hợp kim C-276, cũng được bán dưới các tên thương mại Hastelloy C276 ® , Nickelvac ® HC-276, Inconel ® 276 và Nicrofer ® 5716. Hợp kim này được sử dụng trong các ống lót, ống dẫn ngăn xếp kiểm soát ô nhiễm , và máy lọc, cũng như trong các thành phần xử lý hóa học như bộ trao đổi nhiệt, thiết bị bay hơi hoặc bình phản ứng. Thành phần của hợp kim này chủ yếu là niken với 15-17% molypden, 14,5-16,5% crôm, 4-7% sắt, 3-4,5% vonfram, và nồng độ nhỏ hơn của các nguyên tố khác như mangan.

Hợp Kim Niken-Crom-Coban

Những hợp kim niken này thêm crom và molypden để tăng cường độ đứt gãy cho hợp kim. Hợp kim 617 là một ví dụ, được bán dưới tên thương mại Inconel 617 ® và Nicrofer ® 617, có thành phần 20-24% crom, 10-15% coban và 8-10% molypden với hàm lượng niken tối thiểu là 44,5%. . Các ứng dụng cho các hợp kim này bao gồm các thành phần lò công nghiệp, tuabin khí, giá đỡ lưới xúc tác để sản xuất axit nitric, và các cơ sở sản xuất nhiên liệu hóa thạch.

Hợp Kim Niken-Titan

Hợp kim niken-titan có tính năng duy trì hình dạng các đặc tính nhớ hình dạng. Bằng cách tạo hình dạng từ hợp kim này ở nhiệt độ cao hơn và chúng làm biến dạng nó từ hình dạng đã hình thành đó ở nhiệt độ thấp hơn, hợp kim sẽ ghi nhớ hình dạng ban đầu và biến đổi thành hình dạng đó sau khi được nung nóng đến cái gọi là nhiệt độ chuyển tiếp này. Bằng cách kiểm soát thành phần của hợp kim, nhiệt độ chuyển tiếp có thể được thay đổi. Những hợp kim này có đặc tính siêu đàn hồi có thể được khai thác để cung cấp, trong số các ứng dụng khác, một chất giảm chấn chống lại tác hại của động đất để giúp bảo vệ các tòa nhà bằng đá.

Tên Thương Mại Hợp Kim Niken Phổ Biến

Dưới đây trong Bảng 2 là một số tên thương mại phổ biến hơn của các loại hợp kim niken được bán trên thị trường.

Bảng 2 - Các loại hợp kim niken phổ biến và tên thương mại

Thông báo nhãn hiệu:

Các tên thương mại Hợp Kim Niken, nhãn hiệu và nhãn hiệu đã đăng ký được đề cập trong bài viết này là tài sản của chủ sở hữu tương ứng của chúng, như được hiển thị bên dưới: 1. Hastelloy ® là nhãn hiệu đã đăng ký của Haynes International. 2. Monel ® , Inconel ® , Ni-Span ® , Nimonic ® , Incoloy ® , Nilo 6 ® , và Nilo 42 ® , và là các nhãn hiệu đã đăng ký của Special Metals Corporation. 3. Waspaloy 25 ™ là thương hiệu của United Technologies / Pratt & Whitney. 4. Pernifer 6 ® , Nimofer ® , và Nicorros ® là các nhãn hiệu đã đăng ký của ThyssenKrupp-VDM, Đức. 5. Nitronic ® , 15-7 MO, 15-5 PH, 17-4 Ph, 17-7 PH, PH 13-8 MO là các nhãn hiệu đã đăng ký của AK Steel Corporation. 6. Maraging C250 ™, Maraging 250 ™, Maraging 300, Maraging C300 ® , Maraging C350 ™, Rene, Nickelvac ® , Nicrofer ® & Vascomax là các nhãn hiệu đã đăng ký của Allegheny Technologies (ATI), Pittsburgh, PA 7. Invar 36 ® là nhãn hiệu đã đăng ký của Carpenter Technology Corporation. 8. Invar ® là nhãn hiệu đã đăng ký của Arcelor Mittal.