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Kommerziell reines Nickel

Chemische Formel

Ni

Behandelten Themen

Hintergrund

Kommerziell rein oder niedriglegiertes Nickel findet seine Hauptanwendung in der chemischen Verarbeitung und in der Elektronik.

Korrosionsbeständigkeit

Aufgrund der Korrosionsbeständigkeit von reinem Nickel, insbesondere gegenüber verschiedenen reduzierenden Chemikalien und vor allem gegenüber ätzenden Alkalien, wird Nickel zur Erhaltung der Produktqualität in vielen chemischen Reaktionen, insbesondere in der Lebensmittelverarbeitung und der Synthesefaserherstellung, verwendet.

Eigenschaften von kommerziell reinem Nickel

Im Vergleich zu Nickellegierungen, handelsübliches reines Nickel hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit, eine hohe Curie-Temperatur und gute magnetostriktive Eigenschaften. Nickel wird für elektronische Anschlussdrähte, Batteriekomponenten, Thyratrons und Funkenelektroden verwendet.

Nickel hat auch eine gute Wärmeleitfähigkeit. Dadurch kann es für Wärmetauscher in korrosiven Umgebungen verwendet werden.

Tabelle 1. Eigenschaften von Nickel 200, die kommerziell reine Sorte (99,6% Ni).

Eigentum Wert
Geglühte Zugfestigkeit bei 20°C 450MPa
Geglüht 0,2% Dehngrenze bei 20°C 150MPa
Dehnung (%) 47
Dichte 8,89g/cm3
Schmelzbereich 1435-1446°C
Spezifische Wärme 456 J/kg. °C
Curie-Temperatur 360°C
Relative Durchlässigkeit Initial 110
  Maximal 600
Koeffizient bei Expansion (20-100°C) 13,3×10-6m/m.°C
Wärmeleitfähigkeit 70W/m.°C
Elektrischer widerstand 0,096×10-6ohm.m

Herstellung von Nickel

Geglüht Nickel hat eine geringe Härte und gute Duktilität. Nickel hat wie Gold, Silber und Kupfer eine relativ niedrige Kaltverfestigungsrate, dh es neigt nicht dazu, so hart und spröde zu werden, wenn es gebogen oder anderweitig verformt wird, wie dies bei den meisten anderen Metallen der Fall ist. Diese Eigenschaften, kombiniert mit einer guten Schweißbarkeit, machen das Metall leicht zu fertigen Artikeln zu verarbeiten.

Nickel in Verchromung

Nickel wird auch häufig als Grundierung bei der dekorativen Verchromung verwendet. Das Rohprodukt, beispielsweise ein Messing- oder Zinkguss oder ein Stahlblechpressteil, wird zunächst mit einer Schicht aus Nickel etwa 20 µm dick. Dies verleiht ihm seine Korrosionsbeständigkeit. Die letzte Schicht besteht aus einem sehr dünnen „Flash“ (1-2 µm) aus Chrom, um ihm eine Farb- und Anlaufbeständigkeit zu verleihen, die bei plattierten Waren allgemein als wünschenswerter angesehen wird. Chrom allein hätte aufgrund der im Allgemeinen porösen Natur der Chrom-Elektroplattierung eine inakzeptable Korrosionsbeständigkeit.

Eigenschaftstabelle

Material Nickel – Eigenschaften, Herstellung und Anwendungen von kommerziell reinem Nickel
Komposition:  >99 % Ni oder besser

 

Eigentum Mindestwert (SI) Maximalwert (SI) Einheiten (SI) Mindestwert (Imp.) Maximalwert (Imp.) Einheiten (Imp.)
Atomvolumen (Durchschnitt) 0,0065 0,0067 m3/kmol 396.654 408.859 in3/kmol
Dichte 8,83 8,95 mg/m3 551.239 558.731 lb/ft3
Energiegehalt 230 690 MJ/kg 24917.9 74753.7 kcal/lb
Massenmodul 162 200 GPa 23.4961 29.0075 106 psi
Druckfestigkeit 70 935 MPa 10.1526 135,61 ksi
Duktilität 0,02 0,6   0,02 0,6  
Elastizitätsgrenze 70 935 MPa 10.1526 135,61 ksi
Ausdauergrenze 135 500 MPa 19.5801 72.5188 ksi
Bruchzähigkeit 100 150 MPa.m1/2 91.0047 136.507 ksi.in1/2
Härte 800 3000 MPa 116,03 435.113 ksi
Verlustkoeffizient 0,0002 0,0032   0,0002 0,0032  
Bruchmodul 70 935 MPa 10.1526 135,61 ksi
Poisson-Verhältnis 0,305 0,315   0,305 0,315  
Schubmodul 72 86 GPa 10.4427 12.4732 106 psi
Zerreißfestigkeit 345 1000 MPa 50.038 145.038 ksi
Elastizitätsmodul 190 220 GPa 27.5572 31.9083 106 psi
Glastemperatur     K     °F
Latente Schmelzwärme 280 310 kJ/kg 120.378 133.275 BTU/lb
Maximale Betriebstemperatur 510 640 K 458.33 692.33 °F
Schmelzpunkt 1708 1739 K 2614.73 2670.53 °F
Minimale Betriebstemperatur 0 0 K -459,67 -459,67 °F
Spezifische Wärme 452 460 J/kg.K 0,349784 0,355975 BTU/lb.F
Wärmeleitfähigkeit 67 91 W/mK 125.426 170.355 BTU.ft/h.ft2.F
Wärmeausdehnung 12 13,5 10-6/K 21,6 24,3 10-6/°F
Aufschlüsselungspotenzial     MW/m     V/mil
Dielektrizitätskonstante            
Widerstand 8 10 10-8 Ohm.m 8 10 10-8 Ohm.m

 

Umwelteigenschaften
Widerstandsfaktoren 1=Schlecht 5=Ausgezeichnet
Entflammbarkeit 5
Frisches Wasser 5
Organische Lösungsmittel 5
Oxidation bei 50 °C 5
Meerwasser 5
Starke Säure 4
Starke Alkalien 5
UV 5
Tragen 4
Schwache Säure 5
Schwache Alkalien 5

 

Quelle: Auszug aus Handbook of Engineering Materials, 5. Auflage.

Weitere Informationen zu dieser Quelle finden Sie unter Das Institut für Werkstofftechnik Australasien.

 

Nickel in elementarer Form oder legiert mit anderen Metallen und Materialien hat wesentliche Beiträge zu unserer heutigen Gesellschaft geleistet und verspricht, auch in Zukunft Materialien für eine noch anspruchsvollere Zukunft zu liefern. Nickel war schon immer ein lebenswichtiges Metall für eine Vielzahl von Industrien, aus dem einfachen Grund, dass es ein sehr vielseitiges Material ist, das sich mit den meisten anderen Metallen legieren lässt.

Nickel ist ein vielseitiges Element und lässt sich mit den meisten Metallen legieren. Nickellegierungen sind Legierungen mit Nickel als Hauptelement. Zwischen Nickel und Kupfer besteht vollständige Feststofflöslichkeit. Breite Löslichkeitsbereiche zwischen Eisen, Chrom und Nickel ermöglichen viele Legierungskombinationen. Seine hohe Vielseitigkeit, kombiniert mit seiner hervorragenden Hitze- und Korrosionsbeständigkeit, hat zu einem vielfältigen Einsatzbereich geführt; wie Flugzeuggasturbinen, Dampfturbinen in Kraftwerken und deren umfangreicher Einsatz in den Energie- und Kernenergiemärkten.

Anwendungen und Eigenschaften von Nickellegierungen

NIckel und Nickellegierungs werden für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, von denen die meisten Korrosionsbeständigkeit und/oder Hitzebeständigkeit betreffen. Einige davon sind:

  • Flugzeuggasturbinen
  • Dampfturbinenkraftwerke
  • Medizinische Anwendungen
  • Kernkraftwerke
  • Chemische und petrochemische Industrie
  • Heiz- und Widerstandsteile
  • Isolatoren und Aktoren für die Kommunikation
  • Kfz-Zündkerzen
  • Schweißzusätze
  • Stromkabel

Eine Reihe anderer Anwendungen für Nickellegierungen beinhalten die einzigartigen physikalischen Eigenschaften von Speziallegierungen auf Nickelbasis oder mit hohem Nickelgehalt. Diese beinhalten:

 


Postzeit: 04.08.2021