鎳的屬性、性能及用途
羅陽(yáng)明出處:我要不銹鋼 2006-04-10 瀏覽次數(shù):45次
鎳,門(mén)捷列夫元素周期表第八族金屬化學(xué)元素,系Fe、Co、Ni鐵三素組成員。鎳的拉丁語(yǔ)名稱Niccolum (Ni)。
鎳的命名來(lái)歷與鈷的命名來(lái)歷類似。中世紀(jì)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(dāng)時(shí)的玻璃制造業(yè)嘗試用其進(jìn)行玻璃上色(綠色),而礦石中的這種銅并沒(méi)能夠使其成功,因?yàn)楦揪蜎](méi)有這種銅。1751年,瑞典礦物學(xué)家阿.科隆斯杰特(Axel Cronstedt)對(duì)這種礦石—紅鎳礦的紅銅色晶體(紅色的鎳黃鐵礦NiAs)進(jìn)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。
鎳(Ni)
原子序數(shù)
28
外觀
固態(tài)展性銀白色金屬
地殼中含量
0.008%(重量)
同位素:穩(wěn)定
58,60~62,64
不穩(wěn)定
56,57,59,63,65,66
晶格結(jié)構(gòu)
立方面心結(jié)構(gòu)鈣
晶格期間
3,520?
杰拜溫度
375.00 K
原子屬性
原子量(摩爾量)
58.6934原子質(zhì)量單位(g/mol)
原子半徑
1.24?
電離能(第一電子)
736,2(7,63) kJ/mol(eV)
電子排列
[Ar]3d84s2
化學(xué)屬性
共價(jià)半徑
1.15?
離子半徑
(+2e)0.69?
負(fù)電性
1.91(鮑林標(biāo)度)
電極電位
0
氧化態(tài)
0,+2,+3,+4
物理屬性
密度
8.902 g/cm3
硬度(莫式)
5.0~6.0
比熱
0.443 J/(K·mol)
傳熱性
90.9 W/(m·K)
熔化溫度
1728 K(1455°C)
熔化熱
17.61кJ/mоl(xiāng)
沸騰溫度
3005 K(2900°C)
汽化熱
378.6 kJ/mol
克分子體積
6.6сm3/mоl(xiāng)
蒸氣壓
237Pa(1726K)
聲速
4970 m/s(293.15K)
早在公元前235年,我國(guó)就開(kāi)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(fā)現(xiàn),但由于沒(méi)有能把鎳從礦物中回收出來(lái),所以稱之為“紅鎳礦”,也稱為“銅魔鬼”。鎳廣泛應(yīng)用于含貴金屬的貨幣合金,同樣在電鍍技術(shù)制造防蝕層工藝中應(yīng)用。鎳的主體氨氮礦物—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(dāng)然在巖槳磁黃鐵礦中也存在有硫鎳鐵礦。開(kāi)采鎳的其它礦石中一般含有Co、Cu、Fe、Mg等雜質(zhì)。鎳一般是精煉過(guò)程的主產(chǎn)品,但在生產(chǎn)其它金屬工藝中則以副產(chǎn)品形式回收。世界采鎳大國(guó)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(guò)渡金屬。在空氣中發(fā)烏,質(zhì)硬,抗腐蝕能力強(qiáng),耐熱性、可塑性與韌性好,在溫度低于340℃時(shí)有磁性。鎳的特點(diǎn)在于化學(xué)活性大,在空氣、水、堿及各種酸中穩(wěn)定性好,主要是會(huì)形成抗腐蝕的表面氧化膜產(chǎn)生鈍化。鎳只有在粉未狀態(tài)下會(huì)燃燒,形成NiO 和Ni2O3兩種氧化物和相應(yīng)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(xiàn)為綠色,而無(wú)水鎳鹽一般呈現(xiàn)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(huì)形成大量配價(jià)化合物和絡(luò)合物,例如,脫甲基乙二酰鎳Ni(HC4H6N2O2)2,這種鎳鹽在酸性介質(zhì)中表現(xiàn)為鮮紅色,廣泛應(yīng)用于鎳檢測(cè)領(lǐng)域的定性分析。
生產(chǎn)
純鎳的生產(chǎn)是一個(gè)多工序的復(fù)雜過(guò)程,硫化礦石經(jīng)預(yù)選礦產(chǎn)出鎳精礦,之后要完成的工序:燒結(jié)—熔煉產(chǎn)出冰銅—轉(zhuǎn)爐吹煉冰銅產(chǎn)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(chǎn)出金屬鎳。從礦石到純金屬鎳的總回收率不會(huì)超過(guò)70-75%。
用途
鎳不僅是制造鎳合金的基礎(chǔ)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(jī)器制造,火箭技術(shù)裝備中,原子反應(yīng)堆,用于生產(chǎn)堿性蓄電池,多孔過(guò)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(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要戰(zhàn)略物質(zhì),其資源的有效開(kāi)發(fā)和綜合利用一直為各國(guó)所重視。
鎳的應(yīng)用是由鎳的抗腐蝕性能決定的,合金中添加鎳可增強(qiáng)鎳的抗腐蝕性能。不銹鋼與合金生產(chǎn)領(lǐng)域是鎳的最大應(yīng)用領(lǐng)域。合金中加入鎳的用途:蒙乃爾高強(qiáng)度耐蝕鎳銅錳鐵合金(Ni,Cu,F(xiàn)e,Mn)在化學(xué)設(shè)備、造船業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)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(dǎo)線形式應(yīng)用于變壓器、烘爐、熨斗、加熱器等;因瓦鐵鎳合金(Ni,F(xiàn)e)的膨脹系數(shù)很低,可用于制造時(shí)鐘和測(cè)量卷尺中的擺錘;由于坡莫合金(Ni,F(xiàn)e)具有極好的磁化系數(shù),因而在海上電纜和電力輸送工藝中推廣應(yīng)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(qiáng)磁性材料,用于制造具備永久磁鐵性能的精細(xì)工具。鎳涂料很早就鎳用于裝飾,用來(lái)保護(hù)許多種堿金屬的腐蝕。
目前,全世界鎳的消費(fèi)量?jī)H次于銅、鋁、鉛、鋅而居有色金屬第五位。我國(guó)將是一個(gè)極具發(fā)展?jié)摿Φ逆嚰安讳P鋼消費(fèi)市場(chǎng),鎳行業(yè)發(fā)展蘊(yùn)藏著巨大潛力。制幣廠制幣廠
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