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镍---镍的属性、性能及用途

2014-12-06 15:36来源:新金网

文章作者:salahan 字号:T | T

   
 
    镍门捷列夫元素周期表第八族金属化学元素,系Fe、Co、Ni铁三素组成员。镍的拉丁语名称Niccolum (Ni)。
镍的命名来历与钴的命名来历类似。中世纪的矿工将镍称之为矿工的恶魔,这便是“红砷镍矿” (Kupfernickel — 铜魔鬼) —假铜。这种矿石表面上与铜矿类似,当时的玻璃制造业尝试用其进行玻璃上色(绿色),而矿石中的这种铜并没能够使其成功,因为根本就没有这种铜。1751年,瑞典矿物学家阿.科隆斯杰特(Axel Cronstedt)对这种矿石 — 红镍矿的红铜色晶体(红色的镍黄铁矿NiAs)进行了研究,并从中分离出了一种新的金属,他便将其称之为镍。
镍(Ni)
原子序数 28
外观 固态展性银白色金属
地壳中含量 0.008%(重量)
同位素:稳定 58,60~62,64
        不稳定 56,57,59,63,65,66
晶格结构 立方面心结构
晶格期间 3,520 ?
杰拜温度 375.00 K
原子属性
原子量 (摩尔量) 58.6934原子质量单位(g/mol)
原子半径 1.24 ?
电离能(第一电子) 736,2 (7,63) kJ/mol(eV)
电子排列 [Ar] 3d8 4s2
化学属性
共价半径 1.15 ?
离子半径 (+2e) 0.69?
负电性 1.91(鲍林标度)
电极电位 0
氧化态 0, +2, +3, +4
物理属性
密度 8.902 g/cm3
硬度(莫式) 5.0~6.0
比热 0.443 J/(K·mol)
传热性 90.9 W/(m·K)
熔化温度 1728 K(1455 °C)
熔化热 17.61кJ/mоl
沸腾温度 3005 K(2900 °C)
汽化热 378.6 kJ/mol
克分子体积 6.6сm3/mоl
蒸气压 237Pa(1726K)
声速 4970 m/s(293.15K)
 
    早在公元前235年,我国就开始使用镍矿物制造硬币,其中含铜78%和镍约20%。在欧洲,类似的矿物于1094年发现,但由于没有能把镍从矿物中回收出来,所以称之为“红镍矿”,也称为“铜魔鬼”。镍广泛应用于含贵金属的货币合金,同样在电镀技术制造防蚀层工艺中应用。镍的主体矿物—红镍矿(红砷镍矿) NiAs、针硫镍矿NiS、硫镍铁矿(FeNi)9S—均含有砷、铁及硫,当然在岩桨磁黄铁矿中也存在有硫镍铁矿。开采镍的其它矿石中一般含有Co、Cu、Fe、Mg等杂质。镍一般是精炼过程的主产品,但在生产其它金属工艺中则以副产品形式回收。世界采镍大国有俄罗斯、加拿大、澳大利亚、古巴、新喀里多尼亚和印度尼西亚等。
    
    性能
    镍—略带黄色的银白色展性金属,是一种具有磁性的过渡金属。在空气中发乌,质硬,抗腐蚀能力强,耐热性、可塑性与韧性好,在温度低于340℃时有磁性。镍的特点在于化学活性大,在空气、水、碱及各种酸中稳定性好,主要是会形成抗腐蚀的表面氧化膜产生钝化。镍只有在粉未状态下会燃烧,形成NiO 和 Ni2O3两种氧化物和相应的Ni(OH)2 和 Ni(OH)3两种氢氧化物。镍的主要可溶性盐包括:乙酸镍、氯化镍、硝酸镍和硫酸镍。镍盐溶液通常呈现为绿色,而无水镍盐一般呈现为黄色或棕黄色。不溶性镍盐包括草酸镍和磷酸镍(绿色),以及三种硫化镍 — NiS (黑色)、Ni2S3 (青铜黄)和 Ni3S4 (黑色)。镍还会形成大量配价化合物和络合物,例如,脱甲基乙二酰镍Ni(HC4H6N2O2)2,这种镍盐在酸性介质中表现为鲜红色,广泛应用于镍检测领域的定性分析。

    生产
    纯镍的生产是一个多工序的复杂过程,硫化矿石经预选矿产出镍精矿,之后要完成的工序:烧结—熔炼产出冰铜—转炉吹炼冰铜产出镍高锍—高锍磨浮分离出镍精矿和铜精矿—采用不同方法处理高锍产出金属镍。从矿石到纯金属镍的总回收率不会超过70-75%。
    用途
     镍不仅是制造镍合金的基础材料,更是其它合金(铁、铜、铝基等合金)中的合金元素。目前,镍及其合金用于特殊用途的零部件、仪器制造、机器制造,火箭技术装备中,原子反应堆,用于生产碱性蓄电池,多孔过滤器,催化剂,以及零部件与半制品的防蚀电镀层等,镍被视为国民经济建设的重要战略物质,其资源的有效开发和综合利用一直为各国所重视。
      镍的应用是由镍的抗腐蚀性能决定的,合金中添加镍可增强镍的抗腐蚀性能。不锈钢与合金生产领域是镍的最大应用领域。合金中加入镍的用途:蒙乃尔高强度耐蚀镍铜锰铁合金(Ni,Cu,Fe,Mn)在化学设备、造船业领域广泛应用,还用于制造沉淀池和盖等;尼赫罗姆镍铬合金和克罗梅尔铬镍合金(Ni,Cr)以导线形式应用于变压器、烘炉、熨斗、加热器等;因瓦铁镍合金(Ni,Fe)的膨胀系数很低,可用于制造时钟和测量卷尺中的摆锤;由于坡莫合金(Ni,Fe)具有极好的磁化系数,因而在海上电缆和电力输送工艺中推广应用;锌白铜(Ni, Cu, Zn)用于制造家具;阿尔尼柯铁镍铝钴合金(Ni, Co, Fe, Al)是一种强磁性材料,用于制造具备永久磁铁性能的精细工具。镍涂料很早就用于装饰,用来保护许多种碱金属的腐蚀。

目前,全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌而居有色金属第五位。我国将是一个极具发展潜力的镍及不锈钢消费市场,镍行业发展蕴藏着巨大潜力。

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