山東埃爾派(pai) | 點擊量:0次 | 2019-12-11
鎳粉(粉末冶金)
鎳粉(fen)又分為羰(tang)基鎳粉(fen),主(zhu)要用于(yu)涂料和塑料作導(dao)電顏(yan)料屏蔽(bi)電磁干涉及射(she)頻干涉,作各(ge)種高(gao)光澤裝飾(shi)漆和塑料,代(dai)替鋁粉(fen)在水性體(ti)系作防腐(fu)蝕(shi)漆等,細顆粒球形鎳粉(fen)可用于(yu)導(dao)電油墨。
以金屬鎳為主要成分的金屬顏料,包括鎳粉和片狀鎳粉,前者是用經過蒸餾并提純的羰基鎳[Ni(CO)4]蒸氣分解,通過控制溫度,用一氧化碳稀釋并有氣體助劑(氧和氮)存在下形成適宜外形的鎳粒子,再用二氧化碳氣體沖洗掉一氧化碳并控制粒子表面氧含量為0.065%;后者是用高純羰基鎳粉,在適宜潤滑劑和液體介質存在下,用鋼球在球磨機中研磨形成適(shi)宜厚度(du)的片(pian)狀(zhuang)。
鎳(nie)(nie)是銀白色(se)金(jin)(jin)屬,具(ju)有(you)磁(ci)性(xing)(xing)和良好(hao)的可塑性(xing)(xing)。有(you)好(hao)的耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing),鎳(nie)(nie)近似銀白色(se)、硬而有(you)延展性(xing)(xing)并具(ju)有(you)鐵磁(ci)性(xing)(xing)的金(jin)(jin)屬元素,它能夠(gou)高度磨光和抗腐(fu)蝕(shi)。溶(rong)于硝酸后,呈綠(lv)色(se)。主要用于合金(jin)(jin)(如鎳(nie)(nie)鋼(gang)和鎳(nie)(nie)銀)及用作(zuo)催(cui)化(hua)劑(如蘭尼鎳(nie)(nie),尤指用作(zuo)氫化(hua)的催(cui)化(hua)劑)
鎳化學性質
外(wai)圍電子排布(bu)3d84s2,位(wei)于第四周期第Ⅷ族。化學性質較活潑,但比鐵穩定(ding)。室溫時在空氣中(zhong)難氧化,不易與濃(nong)硝酸反應。細鎳絲可燃,加熱時與鹵素反應,在稀(xi)酸中(zhong)緩慢溶解。能吸收相(xiang)當數(shu)量(liang)氫氣。
鎳(nie)(nie)(nie)(nie)不溶(rong)于水,常溫下(xia)在(zai)(zai)潮濕空氣中(zhong)(zhong)表面形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)致密的(de)(de)氧(yang)(yang)化膜,能(neng)(neng)阻止本體金(jin)屬(shu)(shu)繼續氧(yang)(yang)化。在(zai)(zai)稀酸(suan)中(zhong)(zhong)可(ke)緩(huan)慢(man)溶(rong)解,釋放出氫(qing)氣而產生綠色的(de)(de)正(zheng)二價(jia)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)離子Ni2+;耐(nai)強堿(jian)(jian)。鎳(nie)(nie)(nie)(nie)可(ke)以(yi)在(zai)(zai)純氧(yang)(yang)中(zhong)(zhong)燃(ran)燒,發出耀眼白光。同(tong)(tong)樣的(de)(de),鎳(nie)(nie)(nie)(nie)也可(ke)以(yi)在(zai)(zai)氯(lv)氣和氟氣中(zhong)(zhong)燃(ran)燒。對氧(yang)(yang)化劑溶(rong)液(ye)包括(kuo)硝酸(suan)在(zai)(zai)內,均不發生反應。鎳(nie)(nie)(nie)(nie)是一(yi)(yi)個中(zhong)(zhong)等強度(du)的(de)(de)還原(yuan)劑。鎳(nie)(nie)(nie)(nie)鹽(yan)酸(suan)、硫酸(suan)、有(you)機酸(suan)和堿(jian)(jian)性(xing)溶(rong)液(ye)對鎳(nie)(nie)(nie)(nie)的(de)(de)浸蝕極慢(man)。鎳(nie)(nie)(nie)(nie)在(zai)(zai)稀硝酸(suan)緩(huan)慢(man)溶(rong)解。發煙硝酸(suan)能(neng)(neng)使(shi)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)表面鈍化而具有(you)抗腐蝕性(xing)。鎳(nie)(nie)(nie)(nie)同(tong)(tong)鉑、鈀一(yi)(yi)樣,鈍化時能(neng)(neng)吸大量的(de)(de)氫(qing),粒度(du)越(yue)小(xiao),吸收量越(yue)大。鎳(nie)(nie)(nie)(nie)的(de)(de)重(zhong)要鹽(yan)類為硫酸(suan)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)和氯(lv)化鎳(nie)(nie)(nie)(nie)。與(yu)鐵,鈷相似,在(zai)(zai)常溫下(xia)對水和空氣都(dou)較穩定,能(neng)(neng)抗堿(jian)(jian)性(xing)腐蝕,故實(shi)驗室中(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)用鎳(nie)(nie)(nie)(nie)坩堝(guo)熔融堿(jian)(jian)。硫酸(suan)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(NiSO4)能(neng)(neng)與(yu)堿(jian)(jian)金(jin)屬(shu)(shu)硫酸(suan)鹽(yan)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)礬 Ni(SO4)2o6H2O(MI為堿(jian)(jian)金(jin)屬(shu)(shu)離子)。+2價(jia)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)離子能(neng)(neng)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)配位(wei)化合物。常壓下(xia),鎳(nie)(nie)(nie)(nie)即可(ke)與(yu)一(yi)(yi)氧(yang)(yang)化碳(tan)反應,形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)劇毒的(de)(de)四羰(tang)基鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(Ni(CO)4),加熱后(hou)它又會分解成(cheng)(cheng)(cheng)金(jin)屬(shu)(shu)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)和一(yi)(yi)氧(yang)(yang)化碳(tan)。
鎳制備方法
1.電解法
將富集的硫化(hua)物礦焙燒成(cheng)氧化(hua)物,用炭(tan)還原成(cheng)粗鎳,再經電解得純金屬(shu)鎳。
2.羰基化法
將鎳的硫化物(wu)礦與(yu)一氧化碳(tan)作用生成四(si)羰基(ji)鎳,加熱后分解,又得純度很高的金屬鎳。
3.氫氣還原法
用(yong)氫氣還原氧化鎳,可得金(jin)屬鎳。
4.在鼓風爐中混入氧(yang)置(zhi)換硫,加(jia)熱鎳礦可得(de)(de)到鎳的氧(yang)化(hua)物。而此種氧(yang)化(hua)物再和與鐵反應(ying)過的酸液進行作用就能得(de)(de)到鎳金屬。
5.礦石經煅燒成氧化物后,再用水煤氣或炭還原得到鎳(nie)。
鎳的應用
鎳具有很好的可塑性(xing)、耐腐蝕性(xing)和磁(ci)性(xing)等性(xing)能,因(yin)此主要被(bei)用(yong)(yong)于(yu)鋼鐵、鎳基合金(jin)、電(dian)鍍(du)及電(dian)池等領(ling)域,廣泛用(yong)(yong)于(yu)飛機(ji)、雷達等各種軍(jun)工(gong)制造(zao)業(ye),民用(yong)(yong)機(ji)械制造(zao)業(ye)和電(dian)鍍(du)工(gong)業(ye)等。
1.鋼鐵領域
由(you)于(yu)鎳(nie)具有較(jiao)好(hao)的耐腐(fu)蝕,耐高溫(wen),防銹(xiu)等性能,因此被廣泛應(ying)用(yong)到(dao)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)和合金鋼(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)鐵領域。
1)不銹鋼
在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)應用中鎳(nie)的(de)(de)消耗量(liang)最(zui)大,全球2/3的(de)(de)初(chu)級(ji)鎳(nie)礦都(dou)用于不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)生產(chan)。含(han)鎳(nie)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)既能抵抗(kang)大氣、蒸汽和水的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),又能耐(nai)酸(suan)、堿、鹽的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),故被廣泛地(di)應用于化工、冶金、建筑等(deng)行業,如制(zhi)作石油化工、紡織、輕工、核能等(deng)工業中要求焊(han)接的(de)(de)容(rong)器、塔、槽、管道等(deng);制(zhi)造(zao)尿素生產(chan)中的(de)(de)合成塔、洗滌塔、冷凝塔、汽提(ti)塔等(deng)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)高壓設備。根據含(han)鎳(nie)比例不(bu)同(tong),含(han)鎳(nie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)主要分為:奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),奧氏(shi)體(ti)-鐵素體(ti)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang),沉淀硬化不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
2)合金鋼
合金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)也稱特種鋼(gang)。因其(qi)(qi)元素組成配比不(bu)(bu)同(tong),種類也各有不(bu)(bu)同(tong),鎳(nie)(nie)的(de)(de)參與能夠提高合金(jin)(jin)(jin)剛的(de)(de)強(qiang)度(du),保(bao)持其(qi)(qi)良(liang)好的(de)(de)塑性(xing)和(he)韌(ren)性(xing)。含鎳(nie)(nie)合金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)主(zhu)要應用(yong)于(yu)制造(zao)化工生(sheng)產上的(de)(de)耐酸塔、醫(yi)療器械,日常用(yong)品,及用(yong)于(yu)改造(zao)橋(qiao)梁、修(xiu)造(zao)軍艦等(deng)機械制造(zao)、交(jiao)通運輸和(he)軍事工業等(deng)。
3)鎳基合金(jin)領域
鎳(nie)基合(he)(he)(he)金(jin)是指(zhi)在650~1000℃高溫下(xia)有較高的(de)強度與(yu)一定的(de)抗氧化腐蝕能力(li)等(deng)綜合(he)(he)(he)性(xing)能的(de)一類合(he)(he)(he)金(jin)。按照主要性(xing)能可細分為鎳(nie)基耐熱合(he)(he)(he)金(jin),鎳(nie)基耐蝕合(he)(he)(he)金(jin),鎳(nie)基耐磨(mo)合(he)(he)(he)金(jin),鎳(nie)基精密合(he)(he)(he)金(jin)與(yu)鎳(nie)基形狀(zhuang)記憶合(he)(he)(he)金(jin)等(deng)。鎳(nie)基合(he)(he)(he)金(jin)產品主要有:電爐、電熨斗、渦輪發動機渦輪盤、燃燒(shao)室、渦輪葉(xie)片、彩(cai)色電視機、通訊(xun)器材(cai)、時(shi)鐘和(he)測量(liang)卷尺中(zhong)的(de)擺(bai)錘(chui)、制造家(jia)具、具備(bei)永久(jiu)磁鐵(tie)性(xing)能的(de)精細工(gong)(gong)具、航天器上使(shi)用(yong)的(de)自(zi)(zi)動張開(kai)結構件、宇航工(gong)(gong)業用(yong)的(de)自(zi)(zi)激(ji)勵(li)緊固件和(he)生物醫學上使(shi)用(yong)的(de)人造心臟馬達等(deng)。廣泛應用(yong)于航空、船舶、化工(gong)(gong)、電子、醫學和(he)能源等(deng)工(gong)(gong)業領域。
2.電鍍領域
鍍(du)(du)鎳(nie)是指在鋼材和其他金屬基(ji)體上覆蓋一層耐(nai)用、耐(nai)腐(fu)蝕的(de)鍍(du)(du)層,其防腐(fu)蝕性比(bi)鍍(du)(du)鋅層高(gao)20%~25%。鍍(du)(du)鎳(nie)的(de)物品(pin)美(mei)觀(guan)、干(gan)凈(jing)、又不易銹蝕。電鍍(du)(du)鎳(nie)的(de)加工量(liang)(liang)僅(jin)次(ci)于電鍍(du)(du)鋅居第二(er)位,其消耗量(liang)(liang)占(zhan)到鎳(nie)總產量(liang)(liang)的(de)10%左右。鍍(du)(du)鎳(nie)分為電鍍(du)(du)鎳(nie)和化(hua)學鍍(du)(du)鎳(nie)。電鍍(du)(du)鎳(nie)和化(hua)學鍍(du)(du)鎳(nie)的(de)特點分析如下:
1)電鍍鎳
電(dian)鍍鎳層(ceng)在空氣(qi)中的(de)(de)穩定性很高,結(jie)晶(jing)極其細(xi)小,并且(qie)具有優良的(de)(de)拋光(guang)(guang)性能,鍍層(ceng)硬度比較高可以(yi)提高制品表面的(de)(de)耐(nai)磨性,廣泛(fan)應(ying)用于(yu)光(guang)(guang)學儀器鍍覆,防護裝飾性鍍層(ceng),鑄造結(jie)晶(jing)器電(dian)子元件等。
2)化學鍍鎳
化(hua)(hua)學鍍(du)(du)鎳厚度(du)均勻性(xing)(xing)好,不會滲氫(qing),沒有氫(qing)脆,化(hua)(hua)學鍍(du)(du)鎳后不需(xu)要(yao)(yao)除氫(qing)。很多化(hua)(hua)學鍍(du)(du)鎳產品的耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)及抗高溫氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)(xing)比電(dian)鍍(du)(du)鎳好,可沉積在各種材料表(biao)面,不需(xu)要(yao)(yao)一般電(dian)鍍(du)(du)所需(xu)的直流電(dian)機或控(kong)制設備,熱處理(li)溫度(du)低只要(yao)(yao)在400℃以下經不同(tong)保溫時間后,可得到不同(tong)的耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)磨(mo)性(xing)(xing),因此(ci),特別適用于形狀復雜(za),表(biao)面要(yao)(yao)求耐(nai)(nai)磨(mo)和(he)耐(nai)(nai)蝕的零(ling)部件的功(gong)能(neng)性(xing)(xing)鍍(du)(du)層等。
3)鍍鎳液類型
鍍(du)(du)(du)(du)鎳(nie)(nie)(nie)液(ye)的類型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)主要有硫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、氯(lv)化物型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、氨基磺(huang)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、檸(ning)檬酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、氟硼酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等。其中以硫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(低氯(lv)化物)即(ji)稱之謂(wei)Watts(瓦特(te))鍍(du)(du)(du)(du)鎳(nie)(nie)(nie)液(ye)在(zai)工(gong)業上的應用最(zui)為普遍。氨基磺(huang)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、氟硼酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)適用于鍍(du)(du)(du)(du)厚鎳(nie)(nie)(nie)或(huo)電(dian)鑄。檸(ning)檬酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)適用于在(zai)鋅壓鑄件(jian)上直接鍍(du)(du)(du)(du)鎳(nie)(nie)(nie)。這幾(ji)種鍍(du)(du)(du)(du)液(ye)的成本比(bi)較高(gao)(gao)。其他鍍(du)(du)(du)(du)鎳(nie)(nie)(nie)類型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)包括:普通鍍(du)(du)(du)(du)鎳(nie)(nie)(nie)(暗鍍(du)(du)(du)(du))、光(guang)亮鎳(nie)(nie)(nie)、氨基磺(huang)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)鍍(du)(du)(du)(du)鎳(nie)(nie)(nie)、高(gao)(gao)硫鎳(nie)(nie)(nie)、鎳(nie)(nie)(nie)封、緞面(mian)鎳(nie)(nie)(nie)、高(gao)(gao)應力鎳(nie)(nie)(nie)、鍍(du)(du)(du)(du)多層鎳(nie)(nie)(nie)、檸(ning)檬酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)鍍(du)(du)(du)(du)鎳(nie)(nie)(nie)等。
3.電池領域
鍍金(jin)屬鎳(nie)(nie)還被應(ying)用(yong)到電(dian)(dian)(dian)池(chi)領域,主(zhu)要有鎳(nie)(nie)-氫電(dian)(dian)(dian)池(chi)、鎘(ge)-鎳(nie)(nie)電(dian)(dian)(dian)池(chi)還和鎳(nie)(nie)-錳(meng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)等。近年來發展最(zui)迅速的是應(ying)用(yong)日趨實用(yong)化的MHx-Ni蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi),其優點是無毒綠色無污(wu)染,電(dian)(dian)(dian)池(chi)儲量(liang)比鎳(nie)(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)池(chi)多30%,比鎳(nie)(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)池(chi)更(geng)輕(qing),使用(yong)壽命(ming)更(geng)長(chang),缺點是價格比鎳(nie)(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)池(chi)要貴,性能比鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)差。主(zhu)要應(ying)用(yong)于(yu)移動通訊,筆記本、錄像機等領域同時也(ye)用(yong)于(yu)軍(jun)工、國防(fang)、高科(ke)技等領域。以此類電(dian)(dian)(dian)池(chi)作為動力(li)的汽車也(ye)已投入市場。
世(shi)界(jie)上(shang)鎳氫(qing)(qing)電池(chi)主(zhu)要由(you)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)和日(ri)(ri)本(ben)企(qi)業(ye)生(sheng)(sheng)(sheng)產,占全球產量95%以上(shang),其中(zhong)(zhong)(zhong)70%以上(shang)在中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)生(sheng)(sheng)(sheng)產,中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)鎳氫(qing)(qing)電池(chi)企(qi)業(ye)主(zhu)要包(bao)括超霸、豪鵬(peng)、比亞迪、環宇、科(ke)力遠(yuan)、力可興、三(san)普、迪生(sheng)(sheng)(sheng)、三(san)捷(jie)、量能、格瑞普等(deng)。日(ri)(ri)本(ben)企(qi)業(ye)松(song)下、湯(tang)淺、三(san)洋已將小型鎳氫(qing)(qing)電池(chi)生(sheng)(sheng)(sheng)產轉移(yi)到中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)。HEV用(yong)大型鎳氫(qing)(qing)電池(chi)主(zhu)要在日(ri)(ri)本(ben)生(sheng)(sheng)(sheng)產,生(sheng)(sheng)(sheng)產企(qi)業(ye)主(zhu)要為Primearth電動車能源公司(PEVE)和三(san)洋電機,由(you)于松(song)下和三(san)洋合并(bing),而(er)松(song)下的湘南工廠賣給了中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)力遠(yuan)。因此,大型鎳氫(qing)(qing)電池(chi)已主(zhu)要由(you)松(song)下生(sheng)(sheng)(sheng)產。
我國鎳氫(qing)(qing)電池(chi)增長乏力,近幾年的產品產值、產量(liang)均未(wei)超過2008年的高峰。2011年,鎳氫(qing)(qing)電池(chi)的產值、產量(liang)分(fen)別為(wei)55億元、9.5億只(zhi),與2008相比分(fen)別下降(jiang)15.38%、26.36%。產品規模的縮小使得鎳氫(qing)(qing)電池(chi)更不具(ju)規模經濟,未(wei)來情(qing)景堪(kan)憂(you),其發展(zhan)空間仍(reng)然取決(jue)于混合電動車的應用情(qing)況。
其他應用
鎳復合(he)材料可用于石油化工的(de)氫化和合(he)成甲(jia)烷時的(de)催化劑,優點是不易被(bei)H2S、S02所毒(du)化。
鎳的化合物可制(zhi)作顏料(liao)(liao)和(he)染料(liao)(liao)。鎳還能制(zhi)成鎳鐵素(su)體和(he)鎳鋅鐵素(su)等(deng)新(xin)型陶(tao)瓷,做變壓器的鐵心和(he)無線電的天線等(deng)。
極細的鎳粉,在化學工(gong)業上常用(yong)作催化劑。
鎳具有磁(ci)性,能被磁(ci)鐵吸引。而(er)用鋁、鈷與鎳制成的合金,磁(ci)性更強了。可以用它來制造電磁(ci)起重機(ji)。
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