نیکل (Nickel)

نیکل عنصری از جدول تناوبی با عدد اتمی 28 و نماد شیمیایی Ni است. این عنصر، ظرفیت های 2 و 4 داشته و به رنگ سفید نقره ای، براق و صیقلی است. نیکل ساختاری بلورین و مکعبی داشته و قابلیت چکش خورای دارد. از خواص فیزیکی دیگر این عنصر، سخت بودن، قابل انعطاف و هدایت جریان الکتریسیته است. نیکل در جدول تناوبی در گروه 6 و در تناوب چهارم قرار دارد. نیکل با عناصر آهن و کبالت، هم گروه بوده و خواص مغناطیسی و فعالیت شیمیایی مشابه با آن ها دارد. جرم اتمی نیکل، 58,71 بوده و پنج ایزوتوپ پایدار دارد.

فلز نیکل را می توان در مقادیر بسیار کم در سنگ های اولترامافیک در پوسته ی زمین و داخل شهاب سنگ های نیکل – آهن که در معرض اکسیژن نیستند، یافت. کانی های مهمی که حاوی این عنصر هستند، پنتلاندیت، پیروتیت (سولفیدهای نیکل و آهن) و گارنییریت (سیلیکات نیکل و منیزیم) هستند. یکی از خواص مهم نیکل، مقاومت بالای آن در برابر هوا و آب است که دچار اکسیداسیون نمی شود. به همین جهت از این فلز برای تولید سکه های پول، فلزکاری برنج و آهن و همچنین ساخت ابزار آلات شیمیایی استفاده می کنند.

در آزمایشگاه، نقاط ذوب و جوش نیکل به ترتیب برابر با 1453 و 2913 درجه سانتی گراد است.

خواص نیکل (Nickel)

یکی از خواص نیکل، ویژگی خوب مکانیکی و مقاومت عالی آن در برابر محیط های خورنده است. نیکل در دمای بالا استحکام خوبی داشته و در دمای پایین نیز، از چقرمگی و داکتیلیته مناسبی برخوردار است. نیکل، سختی برابر با فولاد داشته و خیلی آسان می تواند با گوگرد و آرسنیک، ترکیب می شود. متداول ترین حالت اکسایشی نیکل، برابر با 2+ است ولی با حالت های اکسایش 3+ و 1+ نیز مشاهده می شود. فلز مذکور در حالت تجاری، درصد خلوص 99 داشته و به دو صورت خالص فلزی و یا ترکیبی مشاهده می شود.

منابع نیکل (Nickel)

دو معدن به عنوان منابع نیکل هستند. خاک های آجری رنگ و سولفید، دو منبع مهم نیکل هستند. دو سوم میزان مصرف نیکل در جهان از کانی سولفید تامین می شود. ته نشین شدن کانی های سولفید با کمک تصفیه و شناوری به صورت اکسید نیکل بوده و سپس پالایش در آن ها انجام می شود. پالایش منبع دیگر نیکل که اکسید است با کمک پالایش هیدرومتالوژی مانند شست و شو با آمونیاک انجام می شود.

استخراج نیکل

با کمک فرایندهای کاهش، نیکل را از سنگ معدن آن به دست می آورند. فلزی که در نتیجه ی این فرایند به دست می آید، خلوص 75 درصدی دارد. در نهایت با کمک واکنش نیکل و مونوکسید کربن برای تشکیل کربونیل نیکل، خالص سازی نهایی این فلز انجام شده و نیکل با خلوص 99,99 درصد به دست می آید. در این فرایند که Mond نامیده می شود، گاز را از محفظه ی حاوی ده ها هزار گلوله نیکلی ثابت است، عبور می دهد. در این محفظه ها، دما بسیار بالاست. تجزیه کربونیل نیکل روی گندله ها یا گلوله های نیکلی به شکل رسوب نیکل خالص، انجام می شود. نیکلی که در این فرایند به دست می آید، خلوص بالایی داشته و به عنوان کربونیل نیکل شناخته می شود.

آلیاژهای نیکل

آلیاژ مس- نیکل، یکی از آلیاژهای این فلز است که از حل شدن این دو فلز در یکدیگر به دست می آید. مهمترین این آلیاژ، 67 درصد نیکل و 33 درصد مس دارد و مونل نامیده می شود. از جمله خواص این آلیاژها، مقاومت در برابر حلال های کلردار است.  

آلیاژ کروم- نیکل نوع دیگری است که مقاومت بالایی در برابر دماهای بالا و خوردگی زیاد دارد. کرم دارای میزان انحلال پذیری 30 درصدی حالت جامدی در دمای اتاق در نیکل است.

سوپر آلیاژ پایه نیکل، نوع سوم آلیاژ این فلز است که در موتورهای جت و توربین های گازی به کار برده می شود. سوپرآلیاژها به طور عمده از آهن، کبالت و نیکل به عنوان ماده اصلی و از فلزات کروم، تنگستن، آلومینیوم و تیتانیوم به عنوان عناصر فرعی ساخته می شوند. مقاومت این آلیاژها در برابر خوردگی و دمای بالا زیاد است.

کاربردهای پودر نیکل

از نیکل در ساخت سکه ها، قطعات ماشین آلات، تعمیر قطعات و شکل دادن الکتریکی به جهت داشتن استحکام بالا، ساخت بشکه های کشتیرانی شیمیایی و پروانه کشتی، ساخت اجزای موشکیو فضایی، لوله کشی صنایع شیمیایی، ساختع فولادهای ضد زنگ، باتری های قابل شارژ، به عنوان کاتالیزور در هیدروژن دار کردن روغن های گیاهی، ورق های زرهی و درب های ضد سرقت، گاوصندوق های ضد سرقت، صنایع آبکاری کروم، صنایع خودروسازی، تانکرها، قطارها و تولید استیل در ساخت ظرفشویی ها، لباس شویی ها و ... به کار برده می شود.