Nikkel ja tema sulamid (0)

Gerton Korsten
NIKKEL JA TEMA SULAMID
REFERAAT
Õppeaines: TEHNOMATERJALID
Transporditeaduskond
Õpperühm: AT 11
Juhendaja: lektor Annika Koitmäe
Esitamiskuupäev: 2015-10-26 Üliõpilase allkiri :
Õppejõu allkiri:
Tallinn 2015
Sisukor
SIssejuhatus 3
1.Nikkel 4
2. Nikli sulamid 6
Kokkuvõte 9
VIIdatud allikad 10
SISSEJUHATUS 3
1. NIKKEL 4
1.1. Puhas nikkel 4
1.2. Nikli saamine 5
1.3. Puhta nikli kasutusalad 5
2. NIKLI SULAMID 6
2.1. Monelmetall 6
2.2. Nikroom 6
2.3. Nimonik 7
2.4. Inkonell 8
KOKKUVÕTE 9
VIIDATUD ALLIKAD 10

SIssejuhatus

1751 aastal avastatud ning edukalt eraldatud nikkel (Ni) on lihtainena hõbevalge, kollaka läikega plastne metall . Ferromagneetiline metall, kuid juba vähesed lisandid, eriti väävel ja hapnik, halvendavad oluliselt mehaanilisi omadusi ja korrosioonikindlust. Nikkel on maakoores keskmiselt levinud element. Tuntud on ligi 50 niklimineraali. Niklit toodetakse peamiselt sulfiidsetest vask-nikkelmaakidest. Põhilised kohad, kust leida niklimaaki ja kaevandada on Kanadas (Sudbury) ja Venemaal ( Norilsk ). Antud referaat käsitleb nikli füüsikalisi, keemilise omadusi ja tema sulameid. Järgnevalt saame teada, kuidas niklit saadakse ning kus kasutatakse.

Nikkel

Puhas nikkel

Puhas nikkel on plastne hästi töödeldav ja korrosioonikindel metall, mille põhilised omadused on toodud tabelis 1. [1, p. 209]
Tabel 1
Nikli põhilised omadused [1, p. 209]
Omadus
Tähis
Sulamistemperatuur
Ts, °C
1455
Kristallivõre
K12
Tihendus
ρ, kg/m3
8880
Normaalelastsusmoodul
E, N/mm2
210*103
Tõmbetugevus
Rm, N/mm2
370...700
Eritakistus 20 °C
ρ, Ωm
6,84*10-8
Soojusjuhtivus
Λ, W/m*K
90
Joonpaisumistegur
ɑ, l/K
13
Korrosioonikindlus
Väga hea

Nikli saamine

Niklit toodetakse niklimaagist. See on mitmeetapiline protsess, mille käigus toimub maagi peenestamine ja rikastamine. Rakendatakse nii püro- kui ka hüdrometallurgilisi meetmeid.[2] Pürometallurgia käigus sulatatakse nikkel maagist välja kõrge temperatuuriga. Hüdrometallurgias kasutatakse keemilisi lahuseid, et maagis oleva metalliga reageerides viivad selle ioonidena lahusesse. Lahuse järgneval töötlemisel eraldatakse metall sellest lihtainena. [3]

Puhta nikli kasutusalad

Suur osa niklist (umbes 15% kogu niklitoodangust) kasutatakse legeeriva elemendina terastes ja malmides, aga ka mitterauasulamites. Niklit kasutatakse ka puhta metallina ja ta on paljude sulamite põhikomponent. Kasutatakse ka keemiatööstuse seadmeis ja toiduainetööstuses, ei tasu ära unustada,et ka müntides kasutatakse niklit palju. Hinna odavdamise eesmärgil kasutatakse niklit sageli õhukese lehena mittelegeerterasest pleki plakeerimisel1.
Nikli kasutus legeeriva elemendina terastes ja malmides [1, p. 209]:

• ehitusterastes (0,5...5% Ni) ja kõrgtugevates terastes (0,5...20% Ni);
  
• roostevabades austeniitterastes ja kuumustugevates terastes (6...20% Ni);
  
• legeermalmides (1...6 või 14...36% Ni) ja legeervaluterastes (0,5...20% Ni).
  

Nikli sulamid

Monelmetall

Parima korrosioonikindlusega tuntud Ni-Cu- sulam . Ni ja Cu suhe on 2:1-le (joonis 1). Monelmetalli head omadused ilmnevad merevees . Tal on hea tugevus ning sitkus. Omadused säilivad laias temperatuurivahemikus (sulam ei muutu hapraks madalatel temperatuuridel ja tugevusomadused säilivad ka kõrgetel temperatuuridel). Kasutatakse peamiselt laevaehituses ning keemia-, nafta -, toiduaine-, ja tekstiilitööstuse seadmete valmistamiseks. [1, p. 209]

Joonis 1. Monellmetallist valmistatud flants [4]

Nikroom

Nikli ja kroomi sulam. Sisaldab 65...80% niklit ja 10...30% kroomi, lisanditena räni, alumiiniumi, tihti ka rauda ja muid elemente. Nikroomile on iseloomulik suur kuumuspüsivus ja eritakistus (Joonis 2). Nikroomist valmistatakse elektriseadmete küttekehi. [5]
Joonis 2. Nikroomtraat [6]

Nimonik

Koosneb vähemalt 50% niklist, 20% kroomist ning titaani ja alumiiniumi lisanditest (Joonis 3). Väga kuumuskindel ning tänu sellele kasutatakse seda materjali gaasiturbiinide ja muude kõrgtemperatuursetes keskkondades . [1, p. 210]
Joonis 3. Turbiiniratas [7]

Inkonell

Koosneb 80% niklist, 14% kroomist, 2% rauast ja teistest elementidest (Joonis 4). Eriti kuumuspüsivad ja kuumustugevad. Peale nende on ka korrosioonikindlad mineraalhapetes, kloori sisaldavais happelistes keskkondades jm. Kasutatakse keemiatööstuse seadmetes ja elektrikeeduelemendina. [1, p. 210]
Joonis 5. Väljalaskekollektor [8]

Kokkuvõte

Väga otstarbekas metall, mille kasutusala on väga laiahaardeline. Peamine kasutusala on keemiatööstuses seadmete valmistamisel. Hea korrosioonikindlusega ning hästi töödeldav metall. Sulamistemperatuur on lihtainena kõrge, aga sulamina on veel suurem see arv. Nikli mõned sulamid on lausa supersulamid, mida saab kasutada väga kõrgetel temperatuuridel ning ebasoodsas keskkonnas. Niklit saab maagist kätte kahel erineval viisil. Selleks kasutatakse kas püro- või hüdrometallurgilisi meetmeid.

VIIdatud allikad

[1]
P. Kulu, Metalliõpetus, Tallinn: TTÜ Kirjastus, 2005, p. 230.
[2]
Wikipedia, „Nikkel,“ [Võrgumaterjal]. Available : https://et.wikipedia.org/wiki/Nikkel . [Kasutatud 22. oktoober, 2015].
[3]
Wikipedia, „ Metallurgia ,“ [Võrgumaterjal]. Available: https://et.wikipedia.org/wiki/Metallurgia#P.C3.BCrometallurgia . [Kasutatud 22. oktoober, 2015].
[4]
„Indiamart,“ Mastek Metals & Tubes, [Võrgumaterjal]. Available: http://www.indiamart.com/mastekmetals/monel-products.html . [Kasutatud 24. oktoober, 2015].
[5]
Wikipedia, „Nikroom,“ [Võrgumaterjal]. Available: https://et.wikipedia.org/wiki/Nikroo m. [Kasutatud 24. oktoober, 2015].
[6]
„kuumtraat,“ Hot Wire Systems, [Võrgumaterjal]. Available: http://kuumtraat.ee/nikroom-loiketraat-vahtpolustureen-loikuritele-ja-cnc-loikeseadmetele/ . [Kasutatud 24. oktoober, 2015].
[7]
„jakadofsky,“ RC-Turboshaft, [Võrgumaterjal]. Available: http://www.jakadofsky.com/index1.php?bereichID=9&lang=en . [Kasutatud 24 oktoober, 2015].
[8]
„lancerregister,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.lancerregister.com/showthread.php?t=442681 . [Kasutatud 24. oktoober, 2015].
1 Metalltoodete katmine teise metalli või sulami kihiga rakendades valtsimist, valamist keevitamist või pealesulatamist.