Никель и его сплавы

Стандартный электродный потенциал никеля Ni²⁺ + 2е ↔ Ni равен —0,25 В. ПДК в воде — 0,01 мг/л. Никель обладает способностью к пассивации, что объясняет его повышенную коррозионную устойчивость. Никель характеризуется прочностью, тугоплавкостью, пластичностью, способностью к механической обработке. Плотность равна 8,91, температура плавления 1455 °С.

В неокисляющих, разбавленных кислотах НС1 (до 15 %), H₂SO₄ (до 70 %), в ряде органических кислот никель достаточно устойчив.

Коррозия никеля чаще всего протекает с кислородной деполяризацией. Поэтому большое влияние на скорость коррозии никеля оказывает присутствие кислорода или воздуха, перемешивание, наличие окислителей. Коррозия никеля ускоряется в растворах в присутствии окислителей — FeCl₃, CuCl₂, HgCl₂, AgNO₃, NaClO.

Никель обладает высокой коррозионной стойкостью при повышенных температурах во многих органических средах, в том числе в жирных кислотах, спиртах. Поэтому из никеля изготавливают аппаратуру для пищевой промышленности.

Особым свойством никеля является его устойчивость к щелочам всех концентраций и температур. Никель является лучшим материалом при изготовлении аппаратов для выпарки и плавления щелочей.

Стойкость в этой среде он сообщает сплавам железо-никель.

Как конструкционный материал никель находит ограниченное применение вследствие своей дефицитности и возможности замены его нержавеющими сталями.

Никель находит широкое применение в качестве защитного гальванического покрытия и как компонент для изготовления различных сплавов.

Высокой коррозионной стойкостью обладают сплавы никеля с медью, молибденом и сплавы систем Ni-Mo-Cr и Ni-Cr-Fe.

Сплавы никеля с медью. Никель с медью дает непрерывный ряд твердых растворов. Сплавы, содержащие менее 50 атом.% никеля, по коррозионным характеристикам ближе к чистой меди, а при содержании Ni более 50 атом.% ближе к никелю.

Наиболее известен сплав монелъ-металл, содержащий 70 % Ni, 28 % Си и 1,5-2,5 % Fe. Он имеет повышенную коррозионную стойкость по сравнению с чистыми компонентами, входящими в его со- став. Сплавы этого типа обладают также высокими механическими и технологическими свойствами, имеют большую прочность, хорошо прокатываются, отливаются, обрабатываются давлением и резанием.

Монель-металл стоек в неокислительных неорганических кислотах при невысоких концентрациях, в растворе Н₃РО₄ высокой концентрации и в растворах плавиковой кислоты всех концентраций при всех температурах при ограниченном доступе воздуха.

Сплав монель-К F6 % Ni, 29 % Сu, 0,9 % Fe, 2,75 % А1, 0,4 % Мп, 0,5 Si, 0,15% С) отличен тем, что увеличивает свои прочностные характеристики при старении.

Никель-медные сплавы применяют в аппаратах, работающих в среде H₂SO₄, HC1, Н₃РО₄ и т.д. Сплав монель-К применяют для изготовления деталей, несущих значительную силовую нагрузку.

Сплавы никеля с молибденом носят названия хастеллоев. Они представляют собой твердые растворы и обладают прочностью, пластичностью и химической стойкостью. В промышленности они представлены марками Н65М-ВИ (ЭП982- ВИ), Н70МФВ-ВИ (ЭП814А-ВИ), Хастеллой В-2, Nimofer S6928.

При содержании молибдена выше 15% никель-молибденовый сплав стоек в растворах минеральных кислот. При содержании молибдена выше 20% коррозионная устойчивость сплавов особенно высока (рис.).

Рис. Зависимость скорости коррозии сплава -Ni-Mo в 10%-й НС1при70°С от содержания молибдена.

Сплав «Хастеллой В» (марка Н70МФ), содержит 70% Ni и 25- 29 % Мо. Он обладает устойчивостью в соляной и фосфорной кислотах всех концентраций при высокой температуре, в серной кислоте при температуре кипения (при концентрации более 60% до 150°С), в различных хлорпроизводных. Нестоек в окислительных средах.

Сплавы Ni-Mo хорошо обрабатываются, свариваются и ошлифовываются и являются ценным конструкционным материалом для химических производств.

Сплавы никеля с хромом — нихромы — могут содержать до 35% хрома при условии сохранения пластичности.Они представлены марками ХН58В (ЭП795), Nicrofer 6030 и имеют высокую стойкость в растворах азотной кислоты в присутствии фтор-иона при высокой температуре. Сплавы, содержащие 25-30% хрома, применяются для изготовления толстой проволоки и лент.

Для получения очень пластичных нихромов, например, для протяжки проволоки диаметром 0,01-0,30 мм, содержание хрома в сплаве не должно превышать 20 %.

Никель-хромовые сплавы известны как жаростойкие материалы.

Одновременно они обладают коррозионной стойкостью и в агрессивных средах. Эти сплавы так же как и нержавеющие стали устойчивы в окислительных средах, например, в азотной кислоте.

Нихромы нашли широкое применение как жаростойкий и очень жаропрочный материал. Эти сплавы имеют аустенитную структуру и обладают высоким омическим сопротивлением.

Разновидностью нихромов являются сплавы типа нимоник. Они применяются для конструкций, работающих при высоких нагрузках и температурах.

Применяется также хромистый сплав на никелевой основе под названием инконелъ. Отличительной способностью инконеля является сохранение высокой прочности и сопротивления ползучести при повышенных температурах. Этот сплав применяется для изготовления химических аппаратов, работающих под давлением при высоких температурах.

Никелъ-хромомолибденовые сплавы (марки ХН65МВ, ХН65МВУ, Хастеллой С-276, Хастеллой С-22, Nicrofer S5923hMo) обладают высокой стойкостью в широкой гамме высоко агрессивных сред: в растворах хлоридов меди (до 20%) и железа (до 35%); в растворах серной, фосфорной, уксусной и муравьиной кислот, загрязненных хлор- и фтор-ионами; в сухом хлоре, влажном хлористом водороде.

Никелевые сплавы характеризуются высокой стойкостью против общей и локальной коррозии, хорошо свариваются, технологичны при изготовлении различных видов аппаратов. Применение материалов этой группы для сред с высокими параметрами агрессивности позволяет увеличить срок службы и надежность оборудования.

Олов о

Стандартный равновесный потенциал олова равен —0,136 В. Стационарный потенциал в растворе 0,5N NaCl равен —0,25 В. ПДК в воде — 0,112мг/л. Олово — серебристо-белый металл, медленно тускнеющий на воздухе. Оно может существовать в двух модификациях. Обычная металлическая модификация с плотностью 7,31 (/ß- фаза) носит название «белое олово». Более легкая металлоидная форма (α-фаза) с плотностью 5,75 носит название «серое олово». Белое олово устойчиво при температуре выше +13 ° С, серое олово — при температуре ниже +13 °С. Максимальная скорость перехода белого олова в серое олово устанавливается при —48 °С. Аллотропическое превращение белого олова в серое олово аналогично по внешнему проявлению коррозионному разрушению. Начавшееся превращение ускоряет процесс перехода. Это явление получило название оловянной чумы. Введение в олово 0,5 % Bi или Sb исключает подобное явление.

Дата добавления: 2013-12-13