Nikel Alaşımı

Nikel-demir alaşımları
Nikel-demir alaşımları, istenen özelliğin düşük oranda termal genleşme olduğu uygulamalarda işlev görür. Nilo 6® veya Pernifer 6® ticari isimleriyle de satılan Invar 36®, karbon çeliğinin yaklaşık 1/10'u kadar bir termal genleşme katsayısı sergiler. Bu yüksek boyutsal kararlılık derecesi, nikel-demir alaşımlarını hassas ölçüm ekipmanları veya termostat çubukları gibi uygulamalarda faydalı kılar. Daha yüksek nikel konsantrasyonlarına sahip diğer nikel-demir alaşımları, transformatörler, indüktörler veya bellek depolama aygıtları gibi yumuşak manyetik özelliklerin önemli olduğu uygulamalarda kullanılır.

Nikel-bakır alaşımları
Nikel-bakır alaşımları tuzlu su veya deniz suyu korozyonuna karşı çok dirençlidir ve bu nedenle denizcilik uygulamalarında uygulama alanı bulur. Örnek olarak, Nickelvac® 400 veya Nicorros® 400 ticari isimleri altında da satılan Monel 400®, deniz boru sistemlerinde, pompa millerinde ve deniz suyu vanalarında uygulama alanı bulabilir. Bu alaşımın minimum konsantrasyonu %63 nikel ve %28-34 bakırdır.

Nikel-molibden alaşımları
Nikel-molibden alaşımları, güçlü asitlere ve hidroklorik asit, hidrojen klorür, sülfürik asit ve fosforik asit gibi diğer indirgeyicilere karşı yüksek kimyasal direnç sunar. Alaşım B-2® gibi bu tür bir alaşımın kimyasal yapısı, %29-30 arasında bir molibden konsantrasyonuna ve %66-74 arasında bir nikel konsantrasyonuna sahiptir. Uygulamalar arasında pompalar ve vanalar, contalar, basınçlı kaplar, ısı eşanjörleri ve boru ürünleri yer alır.

Nikel-krom alaşımları
Nikel-krom alaşımları, yüksek korozyon direnci, yüksek sıcaklık dayanımı ve yüksek elektrik direnci nedeniyle ödüllendirilir. Örneğin, Ni70Cr30, Nikrothal 70, Resistohm 70 ve X30H70 olarak da adlandırılan NiCr 70/30 alaşımının erime noktası 1380oC'dir ve elektrik direnci 1,18 μΩ-m'dir. Ekmek kızartma makineleri ve diğer elektrikli rezistanslı ısıtıcılardaki ısıtma elemanlarında nikel-krom alaşımları kullanılır. Tel formunda üretildiğinde Nichrome® tel olarak bilinirler.

Nikel-krom-demir alaşımları
Nikel-krom-demir alaşımları bu elementleri birleştirerek oksidasyona ve yüksek sıcaklıkta korozyona dayanıklı alaşımlar üretir. Incoloy 800®, Ferrochronin® 800, Nickelvac® 800 ve Nicrofer® 3220 ticari isimleri altında satılan Alloy 800, petrokimya fırın kırma tüpleri gibi fırın bileşenlerinde ve elektrikli ısıtma elemanlarının kılıflanması için bir malzeme olarak kullanılır. Bu alaşımlar genellikle yüksek sıcaklıklarda optimum sürünme ve kopma özellikleri nedeniyle de değerlidir. Bu alaşımların bileşimi tipik olarak %30-35 Nikel, %19-23 Krom ve minimum %39,5 Demirden oluşur. Yüksek demir konsantrasyonu, bu alaşımların paslanmaz çelik olarak yeniden sınıflandırılmasına yol açmıştır.

Nikel-krom-molibden alaşımları
Nikel-molibden alaşımlarına benzer uygulamalarla nikel-krom-molibden alaşımları da özellikle hidroklorik asit ve sülfürik asit gibi indirgeyici asitler açısından yüksek korozyon direnci sağlar. Bu alaşımların en iyi bilinenlerinden biri, aynı zamanda Hastelloy C276®, Nickelvac® HC-276, Inconel® 276 ve Nicrofer® 5716 ticari isimleri altında satılan Alaşım C-276'dir. Bu alaşım, kirlilik kontrolü yığın astarları, kanallar ve yıkayıcıların yanı sıra ısı eşanjörleri, buharlaştırıcılar veya reaksiyon kapları gibi kimyasal işleme bileşenlerinde. Bu alaşımın bileşimi temel olarak %15-17 molibden, %14.5-16.5 krom, %4-7 Demir, %3-4.5 tungsten içeren nikel ve daha küçük konsantrasyonlardan oluşur. manganez gibi diğer elementlerden oluşur.

Nikel-krom-kobalt alaşımları
Bu nikel alaşımları, alaşıma sürünme kopma mukavemeti kazandırmak için krom ve molibden ekler. Alaşım 617, Inconel 617® ve Nicrofer® 617 ticari isimleri altında satılan, %20-24 krom, %10-15 kobalt ve %8-10 molibden bileşimine sahip bir örnektir. minimum nikel içeriği %44,5'tir. Bu alaşımların uygulamaları arasında endüstriyel fırın bileşenleri, gaz türbinleri, nitrik asit üretmek için katalizör ızgara destekleri ve fosil yakıt üretim tesisleri yer alır.

Nikel-titanyum alaşımları
Nikel-titanyum alaşımları, şekil hafızası özelliklerinin şeklini koruma özelliğine sahiptir. Bu alaşımdan daha yüksek bir sıcaklıkta bir şekil oluşturarak ve bunu daha düşük bir sıcaklıkta oluşturulan şekli deforme ederek, alaşım ilk şeklini hatırlayacak ve bu sözde geçiş sıcaklığına ısıtıldığında bu şekle yeniden dönüşecektir. Alaşımın bileşimi kontrol edilerek geçiş sıcaklığı değiştirilebilir. Bu alaşımlar, diğer kullanımların yanı sıra, taş binaların korunmasına yardımcı olmak amacıyla deprem hasarına karşı bir amortisör sağlamak için kullanılabilecek süper elastik bir özelliğe sahiptir.

Nikel öncelikle iki ana kaynaktan elde edilir: sülfit cevherleri ve laterit cevherleri. Bu cevherlerden nikel çıkarma işlemi, madencilik, konsantrasyon, eritme ve rafinaj dahil olmak üzere çeşitli adımları içerir. İşte sürece ilişkin genel bir bakış:

Madencilik:Nikel içeren cevherler genellikle yer altı veya açık ocak madenlerinden çıkarılır. Cevher nikel sülfitler veya laterit (oksit) cevherleri içerebilir.

Konsantrasyon:Cevher çıkarıldıktan sonra ezilir ve ince toz haline gelinceye kadar öğütülür. Cevherdeki nikel içeren mineralleri diğer minerallerden ayırmak için flotasyon veya manyetik ayırma gibi çeşitli teknikler kullanılmaktadır.

Eritme:Sülfit cevherleri durumunda, konsantre nikel cevheri daha sonra bir eritme işlemine tabi tutulur. Cevher, kok veya kömür gibi bir indirgeyici madde ile bir fırında ısıtılır; bu madde, sülfürlerle reaksiyona girerek mat nikel (nikelin ham bir formu) ve cüruf karışımı üretir. Mat nikel, bakır ve diğer yabancı maddeleri içerir.

Rafine etme:Nikel matı, safsızlıkları gidermek ve nikeli diğer metallerden ayırmak için daha fazla rafine edilir. Bu genellikle "dönüştürme" adı verilen bir işlemle yapılır; burada mat, safsızlıkları oksitlemek ve bunları cürufa dönüştürmek için oksijen varlığında ısıtılır. Ortaya çıkan ürün, yaklaşık %99 oranında nikel içeren "nikel kabarcığı" olarak bilinir.

Elektrorafinasyon:Nikel kabarcığı daha sonra elektro-rafinasyona tabi tutulur, burada bir elektrolit çözeltisi içinde eritilir ve bir elektrik akımına tabi tutulur. Bu işlem nikelin saflaştırılmasına ve kalan yabancı maddelerden ayrılmasına yardımcı olur. Saflaştırılmış nikel katotların üzerinde biriktirilirken, yabancı maddeler anot çamurları olarak çökelir.

Daha fazla işlem:Rafine nikel, arzu edilen nihai ürüne bağlı olarak diğer metallerle alaşımlama veya daha fazla saflaştırma gibi ek işlemlere tabi tutulabilir.

Nikel ve nikel alaşımları, her biri kendine özgü özelliklere ve uygulamalara sahip çeşitli ticari formlarda mevcuttur. Nikel ve nikel alaşımlarının yaygın ticari formlarından bazıları şunlardır.

Nikel levhalar ve plakalar:Bunlar, havacılık, kimyasal işleme ve elektronik dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde kullanılan düz, ince levhalar veya nikel levhalardır.

Nikel çubuklar ve çubuklar:Nikel çubuklar ve çubuklar, kimya, petrokimya ve enerji üretimi endüstrilerine yönelik bileşenlerin üretiminde sıklıkla kullanılan katı silindirik nikel şekilleridir.

Nikel tel:Nikel tel, ısıtma elemanları, direnç telleri ve elektrik konnektörleri gibi elektrik ve elektronik uygulamalarda yaygın olarak kullanılan ince, esnek bir nikel formudur.

Nikel tüpler ve borular:Nikel tüpler ve borular, petrol ve gaz, kimyasal işleme ve denizcilik uygulamaları gibi endüstrilerde kullanılan, nikelden yapılmış içi boş silindirik yapılardır.

Nikel folyo:Nikel folyo, pil üretimi ve elektronik bileşenler gibi yüksek korozyon direnci gerektiren uygulamalarda sıklıkla kullanılan çok ince bir nikel tabakasıdır.

Nikel tozu:Nikel tozu, metal enjeksiyonlu kalıplama, toz metalurjisi ve katalizörler dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda kullanılan nikelin ince, toz haline getirilmiş bir formudur.

Nikel alaşımları:Nikel alaşımları, belirli özellikleri geliştirmek için nikelin krom, demir, bakır ve molibden gibi diğer elementlerle karışımlarıdır. Yaygın nikel alaşımları arasında havacılık, kimyasal işleme ve deniz mühendisliği gibi endüstrilerde kullanılan Inconel, Monel, Hastelloy ve Nikrom bulunur.

Evet nikel kaynak yapılabilir. Nikel ve alaşımları iyi kaynaklanabilirliğe sahiptir ve çeşitli kaynak işlemleri kullanılarak birleştirilebilir. Kaynak yönteminin seçimi, spesifik nikel alaşımı, malzemenin kalınlığı ve kaynaklı bağlantının istenen özellikleri gibi faktörlere bağlıdır. Nikel ve nikel alaşımları için kullanılan bazı yaygın kaynak işlemleri şunlardır.

Tungsten inert gaz (tig) kaynağı:Gaz Tungsten Ark Kaynağı (GTAW) olarak da bilinen TIG kaynağı, nikel ve alaşımlarının kaynağında yaygın olarak kullanılır. Kaynak bölgesini atmosferik kirlenmeden korumak için sarf malzemesi olmayan bir tungsten elektrot ve bir inert gaz kalkanı kullanır.

Metal inert gaz (mig) kaynağı:Gaz Metal Ark Kaynağı (GMAW) olarak da bilinen MIG kaynağı, nikel kaynağı için bir başka popüler yöntemdir. Kaynak bölgesini korumak için sarf malzemesi tel elektrodu ve inert gaz koruması kullanır.

Korumalı metal ark kaynağı (SMAW):Örtülü kaynak olarak da bilinen SMAW, belirli nikel alaşımlarının kaynağında kullanılabilir. Hem dolgu metalini hem de koruyucu gazı sağlayan kaplanmış bir elektrotun kullanılmasını içerir.

Plazma Ark kaynağı (PAW):PAW, nikel ve alaşımlarının kaynağında kullanılabilecek yüksek hassasiyetli bir kaynak işlemidir. Konsantre bir plazma arkı ve bir inert gaz kalkanı kullanır.

Elektron ışın kaynağı (EBW):EBW, metalleri birleştirmek için yüksek enerjili elektron ışını kullanan özel bir kaynak işlemidir. Genellikle yüksek erime noktasına sahip nikel alaşımlarının kaynağında kullanılır.