سبائك النيكل

سبائك النيكل والحديد
تعمل سبائك النيكل والحديد في التطبيقات التي تكون فيها الخاصية المطلوبة هي معدل منخفض من التمدد الحراري. إن Invar 36®، الذي يُباع أيضًا بالأسماء التجارية Nilo 6® أو Pernifer 6®، يظهر معامل تمدد حراري يبلغ حوالي 1/10 من الفولاذ الكربوني. هذه الدرجة العالية من ثبات الأبعاد تجعل سبائك النيكل والحديد مفيدة في تطبيقات مثل أجهزة القياس الدقيقة أو قضبان منظم الحرارة. تُستخدم سبائك النيكل والحديد الأخرى التي تحتوي على تركيزات أكبر من النيكل في التطبيقات التي تكون فيها الخصائص المغناطيسية الناعمة مهمة، مثل المحولات أو المحاثات أو أجهزة تخزين الذاكرة.

سبائك النيكل والنحاس
تتميز سبائك النيكل والنحاس بأنها مقاومة جدًا للتآكل بسبب المياه المالحة أو مياه البحر، وبالتالي تجد تطبيقًا في التطبيقات البحرية. على سبيل المثال، يمكن استخدام Monel 400®، الذي يُباع أيضًا تحت الأسماء التجارية Nickelvac® 400 أو Nicorros® 400، في أنظمة الأنابيب البحرية، وأعمدة المضخات، وصمامات مياه البحر. تحتوي هذه السبيكة على تركيز لا يقل عن 63% نيكل و28-34% نحاس.

سبائك النيكل والموليبدينوم
توفر سبائك النيكل والموليبدينوم مقاومة كيميائية عالية للأحماض القوية والمخفضات الأخرى مثل حمض الهيدروكلوريك وكلوريد الهيدروجين وحمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك. يحتوي التركيب الكيميائي لسبائك من هذا النوع، مثل Alloy B-2®، على تركيز موليبدينوم بنسبة 29-30% وتركيز نيكل يتراوح بين 66-74%. وتشمل التطبيقات المضخات والصمامات والحشيات وأوعية الضغط والمبادلات الحرارية ومنتجات الأنابيب.

سبائك النيكل والكروم
تتميز سبائك النيكل والكروم بمقاومتها العالية للتآكل، وقوتها في درجات الحرارة العالية، ومقاومتها الكهربائية العالية. على سبيل المثال، السبيكة NiCr 70/30، والتي تم تحديدها أيضًا باسم Ni70Cr30 وNikrothal 70 وResistohm 70 وX30H70، لها نقطة انصهار تبلغ 1380 درجة مئوية ومقاومة كهربائية تبلغ 1.18 ميكروأوم-م. تستخدم عناصر التسخين مثل المحامص وسخانات المقاومة الكهربائية الأخرى سبائك النيكل والكروم. وعندما يتم إنتاجها على شكل سلك، فإنها تُعرف باسم سلك Nichrome®.

سبائك النيكل والكروم والحديد
تجمع سبائك النيكل والكروم والحديد بين هذه العناصر لإنتاج سبائك تقاوم الأكسدة والتآكل عند درجات الحرارة العالية. يتم استخدام سبيكة 800، التي تباع تحت الأسماء التجارية Incoloy 800®، وFerochronin® 800، وNickelvac® 800، وNicrofer® 3220، في مكونات الفرن مثل أنابيب تكسير الفرن البتروكيميائي، وكمادة لتغليف عناصر التسخين الكهربائية. يتم أيضًا تقييم هذه السبائك بشكل عام نظرًا لخصائصها المثالية للزحف والتمزق عند درجات الحرارة المرتفعة. يتكون تكوين هذه السبائك عادةً من 30-35% نيكل و19-23% كروم وما لا يقل عن 39.5% حديد. وقد أدى التركيز العالي للحديد إلى إعادة تصنيف هذه السبائك على أنها فولاذ مقاوم للصدأ.

سبائك النيكل والكروم والموليبدينوم
مع تطبيقات مماثلة لسبائك النيكل والموليبدينوم، توفر سبائك الموليبدينوم والنيكل والكروم أيضًا مقاومة عالية للتآكل خاصة فيما يتعلق بتخفيض الأحماض مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك. واحدة من أشهر هذه السبائك هي السبائك C-276، والتي تباع أيضًا تحت الأسماء التجارية Hastelloy C276®، وNickelvac® HC-276، وInconel® 276، وNicrofer® 5716. ويتم استخدام هذه السبيكة في بطانات مداخن التحكم في التلوث، والقنوات، وأجهزة غسل الغاز، وكذلك في مكونات المعالجة الكيميائية مثل المبادلات الحرارية، والمبخرات، أو أوعية التفاعل. تكوين هذه السبيكة يتكون بشكل أساسي من النيكل مع 15-17% موليبدينوم، 14.5-16.5% كروم، 4-7% حديد، 3-4.5% تنجستن، وتركيزات أصغر إلى عناصر أخرى مثل المنغنيز.

سبائك النيكل والكروم والكوبالت
تضيف سبائك النيكل هذه الكروم والموليبدينوم لإضافة قوة تمزق الزحف إلى السبيكة. ومن الأمثلة على ذلك سبيكة 617، التي تباع تحت الأسماء التجارية Inconel 617® وNicrofer® 617، والتي تحتوي على تركيبة من 20-24% كروم، و10-15% كوبالت، و8-10% موليبدينوم مع نسبة الحد الأدنى لمحتوى النيكل 44.5%. تشمل تطبيقات هذه السبائك مكونات الأفران الصناعية، وتوربينات الغاز، ودعامات شبكة المحفزات لإنتاج حمض النيتريك، ومرافق إنتاج الوقود الأحفوري.

سبائك النيكل والتيتانيوم
تتميز سبائك النيكل والتيتانيوم بالاحتفاظ بالشكل وخصائص ذاكرة الشكل. من خلال تشكيل شكل من هذه السبيكة عند درجة حرارة أعلى وتشويهها من ذلك الشكل المتكون عند درجة حرارة أقل، ستتذكر السبيكة الشكل الأولي وتعود إلى ذلك الشكل بمجرد تسخينها إلى ما يسمى بدرجة الحرارة الانتقالية. من خلال التحكم في تكوين السبيكة، يمكن تغيير درجة حرارة التحول. تتمتع هذه السبائك بخاصية فائقة المرونة يمكن استغلالها لتوفير، من بين استخدامات أخرى، ممتص للصدمات ضد أضرار الزلازل للمساعدة في حماية المباني الحجرية.

يتم الحصول على النيكل بشكل أساسي من مصدرين رئيسيين: خامات الكبريتيد وخامات اللاتريت. وتنطوي عملية استخراج النيكل من هذه الخامات على عدة خطوات، بما في ذلك التعدين والتركيز والصهر والتكرير. فيما يلي نظرة عامة على العملية:

التعدين:عادة ما يتم استخراج الخامات المحتوية على النيكل من مناجم تحت الأرض أو مناجم مفتوحة. قد يحتوي الخام على كبريتيدات النيكل أو خامات اللاتريت (أكسيد).

تركيز:بمجرد استخراج الخام، يتم سحقه وطحنه إلى مسحوق ناعم. يتم استخدام تقنيات مختلفة، مثل التعويم أو الفصل المغناطيسي، لفصل المعادن الحاملة للنيكل عن المعادن الأخرى الموجودة في الخام.

صهر:وفي حالة خامات الكبريتيد، يتم بعد ذلك إخضاع خام النيكل المركز لعملية صهر. يتم تسخين الخام في فرن باستخدام عامل اختزال، مثل فحم الكوك أو الفحم، الذي يتفاعل مع الكبريتيدات لإنتاج خليط من النيكل غير اللامع (شكل خام من النيكل) والخبث. يحتوي اللون غير اللامع على النيكل والنحاس وشوائب أخرى.

التكرير:يخضع النيكل غير اللامع لمزيد من التنقية لإزالة الشوائب وفصل النيكل عن المعادن الأخرى. ويتم ذلك عادة من خلال عملية تسمى "التحويل"، حيث يتم تسخين المادة في وجود الأكسجين لأكسدة الشوائب وتحويلها إلى خبث. ويُعرف المنتج الناتج باسم "نفطة النيكل" التي تحتوي على حوالي 99% من النيكل.

التكرير الكهربائي:يتم بعد ذلك إخضاع نفطة النيكل للتنقية الكهربائية، حيث يتم إذابتها في محلول إلكتروليت وتعريضها لتيار كهربائي. تساعد هذه العملية على تنقية النيكل وفصله عن أي شوائب متبقية. يتم ترسيب النيكل المنقى على الكاثودات، بينما تستقر الشوائب على شكل أوحال أنود.

مزيد من المعالجة:يمكن أن يخضع النيكل المكرر لعمليات إضافية، مثل صناعة السبائك مع معادن أخرى أو مزيد من التنقية، اعتمادًا على المنتج النهائي المطلوب.

تتوفر سبائك النيكل والنيكل في أشكال تجارية مختلفة، ولكل منها خصائصها وتطبيقاتها الفريدة. تشمل بعض الأشكال التجارية الشائعة للنيكل وسبائك النيكل.

صفائح وألواح النيكل:وهي عبارة عن صفائح أو صفائح مسطحة ورقيقة من النيكل تُستخدم في صناعات مختلفة، بما في ذلك الطيران والمعالجة الكيميائية والإلكترونيات.

قضبان وقضبان النيكل:قضبان وقضبان النيكل عبارة عن أشكال أسطوانية صلبة من النيكل تُستخدم غالبًا في تصنيع مكونات الصناعات الكيماوية والبتروكيماوية وتوليد الطاقة.

سلك النيكل:سلك النيكل هو شكل رقيق ومرن من النيكل يستخدم عادة في التطبيقات الكهربائية والإلكترونية، مثل عناصر التسخين وأسلاك المقاومة والموصلات الكهربائية.

أنابيب ومواسير النيكل:أنابيب وأنابيب النيكل عبارة عن هياكل أسطوانية مجوفة مصنوعة من النيكل والتي تستخدم في صناعات مثل النفط والغاز والمعالجة الكيميائية والتطبيقات البحرية.

رقائق النيكل:رقائق النيكل عبارة عن صفيحة رقيقة جدًا من النيكل تُستخدم غالبًا في التطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل، مثل تصنيع البطاريات والمكونات الإلكترونية.

مسحوق النيكل:مسحوق النيكل هو شكل مسحوق ناعم من النيكل يستخدم في تطبيقات مختلفة، بما في ذلك قولبة حقن المعادن، وتعدين المساحيق، والمواد الحفازة.

سبائك النيكل:سبائك النيكل عبارة عن خليط من النيكل مع عناصر أخرى، مثل الكروم والحديد والنحاس والموليبدينوم، لتعزيز خصائص معينة. وتشمل سبائك النيكل الشائعة إنكونيل، ومونيل، وهاستيلوي، ونيكروم، والتي تستخدم في صناعات مثل الطيران والمعالجة الكيميائية والهندسة البحرية.

نعم، يمكن لحام النيكل. يتمتع النيكل وسبائكه بقابلية لحام جيدة ويمكن ربطهما باستخدام عمليات لحام مختلفة. يعتمد اختيار طريقة اللحام على عوامل مثل سبيكة النيكل المحددة وسمك المادة والخصائص المطلوبة للوصلة الملحومة. تشمل بعض عمليات اللحام الشائعة المستخدمة في سبائك النيكل والنيكل.

لحام غاز التنغستن الخامل (tig):يستخدم لحام TIG، المعروف أيضًا باسم لحام قوس التنغستن الغازي (GTAW)، بشكل شائع في لحام النيكل وسبائكه. يستخدم قطب تنجستن غير قابل للاستهلاك ودرع غاز خامل لحماية منطقة اللحام من التلوث الجوي.

لحام الغاز الخامل المعدني (ميج):لحام MIG، المعروف أيضًا باسم لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW)، هو طريقة شائعة أخرى لحام النيكل. إنها تستخدم قطب سلكي مستهلك ودرع غاز خامل لحماية منطقة اللحام.

لحام القوس المعدني المحمي (SMAW):يمكن استخدام SMAW، المعروف أيضًا باسم اللحام بالعصا، في لحام بعض سبائك النيكل. يتضمن ذلك استخدام قطب كهربائي مطلي يوفر كلاً من معدن الحشو وغاز التدريع.

اللحام بقوس البلازما (PAW):PAW هي عملية لحام عالية الدقة يمكن استخدامها في لحام النيكل وسبائكه. ويستخدم قوس البلازما المركزة ودرع الغاز الخامل.

لحام شعاع الإلكترون (EBW):EBW هي عملية لحام متخصصة تستخدم شعاع الإلكترون عالي الطاقة لربط المعادن. يستخدم عادة في لحام سبائك النيكل ذات نقاط انصهار عالية.