Никелирование и применение никеля в сплавах: с медью, алюминием, титаном, хромом

Никель – серебристо-серый, пластичный, ковкий металл. Относится к переходным металлам, то есть, может проявлять и кислотные, и щелочные свойства. В нормальных условиях никель покрывается оксидной пленкой, а потому и малоактивен. Отличие от других схожих элементов состоит в том, что его оксидная пленка не уменьшает блеск. И сегодня мы расскажем вам об использовании никеля в промышленности, применении его сплавов в строительстве и иных сферах жизни.

Немного истории

За много лет до этого чудесного открытия горняки из Саксонии были знакомы с рудой, которую можно было принять за медную руду. Попытки извлечь из этого материала медь были тщетными. Почувствовав себя обманутыми, руду стали называть «купферникель» (по-русски — «медный дьявол»).

Этой рудой заинтересовался эксперт по минералам Крондстедт. После долгих трудов получился новый металл, который и назвали никелем. Эстафету по исследованию перехватил Бергман. Он еще больше очистил металл и пришел к заключению, что данный элемент напоминает железо.

Физические свойства никеля

Никель входит в десятую группу элементов и находится в четвертом периоде таблицы Менделеева под атомным номером 28. Если в таблице вы уведете символ Ni, это и есть никель. Он имеет оттенок желтый, на серебристой основе. Даже на воздухе металл не становится блеклым. Твердый и достаточно вязкий. Хорошо поддается ковке, благодаря чему можно изготовить очень тонкие изделия. Прекрасно полируется. Никель можно притянуть с помощью магнита. Даже при температуре 340 градусов со знаком минус просматриваются магнитные особенности никеля. Никель — это металл, стойкий к коррозии. Он проявляет слабую химическую активность. Что можно сказать про химические свойства никеля?

Неотложная помощь

Любая неотложная помощь сводится к полному устранению контакта отравившегося или с металлическим никелем, или с его парами, или с растворимыми соединениями. В случае отравления карбонилом никеля дополнительно нужно полностью снять всю одежду и механически, с помощью мыла и воды удалить его с кожных покровов. При отравлении карбонилом дают кислород, вводят симптоматические препараты, глюкокортикоидные гормоны, бронхолитики, или даже переводят на ИВЛ.

В последнее время используется при тяжелых отравлениях диэтилдитиокарбамат натрия, применяются такие средства, как дисульфирам. В случае контактного дерматита используются обычные методы лечения, связанные с применением антиаллергических препаратов, местных глюкокортикоидных гормонов. Самое главное, как лечить аллергию на никель – это первым делом избавиться от контакта с металлическими предметами.

Химические свойства

Что необходимо для определения качественного состава никеля? Здесь следует перечислить из каких атомов (а именно их количества) состоит наш металл. Молярная масса (ее еще называют атомной массой) равна 58,6934 (г/моль). С измерениями продвинулись дальше. Радиус атома нашего металла 124 пм. При измерении радиуса иона, результат показал (+2е) 69 пм, а число 115 пм – это ковалентный радиус. По шкале известного кристаллографа и великого химика Полинга, электроотрицательность равна 1,91, а потенциал электронный — 0,25 В.

Действия воздуха и воды на никель практически ничтожны. То же можно сказать и о щелочи. Почему этот металл так реагирует? На его поверхности создается NiO. Это покрытие в виде пленки, которая не дает окисляться. Если никель раскалить до очень высокой температуры, тогда он начинает проявлять реакцию с кислородом, а также воздействует с галогенами, причем со всеми.

Если никель попадет в азотную кислоту, то реакция не заставит себя ждать. Также он охотно активизируется в растворах с содержанием аммиака.

Но не вся кислота действует на никель. Такие кислоты, как соляная и серная, растворяют его очень медленно, но верно. А попытки проделать то же самое с никелем в фосфорной кислоте вообще не увенчались успехом.

Симптомы и признаки острого и хронического отравления никелем

Наиболее простым и относительно безобидным видом отравления является аллергия на никель. Дерматологи знают, что этот металл является одной из самых часто возникающих причин контактного дерматита аллергического типа. Даже 2008 год прошел под эгидой никеля, который американским обществом изучения контактного дерматита был признан «аллергеном года», что говорит о важности проблемы. Именно за счёт аллергических свойств этого металла в странах Евросоюза законодательно ограничены предельно допустимые концентрации никеля в тех металлических изделиях, которые непосредственно контактируют с человеческой кожей. Это различные браслеты, брелки, ключи, дверные ручки, заклепки и «молнии», оправы для очков и прочие изделия. Дерматит бывает первичным и вторичным (системным).

Никель в природе

Домыслы ученых заключаются в том, что ядро нашей планеты — это сплав, в котором железа содержится 90 %, а никеля в 10 раз меньше. Есть наличие кобальта — 0,6 %. В процессе вращения в слой земного покрытия выбрались атомы никеля. Они-то и являются основателями сульфидно медно-никелевых руд, вместе с медью, серой. Некоторые более смелые атомы никеля на этом не остановились и пробивали дорогу дальше. На поверхность атомы стремились в компании с хромом, магнием, железом. Далее попутчики нашего металла окислялись и отсоединялись.

На поверхности земного шара имеют место кислые породы и ультраосновные. По наблюдению ученых, содержание никеля в кислых породах гораздо ниже, чем в ультраосновных. Поэтому почва и растительность там достаточно хорошо обогащены никелем. А вот путешествие обсуждаемого героя в биосфере и воде оказалось не так заметно.

Никелевые руды

Промышленно-никелевые руды делятся на два типа.

Сульфидные медно-никелевые. Минералы: магний, пирротин, кубанит, милерит, петландит, сперрилит — вот что содержится в этих рудах. Спасибо магме, которая их образовала. Из сульфидных руд можно также получить палладий, золото и многое другое.
Силикатные никелевые руды. Они неплотные, похожие на глину. Руды этого типа бывают железистые, кремнистые, магнезиальные.

Чтать также: Если зачали ребенка в алкогольном опьянении последствия

Получение [ править | править код ]

Общие запасы никеля в рудах на начало 1998 года оцениваются в количестве 135 млн т., в том числе достоверные — 49 млн.т. Основные руды никеля — никелин (купферникель) NiAs, миллерит NiS, пентландит (FeNi)9S8 — содержат также мышьяк, железо и серу; в магматическом пирротине также встречаются включения пентландита. Другие руды, из которых тоже добывают Ni, содержат примеси Co, Cu, Fe и Mg. Иногда никель является основным продуктом процесса рафинирования, но чаще его получают как побочный продукт в технологиях других металлов. Из достоверных запасов, по разным данным, от 40 до 66 % никеля находится в «окисленных никелевых рудах» (ОНР), 33 % — в сульфидных, 0,7 % — в прочих. По состоянию на 1997 г. доля никеля, произведённого переработкой ОНР, составила порядка 40 % от общемирового объёма производства. В промышленных условиях ОНР делят на два типа: магнезиальные и железистые.

Тугоплавкие магнезиальные руды, как правило, подвергают электроплавке на ферроникель (5—50 % Ni+Co, в зависимости от состава сырья и технологических особенностей).

Наиболее железистые — латеритовые руды перерабатывают гидрометаллургическими методами с применением аммиачно-карбонатного выщелачивания или сернокислотного автоклавного выщелачивания. В зависимости от состава сырья и применяемых технологических схем конечными продуктами этих технологий являются: закись никеля (76-90 % Ni), синтер (89 % Ni), сульфидные концентраты различного состава, а также металлические никель электролитный, никелевые порошки и кобальт.

Менее железистые — нонтронитовые руды плавят на штейн. На предприятиях, работающих по полному циклу, дальнейшая схема переработки включает конвертирование, обжиг файнштейна, электроплавку закиси никеля с получением металлического никеля. Попутно извлекаемый кобальт выпускают в виде металла и/или солей. [12] Ещё один источник никеля: в золе углей Южного Уэльса в Англии — до 78 кг никеля на тонну. Повышенное содержание никеля в некоторых каменных углях, пефтях, сланцах говорит о возможности концентрации никеля ископаемым органическим веществом. Причины этого явления пока не выяснены.

«Никель долгое время не могли получить в пластичном виде вследствие того, что он всегда имеет небольшую примесь серы в форме сульфида никеля, расположенного тонкими, хрупкими прослойками на границах металла. Добавление к расплавленному никелю небольшого количества магния переводит серу в форму соединения с магнием, которое выделяется в виде зерен, не нарушая пластичности металла.» [13]

Основную массу никеля получают из гарниерита и магнитного колчедана.

Силикатную руду восстанавливают угольной пылью во вращающихся трубчатых печах до железо-никелевых окатышей (5—8 % Ni), которые затем очищают от серы, прокаливают и обрабатывают раствором аммиака. После подкисления раствора из него электролитически получают металл.
Карбонильный способ (метод Монда). Вначале из сульфидной руды получают медно-никелевый штейн, над которым пропускают СО под высоким давлением. Образуется легколетучий тетракарбонилникель [Ni(CO)4], термическим разложением которого выделяют особо чистый металл.
Алюминотермический способ восстановления никеля из оксидной руды: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O3

Где применяется никель

Обширно никель применяется в такой мощной отрасли, как металлургия. А именно в изготовлении самых разнообразных сплавов. В основном в сплав входит железо, никель и кобальт. Существует много сплавов, в основу которых входит именно никель. Соединяется наш металл в сплав, например, с титаном, хромом, молибденом. Никель также используется, чтобы защитить продукцию, которая быстро подвергается коррозии. Эту продукцию никелируют, то есть создают специальное никелевое покрытие, которое не дает коррозии сделать свое противное дело.

Никель — это очень хороший катализатор. Поэтому он активно используется в химической промышленности. Это приборы, химпосуда, аппараты для различного применения. Для химреагентов, продовольствия, доставки щелочей, хранения эфирных масел используют цистерны и резервуары из никелевых материалов. Без этого металла не обходятся в атомной технике, телевидении, в самых разных приборах, список которых очень длинный.

Если заглянуть в такую сферу, как приборостроение, а следом в сферу машиностроения, то можно заметить, что аноды и катоды – это никелевые листы. И это далеко не весь перечень применения такого просто чудесного металла. Не стоит преуменьшать значение никеля и в медицине.

Никель в медицине

Никель в медицине используется очень широко. Для начала возьмем инструменты, необходимые для проведения операции. Результат операции зависит не только от самого врача, но и от качества инструмента, которым он работает. Инструменты подвергаются многочисленным стерилизациям, и если они изготовлены из сплава, в который не входит никель, то коррозия не заставит себя долго ждать. А инструменты, сделанные из стали, которая содержит никель, гораздо дольше служат.

Если говорить об имплантатах, для их изготовления пускают в ход никелевые сплавы. Никельсодержащая сталь обладает высокой степенью прочности. Приспособления для фиксации костей, протезы, винты — все сделано из этой стали. В стоматологии имплантаты тоже заняли свои крепкие позиции. Бюгели, брекеты из нержавеющей стали используют ортодонты.

Никель в живых организмах

Если смотреть на мир снизу-вверх, то картина вырисовывается примерно такая. Под ногами у нас почва. Содержание никеля в ней больше чем в растительности. Но если рассмотреть эту растительность под той призмой, которая нас интересует, то большое содержание никеля находится в бобовых. А в злаковых культурах процент никеля возрастает.

Рассмотрим коротко среднее содержание никеля в растениях, морских и наземных животных. И конечно же, в человеке. Измерение идет в весовых процентах. Итак, масса никеля в растениях 5*10 -5 . Наземные животные 1*10 -6 , морские животные 1,6*10 -4 . И у человека содержание никеля 1-2*10 -6 .

Роль никеля в организме человека

Здоровым и красивым человеком хочется быть всегда. Никель — это один из важных микроэлементов в организме человека. Никель обычно накапливается в легких, почках и печени. Скопления никеля у человека встречается в волосах, щитовидной и поджелудочной железе. И это далеко не все. Чем же занимается металл в организме? Тут можно смело сказать, что он и швец, и жнец, и на дуде игрец. А именно:

не без успеха старается помогать обеспечивать клетки кислородом;
окислительно-восстановительные работы в тканях тоже ложатся на плечи никеля;
не стесняется поучаствовать в регулировании гормонального фона организма;
благополучно окисляет витамин С;
можно отметить его причастность в обмене жиров;
отлично никель влияет на кроветворение.

Хотелось бы отметить огромное значение никеля в клетке. Этот микроэлемент оберегает мембрану клетки и нуклеиновые кислоты, а именно их конструкцию.

Хотя перечень достойных трудов никеля можно продолжить. Из вышеперечисленного заметим, что никель организму необходим. Этот микроэлемент в наше тело поступает через пищу. Обычно никеля в организме хватает, ведь его нужно совсем немного. Тревожные звоночки недостатка нашего металла – это появление дерматита. Вот такое значение никеля в организме человека.

Сплавы из никеля

Существует много разных сплавов из никеля. Отметим основные три группы.

К первой группе относятся сплавы никеля и меди. Они так и называются никель-медные сплавы. В каких бы соотношениях ни сплавляли эти два элемента, результат потрясающий и главное – без неожиданностей. Однородный сплав гарантирован. Если в нем присутствует больше меди, чем никеля, то более ярко выражаются свойства меди, а если преобладает никель, сплав проявляет характер никеля.

Чтать также: Снимок рентгена легких здорового человека

Никель-медные сплавы популярны в производстве монет, машинных деталей. Сплав Константин, в котором почти 60 % меди, а остальное никель, используется для того, чтобы создать аппаратуру более высокой точности.

Рассмотрим сплав с никелем и хромом. Нихромы. Устойчивы к коррозии, кислотам, жаропрочные. Такие сплавы применяют для реактивных двигателей, атомных реакторов, но только в том случае, если в них присутствует до 80 % никеля.

Перейдем к третьей группе сплавов. Это сплавы с железом. Делят их на 4 вида.

Жаропрочный – стойкий к высоким температурам. Такой сплав почти на 50 % содержит никель. Здесь сочетание может быть с молибденом, титаном, алюминием.
Магнитные — увеличивают магнитную проницаемость, часто используют в электротехнике.
Антикоррозийные – без этого сплава не обойтись при производстве химического оборудования, а также при работе в агрессивной среде. В сплав входит молибден.
Сплав, сохраняющий свои размеры и упругость. Термопара в печи. Именно сюда идет такой сплав. При нагревании сохраняются размеры габаритов, и упругость не теряется. Сколько никеля нужно, чтобы сплав был с такими свойствами? Металла в сплаве должно быть приблизительно 40 %.

Никель вокруг нас

8K 8 мин.

О металле рассказывает Валентин Быстров, профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники РФ, который более 30 лет возглавлял кафедру цветных и благородных металлов Национального исследовательского технологического университета МИСИС

Серебристо-белый никель, который не тускнеет на воздухе и одарен многими полезными для человека свойствами, с самого своего рождения оказался пасынком в семье похожих по внешнему виду металлов. Серебро и платина получили статус драгоценных, стали любимцами королей, знати и монетных дворов. Дешевый и удивительно легкий алюминий обрел почетный статус «крылатого металла». Более юный палладий тоже причислен к драгметаллам. Его все более широко применяют в ювелирной промышленности, а в автоиндустрии его используют в качестве основного катализатора выхлопных газов. А вот на никель несправедливо клеветали задолго до его официального рождения в 1751 году. Тогда его исследовал и внес в галерею химических элементов шведский минералог Кронштедт. Он дал металлу имя злого духа гор немецкой мифологии – Nicolaus, или «хитрый бездельник».

Синдром Франца-Иосифа

Впрочем, недоброе имя – еще не приговор. В XVIII веке никель оставался настолько экзотическим металлом, что ценился на вес золота. Антикоррозийные и антибактерицидные свойства никеля оказались замечены, люди зажиточные стали заказывать изделия из него для домашних нужд. В частности, для монархов, занимавших трон Австро-Венгерской империи, пищу готовили исключительно в никелированной посуде, на зависть многим другим королевским дворам Европы. Лишь к концу столетия удалось наладить достаточно широкое производство никеля, и он перестал считаться предметом роскоши. Однако когда император Франц-Иосиф неожиданно заболел, а придворные врачи не смогли установить, от чего именно, всю вину свалили на никель. Его буквально объявили вне закона: специальным указом официально запретили использовать этот металл для изготовления посуды. И лишь через двадцать лет после специальных исследований запрет оказался снят.

Зловредный замысел придворной медицинской камарильи, пытавшейся оправдать свою профессиональную несостоятельность «кознями» никеля, ярче всего опровергла судьба самого Франца-Иосифа, ставшего старейшим правящим монархом Европы. Он занимал трон Австро-Венгрии 68 лет и скончался в 1916 году, в 86 лет, пережив всех горе-лекарей, заклеймивших никель. Итак, в качестве кухонного благодетеля никель полностью реабилитировали. В наших домах медно-никелевый сплав, дополнительно одеваемый в никелированную «рубашку», полновесно заменил столовое серебро. При этом никель не просто ярко блестит, похваливая добросовестность домохозяйки. Никелированная посуда отличается высокой стойкостью к коррозии и отличными бактерицидными свойствами, щадит витамины и другие полезные вещества.

Известна характеристика популярной посуды немецкой . Возразить тут нечего. А вот добавить нужно: формула цептеровской нержавейки – 18 частей хрома на 10 частей никеля.

Двойной стандарт

Диетологи пишут трактаты о важной роли в пищевых продуктах кальция, магния, калия, железа и других микроэлементов. Никель практически игнорируют. Между тем биологическая роль никеля архиважная: он активно участвует в структурной организации и функционировании основных клеточных компонентов – ДНК, РНК и белка. Кроме того, занимается гормональной регулировкой организма.

По кроветворной роли никель сродни кобальту: он является мощным стимулятором образования эритроцитов в кроветворной ткани костного мозга, синтеза гемоглобина, повышает усвоение организмом железа. В сочетании с кобальтом, железом, медью участвует в других процессах кроветворения, а самостоятельно — в обмене жиров и обеспечении клеток кислородом. Так называемый дивалентный никель занимается внутриклеточным транспортом и связями. Кроме того, никель служит важным структурным компонентом некоторых ферментов.

Ежедневное потребление никеля должно составлять 100–300 мкг. Никелем богаты такие продукты, как какао, шоколад, орехи, высушенные бобы, горох, зерно, семечки и яйца. Немало его также в гречихе, моркови и листовом салате, луке и укропе, в смородине, вишне и грибах, Но тут следует учитывать, что в желудочно-кишечном тракте человека успешно всасывается только от 1 до 10% никеля, поступившего с пищей. С водой никель усваивается лучше – на 20–25%. Однако целый ряд продуктов сильно снижает абсорбцию никеля: молоко, кофе, чай, апельсиновый сок, а также все, что богато аскорбиновой кислотой. Поскольку именно они наиболее частые гости на обеденном столе, переизбыток никеля нам явно не грозит. Природа, впрочем, мудра и устроила так, что при дефиците железа, беременности и кормлении грудью человеческий организм начинает усваивать никель гораздо лучше.

В медицине никелевые сплавы наиболее широко применяются при изготовлении имплантатов. И в этой сфере, где никель столько доброго сделал человеку, его сейчас пытаются ошельмовать. Особенно жаркая полемика идет вокруг металлокерамических зубных протезов. Те, кто ведет на них атаку – а это главным образом стоматологические ассоциации ряда западноевропейских стран — Германии, Голландии, Швейцарии, Швеции и Норвегии, — утверждают, что никель, составляющий металлическую основу коронок, опасен для здоровья и жизни. В прессе по этому поводу уже высказался заведующий кафедрой госпитальной ортопедической стоматологии Московского государственного медико-стоматологического института, доктор медицинских наук, профессор Игорь Лебеденко: «…Мы живем в век нечистоплотной информации. Свою кандидатскую диссертацию, множество научных работ и изобретений в области материаловедения я посвятил именно стоматологическим сплавам… И могу со всей ответственностью сказать, что металлокерамические зубные протезы, изготовленные без нарушения технологий, из разрешенных к применению Минздравом России стоматологических материалов абсолютно безвредны для организма. Единственное “но” — индивидуальная непереносимость. Ведь и на золотые изделия бывает аллергия. Металлы, входящие в состав стоматологических сплавов, — нормальные компоненты нашего организма. А потому, в отличие от синтетических материалов, не могут вызвать непредсказуемую реакцию. Человеческий организм содержит массу ферментов, и внутри почти каждого — металлы, в том числе хром, кобальт и никель. Говорить о том, что они опасны, просто некорректно.

…В тот момент, когда я писал кандидатскую диссертацию по никель-хромовым сплавам, вышел переводной труд, в котором говорилось, что никель вызывает рак. Это “открытие” должно было перечеркнуть всю мою научную работу. Тогда я нашел первоисточник, он назывался: «Никель вызывает рак?» Именно так, с вопросительным знаком. В нем речь шла о том, что нет ни одного документально подтвержденного случая, когда никелевые сплавы, используемые для зубных протезов, у кого-либо вызвали бы перерождение. В 100% случаев, где были никелевые сплавы, никакой вредной реакции, которая отличалась бы от реакции на имплантацию известных сплавов, не содержащих никель, я не обнаружил. Клинически для людей, у которых нет аллергических реакций, сплавы с никелем хороши и доступны по цене. В США они были базовыми для протезирования военнослужащих. Это серьезный аргумент в их пользу: в высокоразвитых странах армия и дети — святое, и для них наверняка не будут использовать вредные компоненты».

А вот результаты тестирования дентальных имплантатов, которое провели врач-стоматолог высшей категории, главврач московского инновационного стоматологического Р.Гизатуллин и врач-стоматолог высшей категории, заслуженный изобретатель РФ Л.Гурфинкель. Цитируем: «Интерметаллиды никеля, включая популярный в стоматологии никелид титана, устойчивы к коррозии, жаропрочны и окалиностойки. Материалы на их основе не проявляют никаких канцерогенных действий».

Резюме из всего вышесказанного простое: хороший зубной протез по доступным ценам – металлокерамический, в том числе – содержащий никелевые сплавы. А западноевропейские стоматологи сейчас усиленно внедряют целый ряд новых, более дорогостоящих материалов. Идет ожесточенная конкурентная борьба, в которой все средства хороши. В том числе – двойные стандарты. Профессор Лебеденко не без иронии о.

Тысячи профессий

Никелевые сплавы, число которых перевалило уже на четвертую тысячу, окружают нас со всех сторон. Так, во многих бытовых нагревательных приборах установлены нихромовые спирали. Платинит заменяет дорогостоящую платину, когда нужно впаять металл в стекло, например, в шприцах и электролампах. Упругий элинвар — отличный материал для пружин, особенно часовых. Пермаллой находит все более широкое применение в телефонии и радиотехнике. Обладающий «памятью» и поэтому не поддающийся деформации нитинол упорно возвращается к прежней форме – он полюбился изготовителям современных, особо прочных оправ для очков. Из никелевых сплавов делают швейные иголки, заклепки для джинсов и модной одежды. Различные никелевые соединения нашли активное применение в косметике и бытовой химии. А никель-кадмиевые аккумуляторы и батарейки мы вообще используем буквально на каждом шагу.

Медно-никелевые сплавы широко задействованы многими странами в чеканке монет, и современные российские не исключение. Любопытно, что именно в этом качестве никель служил людям задолго до своего официального открытия. Древние китайцы еще во II веке до н.э. начали выплавлять сплав никеля с медью и цинком – пакфонг. С легкой руки китайцев он стал пользоваться спросом и в других странax, включая Бактрию — государство, расположенное на месте современных постсоветских среднеазиатских республик. Именно бактрийцам, судя по всему, принадлежит приоритет в чеканке монет из медно-никелевых сплавов, а именно из китайского памфонга. Сейчас, конечно же, такие монеты – нумизматическая редкость. Одна из них, выпущенная в 235 году до н.э., хранится в Британском музее в Лондоне.

Известны случаи аллергических реакций в виде кожной сыпи при частом контакте с монетами, содержащими никель. Но их не так уж много, никакого сравнения с арахисовым маслом или цветочной пыльцой. А вот если никеля в кожных покровах не хватает – дерматит практически гарантирован. Примечательно, что многие страны Евросоюза, всячески призывающего ограничить содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека, невозмутимо продолжают чеканить монеты в 1 евро и других достоинств именно из медно-никелевых сплавов.

Напомним также, что в США монетка в 5 центов носит обиходное название «никель». Пятицентовики из медно-никелевого сплава с изображением одного из авторов Декларации независимости (1776 г.) и третьего президента США Томаса Джефферсона выпускают с 1938 г. многомиллионными тиражами. А вот счет даймам (десятицентовым монетам) и квотерам (25-центовым) ежегодно идет на миллиарды. Обе эти монеты с 1965 г. тоже делают из медно-никелевого сплава.

Нас не обманешь

Обратите внимание: на никель, как правило, клевещут недобросовестные «специалисты». Но наш народ не обманешь, ему этот металл, оклеветанный саксонцами, австрийскими айболитами и некоторыми алчными дантистами, пришелся по душе. По народной традиции, через 12 лет семейной жизни супружеская пара отмечает особый юбилей — никелевую свадьбу. Поскольку это стойкий к внешним воздействиям металл, он подтверждает, что любовь супругов выдержала испытания, что их единство не удалось разрушить никаким невзгодам. Вместе с тем никелевая свадьба служит им напоминание о том, что отношения следует и впредь поддерживать в блестящей форме. На никелевую свадьбу лучшие подарки – кастрюли, кофейники, самовары из нержавеющей хромоникелевой стали, столовые приборы из сплавов никеля и серебра, мельхиора.

Никель в быту

Если оглядеться вокруг, то можно понять, что никелевые сплавы окружают человека везде. Начнем с мебели. Сплав защищает основу мебели от повреждений, вредных воздействий. Обратим внимание на фурнитуру. Хоть на оконную, хоть на мебельную. Она может долго эксплуатироваться и очень симпатично смотрится. Продолжим нашу экскурсию в ванную. Здесь без никеля никак. Лейки для душа, кран, смеситель — все это никелированное. Благодаря этому можно забыть, что такое коррозия. И не стыдно посмотреть на изделие, потому что выглядит мило и поддерживает декор. Детали с никелированным покрытием встречаются в декоративных строениях.

Никель никак нельзя назвать второстепенным металлом. Разные минералы и руды могут похвастаться наличием никеля. Радует, что такой элемент присутствует на нашей планете и даже в теле человека. Здесь он играет не последнюю скрипку в кроветворных процессах и даже в ДНК. Обширно используется в технике. Свое главенство никель одержал благодаря химической стойкости при защите покрытий.

Никель – это металл, у которого большое будущее. Ведь в некоторых сферах он незаменим.

Использование материала в строительстве

Мировая добыча никеля в 1887 году составляла всего 600 т. Металл применялся для изготовления монет. Но уже с 80-ых годов никелевая промышленность стала активно развиваться. Толчком послужила высокая коррозионная стойкость металла, а, главное, его сплавов.

Никелирование в качестве способа «облагородить» изделие также стало применяться с конца 19 века и только в 30-х годах 20 века было вытеснено хромированием. В строительстве же и сейчас используют никелированные детали при сооружении самых разных декоративных конструкций.
По тем же причинам никелированные детали используются в производстве мебели. Слой металла не только придает изделию блеск и красивый цвет, но и защищает каркас от любых внешних воздействий.
Декоративные качества обуславливают еще одну сферу применения – фурнитура для мебели, окон, дверей, бытовой техники и так далее. Ручки, петли, накладные элементы из металла прекрасно смотрятся и служат очень долго.
Никелированные краны, смесители, душевые лейки и другие ванные аксессуары никогда не выходят из моды, так как никелевый слой обеспечивает изделиям превосходный внешний вид и исключительную стойкость к коррозии любого вида. Конечно, по декоративности этот вариант уступает бронзе, ведь основой здесь служит сталь, а она не отличается ковкостью. Но серебристый цвет и нетускнеющий блеск тоже привлекательны.
Гораздо шире применяются сплавы с никелем, в особенности различные нержавеющие и конструкционные стали. Представить себе современное строительство без участия металлопроката нереально.

Никель – металл, отличающийся высокой коррозионной стойкостью и способный сообщать это свойство своим сплавам. Это качество чаще всего служит причиной использования металла.

О химическом никелировании расскажет данное видео:

Области применения никеля

Оксидная пленка защищает металл, придавая ему высокую коррозионную стойкость. Причем действие ее настолько сильно, что не только сам никель оказывается малоактивным, но и любые другие предметы, покрытые тончайшим слоем никеля. Именно это качество и обуславливает один из самых распространенных способов применения.

О применении никеля в быту поведает этот видеосюжет:

Никелирование

Никелирование – получение никелевого покрытия гальваническим методом на поверхности других металлов – железных сплавов, как правило, с целью защитить последние от коррозии. В 2015 году 7% добытого металла ушло на никелирование. С такой «обработкой» сталкиваются повсеместно: посуда, столовые приборы, металлические трубы, используемые при изготовлении мебели или в декоративных целях. Кроме того, что металл защищает основной сплав, он еще и придает красивый серебристый блеск, не тускнеющий со временем.

Никель используется для защиты чугуна, железа, магния и даже цинка и алюминия, которые сами по себе считаются достаточно стойкими к коррозии. Однако никель отличается еще одним особым свойством – исключительной стойкостью к щелочам. Никелирование изделий из металла активно применяют в химической промышленности – для производства резервуаров для хранения и перевозки химически агрессивных веществ, например, а также для производства деталей, предназначенных работать в самых опасных условиях: например, для защиты от коррозии дюралюминиевых самолетных лопастей.

Иные сферы

Металл используют при производстве аккумуляторов – никель-кадмиевых, железо-никелевых, никель-цинковых, никель-водородных. Никелевые электроды устойчивы в электролите, имеют долгий срок службы и доступны по стоимости. Так, цинково-серебряный аккумулятор демонстрирует более высокие характеристики, однако по стоимости намного дороже.
Металл применяется в химической промышленности для получения разнообразных реактивов.
В медицине никель используют при изготовлении протезов и брекет-систем, поскольку металл совершенно инертен и безопасен. То же свойство позволяет использовать вещество при изготовлении аппаратуры для пищевой промышленности.
Однако куда большая доля никеля расходуется на получение разнообразных сплавов. На железные сплавы приходится 67% добытого вещества, а на не железные – 17%.

Чтать также: Гравировка на мундштук для кальяна

Связано это с тем, что никель придает сплавам едва ли не такую же антикоррозийную стойкость, которой сам и обладает. В результате большая часть металла применяется для получения всего разнообразия нержавеющих сталей. Те же железные сплавы, которые не легировались никелем, для защиты подвергаются оцинковке или никелированию. Перечислить же сферы применения нержавеющих и конструкционных сталей попросту нереально: нет такой области народного хозяйства, где не использовалась бы эта продукция.

Не меньший интерес представляют собой другие составы-никелевые сплавы, например, сплав никеля с железом, медью, оловом, алюминием, титаном, хромом и иными металлами.

Обработка

При использовании никеля выбирают способ нанесения защитного слоя. Для этого существует химическая и электролитическая технология.

Электролитическая

Покрытие наносится в ванне с заготовкой, электродом и электролитом. Ток подается из трансформатора или лабораторного источника. Покрытие получается однородным, наличие дефектов сводится к минимуму, поры отсутствуют. Нанесение выполняется следующим образом:

Возьмите емкость, в которую без труда поместится деталь.
Положите электрод и закрепите заготовку на кронштейне так, чтобы они не дотрагивались до стенок.
Добавьте электролит.
Найдите источник питания с мощностью до 6В и силой тока 1,2 А.
Прикрепите к детали отрицательный заряд, а к аноду положительный.
Включите источник питания. Помните, что в зависимости от времени подачи тока формируется разная толщина покрытия.
Выключите ток, как только желаемый эффект получен.
Отшлифуйте изделие, если в этом есть необходимость.

Химическая

Благодаря этому методу никелевый слой получается более прочным. Его проще реализовать дома, поскольку опыт или специальные навыки не требуются. У химической обработки есть свои недостатки: она не используется для деталей сложной формы или с шершавой поверхностью, а также неравномерно распределяется в труднодоступных местах.

Процесс нанесение слоя:

Смешайте реактивы с водой в глубокой емкости. Важно, чтобы она не повредилась от используемых компонентов.
Нагрейте раствор, а после закипания добавьте NaPO2H2.
Возьмите металлическую емкость, покрытую эмалью, сделайте диэлектрический держатель. Конструкцию формируют так, чтобы деталь не касалась стенок.
Добавьте электролит, а затем опустите на держателе деталь.
Доведите смесь до закипания, а затем оставьте на 2–3 часа в растворе. Время регулируется в зависимости от желаемого эффекта.
Вытащите деталь и промойте гашеной известью.

Помимо описанных способов существует черное никелирование. Его используют в декоративных или технических целях. Высокими защитными свойствами оно не обладает, но придает глубокий черный цвет из-за большого количества цинка.

Сплавы на его основе

Сплавы никеля исключительно разнообразны, а свойства их для различных отраслей народного хозяйства настолько важны, что едва ли не все составы образуют собой отдельные группы.

С медью

Никель-медные сплавы – редкой особенностью, присущей такому твердому раствору является взаимная полная растворимость металлов друг в друге. При сплавлении в любой пропорции получают однофазный однородный сплав, изменяющий свои свойства закономерно и предсказуемо. Коррозионные качества таких сплавов определяются только пропорциями веществ: при доле меди более 50% свойства ближе к качествам самой меди, при доле никеля более 50%, сплав проявляется качества присущие никелю.

Никель-медные сплавы устойчивы к действию и кислот, и щелочей. Их применяют при производстве деталей и резервуаров для аппаратуры, работающей в среде фосфорной, серной, хлорной кислот, а также деталей машин, испытывающих высокие несущие нагрузки.

К наиболее известным составам такого рода относят монели: 70% никеля, 28% меди и 1,5–2% железа.

Из медно-никелевых сплавов изготавливаются монеты.
Константан – сплав из 40% никеля и 59% меди, применяется в изготовлении высокоточной аппаратуры, так как отличается износостойкостью и переносит высокие нагрузки.

Применение никеля в современной технике представлено в этом видеосюжете:

Никель – это металл, который необходим организму человека для нормального кроветворения, он является компонентом эритроцитов. Также, микроэлемент участвует в окислительных и восстановительных процессах, тем самым способствуя обеспечению клеток организма кислородом. В каких продуктах содержится никель? Учеными доказано, что человеческий организм лучше усваивает никель в продуктах, а его биологическая роль весьма важна:

регуляция обмена жиров и углеводов;
обеспечивает нормальное состояние мембраны клеток;
корректирует действие адреналина;
биосинтез гормонов;
входит в состав рибонуклеиновой кислоты;
участвует в обменном процессе кобаламина и аскорбиновой кислоты;
оказывает влияние на ферментные процессы и многое другое.

Никель в человеческом организме

Никель был открыт, как элемент в середине XVIII века химиком Акселем Кронстедтом (Швеция), с тех пор начались его исследования. Преимущественно металл скапливается в таких частях тела человека: щитовидная железа, кости, надпочечники, мышцы, поджелудочная железа, почки, легкие, головной мозг и печень.

Из организма металл выводится с потом, калом и желчью. Общая масса никеля, содержащаяся в человеке единовременно, варьируется в пределах от 5 до 14 грамм. Металл всасывается в кровь посредством соляной кислоты желудка.

Суточная норма металла и симптомы недостатка

Суточная норма элемента до сих пор не установлена, считается, что она зависит от возраста, роста, пола и состояния здоровья. Достаточные значения варьируются в пределах от 100 до 300 мкг. При дефиците наблюдаются следующие симптомы:

снижение качественных показателей крови по гемоглобину, холестерину и другим веществам;
тяжесть в конечностях, вялость, снижение физической активности;
увеличения показателей сахара в составе крови;
изменения в структуре печени, вплоть до патологических;
гипопигментация.

Уход и чистка изделий

Если правильно эксплуатировать никелированную утварь и посуду из нержавейки (хромоникелевых сплавов), то особо чистить предметы не придется.

Моют изделия горячей водой с добавлением обычных моющих средств, мягкой губкой. Чтобы почистить в домашних условиях загрязнения, используют раствор воды с уксусом, лимонной кислотой. После мытья вытирают насухо, иначе останутся следы капель воды, разводы.

Исключают:

агрессивные моющие составы (особенно содержащие хлор);
абразивные порошки;
металлические мочалки.

Для удаления загрязнений подходит порошок горчицы, пищевая сода. Специалисты рекомендуют чистить никелированную посуду кашицей из воды и обычного мела.

Если внутри кастрюль остались жирные пятна, готовят раствор из воды и нашатыря (на литр воды – 10-12 капель нашатыря), тщательно протирают поверхности губкой, смоченной в составе. Затем прополаскивают и вытирают насухо.

Продукты питания, богатые никелем

Продуктов питания, богатых никелем – много, но среди них есть безусловные лидеры. Это орехи кешью, какао-порошок, бобы сои, чечевицы и фасоли, шпинат, зеленый горошек. Среди фруктов и ягод выделяются по содержанию элемента: вишня, абрикосы и черная смородина. В достаточном количестве содержится никель в продуктах мясных и рыбных.

Но стоит понимать, что никель будет усваиваться хуже, если продукты запивать апельсиновым соком, чаем, кофе или молоком. Информация о том, какие продукты содержат никель, представлена в таблице. Не забывайте включать их в свой рацион.

Профилактика

На современных производствах, где существует надлежащий контроль и охрана труда, любое токсическое действие никеля и его соединений можно нивелировать, используя изолирующие респираторы, фильтрующие шланговые противогазы и спецодежду. Работниками должны применяться специальные пасты и мази, кожа рук должна обрабатываться особыми соединениями, но самое главное, что можно сделать – это устранить ручной труд, особенно загрузку и выгрузку деталей из электролизных ванн, и как можно шире применять механизацию на производстве.

Очень важным средством профилактики хронических интоксикаций является проведение периодических медицинских осмотров, а также использование специальных накожных тестовых проб соединениями никеля. В качестве скрининговой диагностики обязательно должна проводиться рентгенография носовых пазух, ежегодные консультации онколога на производстве.