kontaktAktualności » Nikiel i jego stopy
Metaliczny nikiel znany był w Chinach już przed naszą erą. Ze specjalnego stopu niklu znanego w Chinach pod nazwą pakfong wybijano monety. Zachowały się także wykonane ze stopu niklu monety perskie z II w. p.n.e. Najdawniejsze zastosowanie niklu wiąże się właśnie z użyciem go do wybijania monet i w jubilerstwie. W Europie nikiel jako pierwiastek chemiczny odkryto dopiero w 1751 r., jednak w produkcji wyrobów artystycznych zaczął być stosowany dopiero w końcu XVIII w. i na początku XIX w.
Nikiel jest metalem o barwie srebrzy stobiałej, silnym połysku, nie matowieje w powietrzu. Gęstość nikluwynosi 8,9 g/cln^Ttemperatura topnienia 1455°C; temperatura parowania 3075°C; jest materiałem magnetycznym, choć w temperaturze powyżej 360°C traci właściwości magnetyczne. Czysty nikiel nie utlenia się w powietrzu. W rozcieńczonych kwasach siarkowym i solnym rozpuszcza się bardzo wolno a w azotowym bardzo szybko, ale nie reaguje w kontakcie ze skoncentrowanym kwasem azotowym.
Jest bardzo odporny na czynniki chemiczne, trudnotopliwy, charakteryzujecie wysoką wytrzymałością a równocześnie_jest_ plastyczny. Należy do metali, których zawartość w skorupie ziemskiej jest niewielka, nie występuje w stanie metalicznym w postaci samorodków, choć stwierdzono jego obecność w meteorytach Czysty nikiel oznaczony jest symbolami N-l, N-2, N-3 i N-4*. W najczystszym niklu zawsze występują jako zanieczyszczenia: kobalt, żelazo, miedź, mangan i krzem, które w niewielkich ilościach nie są zanieczyszczeniami szkodliwymi, gdyż nie wpływają negatywnie na jego własności mechaniczne.
Do szkodliwych zanieczyszczeń niklu zalicza się węgiel, siarkę i tlen. Zanieczyszczenia te wpływają na obniżenie plastyczności i wytrzymałości. Zanieczyszczenie węglem nie może przekraczać 0,3-0,4%; przy wyższej zawartości węgiel wydziela się w niklu w postaci wtrąceń grafitu, uniemożliwiając walcowanie blach niklowych. Zanieczyszczenie siarką powyżej 0,02% wywołuje kruchość na gorąco w temperaturze 625°C. Z tego względu nikiel zanieczyszczony siarką nie nadaje się do kucia na gorąco. Czysty nikiel można kuć, walcować i przeciągać w drut ale ma zle właściwości odlewnicze, gdyż w sfańie ciekłym pochłania znaczne ilości gazów, co jest przyczyną porowatości odlewów. Doskonale się poleruje i barwi.
W produkcji wyrobówart^stycznych stosowany jest głównie na niklowe pokrycia galwaniczne dekoracyjne i antykorozyjne oraz jalto skład-, nik wielu st_op_ówJmitujących srebro w produkcji naczyń, galanterii, monet i w jubilerstwie. Najwięcej niklu zużywa przemysł metalurgiczny jako składnik stopowy stali nierdzewnych, które znajdują zresztą zastosowanie również w przemyśle wyrobów artystycznych. Na bazie niklu tworzy się wiele odmian specjalnych stopów stosowanych w najróżniejszych celach, m. in. stopy: nichrom, konstantan, nikielina, manganin, alumel, chromel i wiele innych. Stopy te stosowane są jako druty oporowe i termoparowe; stop inwar („niezmienny"), w skład którego wchodzi 36% niklu i 64% żelaza, stosuje się do wytwarzania wzorców miar liniowych, gdyż jego współczynnik rozszerzalności cieplnej jest bardzo niewielki, wynosi zaledwie 0,0000001. Szczególnymi właściwościami wyróżnia się stop p 1 a t y n i t zawierający 50% niklu i 50% żelaza. Współczynnik rozszerzalności cieplnej tego stopu jest bardzo bliski współczynnikowi rozszerzalności cieplnej szkła i stosowany jest do wytwarzania opraw szkła w tych przypadkach, gdy wyrób ze szkła i metalu podlega ogrzewaniu. Nazwę platynit nadano mu z uwagi na zewnętrzne podobieństwo do platyny. W produkcji artystycznej - wjubilerstwie, w przemyśle galanteryjnym i w produkcji naczyń stosuje się stopy niklu imitujące srebro. Najdawniej znanym, wśród takich stopów jest wspomniany już pakfong - „biała chińska miedź", w skład którego wchodzi 40,4% miedzi, 25,4% cynku, 31,6 niklu i 2,6% żelaza. Stop używany do bicia monet w starożytnej Persji składał się w 78% z miedzi i w 20% z niklu a ponadto zawierał ok. 1% żelaza i po 0,5% kobaltu oraz innych zanieczyszczeń.
W połowie XVIII w., a szczególnie w XIX w., szerokie zastosowanie znalazł stop znany jako melchior. Jest twardszy od srebra, doskonale się poleruje, ma szarawobiałą barwę. W zależności od przeznaczenia skład tego stopu może być różny. W zależności od proporcji poszczególnych składników można wyróżnić następujące odmiany tego stopu:
1) 60% miedzi, 20% cynku i 20% niklu - stop stosowany do odlewania przedmiotów dekoracyjnych: świeczników, kandelabrów itp.,
2) 50% miedzi, 25% cynku i 25% niklu - stop najbardziej podobny do srebra, ma białą barwę, jest dostatecznie plastyczny,
3) 50% miedzi, 20% cynku, 30% niklu - stop doskonale plastyczny, łatwy do polerowania,
4) 50,5% miedzi, 25,5% cynku, 31,5% niklu, 2,5% żelaza - odmiana chińskiego stopu pakfong,5) 55% miedzi, 16% cynku, 24% niklu, 3% cyny, 2% żelaza - tzw. biały metal stosowany w produkcji łyżek i widelców.
Wymienione stopy oprócz melchioru nazywane są także „nowym srebrem", argentanem i alfenilem (w skład tego stopu wchodzi także do 2% srebra). Stopy te były powszechnie stosowane w Europie Zachodniej i w Rosji do produkcji najróżniejszych wyrobów dekoracyjnych i artystycznych.
Obecnie w Związku Radzieckim wytwarza się dwa stopy niklu stosowane w przemyśle artystycznym:
1) melchior (NM81) zawierający 81% miedzi i 19% niklu,
2) nowe srebro (NMC65-20) zawierający 65% miedzi, 20% cynku i 15% niklu*.
Oba te stopy charakteryzują się wystarczającą odpornością korozyjną, wytrzymałością i plastycznością. Łatwo poddają się walcowaniu na blachę, tłoczeniu, wybijaniu i polerowaniu; ich powierzchnię można barwić na różne odcienie przez działanie roztworami tiosiarczanu sodowego i octanu ołowiawego.
Oprócz omówionych, dwa inne stopy niklu stosuje się jako tzw. „stalowe luty": stop zawierający 38% miedzi, 50% niklu i 12% cynku - lut wysokotopliwy i stop z 35% miedzi, 8,5% niklu i 56,5% cynku - lut niskotopliwy. Oba luty stosowane są zamiast lutów miedzianych do lutowania artystycznych wyrobów ze stali. Barwa tych „stalowych lutów" jest bardzo zbliżona do barwy stali, dzięki czemu miejsce lutowania staje się niewidoczne.