Миттєва цитата

Чи іржавіє нікель? Правда про корозійну стійкість

Зміст

Коли інженери та дизайнери знаходяться в процесі вибору матеріалу для створення прототипу, найчастіше вони задаються питанням: "Чи не кородує нікель?": Чи іржавіє нікель? Коротка відповідь - ні. Нікель не іржавіє. Але наукова відповідь набагато складніша і цікавіша.

У світі виробництва листового металу та металургії важливість точних визначень неможливо переоцінити. "Іржа" - це термін, який використовується виключно для позначення утворення оксиду заліза. Оскільки нікель не є залізом, він не може іржавіти. Але нікель не є металом богів. Він взаємодіє з навколишнім середовищем. Він зазнає хімічних змін. Щоб мати змогу вибрати правильні матеріали для медичних приладів, автомобільних деталей або промислових компонентів, ви повинні спочатку знати, як працює нікель. Ця стаття заглиблюється в хімію нікелю. Ми пояснюємо, чому він стійкий до деградації. Ми також порівнюємо його з іншими металами. Крім того, ми надаємо інформацію про те, як доглядати за нікелевими поверхнями, щоб вони були довговічними.

Чи іржавіє нікель

Що таке нікель?

Нікель - перехідний метал.

Він представлений символом Ni та атомним номером 28 у періодичній таблиці. Метал має сріблясто-білий колір, злегка відтінений золотом. Виробники в захваті від нікелю через його пластичність і твердість.

Цей метал є чудовим джерелом енергії для сучасного індустріального світу. Його використовують у сплавах нержавіючої сталі, літієвих та іонних батареях, а також для покриття літаків. Його головна особливість полягає в тому, що він дуже стабільний. Насправді нікель стабільний у повітрі та воді. Завдяки цій стабільності він є чудовим металом для покриття м'яких і більш хімічно активних матеріалів.

Основне питання: Чи іржавіє нікель?

Почнемо з того, що визначимося з термінами. Нікель - це не метал, який іржавіє. Іржавіння - це дуже специфічна хімічна реакція: окислення заліза в присутності води. Утворений продукт - гідратовані оксиди заліза (III) (Fe2O3⋅nH2O). Ця червонувата, коричнева, луската сполука є результатом роз'їдання металу іржею, що врешті-решт призводить до руйнування конструкції.

З іншого боку, нікель - це зовсім інша історія. Коли кисень атакує нікель, метал дає відсіч. Він створює "пасивну плівку". Це дуже тонкий, невидимий шар оксиду нікелю (NiO). На відміну від оксиду заліза, оксид нікелю дуже щільно прилягає до поверхні. Таким чином, він діє як ущільнення для металу. Він не дозволяє кисню дістатися до атомів, що знаходяться під ним. Тому нікель кородує з незначною швидкістю. Він не руйнується, як залізо, а лише утворює захисну оболонку.

Наука пасивації: Чому нікель виживає

Перевага нікелю над іншими металами в основному пояснюється пасивацією. Пасивація - це спонтанне хімічне явище. Перше, що роблять поверхневі атоми сирого нікелю, коли ви піддаєте його впливу атмосфери, - це вступають в реакцію. Вони захоплюють молекули кисню. В результаті реакції утворюється керамічний бар'єр. Ми називаємо його оксидним шаром. Цей шар справді самовідновлюється.

Якщо ви подряпали нікельовану поверхню, не хвилюйтеся, відкритий нікель все одно зможе негайно вступити в реакцію з повітрям. Таким чином, він відновить бар'єр. Ось чому нікелювання є незамінним у таких сферах, як автомобільне прототипування. Автомобілі намокають і соляться в дорозі. Але шар нікелю - це гарантія безпеки для сталі. На жаль, навіть нікель не може протистояти всьому. Потужні кислоти можуть видалити пасивний шар. Дуже високі рівні хлоридів (солі) також можуть проникати крізь шар. Як наслідок, виникне точкова корозія, про яку ми детально розповімо пізніше.

Фактори, які роблять нікель стійким до іржі

Чому нікель є кращим матеріалом для medical device prototype Чи витримає він суворі умови промислового середовища, про які ми часто думаємо? Його стійкість підкріплена кількома внутрішніми властивостями. Висока хімічна стабільність Нікель значно інертніший за залізо. Він займає більш високу позицію в гальванічному ряді. Він не так легко віддає свої електрони. Це робить його термодинамічно стабільним у нейтральних середовищах.

Ефект легування Ми майже ніколи не виготовляємо конструкції з чистого нікелю. Ми його легуємо. Додаючи до нікелю хром або молібден, ми отримуємо суперсплави. Ці елементи не тільки підтримують пасивну оксидну плівку, але й стають стандартними в Точна обробка з ЧПК для аерокосмічних деталей.

Оздоблення поверхні Якість Рельєф металу має велике значення. Полірована поверхня має менше мікроскопічних западин. Волога не може легко затримуватися. Гладка поверхня нікелю краще протистоїть корозії, ніж шорстка. Низька реакційна здатність з водою Вода - спільний ворог більшості металів. Проте нікель дуже повільно взаємодіє з чистою водою. Він не утворює швидко гідроксидів. Це дозволяє використовувати нікель у підводних системах без негайної деградації.

Таблиця: Порівняння корозійної стійкості

Щоб зрозуміти, яке місце займає нікель, ми повинні порівняти його з іншими поширеними матеріалами, що використовуються в виготовлення листового металу.

Тип металуВін іржавіє?Режим первинної корозіїСтабільність оксидного шаруТипове застосування
Carbon SteelТак.Червона луската іржа (оксид заліза)Нестабільний (розсипається)Конструкційні балки
Чистий нікельНі.Виразкова хвороба (в агресивних кислотах)Висока стабільністьКонтакти акумулятора
Stainless Steel (304)Ні.Точкова корозія (хлоридна атака)Стабільний (оксид хрому)Кухонне приладдя
АлюмінійНі.Біле окисленняСтабільний (оксид алюмінію)Аерокосмічні рами
МідьНі.Патина (Зелений вердигри)Стабільно.Electrical Wiring

Розуміння гальванічної корозії в нікелевих вузлах

У цій частині пояснюються типи проблем зі складанням, які є типовими при розробці прототипів.

Незважаючи на те, що металевий нікель характеризується хорошою корозійною стійкістю, він може викликати корозію інших металів. Це стосується Гальванічна корозія.

Отже, якщо закріпити нікелеву пластину на алюмінієвому листі і налити на неї солону воду, утвориться батарейка. У цьому випадку нікель є "благородним" металом (катодом). Алюміній - "активний" метал (анод). Алюміній буде дуже швидко кородувати, щоб зберегти нікель.

Дизайнери повинні думати про це, коли роблять промислове прототипування. Не можна допускати прямого контакту нікелю з магнієм або цинком, навіть якщо ви не думаєте про ізоляцію. Знання гальванічного потенціалу вбереже вас від катастрофічних збоїв у багатокомпонентних металевих вузлах.

Окислений нікель проти іржі: Візуальна різниця

Для контролю якості важливо визначити відмінності між природним окисленням і руйнівною іржею.

Окислення нікелю (Потьмяніти): Нікель може втратити свою яскравість. Він стає злегка тьмяним або туманним. Це називається "потемніння". Це тонкий шар продуктів корозії. Він поверхневий. Він не послаблює деталь. Його можна видалити поліруванням.

Іржавіє залізо: Іржа діє як рак. Вона пузириться і лущиться. Вона розростається, таким чином, частини роз'єднуються. Коли іржа з'являється, її важко зупинити. Вона вбиває цілісність матеріалу.

Нікелевий наліт - це косметична зміна. Іржа заліза - структурна.

Найкращі методи очищення нікелю

Догляд за нікелем повинен бути делікатним. Ви хочете зняти потемніння, не пошкодивши матеріал.

  • М'які миючі засоби: Тепла вода і мило для посуду чудово підходять для очищення загальних забруднень. Цей метод видаляє олії, які затримують вологу.
  • Оцтові розчини: Якщо потьмяніння дійсно настільки сильне, спробуйте використати суміш білого оцту і води. М'яка кислота розчинить тьмяний шар оксиду.
  • Аміак: Для дуже яскравих нікелевих покриттів використовуйте металеві поліролі, які не містять абразивів і аміаку, щоб відновити блиск нікелю.
  • Уникайте сталевої вати: За жодних обставин не використовуйте сталеву вату на нікелевому покритті. Вона залишає після себе дрібні частинки заліза. Ці частинки будуть іржавіти, що призведе до того, що нікель буде виглядати так, ніби він вийшов з ладу.

Поширені запитання

Чи іржавіє нікель у воді?

Ні. Чиста вода не шкодить нікелю. Метал створює свою захисну плівку миттєво. Залишається стабільним в прісноводні середовища.

Чи іржавіє нікель у солоній воді?

Нікель. не "іржавіє" в солона вода, але вона страждає. Морська вода містить хлорид-іони. Ці іони дуже агресивні. Вони атакують оксидний шар у найбільш вразливих місцях. В результаті утворюються дуже маленькі отвори, "точкова корозія" - так називають ці крихітні отвори. Для морського середовища ми рекомендуємо використовувати сплави міді з нікелем (купронікель) замість чистої міді. п'ять центів.

Чи іржавіє нікелеве покриття?

Нікельоване покриття, в сам по собі, не може іржавіти. Однак субстрат може. Наприклад, якщо ви наносите нікель на сталь, і покриття подряпається, сталь під ним почне іржавіти. Іржа просочиться крізь тріщину. Виглядає так, ніби нікель іржавіє, але насправді це кровотеча зі сталі.

Чи іржавіє сатинований нікель?

Сатинований нікель - це стиль оздоблення, не інший метал. Це та сама хімія. Отже, він не буде іржавіти. Тим не менш, текстурована поверхня сатинового покриття може вбирати вологу легше, ніж полірована поверхня. Все одно слід регулярно чистити його.

Чи іржавіє матовий нікель?

Нікель шліфований діє так само, як сатинований нікель. Процес "розчісування" створює мікро-борозенки. Ці канавки збільшують площу поверхні. У той час як нікель сам по собі не буде іржавіти, ці канавки можуть стати місцями, де затримуються корозійні агенти. Необхідно протерти щіткою нікель частіше, ніж поліровані п'ять центів.

Чи іржавіє полірований нікель?

Ні, не буде. Полірований нікель це найкращий з усіх захистів. Гладка поверхня дозволяє воді збиратися і стікати. Це найменша площа поверхні, яка піддається впливу атмосфери. З часом метал потьмяніє, тобто набуде молочного кольору, але не поіржавіє червоною іржею.

Чи іржавіє чорний нікель?

Чорний. нікель це декоративне покриття. Щоб досягти темного кольору, чорний нікель зазвичай є поєднанням цинку або олова з нікелем. Він не іржавіє. Тим не менш, чорні нікель покриття здебільшого дуже тонке. Коли він зношується, оголюється основний метал (зазвичай сталь або латунь). Якщо основа сталева, відкрите місце буде іржавіти.

Чи іржавіє купронікель?

Купро-нікель це метал, який отримують шляхом з'єднання міді та п'ять центів. Добре відомо, що він не іржавіє. Це золотий стандарт у морській інженерії. Стійкий до корозії в морській воді, біологічної корозії, обростання (балянуси) і розтріскування під навантаженням. На ньому може з'явитися зеленуватий, коричневий захисний наліт, але не червона іржа.

Чи іржавіє свинець з нікелем?

Lead і нікель не іржавіють. Однак, свинцевий окислюється, утворюючи білий порошок. Ми не використовуємо свинцевий у прототипуванні сучасних споживчих товарів через його токсичність. Сплави, які містять ці метали, дуже стійкі до корозії, але може бути шкідливим для здоров'я.

Чи іржавіє нікель на відкритому повітрі?

Нікель. міцний метал для зовнішнього використання. Воно більше не буде рефлективним. На ньому з'явиться патина. Але він не буде гнити, як сталь. Це робить його гарним вибором для зовнішніх світильників, якщо ви не проти змін в з'являється з часом.

Висновок

Чи іржавіє нікель? Відповідь - ні. Нікель дуже міцний.

Пасивація - це його атомна структура, яка дозволяє йому протистояти окисленню. Однак він може потьмяніти, а під впливом сольового середовища на ньому може утворитися точкова корозія, але на нікелі ніколи не утвориться іржа, подібна до тієї, яку ми знаємо, що походить від червоного оксиду заліза. Завдяки своїй високій надійності нікель є фундаментальним елементом у створенні сучасних технологій.

Міцність, на яку можуть розраховувати інженери, - це міцність, яку нікель забезпечує у всьому, від глибокого штампування металу до складних інструментів для лиття під тиском. Знаючи властивості, ви зможете вирішити, чи потребує ваш прототип полірування, чищення або чорного нікелю. Яку б обробку ви не обрали, ви обираєте матеріал, створений для довговічності.

Зовнішні посилання для довідки

Ось конкретні, авторитетні URL-адреси, які ви можете використовувати для розділу зовнішніх посилань. 

  • Інститут нікелю

    • Цільова URL-адреса: https://nickelinstitute.org/en/about-nickel-and-its-applications/
    • Інститут нікелю: Застосування та властивості

  • NIST (Національний інститут стандартів і технологій)

    • Цільова URL-адреса: https://www.nist.gov/pml/periodic-table-of-elements
    • Періодична таблиця Д.І.Менделєєва: Дані про нікель

  • Corrosionpedia

    • Цільова URL-адреса: https://www.corrosionpedia.com/definition/566/galvanic-corrosion
    •  Corrosionpedia: Розуміння гальванічної корозії

  • ASTM International

    • Цільова URL-адреса: https://www.astm.org/b0117-19.html
    •  Стандарт ASTM B117 для випробування сольового розпилення

Коментарі

Останні публікації

Обробка з ЧПУ

Лиття під тиском

Виготовлення листового металу

Послуга 3D-друку

Надішліть свій запит зараз
Drag & Drop Files, Choose Files to Upload

Пов'язані блоги

Блог Senyo зосереджений на тому, щоб ділитися нашими знаннями про створення прототипів. За допомогою наших статей ми прагнемо підтримати вас у вдосконаленні дизайну вашого продукту та більш ефективній навігації в складнощах швидкого прототипування.

Talk to us

Didn’t find what you want? Contact us and we will be in touch shortly.