โลหะผสมนิกเกิล

โลหะผสมนิกเกิลเหล็ก
โลหะผสมนิกเกิล-เหล็กทำหน้าที่ในการใช้งานโดยที่คุณสมบัติที่ต้องการคืออัตราการขยายตัวทางความร้อนต่ำ Invar 36® ซึ่งจำหน่ายโดยมีชื่อทางการค้าว่า Nilo 6® หรือ Pernifer 6® มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนประมาณ 1/10 ของเหล็กกล้าคาร์บอน ความเสถียรของมิติระดับสูงนี้ทำให้โลหะผสมนิกเกิล-เหล็กมีประโยชน์ในการใช้งาน เช่น อุปกรณ์ตรวจวัดที่แม่นยำ หรือแท่งเทอร์โมสตัท โลหะผสมนิกเกิล-เหล็กอื่นๆ ที่มีความเข้มข้นของนิกเกิลมากกว่านั้นจะใช้ในการใช้งานที่คุณสมบัติทางแม่เหล็กอ่อนมีความสำคัญ เช่น หม้อแปลงไฟฟ้า ตัวเหนี่ยวนำ หรืออุปกรณ์จัดเก็บหน่วยความจำ

โลหะผสมนิกเกิล-ทองแดง
โลหะผสมนิกเกิล-ทองแดงมีความทนทานต่อการกัดกร่อนจากน้ำเกลือหรือน้ำทะเลได้ดีมาก จึงนำไปใช้งานในทะเลได้ ตัวอย่างเช่น Monel 400® ซึ่งจำหน่ายภายใต้ชื่อทางการค้า Nickelvac® 400 หรือ Nicorros® 400 เช่นกัน สามารถนำไปใช้งานในระบบท่อเดินเรือ เพลาปั๊ม และวาล์วน้ำทะเล โลหะผสมนี้มีความเข้มข้นขั้นต่ำคือนิกเกิล 63% และทองแดง 28-34%

โลหะผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัม
โลหะผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัมมีความทนทานต่อสารเคมีสูงต่อกรดแก่และตัวรีดิวซ์อื่นๆ เช่น กรดไฮโดรคลอริก ไฮโดรเจนคลอไรด์ กรดซัลฟิวริก และกรดฟอสฟอริก องค์ประกอบทางเคมีสำหรับโลหะผสมประเภทนี้ เช่น โลหะผสม B-2® มีความเข้มข้นของโมลิบดีนัม 29-30% และความเข้มข้นของนิกเกิลอยู่ระหว่าง 66-74% การใช้งานต่างๆ ได้แก่ ปั๊มและวาล์ว ปะเก็น ภาชนะรับแรงดัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และผลิตภัณฑ์ท่อ

โลหะผสมนิกเกิลโครเมียม
โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียมได้รับรางวัลในด้านความต้านทานการกัดกร่อนสูง ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง และความต้านทานไฟฟ้าสูง ตัวอย่างเช่น โลหะผสม NiCr 70/30 ซึ่งถูกกำหนดให้เป็น Ni70Cr30, Nikrothal 70, Resistohm 70 และ X30H70 มีจุดหลอมเหลวที่ 1380oC และความต้านทานไฟฟ้าที่ 1.18 μΩ-m องค์ประกอบความร้อน เช่น ในเครื่องปิ้งขนมปังและเครื่องทำความร้อนต้านทานไฟฟ้าอื่นๆ ใช้โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม เมื่อผลิตในรูปแบบลวดจะเรียกว่าลวด Nichrome®

โลหะผสมนิกเกิลโครเมียมเหล็ก
โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม-เหล็กรวมองค์ประกอบเหล่านี้เพื่อผลิตโลหะผสมที่ต้านทานการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง ล้อแม็ก 800 จำหน่ายภายใต้ชื่อทางการค้า Incoloy 800®, Ferrochronin® 800, Nickelvac® 800 และ Nicrofer® 3220 ใช้ในส่วนประกอบของเตาเผา เช่น ท่อแครกเกอร์ของเตาปิโตรเคมี และเป็นวัสดุสำหรับหุ้มองค์ประกอบความร้อนไฟฟ้า โดยทั่วไปโลหะผสมเหล่านี้ยังมีคุณค่าสำหรับคุณสมบัติการคืบและการแตกร้าวที่เหมาะสมที่สุดที่อุณหภูมิสูง องค์ประกอบของโลหะผสมเหล่านี้โดยทั่วไปคือนิกเกิล 30-35%, โครเมียม 19-23% และเหล็กอย่างน้อย 39.5% ความเข้มข้นของเหล็กที่สูงทำให้มีการจัดประเภทโลหะผสมเหล่านี้เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมใหม่

โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัม
ด้วยการใช้งานที่คล้ายกันกับโลหะผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัม โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัมยังให้ความต้านทานการกัดกร่อนสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวกับกรดรีดิวซ์ เช่น กรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟูริก หนึ่งในโลหะผสมที่รู้จักกันดีที่สุดคือ Alloy C-276 ซึ่งจำหน่ายภายใต้ชื่อทางการค้า Hastelloy C276®, Nickelvac® HC-276, Inconel® 276 และ Nicrofer® 5716 โลหะผสมนี้ใช้ใน แผ่นซับปล่อง ท่อ และเครื่องฟอกควบคุมมลพิษ รวมถึงส่วนประกอบในการแปรรูปทางเคมี เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องระเหย หรือภาชนะทำปฏิกิริยา องค์ประกอบของโลหะผสมนี้โดยพื้นฐานแล้วเป็นนิกเกิล โดยมีโมลิบดีนัม 15-17%, โครเมียม 14.5-16.5%, เหล็ก 4-7%, ทังสเตน 3-4.5% และมีความเข้มข้นน้อยกว่า ของธาตุอื่นๆ เช่น แมงกานีส

โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม-โคบอลต์
โลหะผสมของนิกเกิลเหล่านี้จะเพิ่มโครเมียมและโมลิบดีนัมเพื่อเพิ่มความแข็งแรงในการแตกร้าวของคืบให้กับโลหะผสม ตัวอย่างเช่น ล้อแม็ก 617 ที่จำหน่ายภายใต้ชื่อทางการค้า Inconel 617® และ Nicrofer® 617 ซึ่งมีองค์ประกอบของโครเมียม 20-24%, โคบอลต์ 10-15% และโมลิบดีนัม 8-10% พร้อมด้วย ปริมาณนิกเกิลขั้นต่ำ 44.5% การใช้งานสำหรับโลหะผสมเหล่านี้ ได้แก่ ส่วนประกอบเตาอุตสาหกรรม กังหันก๊าซ ตารางตัวเร่งปฏิกิริยาที่รองรับเพื่อผลิตกรดไนตริก และโรงงานผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิล

โลหะผสมนิกเกิลไทเทเนียม
โลหะผสมนิกเกิล-ไทเทเนียมมีคุณสมบัติในการคงรูปร่างของคุณสมบัติหน่วยความจำรูปร่าง ด้วยการสร้างรูปร่างจากโลหะผสมนี้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น และพวกมันเปลี่ยนรูปจากรูปร่างที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า โลหะผสมจะจดจำรูปร่างเริ่มต้นและเปลี่ยนรูปร่างเป็นรูปร่างนั้นเมื่อได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านที่เรียกว่านี้ ด้วยการควบคุมองค์ประกอบของโลหะผสม อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านจึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ โลหะผสมเหล่านี้มีคุณสมบัติยืดหยุ่นสูงซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นโช้คอัพป้องกันความเสียหายจากแผ่นดินไหวเพื่อช่วยปกป้องอาคารที่เป็นหินได้

นิกเกิลได้มาจากแหล่งหลักสองแหล่ง ได้แก่ แร่ซัลไฟด์และแร่ศิลาแลง กระบวนการสกัดนิกเกิลจากแร่เหล่านี้มีหลายขั้นตอน รวมถึงการขุด การทำให้เข้มข้น การถลุง และการกลั่น ต่อไปนี้เป็นภาพรวมทั่วไปของกระบวนการ:

การทำเหมืองแร่:โดยทั่วไปแร่ที่มีนิกเกิลจะถูกขุดจากเหมืองใต้ดินหรือเหมืองเปิด แร่อาจมีแร่นิกเกิลซัลไฟด์หรือศิลาแลง (ออกไซด์)

ความเข้มข้น:เมื่อสกัดแร่แล้ว จะถูกบดและบดเป็นผงละเอียด มีการใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การลอยอยู่ในน้ำหรือการแยกด้วยแม่เหล็ก เพื่อแยกแร่ธาตุที่มีนิกเกิลออกจากแร่ธาตุอื่นๆ ในแร่

การถลุง:ในกรณีของแร่ซัลไฟด์ แร่นิกเกิลเข้มข้นจะถูกนำไปผ่านกระบวนการถลุง แร่จะถูกให้ความร้อนในเตาเผาด้วยตัวรีดิวซ์ เช่น โค้กหรือถ่านหิน ซึ่งทำปฏิกิริยากับซัลไฟด์เพื่อผลิตส่วนผสมของนิกเกิลแมตต์ (นิกเกิลรูปแบบหยาบ) และตะกรัน เนื้อด้านประกอบด้วยนิกเกิล ทองแดง และสิ่งสกปรกอื่นๆ

การกลั่น:นิกเกิลด้านผ่านการขัดเกลาเพิ่มเติมเพื่อขจัดสิ่งเจือปนและแยกนิกเกิลออกจากโลหะอื่นๆ โดยทั่วไปจะทำผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "การแปลง" โดยที่ด้านจะถูกให้ความร้อนเมื่อมีออกซิเจนเพื่อออกซิไดซ์สิ่งสกปรกและแปลงให้เป็นตะกรัน ผลลัพธ์ที่ได้เรียกว่า "พุพองนิกเกิล" ซึ่งมีนิกเกิลประมาณ 99%

การกลั่นด้วยไฟฟ้า:จากนั้น ตุ่มนิกเกิลจะถูกนำไปกลั่นด้วยไฟฟ้า ซึ่งจะถูกละลายในสารละลายอิเล็กโทรไลต์และทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า กระบวนการนี้ช่วยทำให้นิกเกิลบริสุทธิ์และแยกออกจากสิ่งเจือปนที่เหลืออยู่ นิกเกิลบริสุทธิ์จะสะสมอยู่บนแคโทด ในขณะที่สิ่งเจือปนจะจับตัวเป็นเมือกแอโนด

การประมวลผลเพิ่มเติม:นิกเกิลที่ผ่านการกลั่นแล้วสามารถผ่านกระบวนการเพิ่มเติม เช่น การผสมกับโลหะอื่นๆ หรือการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่ต้องการ

โลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิลมีจำหน่ายในรูปแบบเชิงพาณิชย์ต่างๆ โดยแต่ละรูปแบบมีคุณสมบัติและการใช้งานเฉพาะตัวของตัวเอง รูปแบบทางการค้าทั่วไปของโลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิลได้แก่

แผ่นและแผ่นนิกเกิล:เหล่านี้เป็นแผ่นแบนหรือแผ่นบางที่ทำจากนิกเกิลที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงการบินและอวกาศ การแปรรูปทางเคมี และอิเล็กทรอนิกส์

แท่งและแท่งนิกเกิล:แท่งและแท่งนิกเกิลเป็นนิกเกิลรูปทรงทรงกระบอกตันที่มักใช้ในการผลิตส่วนประกอบสำหรับอุตสาหกรรมเคมี ปิโตรเคมี และการผลิตไฟฟ้า

ลวดนิกเกิล:ลวดนิกเกิลเป็นรูปแบบนิกเกิลที่บางและยืดหยุ่นได้ ซึ่งมักใช้ในงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ส่วนประกอบความร้อน สายไฟต้านทาน และขั้วต่อไฟฟ้า

ท่อและท่อนิกเกิล:ท่อและท่อนิกเกิลเป็นโครงสร้างทรงกระบอกกลวงที่ทำจากนิกเกิลที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น น้ำมันและก๊าซ การแปรรูปทางเคมี และการใช้งานทางทะเล

ฟอยล์นิกเกิล:ฟอยล์นิกเกิลเป็นแผ่นนิกเกิลที่บางมากซึ่งมักใช้ในงานที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนสูง เช่น การผลิตแบตเตอรี่และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

ผงนิกเกิล:ผงนิกเกิลเป็นนิกเกิลรูปแบบผงละเอียดที่ใช้ในการใช้งานต่างๆ รวมถึงการฉีดขึ้นรูปโลหะ ผงโลหะวิทยา และตัวเร่งปฏิกิริยา

โลหะผสมนิกเกิล:โลหะผสมนิกเกิลเป็นส่วนผสมของนิกเกิลกับองค์ประกอบอื่นๆ เช่น โครเมียม เหล็ก ทองแดง และโมลิบดีนัม เพื่อเพิ่มคุณสมบัติเฉพาะ โลหะผสมนิกเกิลทั่วไป ได้แก่ Inconel, Monel, Hastelloy และ Nichrome ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ การแปรรูปทางเคมี และวิศวกรรมทางทะเล

ใช่ นิกเกิลสามารถเชื่อมได้ นิกเกิลและโลหะผสมมีความสามารถในการเชื่อมได้ดีและสามารถเชื่อมได้โดยใช้กระบวนการเชื่อมต่างๆ การเลือกวิธีการเชื่อมขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น โลหะผสมนิกเกิลเฉพาะ ความหนาของวัสดุ และคุณสมบัติที่ต้องการของรอยเชื่อม กระบวนการเชื่อมทั่วไปบางอย่างที่ใช้กับโลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิลประกอบด้วย

การเชื่อมก๊าซเฉื่อยทังสเตน (tig):การเชื่อม TIG หรือที่รู้จักกันในชื่อการเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊ส (GTAW) มักใช้สำหรับการเชื่อมนิกเกิลและโลหะผสม ใช้อิเล็กโทรดทังสเตนที่ไม่สิ้นเปลืองและแผงป้องกันก๊าซเฉื่อยเพื่อปกป้องบริเวณรอยเชื่อมจากการปนเปื้อนในชั้นบรรยากาศ

การเชื่อมโลหะด้วยก๊าซเฉื่อย (mig):การเชื่อม MIG หรือที่รู้จักในชื่อการเชื่อมอาร์คโลหะด้วยแก๊ส (GMAW) เป็นอีกหนึ่งวิธีการยอดนิยมสำหรับการเชื่อมนิกเกิล ใช้อิเล็กโทรดลวดสิ้นเปลืองและแผงป้องกันก๊าซเฉื่อยเพื่อปกป้องบริเวณรอยเชื่อม

การเชื่อมอาร์กโลหะหุ้มฉนวน (SMAW):SMAW หรือที่เรียกว่าการเชื่อมแบบแท่งสามารถใช้ในการเชื่อมโลหะผสมนิกเกิลบางชนิดได้ โดยเกี่ยวข้องกับการใช้อิเล็กโทรดเคลือบที่ให้ทั้งโลหะตัวเติมและก๊าซป้องกัน

การเชื่อมพลาสม่าอาร์ก (PAW):PAW เป็นกระบวนการเชื่อมที่มีความแม่นยำสูงซึ่งสามารถใช้สำหรับเชื่อมนิกเกิลและโลหะผสมได้ ใช้พลาสมาอาร์คเข้มข้นและแผงป้องกันก๊าซเฉื่อย

การเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน (EBW):EBW เป็นกระบวนการเชื่อมแบบพิเศษที่ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงเพื่อเชื่อมโลหะ มักใช้สำหรับการเชื่อมโลหะผสมนิกเกิลที่มีจุดหลอมเหลวสูง