Никель. Никелевые сплавы

Санкт-петербургский электротехнический колледж

Доклад по электротехническому материаловедению на тему:

Никелевые сплавы.

Никель.

Доклад разработали: Бобин И. Фроленков В. Шикунов И. Фролов М. Бутыленков

И.

Проверил:

Иордан О.П.

2003

В первичных рудах никель присутствует в соединениях с серой и

мышьяком, а во вторичных месторождениях образует рассеянную

вкрапленность водных никелевых силикатов. Половина мировой добычи

никеля приходится на долю России и Канады, крупномасштабная добыча

ведется также в Австралии, Индонезии, Новой Каледонии, ЮАР, на

Кубе, в Китае, Доминиканской Республике и Колумбии. В России,

занимающей первое место по добыче никелевых руд (22% мировой

добычи), основная часть руды извлекается из медно-никелевых

сульфидных месторождений района Норильска (Таймыр) и отчасти района

Печенги (Кольский п-ов); разрабатывается также силикатно-никелевое

месторождение на Урале. Канада, прежде производившая 80% никеля в

мире за счет одного крупнейшего медно-никелевого месторождения

Садбери (пров. Онтарио), ныне уступает России по объему добычи. В

Канаде разрабатываются также никелевые месторождения в Манитобе,

Британской Колумбии и других районах. также вырабатывают из скрапа

(металлолома).

В ПНР быстро растет выпуск меди, в ВНР - алюминия, в НРБ - меди, в

MHP - меди и молибдена, в СФРЮ - меди, свинца, цинка и алюминия, в

КНДР - меди, свинца и цинка.

В сульфидных медно-никелевых рудах главными минералами являются

пентландит, миллерит, халькопирит, кубанит, пирротин, магнетит,

нередко сперрилит. Месторождения этих руд принадлежат к

магматическим образованиям, приуроченным к кристаллическим щитам и

древним платформам. Они располагаются в нижних и краевых частях

интрузий норитов, перидотитов, габбродиабазов и др. пород основной

магмы. Образуют залежи, линзы и жилы сплошных богатых и зоны менее

богатых вкраплённых руд, характеризуемые различным соотношением

пентландита к сульфидам меди и пирротину. Широким распространением

пользуются вкрапленные, брекчиевидные и массивные руды. Содержание

никеля в сульфидных рудах колеблется в пределах от 0,3 до 4% и

более; соотношение меди и никеля варьирует от 0,5 до 0,8 в

слабомедистых и от 2 до 4 в высокомедистых сортах руд. Кроме никеля

и меди из руд извлекается значительное количество Со, а также Au,

Pt, Pd, Rh, Se, Te, S. Месторождения медно-никелевых руд известны в

СССР в районе Норильска и в Мурманской области (район Печенги), за

рубежом - в Канаде и Южной Африке.

Силикатные никелевые руды представляют собой рыхлые и глиноподобные

породы коры выветривания ультрабазитов, содержащие никель (обычно

не менее 1%). С корами выветривания серпентинитов площадного типа

связаны руды, в которых никельсодержащими минералами являются:

нотронит, керолит, серпентин, гётит, асболаны. Эти никелевые руды

характеризуются обычно невысоким содержанием Ni, но значительными

запасами. С корами выветривания трещинного, контактово-карстового и

линейно-площадного типов, формирующимися в сложных

геологотектонических и гидрогеологических условиях, связаны более

богатые руды. Главными минералами в них являются гарниерит, непуит,

никелевый керолит, ферригаллуазит. Среди силикатных руд выделяются

железистые, магнезиальные, кремнистые, глинозёмистые разности,

обычно смешивающиеся для металлургической переработки в

определённых соотношениях. Механическому обогащению никелевые руды

не поддаются. В силикатных никелевых рудах содержится кобальт при

соотношении Со: Ni порядка 1: 20 - 1: 30. В некоторых

месторождениях совместно с силикатными никелевыми рудами залегают

железо-никелевые руды с высоким содержанием Fe (50-60%) и Ni (1-

1,5%). Никелевые месторождения выветривания известны в СССР на

Среднем и Южном Урале, на Украине, Среди стран капиталистического

мира по размерам добычи никелевой руды выделяются Канада и Новая

Каледония (в 1972 произведено соответственно 232,6 тыс. т и 115,3

тыс. т Ni).

Никель, сравнительно мало распространен в природе, находится рудах,

обладает сходством с металлом кобальтом, серебристо-белый, сильно

блестящий, вальцуется в листы и тянется в проволоку, плавится около

1500°, на воздухе окисляется незначительно, на чем основано

никелирование. По свойствам своим Никель занимает промежуточное

место между кобальтом и медью; в периодической системе. Никель

находит обширное применение в сплавах с медью и цинком (никелевая

монета, мельхиор), а также со сталью, причем в стали повышается

предел упругости и сопротивление разрыву (при содержании Никеля от

2 до 4%).

Медно-никелевые сплавы, сплавы на основе меди, содержащие никель в

качестве главного легирующего элемента. Никель образует с медью

непрерывный ряд твёрдых растворов. При добавлении никеля к меди

возрастают её прочность и электросопротивление, снижается

температурный коэффициент электросопротивления, сильно повышается

стойкость против коррозии. Медно-никелевые сплавы хорошо

обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии - из них

получают листы, ленты, проволоку, прутки, трубы, штампуют различные

изделия. Медно-никелевые сплавы подразделяют на конструкционные и

электротехнические. Конструкционные сплавы отличаются высокой

коррозионной стойкостью и красивым серебристым цветом; к ним

относятся мельхиор и нейзильбер. Электротехнические Медно-никелевые

сплавы имеют высокое электросопротивление и высокую термоэдс в

паре с другими металлами. Их применяют для изготовления резисторов,

реостатов. К электротехническим М. с. относятся константан, копель

и другие сплавы. Благодаря разнообразным ценным свойствам М. с.,

несмотря на дефицитность никеля, находят широкое применение в

электротехнике, судостроении, для производства посуды,

художественных изделий массового потребления, в медицинской

промышленности, пирометрии.