Hợp kim nhôm-niken 4. Hợp kim nhôm gốc niken

Một hợp kim liên kim loại dựa trên nhôm-niken chủ yếu chứa NiAl pha nhị phân, cũng như crom và tantalum với tổng phần lên tới 12 at. %. Tùy ý, hợp kim có thể chứa thêm ít nhất một nguyên tố từ nhóm bao gồm sắt, molypden, vonfram, niobi và hafni với tỷ lệ tương ứng lên tới 1 at.% và tổng số không quá 3 at.%. Hợp kim được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm có độ bền kéo 0,2% ở nhiệt độ phòng trên 600 MPa, ở 800°C - trên 200 MPa và ở 1000°C - trên 90 MPa, độ nhớt K đến dưới ít nhất 7 MPa/m, khả năng chống oxy hóa ở mức 510 -14 g 2 cm -4 s và khả năng chống sốc nhiệt tốt. Lương 10, 5 tab.

Sáng chế đề cập đến hợp kim liên kim loại làm từ niken-nhôm, chứa pha nhị phân NiAl. Sáng chế còn đề cập đến việc sử dụng hợp kim liên kim loại làm từ niken-nhôm. Hợp kim nhôm-niken liên kim như vậy được lấy từ bài viết "Hợp kim NiAl cho các ứng dụng kết cấu nhiệt độ cao", Tạp chí Kim loại, tháng 3 năm 1991, trang 44, v.v. DE-AS 18 12 144 mô tả phương pháp sản xuất vật liệu nhôm-niken có độ bền cao với khả năng chống oxy hóa tốt. Trong phương pháp này, bột niken và bột nhôm được trộn lẫn, sau đó được ép và gia công nguội để thu được một sản phẩm đúc tự hỗ trợ và lồng vào nhau có cấu trúc dạng sợi hoặc dạng lớp. Tỷ lệ niken ít nhất là 80% và tỷ lệ nhôm tối đa là 20%. Sau đó, sản phẩm được kết nối với nhau sẽ lần lượt bị biến dạng nóng ở nhiệt độ cao thích hợp. Cùng với dung dịch rắn của nhôm trong niken, hợp chất Ni 3 Al cũng xuất hiện trong trường hợp này. Dung dịch rắn này cũng như hợp chất Ni 3 Al có thể được phát hiện bằng phân tích tia X. Ở mức độ nào các hợp chất khác giữa niken và nhôm có thể thu được bằng phương pháp này không xuất hiện trong ứng dụng đã được công bố này. Sáng chế này dựa trên mục tiêu cải thiện các đặc tính cơ nhiệt của hợp kim nhôm-niken. Chúng chủ yếu bao gồm khả năng chịu nhiệt, chống oxy hóa và chống sốc nhiệt. Mục đích khác của sáng chế là chỉ ra việc sử dụng hợp kim nhôm-niken cải tiến như vậy. Để giải quyết vấn đề này, một hợp kim liên kim loại dựa trên nhôm-niken đã được chỉ định, hợp kim này chủ yếu chứa NIAI pha nhị phân, cũng như crom và tantalum bổ sung, trong đó crom và tantalum được chứa với tổng tỷ lệ lên tới 12 at.% và tùy ý chứa thêm ít nhất một nguyên tố từ nhóm sắt, molypden, vonfram, niobium và hafnium, với tỷ lệ lên tới 1 at.%. Tuy nhiên, tổng cộng không quá 3 at.%. Tỷ lệ pha nhị phân NiAl tốt nhất là nằm trong khoảng từ 70 đến 95 at.%, đặc biệt là từ 85 đến 90 at.%. Phạm vi hàm lượng được ưu tiên cho tantalum hoặc crom là 0,3 đến 3,8 at.% hoặc 1,0 đến 9,0 at.%. Trong phạm vi này, tốt nhất là sử dụng 0,3 đến 0,9 atm. % tantalum và 1,0 đến 3,0 at.% crom hoặc tương ứng là 1,7 đến 3,0 at.% tantalum và 6,0 đến 9,0 at.% crom. Tỷ lệ tantalum và crom tốt nhất là 1:3 hoặc ít hơn. Ở tỷ lệ này, nồng độ các nguyên tố thay thế trong NiAl đạt giá trị tối đa. Do việc bổ sung tantalum và crom trong hợp kim liên kim loại dựa trên nhôm-niken, các lớp lắng đọng của nhiều Pha Laves thô xuất hiện ở ranh giới hạt của pha nhị phân NiAl, trong đó các nguyên tố Ni, Al, Cr và Ta có thể tham gia . Ngoài ra, bên trong hạt NiAl còn có cặn Laves hạt mịn và crom. Trong trường hợp này, họ thích cấu trúc bao gồm từ 5 đến 11 tập. Pha % Laves, lượng mưa 3 đến 10% thể tích trong NiAl, cũng như phần còn lại của NiAl. Đặc biệt được ưu tiên là cấu trúc chứa khoảng 11% pha Laves thể tích ở ranh giới hạt và lượng kết tủa khoảng 10% thể tích trong NiAl, cũng như NiAl ở dạng cặn. Sự cải thiện hơn nữa về một số đặc tính nhất định sẽ đạt được nếu hợp kim còn chứa thêm ít nhất một nguyên tố từ nhóm sắt, molypden, vonfram và hafnium với số lượng tương ứng lên tới 1 at.%, nhưng tổng cộng không quá 3 at.%. Hợp kim cũng có thể chứa các nguyên tố còn sót lại như oxy, nitơ và lưu huỳnh, cũng như các chất ô nhiễm do quá trình sản xuất. Bằng cách thêm tantalum và crom trong phạm vi hàm lượng được chỉ định, nhiều pha thô hoặc hạt mịn tương ứng đã đề cập của Laves và -crom được hình thành. Những cặn lắng này thường có thể được tìm thấy tại các điểm nêm (điểm tiếp xúc của hạt) của các loại hạt NiAl khác nhau. Lượng nguyên tố hợp kim tantalum hoặc crom cao hơn lượng quy định có thể dẫn đến sự gia tăng lượng mưa không mong muốn. Nếu phần thể tích của pha Laves tăng quá nhiều, cấu trúc tế bào sẽ xuất hiện trong đó pha Laves đảm nhận chức năng của một ma trận. Quá nhiều pha Laves trong cấu trúc làm cho hợp kim giữa các kim loại trở nên giòn và khó gia công. Bằng cách thêm một hoặc nhiều nguyên tố từ nhóm sắt, molypden, vonfram, niobium và hafnium tương ứng lên tới 1 at. %, tuy nhiên tổng cộng không quá 3 at.%, có thể đạt được sự gia tăng sức mạnh dưới tải trọng ngắn hạn. Tuy nhiên, khả năng chống leo bị giảm. Do việc bổ sung hafni sau lần ăn mòn đầu tiên nên độ bám dính của lớp oxit được cải thiện. Vấn đề sử dụng hợp kim được giải quyết theo sáng chế bằng cách sử dụng hợp kim gốc NiAl để sản xuất các bộ phận của tuabin khí, đặc biệt là các bộ phận chịu tải nhiệt độ cao, chẳng hạn như các cánh tuabin khí. Bộ phận tuabin khí được làm từ hợp kim cơ bản, đặc biệt là cánh tuabin, do có khả năng chống oxy hóa cao, đặc biệt thích hợp để sử dụng lâu dài ở nhiệt độ cao, ví dụ trên 1100 o C, đặc biệt là ở 1350 o C. Ngược lại, tùy thuộc vào yêu cầu của bộ phận đó, đối với siêu hợp kim, có thể không cần lớp phủ bổ sung với các lớp bảo vệ. Một cánh tuabin được sản xuất theo cách này, bao gồm một hợp kim duy nhất không có lớp phủ bổ sung, dễ sản xuất hơn nhiều và so với các cánh tuabin bao gồm nhiều lớp, nó không gặp phải các vấn đề về kết nối giữa các lớp riêng lẻ. Hợp kim liên kim loại nhôm-niken nói chung cũng thích hợp làm vật liệu chế tạo các vật thể cần có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt cao, độ bền tốt, khả năng chống oxy hóa tốt và khả năng chống sốc nhiệt tốt. Trong trường hợp này, cường độ nằm ở độ bền kéo 0,2% ở nhiệt độ phòng trên 600 MPa. Độ bền nhiệt với độ bền kéo 0,2% là trên 200 MPa ở 800 o C và trên 90 MPa ở 1000 o C. Độ nhớt tối thiểu là 7 MPa/m và khả năng chống oxy hóa ở mức 510 -14 g 2 cm -4 s. Sử dụng các ví dụ sau đây, hợp kim liên kim loại nhôm-niken được giải thích chi tiết hơn. Thành phần (tính bằng %) của các hợp kim được nghiên cứu được nêu trong Bảng 1 sau đây. Việc thực hiện cấu trúc, nghĩa là kích thước hạt, sự phân bố lượng mưa và cường độ của lượng mưa phụ thuộc rất nhiều vào quá trình sản xuất. Bằng các phương pháp xử lý nhiệt động lực học, ép biên dạng (SP) hoặc sử dụng quy trình sản xuất luyện kim bột (PM), sự phân bố hạt của các pha Laves được đồng nhất hóa. Ngoài ra, tính chất cơ học của hợp kim phụ thuộc nhiều vào quy trình sản xuất đã chọn. Có thể theo dõi các phương pháp sản xuất sau đây đối với các hợp kim này: - hóa rắn theo hướng là khả năng thu được cấu trúc có các khuyết tật nhỏ do công nghệ đúc. Các thông số quy trình tương ứng với các thông số của siêu hợp kim (xem U. Paul, VDI-Fortschrittbericht Nr. 264, nhà xuất bản VDI), - luyện kim bột: bằng cách nguyên tử hóa trong khí trơ qua các vòi phun và sau đó ép đẳng nhiệt nóng ở 1250 o C, - ép profile để đồng nhất cấu trúc và quy định các kích thước đường kính hạt nhất định ở 1250 o C, - ép nóng ở trạng thái ứng suất đa trục và 1100 o C. Các mẫu được xử lý theo hướng có độ bền cao hơn rõ ràng, trong khi vật liệu thu được bằng cách ép biên dạng có độ bền giảm hoặc rất thấp. Bảng 2 sau đây cho thấy độ bền kéo 0,2% trong thử nghiệm áp suất đối với các hợp kim khác nhau cũng như đối với NIAI. Khả năng chống rão (tính bằng MPa) của các hợp kim được nghiên cứu trong thử nghiệm áp suất (độ chống rão ở trạng thái ổn định thứ cấp là hàm của tốc độ kéo [tính bằng 1/s] ở 1000 o C và 1100 o C được trình bày trong Bảng 3. Khả năng chống rão của các hợp kim này cao hơn khả năng chống rão của các pha liên kim tương đương, ví dụ, cao hơn khả năng chống rão của hợp kim NiAl nhị phân hoặc NiAI-Cr tương ứng. Bảng 4a đưa ra so sánh về thử nghiệm độ bền kéo 0,2% (tính bằng MPa) của. một siêu hợp kim thông thường, hợp kim NiAl nhị phân và hợp kim NiAI-Ta-Cr. Với độ bền kéo 0,2%, hợp kim theo sáng chế là vượt trội ở nhiệt độ trên 1000 o C. So sánh khả năng chống rão ở trạng thái ổn định ở 10 -7 1. /s (tính bằng MPa) ) trong thử nghiệm áp suất của siêu hợp kim, hợp kim nhị phân NiAl và hợp kim NiAI-Ta-Cr đã phát triển được thể hiện trong bảng 4b sau: Ở đây chữ viết tắt n.o. có nghĩa là giá trị chưa được xác định. So với các siêu hợp kim thông thường, hợp kim NiAl-Ta-Cr có ưu điểm là nó còn có đủ độ bền trên 1050 o C - 1100 o C. Trong hợp kim này không có sự giảm độ bền đột ngột, điều này có thể được giải thích là do sự phân hủy của pha được tăng cường. Bảng 5 cho thấy sự so sánh về giá trị K IC của các loại gốm sứ khác nhau được biết đến từ dữ liệu công nghiệp, cũng như hợp kim NiAI-Ta-Cr luyện kim bột. Độ dẻo dai của hợp kim liên kim loại dựa trên NiAl tốt hơn đáng kể so với dữ liệu đo được đối với NiAl và SiC nhị phân. Hợp kim có khả năng chống oxy hóa tốt ở mức 510 -14 g 2 cm -4 s, do đó bằng hoặc thậm chí tốt hơn khả năng chống oxy hóa của NiAl nhị phân. Do đó, trái ngược với siêu hợp kim, ở nhiệt độ cao không cần lớp bảo vệ, chẳng hạn như làm bằng vật liệu gốm. Điều này giúp loại bỏ vấn đề kết nối giữa các thành phần gốm và kim loại. Ngoài ra còn có đủ khả năng chống sốc nhiệt. Ở 1350 o C, hợp kim đạt được 500 chu kỳ nhiệt độ mà không làm hỏng vật liệu.

Khẳng định

1. Một hợp kim liên kim dựa trên niken-nhôm, chứa chủ yếu là NiAl pha nhị phân, cũng như crom và tantalum, tổng tỷ lệ crom và tantalum lên tới 12%.% và ít nhất một nguyên tố bổ sung tùy chọn được chọn từ nhóm chứa sắt, molypden, vonfram, niobium và hafnium với tỷ lệ tương ứng lên tới 1 at.% và tổng số không quá 3 at.%. 2. Hợp kim theo điểm 1, có đặc điểm là nó chứa 70 - 95 at.% pha nhị phân NiAl, đặc biệt là 85 - 90 at.%. 3. Hợp kim theo điểm 1 hoặc 2, đặc trưng ở chỗ nó chứa 0,3 - 3,8 12 at.% tantalum và 1,0 - 9,0 at.% crom. 4. Hợp kim theo điểm 3, có đặc điểm là nó chứa 0,3 - 0,9 at.% tantalum và 1.0 - 3.0 at.% crom. 5. Hợp kim theo điểm 3, đặc trưng ở chỗ nó chứa 1,7 - 3,0 at.% tantalum và 6,0 - 9,0 at.% crom. 6. Một hợp kim theo bất kỳ đoạn nào trước đó, đặc trưng ở chỗ nó chứa tantalum và crom theo tỷ lệ 1: 3 hoặc ít hơn. 7. Hợp kim theo bất kỳ đoạn nào trước đó, đặc trưng ở chỗ trên ít nhất một số ranh giới hạt của NiAl có lớp lắng đọng pha Laves thô và bên trong ít nhất một số hạt nhôm-niken có lớp lắng đọng lớp Laves hạt mịn pha và crom. 8. Hợp kim theo điểm 7, đặc trưng ở chỗ cấu trúc của nó chứa 5 - 11 vol. % kết tủa của pha Laves thô ở ranh giới hạt và 3 - 10% kết tủa của pha Laves hạt mịn và -crom trong NiAl. 9. Hợp kim theo điểm 8, đặc trưng ở chỗ cấu trúc của nó chứa khoảng 11 vol. % lượng mưa của pha Laves ở ranh giới hạt và khoảng 10% lượng mưa trong pha NiAl nhị phân. 10. Hợp kim theo bất kỳ điểm nào trước đây, đặc trưng ở chỗ nó được sử dụng làm vật liệu để sản xuất các bộ phận của tuabin khí, chẳng hạn như cánh quạt của tuabin khí và cánh dẫn hướng của tuabin khí. 11. Hợp kim theo bất kỳ đoạn nào trước đó, đặc trưng ở chỗ nó được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm có độ bền kéo 0,2% ở nhiệt độ phòng trên 600 MPa, ở 800 o C - trên 200 MPa và ở 1000 o C - trên 90 MPa, độ nhớt K tối thiểu 7 MPa/m, khả năng chống oxy hóa khoảng 5 10 -14 g 2 cm -4 s và khả năng chống sốc nhiệt tốt.

Bằng sáng chế tương tự:

Sáng chế liên quan đến luyện kim hợp kim, cụ thể là sản xuất hợp kim gốc niken chịu nhiệt dùng để sản xuất các bộ phận, chẳng hạn như cánh tuabin khí, hoạt động trong thời gian dài ở nhiệt độ cao (1000-1100°C) bằng cách sử dụng phương pháp kết tinh định hướng và phương pháp đúc đơn tinh thể.

Sáng chế đề cập đến phương pháp xử lý nhiệt các siêu hợp kim gốc niken có thành phần hóa học,% trọng lượng sau: Cr 11-13, Co 8-17, Mo 6-8, Ti 4-5, Al 4-5, Nb 1,5 , Hf 1 , C, B, Zr mỗi loại 510-4, Ni - phần còn lại lên tới 100, hoặc Cr 12-15, Co 14,5-15,5, Mo 2-4,5, W 4,5, Al 2,5-4 , Ti 4-6 , Hf 0,5, C 110-4-310-4, B 110-4-510-4, Zr 210-4-710-4, Ni - phần còn lại lên tới 100

Các tiếp điểm kim loại cho phép theo GOST 9.005-72

Bất cứ thợ điện nào cũng biết rằng không nên xoắn dây đồng và dây nhôm lại với nhau. Thanh nối đất bằng đồng hoặc giá đỡ bảng bằng đồng không vừa vặn với vít mạ kẽm mua ở cửa hàng phần cứng gần nhất - sự ăn mòn có thể phá hủy tiếp điểm điện. Một bộ phận bằng nhôm trần thường có thể dần dần biến thành bụi nếu ngay cả khi đặt điện áp thấp vào nó.

Hầu hết mọi thứ về các điểm tiếp xúc kim loại với kim loại được phép đều được viết theo tiêu chuẩn GOST của Liên Xô, nhưng giờ đây việc tìm kiếm thông tin về các kết nối trong các tài liệu cũ có thể rất bất tiện. người làm phiền @teleghost thu thập tất cả dữ liệu trong một bảng.

Chữ "A" có nghĩa là "giới hạn cho phép trong điều kiện khí quyển." Định nghĩa của khái niệm này từ GOST nằm trong phần tiết lộ.

Các điểm tiếp xúc này có thể được sử dụng trong các sản phẩm có đặc điểm thiết kế và điều kiện vận hành cho phép định kỳ thay mới lớp bảo vệ bề mặt tiếp xúc bằng cách bôi chất bôi trơn bảo quản hoặc làm việc, lớp phủ sơn hoặc với điều kiện là hư hỏng do ăn mòn đối với vật liệu tiếp xúc có thể chấp nhận được trong thời hạn sử dụng được chỉ định của sản phẩm.

Một vài lời về kim loại.

Thép Cink- Là lao động chủ yếu của nền kinh tế quốc dân. Ở dạng phần cứng khác nhau, "mạ điện" được tìm thấy thường xuyên hơn trong các cửa hàng vật liệu xây dựng, ví dụ như thép không gỉ. Vỏ PC nhà máy, hộp công nghệ và tủ đựng thiết bị thường được làm bằng thép cán nguội mạ kẽm có độ dày khoảng 1 mm.

Thép không gỉ- nữ hoàng của các loại thép: chắc chắn, dẻo, chống ăn mòn, dẫn điện, trông rất ngầu. Quá chặt để cắt và uốn ở nhà ở quy mô công nghiệp. Thép không gỉ crom và crom-niken tương thích kém về điện với kẽm và thép “trần”, nhưng chúng mang lại khả năng tiếp xúc đáng tin cậy với đồng mà không cần sự trợ giúp của thiếc. Nhôm và thép hợp kim thấp nitrided, oxy hóa và photphat có khả năng tương thích hạn chế trong điều kiện khí quyển tiêu chuẩn. Thép không gỉ loại A2 không có “từ tính”, nhưng cũng có những loại thép không gỉ có đặc tính từ tính. Tính chất từ không ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ.

Nhôm và hợp kim của nó được anod hóa (có lớp bảo vệ) và thông thường (không anodized). Nhôm rất dễ gia công tại nhà, nhưng bạn cần lưu ý đến khả năng ăn mòn. Không sử dụng nhôm trần làm dây dẫn, ngay cả ở điện áp thấp, nếu không dòng điện sẽ từ từ biến bộ phận đó thành bụi. Các bộ phận bằng nhôm và duralumin được gia công trong xưởng được chứng minh là hoàn toàn đẳng thế (dòng điện cảm ứng từ trường có vẻ ổn, chúng cũng có thể được nối đất). Nhôm tương thích với lớp phủ kẽm, nhưng khi tiếp xúc với thép đồng, thép trần hoặc thép mạ niken thì cần có "miếng đệm" bằng thiếc. Sự tiếp xúc của nhôm với thép không gỉ trong điều kiện khí quyển được cho phép ở một mức độ hạn chế. Để đơn giản, chúng ta có thể cho rằng khi tiếp xúc với các kim loại và lớp phủ khác, nhôm sẽ tự ăn mòn mà không cần sự trợ giúp của điện bên ngoài.

Đồng mềm và bị oxy hóa khá khó chịu trong không khí, vì vậy các sản phẩm bằng đồng được bọc trong một lớp vỏ kín hoặc đánh vecni. Các tấm đồng thau dùng cho thắt lưng của binh lính và giá đỡ cho bảng mạch in điện tử chống lại quá trình oxy hóa tốt hơn và trông ngon miệng hơn đồng xanh, đặc biệt nếu chúng được đánh bóng định kỳ (tất nhiên là tôi đang nói về các tấm bảng). Đồng thời, cả đồng và hợp kim của nó với kẽm (đồng thau) đều không “thân thiện” với kẽm nguyên chất và lớp phủ của nó. Nhưng đồng được kết hợp với crom, niken và thép không gỉ. Và nếu bạn cầm bất kỳ thiết bị đầu cuối nào trên tay thì có thể nó được làm bằng đồng đóng hộp (mạ thiếc).

Thiếc tương đối chống ăn mòn (trong điều kiện phòng) và tương thích về điện với hầu hết mọi thứ ngoại trừ gang, thép hợp kim thấp, thép cacbon và magie. Bạn không nên hàn thiếc và berili; hãy cẩn thận khi lắp ráp lò phản ứng hạt nhân tại nhà. Thiếc được sử dụng để biến một tiếp điểm điện không được chấp nhận thành một tiếp điểm có thể chấp nhận được, tức là. như một “miếng đệm”. Thiết bị đầu cuối bằng đồng đóng hộp là một ví dụ tuyệt vời.

Không nên sử dụng thiếc ở nhiệt độ thấp - cái gọi là thiếc đã được biết đến từ thế kỷ trước. “bệnh dịch thiếc” - một sự biến đổi đa hình của cái gọi là. “thiếc trắng” đến “xám” (b-Sn → a-Sn), trong đó kim loại vỡ vụn thành bột màu xám. Nguyên nhân của sự phá hủy là do thể tích riêng của kim loại tăng mạnh (mật độ b-Sn lớn hơn mật độ a-Sn). Quá trình chuyển đổi được tạo điều kiện thuận lợi khi thiếc tiếp xúc với các hạt a-Sn và lây lan như một “căn bệnh”. Bệnh dịch hạch có tốc độ lây lan cao nhất ở nhiệt độ -33°C; chì và nhiều tạp chất khác làm trì hoãn nó. Do “bệnh dịch” năm 1912 phá hủy các bình chứa nhiên liệu lỏng hàn thiếc, đoàn thám hiểm của R. Scott tới Nam Cực đã bị tiêu diệt.

Nikenđược bao phủ bởi những chiếc ốc vít “máy tính” sáng bóng. Lớp phủ này tương thích với đồng và đồng thau, đồng thau, thiếc, crom và thép không gỉ. Niken không tương thích với kẽm và nhôm (đối với nhôm, tiếp xúc với thép không gỉ sẽ tốt hơn, xem bên dưới).

Đặc điểm ăn mòn của phi kim loại. Phụ lục 3b của GOST 9.005-72:

Khả năng ăn mòn của vật liệu hữu cơ được xác định bởi hoạt động của các sản phẩm lão hóa được giải phóng.
- Khả năng ăn mòn mạnh của phenoplast, aminoplast, nhựa xốp và chất kết dính formaldehyde được xác định bằng việc giải phóng formaldehyde và khả năng oxy hóa nó thành axit formic và hexamine, những chất này có thể là nguồn tạo ra amoniac.
- Khả năng ăn mòn của vật liệu gỗ được xác định bằng cách giải phóng dung dịch axit axetic và axit formic.
- Khả năng ăn mòn của vật liệu epoxy được xác định bởi sự hiện diện của clo tự do và hydro clorua, axit cacboxylic và dicarboxylic trong chúng.
- Khả năng ăn mòn của các sản phẩm cao su được xác định bởi hàm lượng lưu huỳnh và các hợp chất của nó, hợp chất hydro với halogenua và các hợp chất hữu cơ có đặc tính oxy hóa.
Vật liệu polyme thu được từ phản ứng ngưng tụ (epoxy, polyester, v.v.) có độ ăn mòn lớn nhất trong thời gian đóng rắn. Không nên thực hiện quá trình bảo dưỡng trong không gian hạn chế của kết cấu.
Việc chiếu xạ phi kim loại bằng bức xạ ion hóa (tia cực tím, chiếu xạ gamma, v.v.) có thể làm tăng tính ăn mòn của nó.
Khả năng ăn mòn của phi kim loại khi tiếp xúc trực tiếp với kim loại được xác định bởi tính thấm nước và oxy của nó. Giá trị độ thấm nước và oxy của một số phi kim loại được cho trong Bảng 4 và 5.

Ba loại đầu tiên là kim loại làm tiền xu chính, mặc dù đã có một số nỗ lực sử dụng một số kim loại khác để làm tiền xu từ thời cổ đại. Ở Byzantium cổ đại, ở Trung Quốc và Nhật Bản thời trung cổ, tiền sắt đã được sử dụng. Trong những năm cuối của Cộng hòa La Mã, ở Trung Quốc thế kỷ IX-X. Tiền xu làm bằng chì được tìm thấy ở Eki và trên các đảo Sicily, Java, Borneo và Sumatra - được làm bằng thiếc. Ở Bactria cổ đại, tiền xu được làm từ hợp kim đồng-niken gần như hiện đại chứa 20% niken; thành phần này tương ứng với các mỏ quặng tự nhiên mà từ đó kim loại được nấu chảy.

Vào cuối thế kỷ 19, kim loại thứ tư, niken, đã được thêm vào ba kim loại làm tiền xu chính. Kim loại này được phát hiện vào năm 1751 bởi nhà khoáng vật học người Thụy Điển Axel Frederik Kronstedt (1722−1765). Ông kiểm tra quặng màu nâu đỏ. Màu sắc của nó giống với đồng, và khi những người thợ mỏ thời trung cổ ở Đức không thể nấu chảy kim loại từ loại quặng này, họ đã gọi nó là “kupfernickel”, tức là “đồng của quỷ” (từ tiếng Đức. Kupfer- đồng và Niken- linh hồn núi ác, hay gnome). Nhân tiện, một lần bằng tiếng Nga (ví dụ: trong “Cơ bản về hóa học” của Mendeleev), họ đã viết “nikkel” theo mẫu tiếng Đức. Canada là một trong những quốc gia khai thác niken hàng đầu thế giới. Và vào năm 1951, để kỷ niệm 200 năm phát hiện ra kim loại quan trọng này đối với đất nước, một đồng xu niken 5 xu đã được phát hành ở Canada. Cơm. 1. Đồng xu 5 xu niken (Canada) Tại Hoa Kỳ, đồng xu 5 xu theo truyền thống được gọi là “niken”, mặc dù trên thực tế chúng được đúc từ hợp kim đồng-niken, chỉ chứa 25% niken (Hình 2) . Nhưng 15% niken đã che lấp hoàn toàn màu đồng trong hợp kim, khiến nó có màu trắng tinh khiết. Đồng xu đồng-niken đầu tiên ở Hoa Kỳ có mệnh giá khác - ba xu; chúng thay thế đồng xu ba xu bằng bạc trước đó và được đúc từ năm 1865 đến năm 1889. Điều thú vị là vào ngày 8 tháng 10 năm 1942, “đồng xu không chứa niken” xuất hiện được lưu hành ở Hoa Kỳ - chúng chứa 56% đồng, 9% mangan và... 35% bạc! Lý do rất đơn giản: vào cuối năm 1941, Hoa Kỳ bước vào Thế chiến thứ hai và quân đội cần một lượng lớn niken để chế tạo áo giáp thép. Những đồng tiền như vậy được đúc cho đến năm 1945. Có thể tiết kiệm được bao nhiêu niken? Chỉ riêng năm 1941, 300.152.000 đồng xu 5 xu đã được đúc, mỗi đồng nặng 5 g và tổng cộng 1.500,76 tấn, trong đó niken nguyên chất chiếm hơn 375 tấn. Điều này giúp sản xuất gần 10 nghìn tấn áo giáp Krupp!

Cơm. 3. Đồng xu ba xu làm từ hợp kim đồng-niken được đúc lần đầu tiên ở Thụy Sĩ vào năm 1850.

Và từ niken - ở Đế quốc Áo-Hung từ năm 1892 (10 và 20 địa ngục). Tiền xu làm từ niken gần như nguyên chất (99%) được đúc vào năm 1923-1943 ở Ý (hai lire) và tiền xu một lira, 50, 25 và 20 centesimo chứa 97,5% niken trong các năm khác nhau. Vào thế kỷ XX, tiền niken được đúc ở nhiều nước - Bỉ, Pháp, Thụy Sĩ, Đức, Hungary, Luxembourg, Hà Lan, v.v.

Cơm. 5. Một lira 1922 Tại Đế quốc Nga, nhà vật lý nổi tiếng, người đã phát hiện ra mạ điện, học giả Boris Jacobi, đã ủng hộ việc đúc đồng xu niken. Ông đại diện cho Nga trong ủy ban quốc tế để phát triển các đơn vị đo lường, trọng lượng và tiền xu chung. Theo yêu cầu của ông, vào năm 1871, các mẫu thử nghiệm của đồng xu được đề xuất đã được đúc tại Sở đúc tiền Brussels. Tuy nhiên, Bộ Tài chính đã bác bỏ đề xuất này cũng như các đề xuất tiếp theo đến từ Anh, Pháp và Đức. Vào đầu thế kỷ 20, quặng niken giàu có đã được phát hiện ở Nga, và đề xuất bắt đầu đúc tiền xu niken được đưa ra vào năm 1911, hiện nay là từ Sở đúc tiền St. Petersburg. Nhưng cuộc chiến bắt đầu đã sớm chôn vùi sáng kiến này. Tiền xu từ hợp kim đồng-niken bắt đầu được đúc ở Liên Xô chỉ vào năm 1931. Thành phần của hợp kim đã thay đổi với việc thiết kế lại đồng xu của Liên Xô vào năm 1961. Do đó, một phân tích về hợp kim của đồng xu 20 kopeck năm 1978 cho thấy nó chứa 52,77% đồng, 31,72% kẽm, 11,40% niken, 3,85% mangan và 0,26% sắt.

Cơm. 6. Đồng xu niken bằng chứng năm 1871

Cơm. 8. Hai mươi kopecks 1931 Đồng xu nhôm rất nhẹ, rẻ và trông đẹp, nhưng chỉ khi chúng còn mới. Nhôm mềm nhanh chóng bị mòn, dễ bị ăn mòn và đồng xu trở nên khá khó coi. Đồng xu nhôm đã được đúc (và ở một số nơi vẫn được đúc) ở CHDC Đức, Ba Lan, Tiệp Khắc, Albania, Hungary, Mông Cổ, Áo và một số quốc gia khác.
Cơm. 9. Bên phải là đồng xu nhôm không lưu hành (Cuba, 5 centavos, 1971), bên trái là đồng xu nhôm bị ăn mòn (Pháp, 2 franc, 1943) Một câu chuyện đáng kinh ngạc đã xảy ra với đồng xu nhôm của Ý. (Nói đúng ra, chúng được đúc không phải từ nhôm nguyên chất mà từ hợp kim italma- từ “Ý”, “nhôm” và “magie”, nhưng hợp kim này chứa 96,2% nhôm và chỉ 3,5% magie và 0,3% mangan.) Tiền xu được đúc từ quyền này ở Cộng hòa Ý thời hậu chiến với mệnh giá nhỏ nhất : 1, 2, 5 và 10 lire. Như đã đề cập ở bài viết đầu tiên về tiền xu làm bằng vàng, bạc và đồng, giá kim loại trong đồng tiền từng tương ứng với mệnh giá. Cái gọi là sự xuống cấp của tiền xu đã được biết đến khi những người cai trị ác ý hạ thấp tiêu chuẩn của kim loại quý. Nhưng lịch sử cũng biết chính xác những trường hợp ngược lại, khi giá trị của kim loại vượt quá mệnh giá của đồng xu. Theo quy luật, điều này là do lạm phát và sự chậm chạp của các quan chức không ngừng đúc tiền kịp thời, như người ta nói, bị thua lỗ. Ở Ý vào những năm 1970 của thế kỷ XX, tình trạng thiếu tiền xu trầm trọng xảy ra - những mệnh giá nhỏ nhất gần như biến mất khỏi lưu thông. Hóa ra là một số công ty đã mua những đồng xu giá rẻ này, kim loại của chúng có giá trị cao hơn mệnh giá và sử dụng chúng cho nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn như làm nền cho các nút - điều này rẻ hơn so với việc dập cốc từ nhôm rẻ tiền. . Do đó, chính phủ Ý đã thực hiện các biện pháp khẩn cấp để đúc hàng loạt đồng xu nhỏ. Vì vậy, nếu vào năm 1970, 3,1 triệu đồng 5 lire được đúc, thì vào năm 1972 - đã là 16,4 triệu, và năm 1973 - 28,8 triệu! Và mặc dù vào năm 1976, đồng lira chỉ có giá trị 0,0012 đô la Mỹ, tức là nó không thể mua được bất cứ thứ gì, việc đúc tiền hàng loạt các đồng tiền nhỏ vẫn tiếp tục gần như cho đến khi chuyển sang đồng euro vào năm 2002. Như thể để chế nhạo, một hình tượng dồi dào được miêu tả trên đồng xu một lira. Công bằng mà nói, cần phải nói rằng việc lưu hành đồng xu nhôm vào cuối thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21 tất nhiên là rất khiêm tốn. Vì vậy, vào năm 2001, chỉ có 110 nghìn đồng xu 5 lira được đúc, nhưng không phải để lưu thông mà dành cho các nhà sưu tập - với chất lượng được cải thiện.

Ilya Leenson,
Bằng tiến sĩ. hóa học. Khoa học, Phó Giáo sư, Trường Cao đẳng Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga

1 Tóm tắt 2

2 Giới thiệu 3

3 Đặc điểm bộ phận 4

4 Lựa chọn phương pháp mạ niken 5

4.2 Phương pháp điện phân 5

4.2 Phương pháp hóa học 5

5 Yêu cầu đối với lớp phủ và lựa chọn độ dày của lớp phủ 6

6 Lựa chọn thực hiện quy trình công nghệ 7

7 Lý thuyết quá trình mạ niken điện phân 8

8 Lựa chọn giải pháp 10

9 Lựa chọn các thao tác kỹ thuật cơ bản 12

9.1 Tẩy dầu mỡ bằng hóa chất 12

9.2 Tẩy dầu mỡ điện hóa 13

9.3 Khắc 13

9.4 Làm sáng 14

9.6 Mạ niken điện phân 14

9.7 Xả 14

10 Sơ đồ quy trình 16

11 Thành phần giải pháp và phương thức hoạt động 17

12.1 Tính toán kích thước của giá treo và bể hóa chất

mạ niken 19

12.2 Tính toán quỹ thời gian vận hành thiết bị 21

12.3 Khối lượng sản xuất hàng năm của một bể hóa chất

mạ niken 22

12.4 Tiêu thụ hóa chất 22

12.5 Giải pháp điều chỉnh 24

12.6 Lượng nước tiêu thụ 28

12.7 Lượng nước tiêu thụ để giặt 30

13 Tài liệu tham khảo 33

2 Giới thiệu

Việc sử dụng hợp kim nhôm để sản xuất các bộ phận máy móc ngày càng tăng hàng năm do một số tính chất đặc biệt của nhôm (nhẹ, dễ uốn khi dập, chống ăn mòn (trong không khí, nhôm ngay lập tức được phủ một lớp màng Al bền). 2 O 3, giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa tiếp theo), tính dẫn nhiệt cao, các hợp chất của nó không độc hại. Nhưng nhôm có một nhược điểm đáng kể - độ cứng thấp (100-150 MPa), do đó bề mặt của các bộ phận chịu ma sát nhanh. Do đó, việc làm cứng bề mặt của các bộ phận làm bằng hợp kim nhôm bằng cách phủ một lớp kim loại khác cứng hơn có tầm quan trọng thực tế rất lớn về mặt thực tế. quan tâm, đặc biệt là sau khi xử lý nhiệt.

Lớp phủ niken được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau vừa là lớp con vừa độc lập cho các mục đích bảo vệ, trang trí và đặc biệt. Chúng được đặc trưng bởi độ cứng, khả năng chống ăn mòn đáng kể và độ phản xạ tốt (58 - 62%), điện trở suất 8,3-10 -2 Ohm m.

Lớp phủ niken được sử dụng trong công nghiệp để bảo vệ, trang trí và hoàn thiện các sản phẩm và bộ phận của máy móc, thiết bị và dụng cụ; để bảo vệ chống ăn mòn ở nhiệt độ cao và trong môi trường đặc biệt (kiềm, một số axit), làm lớp con trung gian để áp dụng các lớp phủ khác cho thép nhằm đảm bảo độ bám dính mạnh của lớp phủ với lớp nền, nhằm tăng khả năng chống mài mòn của các bề mặt cọ xát.

Hiện nay có hai phương pháp phủ niken được sử dụng là điện hóa và hóa học. Chỉ với sự trợ giúp của mạ niken hóa học, người ta mới có thể có được lớp phủ cho các bộ phận có cấu hình phức tạp. Bằng cách đưa vào các chất phụ gia vô cơ có chứa phốt pho và boron, có thể điều chỉnh độ cứng của lớp phủ thu được, điều này rất quan trọng đối với các bộ phận làm bằng hợp kim nhôm. Cần lưu ý rằng lớp phủ thu được từ mạ niken hóa học có khả năng chống ăn mòn cao.

3 Đặc điểm phần

Thân của thiết bị vô tuyến điện tử được chế tạo bằng phương pháp phay và làm bằng hợp kim nhôm D16 được chọn làm bộ phận để phủ.

Bộ phận được phủ cả bên ngoài và bên ngoài; đặc điểm là có nhiều lỗ khác nhau để thoát dây và kết nối bằng bu lông.

Vỏ này với thiết bị điện tử vô tuyến sau đó được bịt kín bằng cách sử dụng kết nối bắt vít hoặc hàn ở nhiệt độ thấp. Để đảm bảo thiết bị hoạt động đáng tin cậy, lớp phủ phủ lên thân máy phải có khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn, độ cứng tối ưu và có độ dày đồng đều.

Thông thường, vỏ làm bằng hợp kim nhôm phải được mạ niken, sau đó áp dụng các lớp phủ chức năng khác, chẳng hạn như lớp phủ thiếc, bismuth và bạc.

Kích thước phần:

l=5,4cm 2 , h=8,8cm 2 , b=1,3cm 2

Vì phần được phủ cả từ bên ngoài và từ bên trong nên diện tích che phủ của một phần sẽ bằng:

S bìa =168 cm 2

4 Lựa chọn phương pháp mạ niken

Có hai cách có thể để áp dụng lớp phủ niken:

4.1 Phương pháp điện phân

Phương pháp điện phân là việc áp dụng lớp phủ niken lên bề mặt của sản phẩm điện phân dưới tác động của dòng điện. Ưu điểm của phương pháp này là độ dày của lớp phủ được kiểm soát rõ ràng và mức tiêu hao kim loại phủ là tối thiểu. Ngoài ra, bằng cách chọn loại chất điện phân và chế độ lắng đọng, có thể thu được cặn có cấu trúc, hình dáng mong muốn và có các tính chất cơ học khác nhau. Nhược điểm của mạ niken điện phân là sự lắng đọng niken không đồng đều khi áp dụng cho bề mặt phù điêu, cũng như không thể phủ các lỗ và khoang hẹp và sâu.

4.2 Phương pháp hóa học

Trong phương pháp hóa học, sản phẩm cần phủ được đặt trong dung dịch nước chứa muối kim loại hòa tan và chất khử. Một lớp kim loại được lắng đọng trên bề mặt sản phẩm.

Lớp phủ lắng đọng trong quá trình mạ niken điện phân không phải là niken nguyên chất như trong mạ điện mà bao gồm hợp kim của niken và phốt pho. Lớp phủ bằng hợp kim này không có gì giống với lớp phủ bằng niken nguyên chất, cả về tính chất ăn mòn cơ lý và hóa học.

Lớp phủ có thể được áp dụng cho các sản phẩm có cấu hình phức tạp với độ đồng đều cao. Nó có thể được áp dụng cho các khoang và rãnh bên trong của sản phẩm, điều này gần như không thể đạt được bằng ứng dụng mạ điện.

Phạm vi ứng dụng rộng rãi của lớp phủ niken-phốt pho lắng đọng hóa học được giải thích bởi tập hợp các đặc tính hữu ích ấn tượng của nó: độ cứng từ 6000 đến 10000 MPa, khả năng chống ăn mòn cao, chống ma sát (mòn thấp trong quá trình ma sát khô), khả năng che chắn điện từ tần số cao. bức xạ, điện trở tiếp xúc thấp trên các tiếp điểm điện, khả năng hàn tốt.

Các tính chất cơ học của mạ niken không phụ thuộc vào độ dày: ví dụ, lớp phủ có độ dày 1 micron và 100 micron có khả năng chống mài mòn cụ thể như nhau.

Trong trường hợp này, nên sử dụng mạ niken hóa học sẽ tốt hơn. Điều này là do thực tế là bộ phận này có cấu hình phức tạp (có lỗ, hốc, hốc) và cũng cần có lớp phủ cả bên ngoài lẫn bên trong.

5 Yêu cầu về lớp phủ và lựa chọn độ dày

Độ dày của lớp phủ được thiết lập tùy thuộc vào điều kiện vận hành, mục đích của lớp phủ theo tài liệu quy định và kỹ thuật, cũng như phương pháp áp dụng lớp phủ.

Vì bộ phận của chúng ta phải được phủ một lớp phủ chức năng nên lớp phủ phải có độ dày đồng đều, đồng thời mang lại khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn và độ cứng của kim loại cơ bản trong các điều kiện vận hành.

Theo GOST 9.303-84, độ dày lớp phủ tối thiểu phải là 9 micron. Độ dày lớp phủ tối đa cho phép là 15 micron. Độ dày trung bình của niken thu được trong bể mạ niken là 15 micron.

6 Lựa chọn thực hiện quy trình công nghệ

Có ba cách để thực hiện quy trình công nghệ mạ niken hóa học, khác nhau tùy thuộc vào loại thuốc thử được chọn làm chất khử.

1) phương pháp hypophotphit, đặc trưng bởi sự giải phóng chung photpho vào lớp phủ niken;

2) phương pháp borohydrit, trong đó boron, một phần của lớp phủ, được giải phóng;

3) phương pháp hydrazine, trong đó niken được lắng đọng với lượng tạp chất ít nhất.

Cho đến nay, chỉ có phương pháp hypophosphite được ứng dụng công nghiệp. Điều này là do phương pháp phủ borohydride có đặc điểm là môi trường có tính kiềm cao (pH>13), sẽ dẫn đến sự hòa tan của nhôm.

Mặc dù thực tế là phương pháp hydrazine có thể thu được lớp phủ niken chất lượng cao, nhưng việc sử dụng nó thực tế không phổ biến, do tốc độ lắng đọng của niken thấp, thành phần chính (hydrazine) thực tế không có sẵn trên thị trường, phương pháp này rất hữu ích. yêu cầu tuân thủ các quy định an toàn, bởi vì Nếu điều kiện hoạt động bị vi phạm, có thể phát nổ.

Nên tiến hành lắng đọng hóa học niken lên hợp kim nhôm bằng dung dịch natri hypophotphit. Lớp phủ lắng đọng có bề ngoài kim loại bán sáng bóng, cấu trúc vô định hình và là hợp kim của niken và phốt pho.

7 Lý thuyết về quá trình mạ niken điện phân

Cơ chế khử ion niken với sự trợ giúp của hypophotphit có bản chất điện hóa, trong khi trên bề mặt chất xúc tác - bazơ, giai đoạn oxy hóa anốt của chất khử (5.1) và giai đoạn catốt của quá trình khử niken ( 5.6) và hydro (5.3) xảy ra đồng thời (liên hợp).

Giai đoạn anốt của quá trình oxy hóa hypophotphit - phản ứng của natri hypophotphit với nước - được biểu diễn bằng việc bổ sung ion OH¯ từ phân tử nước vào vị trí đứt liên kết

P – H trong phân tử natri hypophotphit. Phản ứng này, được hỗ trợ bởi hoạt động xúc tác của bề mặt niken, có thể được biểu thị bằng phương trình sau:

H 2 O ↔ H + + OH¯, (5.1)

H 2 PO 2 ¯ + OH¯→ H 2 PO 3 ¯ + H + e.

Một electron được giải phóng từ anion hypophotphit có thể được chuyển qua bề mặt kim loại thành ion hydro và chuyển nó thành ion nguyên tử:

N + + e → N. (5.3)

Hai nguyên tử hydro, một trong số đó được hình thành từ liên kết P–H của anion hypophotphit và nguyên tử còn lại từ nước, kết hợp với nhau để tạo thành hydro phân tử.

Alnwick (tiếng Anh Alnwick, ˈ listen [ˈænɨk]) là một thị trấn chợ nhỏ ở phía Đông Bắc nước Anh thuộc quận Northumberland.
Hợp kim của Fe với Ni và Al
Hợp kim từ cứng
Hợp kim nhôm-niken
Hợp kim làm nam châm vĩnh cửu
Hợp kim làm nam châm vĩnh cửu
Hợp kim từ tính
Hợp kim để sản xuất không thay đổi nam châm
Hợp kim sắt với niken và nhôm
Hợp kim từ tính của sắt, niken, nhôm
(từ nhôm và niken) hợp kim cứng từ tính Fe (bazơ) với Ni (20-34%) và Al (11-18%), đôi khi có thêm Cu, Co, Si, Ti

Yuval Avital (Jerusalem, 1977) là một nhạc sĩ, nhà soạn nhạc và nghệ sĩ guitar người Israel.
Hợp kim nhôm
Hợp kim nhôm được sử dụng trong hàng không
Hợp kim nhẹ
Hợp kim nhôm có độ dẻo cao
Hợp kim nhôm cho máy bay
Hợp kim nhẹ cho lớp lót có cánh
Hợp kim, nhôm loại máy bay
Nhôm hàng không

Cupronickel (Melchior của Đức, bị bóp méo từ Maillot-Chorier của Pháp) là một hợp kim đồng một pha, chủ yếu là niken, đôi khi có thêm sắt và mangan, được đặt tên theo tên của các nhà phát minh người Pháp đến từ Lyon, Maillot và Chorier, người đã tạo ra hợp kim của họ vào năm 1819. Thông thường, đồng niken chứa 5-30% niken, 0,8% sắt và 0,8% mangan, mặc dù trong một số trường hợp, nó khác với các tỷ lệ này.
Hợp kim trang sức
Hợp kim bộ đồ ăn
Hợp kim đồng-niken
Hợp kim niken-đồng
Hợp kim đồng-niken bạc trắng
Một hợp kim kim loại mạ bạc, hay còn gọi là bạc mới
Một hợp kim đồng-niken nặng tương tự như bạc và được sử dụng rộng rãi làm dao kéo và dụng cụ nấu nướng.
Hợp kim làm thìa và nĩa
Hợp kim không gỉ