Các tính chất, chế tạo và ứng dụng của niken tinh khiết cao (Ni 99,98) ở dạng Băng, Dây và tấm

Tóm lược

thực hiện một quy trình mới để tạo ra niken tinh khiết cao. Loại mới đáp ứng và vượt quá yêu cầu đối với Ni 270. Chìa khóa của quá trình này là sử dụng các tấm cực âm có độ tinh khiết cao hơn là bột niken. Kết quả của độ tinh khiết cao là tính chất đặc biệt và khả năng lặp lại, được sử dụng trong các ứng dụng đầy thách thức, từ cảm biến nhiệt độ và điều khiển, hàn và các sản phẩm hàn, các rào cản khuếch tán trong các kim loại mạ kẽm, các thành phần pin và các tụ điện siêu tụ, các tiếp điểm và các bộ nhiệt kế.

Các loại Niken và Tiêu chuẩn

Niken có độ tinh khiết 99,98% phù hợp với yêu cầu về thành phần được quy định trong các định mức và các tài liệu kỹ thuật như ASTM F3 Lớp 4 (“Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn cho Dây niken cho các ống điện tử”), UNS N02270, W.Nr. 2.4050, Nickel 270, Ni 99,98, và JIS H 4501: 1990 (“Tấm Niken và Dây cho ống điện tử”). Tuy nhiên, mức độ các nguyên tố vi lượng được cho phép theo các tiêu chuẩn này cực kỳ giảm trong hpulcas nickel:

Bảng 1. Các yếu tố dấu vết được cho phép bởi các loại nickel có độ tinh khiết cao.

Yếu tố Dấu vết		Ni 99,98 (hpulcas)	Niken 270	ASTM F3 Lớp 4	W.Nr. 2.4050	JIS H 4501 VNiR / VNiP
C	trọng lượng %	≤ 0,002	0,01	0,02	0,08	0,1
S	trọng lượng %	<0,0002	0.001	0.001	0,005	0,008
Cu	trọng lượng %	<0,00022	0.001	0.001	0,03	0,1
Fe	trọng lượng %	<0,00022	0,03	0,005	0,07	0,2
Mg	trọng lượng %	<0,0001	0.001	0.001	0,04	0,1
Mn	trọng lượng %	<0,0001	0.001	0.001	0,01	0,3
Si	trọng lượng %	<0,0003	0.001	0.001	0,03	0,2
Ti	trọng lượng %	<0.0002	0.001	0.001

Trong khi các tiêu chuẩn cho rằng, lớp niken này được tạo ra bởi luyện kim bột, hpulcas sử dụng một quy trình độc quyền.

Tính chất của Nickel Độ tinh khiết cao

Tiêu chuẩn của Nickel đã có một phạm vi nổi bật của tài sản: kháng creep tốt ² , chống ăn mòn tuyệt vời và hệ số nhiệt độ cao của điện kháng. Niken có độ tinh khiết cao thậm chí còn hiển thị các đặc tính cải tiến đáng kể. Những tính chất này là:

Bảng 2. Tính chất của các loại nickel khác nhau.

10 ^-6 K+6.600+5,300 đến 6,400+4.700 đến +5.800

Thông số	Đơn vị	Mức độ tinh khiết
		Ni 99,98	Ni 99,6	Ni 99,2
Theo dõi các yếu tố
– C	trọng lượng %	<0,002	0,036	0,034
– Al	trọng lượng %	<0.0001	0,005	0,005
– Ti	trọng lượng %	<0.0002	<0,02	0,045
– Si	trọng lượng %	<0,0003	0,07	0,13
– Mn	trọng lượng %	<0.0001	0,01	0,066
– Mg	trọng lượng %	<0.0001	0,01	0,01
Sức căng
– tính khí mềm	Rm [MPa]	300 – 350	370 – 400	370-450
– cứng	Rm [MPa]	600 – 900	590 – 700	590 – 700
Độ giãn (mềm)	%	> 95	25 – 40	10 – 25
Nhiệt độ tái kết tinh	° C	300 – 350	690 – 720	690 – 720
Điện trở	μΩ * cm	7.1	8,0	9,0
Hệ số nhiệt độ điện trở
Nhiệt độ Curie	° C	360 +/- 1	354 – 360	350 – 370

I. Thiếu các yếu tố Dấu vết

Nếu Nickel được chế tạo bằng luyện kim thông thường, C, Si, Al, và / hoặc Ti được đưa vào để làm tan chảy chất tan, Mg và Mn được kết hợp để tạo toàn bộ S. Các yếu tố này được cho là xỉ ra, nhưng vẫn còn một phần trong chất tan .

Si, Al và Ti còn lại trong băng tan thường có dạng oxi hóa, làm cho những phân tử này cực kỳ khó. Do đó, các hạt không biến dạng với tốc độ như kim loại lân cận, dẫn đến các lỗ, khi cuộn lá hoặc bị vỡ dây, khi rút dây mỏng.

Trong quá trình ủ, các nguyên tố vi lượng tách biệt với bề mặt, lớp bên trong và ranh giới hạt. Sự phân chia thành các ranh giới lớp đặc biệt có hại trong các kim loại mạ, vì các pha liên kết giòn làm tổn hại sức bền của liên kết và phân tách độ hỗ trợ.

Nickel có độ tinh khiết cao gần như không có các nguyên tố vi lượng, do đó rất ít sự phân chia xảy ra.

II. Độ mềm mại

Nickel có độ tinh khiết cao trong trạng thái ủ là cực kỳ mềm. Hậu quả của sự mềm mại là:

• Có thể giảm nặng giữa các bước nâng cấp
• Ít hàn xuyên tạm thời cần thiết
• Nếu niken là lớp trên cùng và / hoặc dưới cùng trong vật liệu tổng hợp phủ, độ mềm mại là một yếu tố quan trọng để đạt được độ bền liên kết và liên kết “xanh”. Đây là trường hợp nếu vật liệu cốt lõi là tương đối cứng so với niken, như trường hợp thép không gỉ, titan và thép. Nó thậm chí còn quan trọng hơn nếu lớp lõi là một vật liệu mềm như nhôm hoặc đồng.

Mặc dù Niken có độ tinh khiết cao được tạo ra bởi luyện kim bột có thể được sản xuất với cùng mức độ tinh khiết như dây và dải hpulcas, so sánh các tính chất cơ học cho thấy rằng các sản phẩm nikul hpulcas bao gồm các cathode mềm hơn với tất cả các nhược điểm. Bảng 2 cho thấy sự so sánh các tính chất cơ học khác nhau, như độ bền kéo (Rm), độ kéo dài, sức mạnh sản lượng 0,2% (R0.2) và độ cứng Vickers đối với dây nikel độ tinh khiết hpulcas, đối với dây được sản xuất bằng phương pháp luyện bột.

Bảng 3. Dãy các đặc tính cơ lý điển hình của hpulcas Ni 99,98% Dây và Dây được làm bằng Luyện kim bột.

Điều kiện	Quá trình	R 0.2 [MPa]	R m [MPa]	Độ giãn dài [%]	Độ cứng [HV]
Mềm ủ	quá trình hpulcas	100-200	300-350	> 45	<65
	Luyện kim bột	105-140	345-400	40-45	64-90
Nửa cứng	quá trình hpulcas	> 300	> 450	> 15	> 100
	Luyện kim bột	345-520	413-550	79-86	148-171
Độ cứng full hard	quá trình hpulcas	> 500	600-900	> 5	> 150
	Luyện kim bột	620-690	650-710	12	> 203

III. Nhiệt độ tái kết tinh thấp với độ tinh khiết cao Nickel và điểm nóng chảy của các kim loại khác

Nhiệt độ tái kết tinh thấp:

• là thuận lợi khi niken được làm khô
  Từ 500 ° C trở lên, niken có xu hướng dính, cần thau nung. Kể từ khi niken tinh khiết cao tái kết tinh dưới 500 ° C, nó có thể được chu kỳ ủ. Sự ủ chuông hiệu quả hơn so với ủ liên tục.
• là điều cần thiết nếu niken được phủ một kim loại có điểm nóng chảy thấp
  Các kết hợp giữa các loại nickel cơ bản và magiê hoặc nhôm có thể được phủ, nhưng sau đó chúng không thể ủ ở nhiệt độ thấp do các điểm nóng chảy thấp của Mg hoặc Al. Nhiệt độ tái kết tinh thấp thậm chí còn quan trọng hơn, nếu kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp phản ứng nhiệt với niken khi tan chảy. Hơn nữa, magiê có khuynh hướng tự động bốc cháy; nhiệt độ tự cháy của dải băng magiê là khoảng 473 ° C (746 K, 883 ° F).

Bảng 4. Nhiệt độ tái kết tinh và điểm nóng chảy của các kim loại đã chọn.

Kim loại	Điểm nóng chảy ° C	Kết tinh lại ° C
Ít tinh khiết Nickel		690 – 720
Nickel có độ tinh khiết cao		300 – 350
Magiê	650
Nhôm	660

Khi nhôm hoặc magiê được trang bị cho nickel có độ tinh khiết cao, có thể làm mềm lớp composite.

IV. Chức năng như là rào chắn phân tán

Nếu các kim loại mờ được phơi ở nhiệt độ rất cao, các lớp của nó có thể khuếch tán vào nhau. Đây là trường hợp đối với vàng và đồng, đặc biệt, khi lớp vàng được lắng đọng điện phân và do đó xốp. Hơn nữa, các thành phần của lớp có thể di chuyển từ một lớp này sang lớp khác. Điều này xảy ra với C, nếu thép cacbon cao và thép cacbon thấp được đắp. Nickel có thể được sử dụng như là một interlayer cản trở sự khuếch tán.

V. Tính ổn định

Sự thay đổi đáng kể trong nội dung các nguyên tố vi lượng như lưu huỳnh, cacbon và silic có tác động đáng kể đến tính chất cơ học cũng như điện của niken nguyên chất. Đối với các ứng dụng điện tử có độ chính xác cao như thiết bị điều chỉnh hoặc cảm biến, không chỉ các tính chất cụ thể, mà còn tính tái tạo và tính ổn định của các tính chất là then chốt. Tiêu chuẩn niken không có đặc tính phù hợp. Bằng cách đảm bảo một hàm lượng các thành phần nguyên tố thấp có thể tái sản xuất và tính ổn định của các tính chất.

Bảng 5. Tính ổn định của tài sản

10 ^-6 K+6.600+5,300 đến 6,400+4.700 đến +5.800

Bất động sản	Đơn vị	Mức độ tinh khiết
		Ni 99,98	Ni 99,6	Ni 99,2
Hệ số nhiệt độ điện trở (từ 0 đến 100 ° C)
Nhiệt độ Curie	° C	360 +/- 1	354 – 360	350 – 370

Các ứng dụng

I. Đặc tính của Nickel tinh khiết cao và các ứng dụng của chúng

Bảng 6. Các tính chất của nickel có độ tinh khiết cao, ý nghĩa và cách sử dụng.

99,98%99,2%Số lượng tạp chất giảm đáng kể sẽ ảnh hưởng đến tính chất cơ học của kim loại tinh khiết. Sự phân tách các tạp chất giúp dễ dàng ăn mòn sự ăn mòn và ăn mòn giữa các hạt. Ôxít làm tăng sự chết mòn.Foil, dây mỏng.
Khuôn thủy tinh cho kính chất lượng quang học.
Mở rộng kim loạiHPN có thể được ủ sau khi phủ lên các kim loại với các điểm nóng chảy thấp như Al và Mg.

Bất động sản	Giá trị / đặc điểm		Ý nghĩa	Ứng dụng
	Ni 99,98	Ni 99,2
Độ tinh khiết (Ni-nội dung)	Mục tiêu phát tán
Nội dung C	<20 trang / phút	1000 trang / phút	Carbon kết quả trong nóng-shorting và tăng độ cứng và điện kháng.	Sản phẩm rút ra sâu, như vỏ điện cực
Nội dung S	<2 ppm	50 trang / phút	Phân tách bề mặt các kết quả lưu huỳnh vào sự đổ vỡ do phim sulfur gây ra bởi chất bẩn trên niken tạo thuận lợi cho việc ăn mòn. Sự tách rời ra các ranh giới dẫn đến tình trạng nóng nóng và giảm căng thẳng cơ học.	Sản phẩm dựa vào các bề mặt hoạt tính xúc tác.
Si-nội dung	0,2 ppm	1000 trang / phút	Với sự có mặt của silica (cũng như các oxit Al và Ti), các sản phẩm mỏng bị phơi ra để phá vỡ (dây) hoặc phát triển các lỗ (dải).
Độ bền kéo, MPa	300-350	450	Nickel có độ tinh khiết cao (HPN) có thể bị biến dạng lên đến 98% nếu không có sự ủ trung gian.	Các bộ phận rút nước sâu (như điện cực CCFL); brazing spacer chiếm áp suất nén
Nhiệt độ tái kết tinh, ° C	350	690	Bắt đầu từ khoảng 500 ° C, niken có xu hướng dính, khi ủ chuông. Nhiệt độ ủ HPN thấp hơn nhiệt độ, nơi bắt đầu bám dính.
Điểm Curie, ° C	360 ± 1	354 – 358	Nhiệt độ Curie nhất quán	HPN có thể được sử dụng để cảm nhận nhiệt độ.
Điện trở, μΩ * cm	7.1	9,0	Thành phần niken HPN có thể được giảm kích thước. Ít Joule nóng trong khi sạc và xả pin.	Bộ thu dòng điện trong pin, thẻ pin; Litz dây để sử dụng trong khí hậu khắc nghiệt và nhiệt độ cao
Hệ số nhiệt độ điện trở				Cảm biến: Nhiệt kế kháng chiến, ví dụ như trong các bộ điều khiển E-Cigs : Cuộn dây điều chỉnh trong ổcắm phát sáng cho động cơ Diesel

II. Các ứng dụng trong chi tiết

1. Pin và Tụ điện

Nickel được sử dụng như

• điện cực chất nền trong các siêu tụ và trong máy trợ thính pin
• thẻ pin
• bộ thu dòng cực dương trong pin có thể sạc

2. Vật liệu mạ

Bảng 7. Sự kết hợp bằng kim loại bằng cách sử dụng Ni như một trong các lớp.

Đối với các lớp màng của niken, xem: ASTM B388-06 TM9 đến TM17; DIN 1715, Tl. 1 TB 1425, 1435, 1555).

Kim loại kết hợp	Ứng dụng
Ni / Al	Trạm pin lăng trụ với vỏ nhôm
Ví dụ:	Nhiệt lượng
Ni / FeNi36	Trong một lớp tổng hợp hai lớp, lớp có hệ số giãn nở cao có thể bao gồm niken, ví dụ như ASTM TM22.
MnCu18Ni10 / Ni / FeNi36	Trong trường hợp cấu trúc ba lớp, một lớp trung gian bao gồm đồng hoặc niken được sử dụng để giảm điện trở hoặc làm tăng tính dẫn nhiệt.	Ni / Ti / Ni	Vật liệu hàn cho gốm sứ và kim loại	CuNi25 / Ni / CuZn20Ni5	Chữ ký từ như là một tính năng bảo mật trong tiền xu

3. Hàn và hàn

Niken tinh khiết được sử dụng để hàn ở dạng dây, điện cực và vỏ bọc cho dây lõi.

Trong brazing, niken được sử dụng trong các hình thức mở rộng kim loại / kim loại lưới, lá và lớp hoặc bọc composite. Nickel có chức năng như bộ đệm và hàn để xử lý căng thẳng.

4. Cảm biến và điều khiển

Hệ số nhiệt độ điện trở được sử dụng cho các nhiệt kế điện trở và sự hạn chế tiến bộ của dòng điện chảy qua một dây chịu nhiệt độ tăng cao. Tính từ (hiệu ứng Villari và điểm Curie) được sử dụng cho cảm biến nhiệt độ resp. như cảm biến căng thẳng căng thẳng.

Sản xuất dải và dây từ các tấm catốt

I. Vật liệu bắt đầu

G7 Metals đã xây dựng một quy trình độc quyền để sản xuất tấm niken, dây, dải và flatwire có độ tinh khiết cao trực tiếp từ catốt đầy đủ, tránh được luyện kim luyện kim. Các tấm cathode được sản xuất bằng quá trình điện thành công dẫn đến các tấm niken dày đặc với ít nguyên tố vi lượng nhất. Kỹ thuật này hoàn thành độ tinh khiết ban đầu 99,98% niken.

Các tấm cathode được tạo ra bằng cách chèn tấm mỏng vào trong dung dịch điện phân, cả hai bên đều đang nhận các ion niken trong quá trình lắng đọng điện phân. Do đó, tấm catốt có một cấu trúc ba lớp, các lớp bên ngoài được tạo thành từ các hạt dạng cột, chống lại sự biến dạng đối với trục của chúng.

Bề mặt của vật liệu được lắng xuống được bao phủ bởi lớp vỏ cam, chấm với mụn cóc không đều.

Các tấm cathode được cung cấp trong một loạt các kích cỡ, chẳng hạn như rộng 720 mm, dài 1280 mm và dày 12-15 mm.

II. Quy trình chế tạo

Các khuyết tật bề mặt được loại bỏ bằng máy bằng cách xay xát. Do sự căng thẳng gây ra trong quá trình lắng đọng điện phân, sự kết tinh lại hạt có thể được thực hiện bằng cách ủ mà không có sự giảm trước.

Thông qua việc lựa chọn đúng các thông số ủ, hạt trong suốt quá trình kết tinh lại, phát triển qua các ranh giới của lớp, hòa tan cấu trúc lớp sớm hơn. Điều này là quan trọng, nếu không các tấm có thể phân hủy hoặc thậm chí phân chia tại các ranh giới lớp. Các tấm cực âm được xử lý bằng nhiệt dưới không khí xung quanh ở 1100 ° C để thực hiện tái kết tinh. Sau đó chúng được cán nóng ở gần 1000 ° C từ 12 đến 15 mm xuống đến gần 6 mm trong một lần. Ở giai đoạn chế tạo này, cấu trúc ba lớp vẫn còn nhận thấy được nhưng sự phân tách sắc nét trước đây của các lớp đã biến mất.

Một khi làm mát xảy ra, các tấm được san bằng và bề mặt bị oxy hóa được lấy đi bằng cách đánh răng. Tiếp theo các tấm được cắt thành một hình chữ nhật có chiều rộng không đổi bằng một tấm cắt. Đối với việc làm dải, các tấm được beveled, hàn trước bằng cách hàn TIG với một dây nguồn cấp Nickel có độ tinh khiết cao và được cuộn lại.

Tiếp theo, cuộn cán nóng được cán nguội bởi các nhà thầu phụ.

Để tạo dây, các tấm dày 6 mm được cắt thành các thanh rộng 6 mm. Cần chú trọng đặc biệt trong quá trình chế biến bổ sung để tránh các cạnh bị gập lại trong cơ thể, gây ra sự phân tách sâu. Các gậy được hàn nóng lạnh trước hoặc nóng. Sau đó, dây thô có thể được xử lý theo cách giống như dây cuộn nóng được sản xuất bằng luyện kim nóng chảy.

III. Cấu trúc của Khu Liên kết

Các vùng hàn của cả dây và dải đều có cùng thành phần hóa học với vật liệu khởi đầu. Sự khác biệt giữa vùng chịu nhiệt, cấu trúc của khu vực hàn và vật liệu ban đầu có thể được loại bỏ bằng cách giảm nhiều bước với sự ủ ở giữa.

IV. Chương trình Phân phối

Sản phẩm	mm	inch
Đĩa
• Chiều rộng	lên đến 650	lên đến 25,6 “
• Độ dày	6 – 10	0,236 “- 0,393”
Dải / foil
• Chiều rộng	3 – 650	0,12 “- 25,6”
• Độ dày	0,05 – 2,5	0,002 “- 0,10”
• Temper	– mềm ướt – quý cứng – cứng đầy
• Bề mặt	– hoàn thiện nhà máy – hoàn thiện gương – kết thúc bàn chải
gậy
• Đường kính	Lên tới 4	lên đến 0,157 “
• Chiều dài	lên đến 2.500	lên đến 98,4 “
Dây điện
• Đường kính	0,2 – 1,6	0,0078 “- 0,063”
Dây phẳng
• Chiều rộng	3 – 12	0,12 “- 0,47”
• Độ dày	0,25 – 2,5	0.01 “- 0.100”

Tham khảo thêm: https://g7m.vn