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Cobalto - Níquel - Cobre
Ni
Pd

Xeral
Nome, símbolo, número Níquel, Ni, 28
Serie química Metal de transición
Grupo, período, bloque 10, 4, d
Densidade, dureza Mohs 8908 kg/m³, 4,0
Aparencia Lustroso, metálico
Propiedades atómicas
Peso atómico 58,6934 uma
Radio medio 135 pm
Radio atómico calculado 149 pm
Radio covalente 121 pm
Radio de Van der Waals 163 pm
Configuración electrónica [Ar]3d84s2
Estados de oxidación (óxido) 2,3 (levemente básico)
Estrutura cristalina Cúbica centrada nas caras
Propiedades físicas
Estado da materia Sólido (ferromagnético)
Punto de fusión 1728 K
Punto de ebulición 3186 K
Entalpía de vaporización 370,4 kJ/mol
Entalpía de fusión 17,47 kJ/mol
Presión de vapor 237 Pa a 1726 K
Velocidade do son 4970 m/s a 293,15 K
Información diversa
Electronegatividade 1,91 (Pauling)
Calor específica 440 J/(kg·K)
Condutividade eléctrica 14,3 x 106 m-1·Ω-1
Condutividade térmica 90,7 W/(m·K)
potencial de ionización 737,1 kJ/mol
2° potencial de ionización 1753 kJ/mol
3° potencial de ionización 3395 kJ/mol
4° potencial de ionización 5300 kJ/mol
Isótopos máis estables
iso. AN Vida media MD ED MeV PD
56Ni Sintético 6,077 días ε 2,136 56Co
58Ni 68,077% Ni es estable con 30 neutróns
59Ni Sintético 76000 años ε 1,072 59Co
60Ni 26,233% Ni é estable con 32 neutróns
61Ni 1,14% Ni é estable con 33 neutróns
62Ni 3,634% Ni é estable con 34 neutróns
63Ni Sintético 100,1 años β- 2,137 63Cu
64Ni 0,926% Ni é estable con 36 neutróns
Valores no SI e condicións normais
(0 ºC e 1 atm), agás indicación en contra.
Calculado a partir de distintas lonxitudes
de enlace covalente, metálico ou iónico.

O níquel é un elemento químico de número atómico 28 e símbolo Ni situado no grupo 10 da táboa periódica dos elementos.

[editar] Características principais

É un metal de transición de cor branca prateada, condutor da electricidade e da calor, é dúctil e maleable polo que se pode laminar, puír e forxar facilmente, e presenta certo ferromagnetismo. Atópase en distintos minerais, en meteoritos (aliado con ferro) e, en principio, hai níquel no interior da Terra.

É resistente á corrosión e adóitase utilizar como recubrimento, mediante electrodeposición. O metal e algunha das súas aliaxes, como o metal Monel, utilízanse para manexar o fluor e algúns fluoruros debido a que reacciona con dificultade con estes produtos.

O seu estado de oxidación máis normal é 2. Pode presentar outros, observáronse estados de oxidación 0, 1 e 3 en complexos, pero son moi pouco característicos.

[editar] Aplicacións

Aproximadamente o 65% do níquel consumido emprégase na fabricación de aceiro inoxidable austenítico e outro 12% en superaliaxes de níquel. O restante 23% repártese entre outras aliaxes, baterías recargables, catálise, acuñación de moeda, recubrimentos metálicos e fundición:

[editar] Papel biolóxico

Moitas, aínda que non todas, as hidroxenasas conteñen níquel, especialmente naquelas cuxa función é oxidar o hidróxeno. Parece que o níquel sofre cambios no seu estado de oxidación, o que semella indicar que o núcleo de níquel é a parte activa da encima.

O níquel está tamén presente na encima metil CoM reductasa e en bacterias metanoxénicas.

[editar] Historia

O uso do níquel remóntase aproximadamente ao século IV adC, xeralmente xunto co cobre, xa que aparece con frecuencia nos minerais deste metal; bronces orixinarios da actual Siria teñen contidos de níquel superiores ao 2%. Manuscritos chineses suxiren que o «cobre branco» se utilizaba en Oriente cara a 1700-1400 adC, así a todo a facilidade de confundir as menas de níquel coas de prata induce a pensar que en realidade o uso do níquel foi posterior, cara ao século IV adC.

Os minerais que conteñen níquel, como a niquelina, empregáronse para colorear o vidro. En 1751 Axel Frederik Cronstedt, intentando extraer cobre da niquelina, obtivo un metal branco que chamou níquel, xa que os mineiros de Hartz atribuían ao «vello Nick» (o diaño) o que algúns minerais de cobre non puidesen ser traballados e o metal responsable diso resultou ser o descuberto por Cronstedt na niquelina, ou kupfernickel, diaño do cobre, como se chamaba e se chama aínda ao mineral.

A primeira moeda de níquel puro acuñouse en 1881.

[editar] Abundancia e obtención

O níquel aparece en forma de metal nos Meteoritos xunto co ferro (formando as aliaxes kamacita e taenita) e crese que se atopa no núcleo da Terra xunto co mesmo metal. Combinado atópase en minerais diversos como garnierita, millerita, pentlandita e pirrotina.

As minas de Nova Caledonia (Australia) e Canadá producen hoxe día o 70% do níquel consumido. Outros produtores son Cuba, Porto Rico, Rusia e China.

[editar] Os principais minerais de níquel

A niquelita (AsNi), a garnierita (Se4 Ou13 [Nin, Mg]2 2H2Ou), este ultimo é un dos minerais máis empregados na extracción do níquel, tamén existen os sulfuros, deles os máis importantes son os sulfuros de ferro e níquel, pentlandita e pirrotita (Nin, Fe) xSy, outros minerais que se atopan na natureza son os arseniuros, silicatos, sulfoarseniuros.

[editar] Isótopos

Na natureza atópanse 5 isótopos estables: Nin-58, Nin-60, Nin-61, Nin-62 e Nin-64, sendo o máis lixeiro o máis abundante (68,077%). Caracterizáronse ademais 18 isótopos radioactivos dos que os máis estables son o Nin-59, o Nin-63 e o Nin-56 con vidas medias de 76.000 anos, 100,1 anos e 6,077 días respectivamente. Os demais radioisótopos, con masas atómicas dende 52 uma (Nin-52) a 74 uma (Nin-74), teñen vidas medias inferiores a 60 horas e a maioría non acadan os 30 segundos. O níquel ten amais un estado metaestable.

O Nin-56 prodúcese en grandes cantidades en supernovas de tipo II correspondendo a forma da curva de luz á desintegración do Nin-56 en Co-56 e este en Fe-56.

O Nin-59 é un isótopo de longa vida obtido por cosmoxénese. Este isótopo atopou diversas aplicacións na datación radiométrica de meteoritos e na determinación da abundancia de po extraterrestre en xeos e sedimentos. O Nin-60 é fillo do Fe-60 (vida media de 1,5 millóns de anos) cuxa persistencia no sistema solar en concentracións suficientemente altas puido causar variacións observables na composición isotópica do Nin-60, deste xeito, a análise da abundancia de Nin-60 en materiais extraterrestres pode proporcionar información sobre a orixe do sistema solar e a súa historia primordial.

[editar] Precaucións

A exposición ao níquel metal e os seus compostos solubles non debe superar os 0,05 mg/cm³ medidos en niveis de níquel equivalente para unha exposición laboral de 8 horas diarias e 40 semanais. Os vapores e o po de sulfuro de níquel sospéitase que sexan canceríxenos.

O carbonilo de níquel (Nin(CO)4), xerado durante o proceso de obtención do metal, é un gas extremadamente tóxico.

As persoas sensibilizadas poden manifestar alerxias ao níquel. A cantidade de níquel admisible en produtos que poidan entrar en contacto coa pel está regulada na Unión Europea; malia iso, a revista Nature publicou en 2002 un artigo no que investigadores afirmaban atopar en moedas de 1 e 2 euros niveis superiores aos permitidos, crese que debido a unha reacción galvánica.

[editar] Referencias


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CobaltnichelRam
Ni
Pd

tabele periodiche, nichel
Carateristichis gjenerâls
Non, Simbul chimic, Numar atomic nichel, Ni, 28
Serie chimiche Metai di transizion
Grup, Periodi, Bloc 10, 4, d
Densitât, Durece 8908 kg/m3, 4,0
Aspiet metal lucit
Aspiet dal nichel
Proprietâts atomichis
Pês atomic 58,6934 amu
Rai atomic (calc.) 135 (149) pm
Rai covalent 121 pm
Rai di van del Waals 163 pm
Configurazion eletroniche [Ar]3d84s2
eletrons par nivel energjetic 2, 8, 16, 2
Stâts di ossidazion 2,3 (debil basic)
Struture cristaline cubiche a musis centradis
Proprietâts fisichis
Stato a temperatua ambiente solit (fiermagnetic)
Pont di fusion 1728 K (1455°C)
Pont di bolidure 3186 K (2913°C)
Volum molâr 6,59 × 10-6 m3/mol
Calôr di evaporazion 370,4 kJ/mol
Calôr di fusion 17,47 kJ/mol
Tension dal vapôr 237 Pa a 1726 K
Velocitât dal sun 4970 m/s a 293,15 K
Varis
Eletronegativitât 1,91 (Scjale di Pauling)
Calôr specific 440 J/(kg·K)
Conducibilitât eletriche 14,3 × 106/(m·ohm)
Conducibilitât termiche 90,7 W/(m·K)
Energje di prime ionizazion 737,1 kJ/mol
Energjie di seconde ionizazion 1753 kJ/mol
Energjie di tierce ionizazion 3395 kJ/mol
Energjie di cuarte ionizazion 5300 kJ/mol
Isotops plui stabii
iso NA TD DM DE DP
56Ni sintetic 6,077 diis ε 2,136 56Co
58Ni 68,077% Ni al è stabil cun 30 neutrons
59Ni sintetic 76000 agns ε 1,072 59Co
60Ni 26,233% Ni al è stabil cun 32 neutrons
61Ni 1,14% Ni al è stabil cun 33 neutrons
62Ni 3,634% Ni al è stabil cun 34 neutrons
63Ni sintetic 100,1 agns β- 2,137 63Cu
64Ni 0,926% Ni al è stabil cun 36 neutrons

iso = isotop
NA = abondance in nature
TD = timp di decjadiment
DM = modalitât di decjadiment
DE = energjie di decjadiment in MeV
DP = prodot di decjadiment


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Données v · d · m
Cobalt - Nickel - Cuivre
-
Ni
Pd


Table complète - Table étendue

Général
Nom, Symbole, Numéro Nickel, Ni, 28
Série chimique métaux de transition
Groupe, Période, Bloc 10, 4, d
Masse volumique 8908 kg/m3
Couleur Blanc argenté, reflet gris
Propriétés atomiques
Masse atomique 58,6934 u
Rayon atomique (calc) 135 (149) pm
Rayon de covalence 121 pm
Rayon de van der Waals 163 pm
Configuration électronique [Ar]3d8 4s2
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 16, 2
État(s) d'oxydation 2,3
Oxyde faiblement basique
Structure cristalline Cubique face centrée
Propriétés physiques
État ordinaire solide (ferromagnetique)
Température de fusion 1728 K
Température de vaporisation 3186 K
Énergie de fusion 17,47 kJ/mol
Énergie de vaporisation 370,4 kJ/mol
Volume molaire 6,59×10-6 m3/mol
Pression de la vapeur 237 Pa à 1726 K
Vélocité du son 4970 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,91
Chaleur massique 440 J/(kg·K)
Conductivité électrique 14,3×106 S/m
Conductivité thermique 90,7 W/(m·K)
1er potentiel d'ionisation 737,1 kJ/mol
2e potentiel d'ionisation 1753 kJ/mol
3e potentiel d'ionisation 3395 kJ/mol
4e potentiel d'ionisation 5300 kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN période MD Ed MeV PD
56Ni {syn.} 6,077 a ε 2,136 56Co
58Ni 68,077% stable avec 30 neutrons
59Ni {syn.} 76 000 a ε 1,072 59Co
60Ni 26,233% stable avec 32 neutrons
61Ni 1,14% stable avec 33 neutrons
62Ni 3,634% stable avec 34 neutrons
63Ni {syn.} 100,1 a β- 2,137 63Cu
64Ni 0,926% stable avec 36 neutrons
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.

Caractéristiques notables [modifier]

Le nickel est un métal blanc argenté qui possède un éclat poli. Il fait partie du groupe du fer. C'est un métal ductile (malléable). On le trouve sous forme combinée au soufre dans la millérite, à l'arsenic dans la nickéline.

Grâce à sa résistance à l'oxydation et à la corrosion, il est utilisé dans les pièces de monnaie, pour le plaquage du fer, du cuivre, du laiton, dans certaines combinaisons chimiques et dans certains alliages. Il est ferromagnétique, et est fréquemment accompagné de cobalt. Il est particulièrement apprécié pour les alliages qu'il forme.

Histoire [modifier]

L'utilisation du nickel est très ancienne, et l'on peut le remonter jusqu'à 3500 av. J.-C. Des bronzes trouvés en Syrie possèdent une teneur en nickel jusqu'à 2%. De plus d'anciens manuscrits chinois suggèrent que « le cuivre blanc » était utilisé en Chine entre -1700 et -1400. Toutefois vu que le minerai de nickel était souvent confondu avec celui d'argent, sa connaissance et ses usages ne seront développés que bien plus tard.

La niccolite, minerai de nickel, était très appréciée pour sa capacité à colorer le verre en vert. En 1751, le Baron Axel Frederik Cronstedt essaya d'extraire du cuivre de ce Kupfernickel, « cuivre du diable », et obtint à la place un métal blanc qu'il appela nickel.

Aux États-Unis, "nickel" ou "nick", dans le langage populaire désigna d'abord le cent Indien de cupro-nickel, introduit en 1859. En 1865, la désignation se transféra à la pièce de trois cents, et l'année suivante à la pièce de cinq cents dite "Shield" ("Armoiries"). La première pièce de monnaie de nickel pur est suisse et date de 1881 [1].

Signalons que le nickel a fait la fortune de la Nouvelle-Calédonie, le territoire possédant à lui tout seul environ 30 % des réserves mondiales, découvertes par l'ingénieur Jules Garnier en 1864.

Santé [modifier]

L'exposition chronique au nickel est un facteur de risque du cancer du poumon, inscrit à ce titre dans les tableaux de maladies professionnelles.

Le contact au nickel aurait un effet allergisant chez certaines personnes. Ce métal a été exclu de l'alliage utilisé pour les nouvelles pièces de monnaie européennes.

Production [modifier]

Pays Milliers de tonnes % du total
Russie 300,7 23,4
Australie 218,0 17,0
Canada 162,8 12,7
Nouvelle-Calédonie 111,9 8,7
Indonésie 103,5 8
Total 5 pays 896,9 69,8
Total monde 1 284,2 100,0

Chiffres de 2003, en milliers de tonnes de métal contenu dans les minerais et concentrés

Source ; L'état du monde 2005, annuaire économique géopolitique mondial

Autres utilisations [modifier]

Le nickel entre dans la composition de plusieurs familles d'alliages métalliques. En dehors des aciers inoxydables (qui n'appartiennent pas à la famille des alliages de nickel mais à celle des aciers), les alliages de nickels peuvent être classés en trois catégories :

Les alliages fer-nickel : ils sont utilisés pour leurs propriétés physiques, parfois étonnantes. Par exemple, l'invar, alliage fer-nickel contenant 36 % de nickel (FeNi36), est quasiment indilatable en-dessous de 200°C. Il y est utilisé en cryogénie (cuve des navires méthaniers), en physique des lasers (éléments de structure) ou dans les écrans de téléviseurs cathodiques ("shadow mask"). Les propriétés physiques des alliages fer-nickel mises à profit sont les propriétés magnétiques (alliages à forte perméabilité magnétique, alliages à bas point de Curie, alliages magnétostrictifs), élastiques (alliages à très faible coefficient thermoélastique), ainsi que leurs extraordinaires propriétés de dilatation (alliages "indilatables" ou à dilatation contrôlée)

Les alliages cuivre-nickel (cupronickels) : ils présentent une très bonne résistance à la corrosion en milieu acide ou marin, ainsi qu'une bonne aptitude à la mise en forme et au soudage.

Les superalliages : c'est ainsi qu'on appelle une famille d'alliages de composition complexe, à base de nickel (ou de cobalt), présentant une excellente résistance à la corrosion sèche à haute température et de très bonnes propriétés mécaniques (limite élastique élevée, résistance au fluage). Ce sont des matériaux de choix pour les turboréacteurs (aéronautique). Le développement de ces alliages a accompagné celui des moteurs d'avions depuis le milieu du XXe siècle.


Le nickel est aussi utilisé dans la cathode des accus alcalins Nickel-Cadmium, Nickel-Métal Hydrure et Nickel-Zinc.

Cordes de guitare électrique : le nickel est utilisé pour certain type de cordes.

La pièce de monnaie [modifier]

Le « nickel » désigne la pièce de cinq cents aux États-Unis et au Canada.

Symbolique [modifier]

Les noces de nickel symbolisent les 28 ans de mariage dans le folklore français.

Expression populaire [modifier]

L'expression française nickel qui vient de nickel chrome est une connotation de la propreté. Le nickel-chrome est un alliage utilisé pour les soins dentaires et comme matériaux de soudure (source: http://www.atlantic-codental.com/rp2.htm ).

Lien interne [modifier]


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KobolttiNikkeliKupari
-

Ni

Pd

Yleistä
Nimi Nikkeli
Tunnus Ni
Järjestysluku 28
Luokka Siirtymämetalli
Lohko d-lohko
Ryhmä 10
Jakso 4
Tiheys 8,908×103 kg/m3
Kovuus 4,0 (Mohsin asteikko)
Väri metallinharmaa
Löytövuosi, löytäjä 1751, Axel Fredrik Cronstedt
Atomiominaisuudet
Atomipaino 58,6934 amu
Atomisäde, mitattu (laskennallinen) 135 pm
Kovalenttisäde 121 pm
Van der Waalsin säde 163 pm
Orbitaalirakenne [Ar] 3d8 4s2
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 16, 2
Hapetusluvut +2, +3
Kiderakenne FCC
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste 1728 K (1455 °C)
Kiehumispiste 3186 K (2913 °C)
Höyrystymislämpö 377,5 kJ/mol
Sulamislämpö 17,48 kJ/mol
Äänen nopeus 4900 m/s 293,15 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus 1,91 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 0,444 kJ/kg K
Lämmönjohtavuus 90,9 W/(m×K)
Tiedot normaalipaineessa

Nikkeli (lat. niccolum) on lujaa, sitkeää, hopeisenväristä ja magneettista metallista rautaryhmän alkuainetta, sen kemiallinen merkki on Ni, järjestysluku 28 ja CAS-numero 7440-02-0. Sen moolimassa on 58,7 g/mol, tiheys 8,90 g/cm3 (vesi = 1,0 g/cm3), sulamispiste 1453 °C ja kiehumispiste 2730 °C. Nikkelillä on viisi pysyvää isotooppia. Nikkeliä löytää luonnosta yleensä sulfidimineraaleista.

[muokkaa] Historia

Nikkeli-sana on peräisin Saksasta kaivosslangista. Sillä tarkoitettiin peikkoa, joka pilasi kuparimalmin vierailla aineksilla. Esimerkiksi Kupfernickeliä voitiin käyttää vain lasin värjäämiseen vihreäksi.

[muokkaa] Esiintyneisyys

Suuria nikkeliesiintymiä on muun muassa Venäjällä, Uudessa Kaledoniassa, Australiassa, Kuubassa ja Indonesiassa. Sudburyn alue Ontariossa tuottaa 30 % maailman tuotannosta. Noin 40 % maailman tunnetuista varoista sijaitsee Norilskin esiintymässä Siperiassa. Kanadan Laboradorista Voisey's Baysta on löydetty viimeksi merkittävä esiintymä.

[muokkaa] Teollisuus

Suomessa nikkelimalmia on louhittu, paitsi ennen toista maailmansotaa Petsamossa, myös Leppävirran Kotalahdessa (1957–1987) ja louhitaan edelleen Hituran kaivoksessa Nivalassa. Sotkamon Talvivaarassa on merkittävä nikkeliesiintymä, jonka hyödyntämiseksi on vireillä kaivoshanke. Nikkelin maailmanmarkkinahinta on viime vuosina noussut huippuunsa Kiinan räjähdysmäisen kysynnän kasvun myötä. GTK eli Suomen Geologinen tutkimuskeskus etsii nikkeliesiintymiä, joita Kauppa- ja Teollisuusministeriö myy ulkomaisille kaivosyhtiöille. Inco Limited poikkeuksena etsii nikkeliä Lapista omin tutkimuksin.

Suomessa nikkeliä jalostaa Venäläiseen konserniin MMC Norilsk Nickeliin kuuluva Norilsk Nickel Harjavalta Oy, jonka laitokset sijaitsevat Harjavallan Suurteollisuuspuistossa. Metallisen nikkelin lisäksi laitoksilla valmistetaan erilaisia nikkelin suoloja (Ni-sulfaattia, Ni-hydroksidia ja Ni-hydroksikarbonaattia).

[muokkaa] Ominaisuudet

Nikkeli kestää hyvin syövyttäviä aineita, ja sen takia monia metalliesineitä yleensä nikkelöidään. Nikkeli sopii muutenkin hyvin erilaisiin metalliseoksiin. Nikkeliä käytetään myös akuissa ja katalyyttinä. Ruostumattoman teräksen valmistuksessa käytetään nikkeliä. Nikkeliä on käytetty myös aseteollisuudessa.

Meteoriiteissa on raudan ohella nikkeliä. Siksi meteoriittien raudasta on aikoinaan valmistettu työkaluja ja aseita.

[muokkaa] Nikkeli ja terveys

Nikkeli on terveyden kannalta haitallinen. Sen pölyn hengittäminen saattaa aiheuttaa hengitysteiden syöpiä. Höyrynä eli nikkelikarbonyylinä se on tappavaa pieninäkin annoksina. Nikkelille allergisoituminen on hyvin yleistä, siksi EU:n nikkelidirektiivillä on kielletty nikkelin käyttö esimerkiksi koruissa ja napeissa.

Ihmiselimistö tarvitsee nikkeliä, mutta vain hyvin vähän. Sitä on esimerkiksi eräissä papulajeissa ja teessä.

[muokkaa] Aiheesta muualla


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超 硬刀具主要指聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼刀具。这种刀具因具有硬度 高、耐磨性好和加工质量理想等优点而被广泛地应用于金属切削、木材加工、采矿和石油勘探等领域。然而其加工成形较困难,其加工技术的开发仍是当今世界的一 个研究课题。目前超硬刀具的加工方法主要有机械磨削、超声加工和电火花磨削等。机械磨削是最为常用的加工方法,但需要价格昂贵的金刚石砂轮和高刚度的磨 床,加工效率低、砂轮损耗大;超声加工主要用于超硬刀具的抛光,其粗、中抛光效率低,金刚石研磨粉消耗量大;电火花磨削是行之有效的一种加工方法,其成本 低、加工精度高。笔者多年来从事超硬材料电火花加工工艺的研究,针对以往脉冲电源存在生产率低和电能利用率低的缺点,并结合超硬刀具电火花刃磨的特点,开 发研制了晶体管开关型高压PLC脉冲电源。并对其加工工艺进行了实验研究。

1 超硬刀具电火花刃磨的原理

超硬刀具 电火花磨削也是一种电火花加工。与普通电火花加工类似,超硬刀具电火花磨削也是基于绝缘介质中工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金 属,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的要求;与普通电火花加工不同,电火花磨削是以旋转的圆盘电极作工具,并且加工电流往往要小些;电火花磨削还 与传统的金刚石砂轮磨削类似,由于电火花磨削采用石墨或紫铜电极代替相对昂贵的金刚石磨轮,其加工成本要低得多。超硬刀具电火花刃磨的原理如图1所示。
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1.直流电动机 2.脉冲电源 3.往复运动 4.伺服运动 5.伺服控制 6.工件 7.油槽 8.放电间隙检测 9.煤油 10.圆盘电极
图1 超硬刀具电火花刃磨的原理图
图 中工件和油槽置于一个数控工作台上。工具电极是一紫铜圆盘。加工时,直流电动机带动工具电极高速旋转。与此同时,工件一方面沿Y轴方向作伺服 进给运动,另一方面沿X轴方向作往复运动。这样可以使圆盘电极损耗分布在尽可能大的表面上,从而可以长时间稳定地保持其几何形状精度。与普通电火花加工相 比,由于电极的旋转和工作台的往复运动,超硬刀具电火花刃磨具有以下优点:

1) 电极的旋转和工作台的往复运动有利于电蚀产物的排出和放电点的分散转移,不易产生结碳拉弧现象。因而改善了加工过程的稳定性。

2) 电极的旋转有利于脉冲放电结束时放电通道的迅速消电离,提高了脉冲利用率,从而提高磨削加工的生产率。

2 晶体管开关型高压PLC脉冲电源的原理及组成

众 所周知,超硬材料除超硬耐磨外,还具有高的熔点、高的电阻率和良好的导热性,这类材料不仅机械加工困难,而且电加工也困难。大量的实验表明:采用通常的脉 冲电源对超硬材料进行电火花磨削不易得到满意的效果,其理想的脉冲电源应具有高度集中的脉冲放电能量、强大的放电爆炸力和高的峰值电压(一般大于 200V)。大家知道,通常加工金属的RC脉冲电源可在短时间内得到峰值很高的尖峰脉冲电流,因此其瞬时放电爆炸力大;此外,RC脉冲电源特别适合精加 工,这样如给通常的RC脉冲电源施以高电压,即做成高压RC脉冲电源,可能会达到有效地电火花磨削超硬材料的目的。然而如仅用简单地给RC脉冲电源加上高 压的方法又不可避免地存在RC脉冲电源生产率低和电能利用率低的缺点。笔者在上述分析的基础上结合超硬刀具电火花刃磨的特点,设计了晶体管开关型高压RC 脉冲电源,此电源可提高超硬刀具电火花刃磨的生产率和电能利用率,并且可获得小的表面粗糙度值和锐利的棱边。然而在实际加工中发现,随着限流电阻的减小, 晶体管易被击穿。为此在限流电阻R后串接一电感,设计成如图2所示的晶体管开关型高压PLC脉冲电源。其工作原理如下:直流电源E接通后,晶体管T导通, 电源通过限流电阻R、电感L和晶体管T向电容器C充电,当电容器两端电压上升到极间间隙击穿电压时,极间介质被击穿形成放电通道,放电电流使高速开关二极 管两端瞬时形成一脉冲电压,这一脉冲电压使超高速光耦采样电路中的光耦迅速导通,并输出一触发脉冲,触发555延时电路,使555的输出信号翻转,经过整 形电路整形后迅速关闭晶体管T,经一段时间的延时晶体管T又重新导通。直流电源又经R、L、T向电容器C充电。如此周而复始地形成一系列加工脉冲。其中延 时电路的延时长短可以根据间隙放电状况调节。这样可使得间隙一旦产生火花放电就关闭晶体管T,使直流电源E与放电回路完全分开,直流电源对间隙放电状况不 产生影响。
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图2 晶体管开关型高压PLC脉冲电源原理图
本 电源中限流电阻R是大功率线绕电阻,它与电感L串接在一起,当晶体管瞬时关闭时会在其集电极端产生一高的尖峰电压,容易击穿晶体管。为此接入 续流二极管D1,与R、L组成一泄放回路。由于加工聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼要求电源电压高达几百伏。所以晶体管T必须选用耐压值很高的大功率晶体管。 D2是大功率阻尼二极管,用于阻尼掉负半波,降低电极损耗。采样二极管选用快速开关二极管,光耦采用超高速光耦6N137,并且延时电路和整形电路中的元 件都要求具有很高的响应速度,否则难以跟踪间隙放电状况。

在本电源的设计中还有一个必须引起注意的问题,即高压电源的获得。因为加工 聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼所需电源电压高达几百伏甚至上千伏。这么高的电压直接由变压器得到是非常不理想的。因为工厂实际操作中高压交流电非常危险。最 简单的解决措施是采用倍压整流电路。但这种电路存在一个缺陷就是输出电流小,并且随着倍压整流电路倍数的增加输出电流愈小。值得庆幸的是超硬刀具电火花刃 磨加工面积不大,所需平均加工电流不是很大。因此采用二倍压整流电路还是可取的。

3 实验结果与分析

生产率和表面 粗糙度是超硬刀具电火花刃磨的两项主要技术指标。为了获得良好的表面粗糙度,必须选择好粗、中、精磨时的电源参数。以下就电参数对超硬刀具电火花刃磨效率 和表面粗糙度的影响进行了实验研究。实验中,电极材料为紫铜,工件材料聚晶金刚石,工作液为煤油,采用正极性加工。

1) 电阻对加工生产率的影响

图3 为电阻对加工生产率的影响曲线。实验条件:电容为1μF,电感为0.025H,电压为260V。从图中可以看出,加工生产率随着电阻值的增加而降低。其原 因是:随着电阻值的增加,电容的充电时间延长,因而导致了脉冲频率的减小。从式(1)可以看出,加工生产率随着脉冲频率的减小而降低。所以生产率随电阻值 的增加而降低。从图中还可以看出,由于采用大功率晶体管作开关元件,限流电阻可以取得很小。
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图3 电阻与生产率的关系
MRR=KaWMf? (1)

式中:MRR——加工生产率
Ka——常数
WM——单个脉冲放电能量
f——脉冲频率
?——有效脉冲利用率

2) 电源电压对加工性能的影响

电 源电压对加工性能的影响曲线如图4、5所示。实验条件:电容为1μF,电感为0.025H,电阻为24W。从图4中可以看出,生产率随着电源电压的升高而 提高。这是因为当电源电压升高时,为了使加工过程趋于稳定,必须相应增大极间放电间隙。这样也即相应地提高了极间的击穿电压值。而击穿电压与单个脉冲能量 存在以下关系

Wm=0.5CUj2 (2)

式中:WM——单个脉冲放电能量
C——电容量
Uj——击穿电压

由式(2)可以看出,单个脉冲放电能量与击穿电压的平方成正比增加。由式(1)可知,生产率随着单个脉冲放电能量的增加而提高。因此随着电源电压的升高,生产率将提高。
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图4 电源电压与生产率的关系 图5 电源电压表面粗糙度的关系
图5为电源电压与表面粗糙度的关系曲线。从图中可以看出,表面粗糙度值随电源电压的升高而增大。由前面的分析可知,随着电源电压的升高,单个脉冲放电能量增大,而单个脉冲放电能量的增大将导致表面粗糙度值的增大。所以,随着电源电压的升高表面粗糙度值增大。

3) 电容对加工性能的影响

图6、 7为电容对加工性能的影响曲线。实验条件:电阻为24W,电感为0.025H,电压为260V。从图6可以看出,生产率随着电容量的增加而提高,并且趋于 饱和。这与普通RC脉冲电源类似。由图7可知表面粗糙度值随电容量的增加而增大。由式(2)可知,单个脉冲能量随电容量的增加而增大,而单个脉冲能量的增 大将导致表面粗糙度值的增大。因此,表面粗糙度值随电容量的增加而增大。
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图6 电容与生产率的关系 图7 电容与表面粗糙度的关系
4 结论

1) 由于采用大功率晶体管作开关元件,一旦产生击穿放电就迅速关闭晶体管,使直流电源与放电间隙隔离,其放电回路不受直流电源的影响,加工过程稳定;并且限流电阻可以取得很小,提高了脉冲频率。因而可实现高效、低能耗和低电极损耗的超硬刀具电火花磨削。

2) 电火花精磨超硬刀具时,由于电容量取得较小,容易产生电弧放电。用晶体管作开关元件可通过调节延时长短来调节脉冲停歇时间,使放电通道完全消电离。从而获得小的表面粗糙度值。

3) 通过实验可知,超硬刀具电火花刃磨生产率随电阻值的增大而降低、随电源电压的升高而提高、随电容量的增大而提高并趋于饱和;表面粗糙度值电源电压的升高而增大、随电容量的增大而增大。
摘自:中国五金网

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一、技术概述

精密制造技术是指零件毛坯成形后余量小或无余量、零件毛坯加工后精度达亚微米级的生产技术总称。它是近净成形与近无缺陷成形技术、超精密加工技术与超高速加工技术的综合集成。

近 净成形与近无缺陷成形技术改造了传统的毛坯成形技术,使机械产品毛坯成形实现由粗放到精化的转变,使外部质量作到无余量或接近无余量,内部质量作到无缺陷 或接近无缺陷,实现优质、高效、轻量化、低成本的成形。该项技术涉及到铸造成形、塑性成形、精确连接、热处理改性、表面改性、高精度模具等专业领域。

超精密加工技术是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm,表面粗糙度Ra小于0.025μm,以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术,亦称之为亚微米级加工技术,且正在向纳米级加工技术发展。

超精密加工技术主要包括:超精密加工的机理,超精密加工的设备制造技术,超精密加工工具及刃磨技术,超精密测量技术和误差补偿技术,超精密加工工作环境条件。

超高速加工技术是指采用超硬材料的刀具,通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。

超 高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不同的切削方式而异。目前,一般认为,超高速切削各种材料的切速范围为:铝合金已超过1600m/min,铸铁 为1500m/min,超耐热镍合金达300m/min,钛合金达150~1000m/min,纤维增强塑料为2000~9000m/min。各种切削工 艺的切削速度范围为:车削700~7000m/min,铣削300~6000m/min,钻削200~1100m/min,磨削250m/s以上等等。

超高速加工技术主要包括:超高速切削与磨削机理,超高速主轴单元制造技术,超高速进给单元制造技术,超高速加工用刀具与磨具制造技术,超高速加工在线自动检测与控制技术等。


二、现状及国内外发展趋势

1.技术发展趋势

近净成形与近无缺陷成形技术在下世纪初有以下发展趋势:
(1)近净成形技术生产的成形件精度会进一步提高,可以做出形状更加复杂的成形件,更加接近于净成形。
(2)近净成形技术会不断有新发展,一方面原来的工艺方法会得到不断改进提高,另一方面综合利用各种成形手段会出现新的复合成形新工艺。
(3)随着新材料的出现,不少材料用传统加工方法很难加工,从而推动了新材料近净成形技术的发展。
(4)计算机的发展、非线性问题计算方法的发展,推动了非线性有限元等技术发展,使数值模拟技术由学校、研究单位走向工厂,将广泛用于成形工艺分析,并且将由宏观模拟进一步向微观的组织模拟和质量预测方向发展。
(5)解决自动化大批量生产与用户对产品个性化要求的矛盾,生产过程的柔性化将会得到发展。
(6)由于高效、节能、节材带来的材料和资源的节约和有效利用、成形技术和装备的进步、无污染工艺材料的采用,使成形技术由污染大户转变为清洁生产技术。

超精密加工技术的发展趋势是:向更高精度、更高效率方向发展;向大型化、微型化方向发展;向加工检测一体化方向发展;机床向多功能模块化方向发展;不断探讨适合于超精密加工的新原理、新方法、新材料。21世纪初十年将是超精密加工技术达到纳米加工技术的关键十年。

在 超高速加工技术中,刀具材料已从碳素钢和合金工具钢,经历高速钢、硬质合金钢、陶瓷材料,发展到人造金刚石及聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼及聚晶立方 氮化硼(CBN);切削速度亦随着刀具材料创新而从以前的12m/min提高到1200m/min以上。因此有人认为,随着新刀具(磨具)材料的不断发 展,每隔十年切削速度要提高一倍,亚音速乃至超声速加工的出现不会太遥远了。

2.国内外现状

工业发达国家的近净成形技术 在近20多年来有很大发展,已经成为机械制造业主要的制造技术,在铸造、锻压、焊接、热处理和表面改性方面都已占据了总产量的主要地位。在我国近净成形技 术在整个成形生产中比重还比较低,成形件精度总体平均要比国外低1~2个等级,一些先进的近净成形技术在我国只有少数企业采用,一些复杂难成形件我国还不 能生产,部分先进成形设备、机械手和机器人、很大一部分高水平自动化生产线建线技术,我国还不能全部立足国内,因而总体水平上要比先进国家落后15~25 年。每一个专业方向上,国外近20年来都出现了一批新技术,有一些我们还没有掌握,有一些虽然做了试验研究,还没有用于生产。

过去人们往 往侧重于单项技术的发展和应用研究,今天市场竞争激烈,人们为了更好更经济成形零部件,越来越多地注意到多项先进技术的综合运用,可以获得更好的效果。例 如利用材料超塑特性进行焊接在航空件成形中的应用,利用低合金成份的非调质钢通过控锻控冷可以取代调质热处理,把铸造和锻压结合起来的半固态成形,粉未烧 结的坯料再经过锻造获更好性能近净形零件,都是国外发展较快应用效果好的技术。我国专家把成形辊锻和精锻相结合,用于汽车前梁生产比国外通用技术建设生产 线,一条线就可节约上亿投资。

传统的成形技术是建立在经验和实验数据基础上的技术,制定一个新零件成形工艺在生产时还要进行大量修改调 试。计算机和计算技术发展,特别是非线性有限元的发展,使得难度很大的成形过程有可能进行模拟分析和数值计算。发达国家在这方面已经开展了大量研究工作, 并形成一些商业软件用于成形工艺分析。我国在这方面已经进行了大量研究,一些单位也研制了一些软件,但由于投入不足,形成商业软件的很少。

近 净成形与近无缺陷成形技术通常用于大批量生产,要求企业建设不同技术水平的生产线,需要有相应的机械手和机器人。由于工作的条件、环境比较恶劣,对这些机 器人的需要数量相对较少、品种较多,所以需要由本专业人员参与研制。当今,人们对产品需求逐步提出了一些个性化要求,所以在建设自动生产线时,提出了建设 柔性生产线的要求,国外在近净成形生产方面已经出现了少量柔性生产线,我国必须注意这一动向,应该根据用户需求和投资强度,建设不同自动化程度和满足柔性 化需求的生产线。

国外企业为了保证产品质量,一方面加强质量管理,做好生产全过程的质量控制,另一方面通过生产过程中的自动化和智能控制,以保证近净成形生产质量稳定,能作到无缺陷或近无缺陷。

在 超高速加工技术方面,1976年美国的Vought公司研制了一台超高速铣床,最高转速达到了20000rpm。特别引人注目的是,联邦德国 Darmstadt工业大学生产工程与机床研究所从1978年开始系统地进行超高速切削机理研究,对各种金属和非金属材料进行高速切削试验,联邦德国组织 了几十家企业并提供了2000多万马克支持该项研究工作。自80年代中后期以来,商品化的超高速切削机床不断出现,超高速机床从单一的超高速铣床发展成为 超高速车铣床、钻铣床乃至各种高速加工中心等。瑞士、英国、日本也相继推出自己的超高速机床。日本日立精机的HG400III型加工中心主轴最高转速达 36000~40000r/min,工作台快速移动速度为36~40m/min。采用直线电机的美国Ingersoll公司的HVM800型高速加工中心 进给移动速度为60m/min。近年来,我国在高速超高速加工的各关键领域,如大功率高速主轴单元、高加减速直线进给电机、陶瓷滚动轴承等方面也进行了较 多的研究,但总体水平同国外尚有较大差距。

在超精密加工技术方面,美国是开展研究最早的国家,也是迄今处于世界领先地位的国家。早在50 年代末,由于航天等尖端技术发展的需要,美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术,并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床,用于加工激光核聚变反射 镜、战术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件。如美国LLL实验室和Y-12工厂在美国能源部支持下,于1983年7月研制成功大型超精密金刚石车床 DTM-3型,该机床可加工最大零件Φ2100mm、重量4500kg的激光核聚变用的各种金属反射镜、红外装置用零件、大型天体望远镜(包括X光天体望 远镜)等。该机床的加工精度可达到形状误差为28nm(半径),圆度和平面度为12.5nm,加工表面粗糙度为Ra4.2nm。该机床及该实验室1984 年研制的LODTM大型超精密车床一起仍是现在世界上公认的技术水平最高、精度最高的大型金刚石超精密车床。

日本对超精密加工技术的研究 相对于美、英来说起步较晚,但是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家。日本的研究重点不同于美国,前者是以民品应用为主要对象,后者则是以发展国防尖 端技术为主要目标。所以日本在用于声、光、图象、办公设备中的小型、超小型电子和光学零件的超精密加工技术方面,是更加先进和具有优势的,甚至超过了美 国。

我国的超精密加工技术在70年代末期有了长足进步,80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件。北京机床研究所是国内进行超 精密加工技术研究的主要单位之一,研制出了多种不同类型的超精密机床、部件和相关的高精度测试仪器等,如精度达0.025μm的精密轴承、JCS-027 超精密车床、JCS-031超精密铣床、JCS-035超精密车床、超精密车床数控系统、复印机感光鼓加工机床、红外大功率激光反射镜、超精密振动-位移 测微仪等,达到了国内领先、国际先进水平。航空航天工业部三零三所在超精密主轴、花岗岩坐标测量机等方面进行了深入研究及产品生产。哈尔滨工业大学在金刚 石超精密切削、金刚石刀具晶体定向和刃磨、金刚石微粉砂轮电解在线修整技术等方面进行了卓有成效的研究。清华大学在集成电路超精密加工设备、磁盘加工及检 测设备、微位移工作台、超精密砂带磨削和研抛、金刚石微粉砂轮超精密磨削、非圆截面超精密切削等方面进行了深入研究,并有相应产品问世。此外中科院长春光 学精密机械研究所、华中理工大学、沈阳第一机床厂、成都工具研究所、国防科技大学等都进行了这一领域的研究,成绩显著。但总的来说,我国在超精密加工的效 率、精度、可靠性,特别是规格(大尺寸)和技术配套性方面与国外比,与生产实际要求比,还有相当大的差距。

3.国内研究基础

在行业需要的关键技术方面我国已经开展了较多单项研究,其中一部分已经实现产业化,但总的说难度高的复杂技术还未能掌握。


三、“十五”目标及主要研究内容

1.目标

(1)通过科技攻关,使近净成形与近无缺陷成形技术主要方面赶上或接近国际先进水平,并结合我国情况在部分技术上有发展创新;关键技术应做到成熟化、成套化、产业化,可以向企业提供成套技术,满足企业技改和生产发展需要。
(2)超高速加工基本实现工业应用,主轴最高转速达15000r/min,进给速度达40~60m/min,砂轮磨削速度达100~150m/s;超精密加工基本实现亚微米级加工。

2.主要研究内容

(1)近净成形技术研究
①近净成形新技术及其产业化技术
含 近净成形无缺陷铸造技术、精确塑性成形技术、优质高效精确连接技术、精确热处理改性技术、优质高效表面改性及涂层技术、复杂高精度模具技术以及上述各项技 术的综合运用。应针对行业在下世纪重点需要的、复盖面广的技术开展研究,提供新工艺、新方法、积累、完善相关数据,并达到实用化。
②近净成形工艺模拟分析和优化技术
研究解决成形工艺模拟的关键技术,使三维软件程序完善化、成熟化、商品化。并且宏观分析向微观分析发展。
③成形生产线用机械手和机器人
研究成形生产线所需典型机械手和机器人,使之达到系列化、成熟化,满足企业技术改造的需要。
④近净成形生产自动线和柔性生产线建线技术
以工艺为核心,研究掌握近净成形与近无缺陷成形自动生产线建设技术,侧重研究掌握生产线控制和在线检测,达到根据企业生产纲领和实际资金,建设不同自动化、机械化程度生产线,也要根据发展需要,建设部分柔性生产线。
⑤制造过程的质量控制技术
发展在线智能控制技术,发展无损检测技术和统计过程控制技术,达到对近净成形的全过程质量控制,从而保证最终产品质量和精度。
⑥近净成形技术的虚拟制造和网络制造技术
针对本行业中小企业多的特点,以协会、学会、生产力促进中心为核心,吸收成果所属单位和同行企业参加,建立虚拟制造和网络制造系统,解决企业对信息、技术的需求,企业可以通过网络接受订货,进行技术咨询,从而有利于提高企业整体水平。

(2)超高速加工技术研究

①超高速切削、磨削机理。对超高速切削和磨削加工过程、各种切削磨削现象、各种被加工材料和各种刀具磨具材料的超高速切削磨削性能以及超高速切削磨削的工艺参数优化等进行系统研究。
②超高速主轴单元制造技术。主轴材料、结构、轴承的研究与开发;主轴系统动态特性及热态性研究;柔性主轴及其轴承的弹性支承技术研究;主轴系统的润滑与冷却技术研究;主轴的多目标优化设计技术、虚拟设计技术研究;主轴换刀技术研究。
③超高速进给单元制造技术。高速位置芯片环的研制;精密交流伺服系统及电机的研究;系统惯量与伺服电机参数匹配关系的研究;机械传动链静、动刚度研究;加减速控制技术研究;精密滚珠丝杠副及大导程丝杠副的研制等。
④超高速加工用刀具磨具及材料。研究开发各种超高速加工(包括难加工材料)用刀具磨具材料及制备技术,使刀具的切削速度达到国外工业发达国家90年代末的水平,磨具的磨削速度达到150m/s以上。
⑤超高速加工测试技术。对超高速加工机床主轴单元、进给单元系统和机床支承及辅助单元系统等功能部件和驱动控制系统的监控技术,对超高速加工用刀具磨具的磨损和破损、磨具的修整等状态以及超高速加工过程中工件加工精度、加工表面质量等在线监控技术进行研究。

(3)超精密加工技术研究

①超精密加工的加工机理。“进化加工”及“超越性加工”机理研究;微观表面完整性研究;在超精密范畴内的对各种材料(包括被加工材料和刀具磨具材料)的加工过程、现象、性能以及工艺参数进行提示性研究。
②超精密加工设备制造技术。纳米级超精密车床工程化研究;超精密磨床研究;关键基础件,如轴系、导轨副、数控伺服系统、微位移装置等研究;超精密机床总成制造技术研究。
③超精密加工刀具、磨具及刃磨技术。金刚石刀具及刃磨技术、金刚石微粉砂轮及其修整技术研究。
④精密测量技术及误差补偿技术。纳米级基准与传递系统建立;纳米级测量仪器研究;空间误差补偿技术研究;测量集成技术研究。
⑤超精密加工工作环境条件。超精密测量、控温系统、消振技术研究;超精密净化设备,新型特种排屑装置及相关技术的研究。
转载自:阀门博客


BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 TEL:+886 4 24710048 / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

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Cobalto - Níquel - Cobre
Ni
Pd

General
Nombre, símbolo, número Níquel, Ni, 28
Serie química Metal de transición
Grupo, periodo, bloque 10, 4, d
Densidad, dureza Mohs 8908 kg/m³, 4,0
Apariencia Lustroso, metálico
Propiedades atómicas
Masa atómica 58,71 uma
Radio medio 135 pm
Radio atómico calculado 149 pm
Radio covalente 121 pm
Radio de Van der Waals 163 pm
Configuración electrónica [Ar]3d84s2
Estados de oxidación (óxido) +2 (levemente básico)
Estructura cristalina Cúbica centrada en las caras
Propiedades físicas
Estado de la materia Sólido (ferromagnético)
Punto de fusión 1453 C
Punto de ebullición 2730 C
Entalpía de vaporización 370,4 kJ/mol
Entalpía de fusión 17,47 kJ/mol
Presión de vapor 237 Pa a 1726 K
Velocidad del sonido 4970 m/s a 293,15 K
Información diversa
Electronegatividad 1,91 (Pauling)
Calor específico 440 J/(kg·K)
Conductividad eléctrica 14,3 x 106 m-1·Ω-1
Conductividad térmica 90,7 W/(m·K)
potencial de ionización 737,1 kJ/mol
2° potencial de ionización 1753 kJ/mol
3° potencial de ionización 3395 kJ/mol
4° potencial de ionización 5300 kJ/mol
Isótopos más estables
iso. AN Periodo de semidesintegración MD ED MeV PD
56Ni Sintético 6,077 días ε 2,136 56Co
58Ni 68,077% Ni es estable con 30 neutrones
59Ni Sintético 76000 años ε 1,072 59Co
60Ni 26,233% Ni es estable con 32 neutrones
61Ni 1,14% Ni es estable con 33 neutrones
62Ni 3,634% Ni es estable con 34 neutrones
63Ni Sintético 100,1 años β- 2,137 63Cu
64Ni 0,926% Ni es estable con 36 neutrones
Valores en el SI y en condiciones normales
(0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
Calculado a partir de distintas longitudes
de enlace covalente, metálico o iónico.

El níquel es un elemento químico de número atómico 28 y símbolo Ni situado en el grupo 10 de la tabla periódica de los elementos.

no se

Aplicaciones [editar]

Aproximadamente el 65% del níquel consumido se emplea en la fabricación de acero inoxidable austenítico y otro 12% en superaleaciones de níquel. El restante 23% se reparte entre otras aleaciones, baterías recargables, catálisis, acuñación de moneda, recubrimientos metálicos y fundición:

Papel biológico [editar]

Muchas, aunque no todas, las hidrogenasas contienen níquel, especialmente en aquéllas cuya función es oxidar el hidrógeno. Parece que el níquel sufre cambios en su estado de oxidación lo que parece indicar que el núcleo de níquel es la parte activa de la enzima.

El níquel está también presente en la enzima metil CoM reductasa y en bacterias metanogénicas.

Historia [editar]

El uso del níquel se remonta aproximadamente al siglo IV adC, generalmente junto con el cobre, ya que aparece con frecuencia en los minerales de este metal; bronces originarios de la actual Siria tienen contenidos de níquel superiores al 2%. Manuscritos chinos sugieren que el «cobre blanco» se utilizaba en Oriente hacia 1700-1400 adC, sin embargo la facilidad de confundir las menas de níquel con las de plata induce a pensar que en realidad el uso del níquel fue posterior, hacia el siglo IV adC.

Los minerales que contienen níquel, como la niquelina, se han empleado para colorear el vidrio. En 1751 Axel Frederik Cronstedt, intentando extraer cobre de la niquelina, obtuvo un metal blanco que llamó níquel, ya que los mineros de Hartz atribuían al «viejo Nick» (el diablo) el que algunos minerales de cobre no pudieran ser trabajados y el metal responsable de ello resultó ser el descubierto por Cronstedt en la niquelina, o kupfernickel, diablo del cobre, como se llamaba y se llama aún al mineral.

La primera moneda de níquel puro se acuñó en 1881.

Abundancia y obtención [editar]

El níquel aparece en forma de metal en los Meteoritos junto con el hierro (formando las aleaciones kamacita y taenita) y se cree que se encuentra en el núcleo de la Tierra junto con el mismo metal. Combinado se encuentra en minerales diversos como garnierita, millerita, pentlandita y pirrotina.

Las minas de Nueva Caledonia (Francia) y Canadá producen hoy día el 70% del níquel consumido. Otros productores son Cuba, Puerto Rico, Rusia y China.

Los principales minerales de níquel [editar]

La niquelita (AsNi), la garnierita (Si4O13[Ni, Mg]2·2 H2O), este último es uno de los minerales más utilizados en la extracción del níquel, también existen los sulfuros, de ellos los más importantes son los sulfuros de hierro y níquel, pentlandita y pirrotita (Ni, Fe) xSy, otros minerales que se encuentran en la naturaleza son los arseniuros, silicatos, sulfoarseniuros. y en Argentina hay mucho que lo hace el 1º productor del mundo

Isótopos [editar]

En la naturaleza se encuentran 5 isótopos estables: 58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni y 64Ni, siendo el más ligero el más abundante (68,077%). Se han caracterizado además 18 isótopos radioactivos de los que los más estables son el 59Ni, el 63Ni y el 56Ni con periodos de semidesintegración de 76.000 años, 100,1 años y 6,077 días respectivamente. Los demás radioisótopos, con masas atómicas desde 52 uma (52Ni) a 74 uma (74Ni), tienen periodos de semidesintegración inferiores a 60 horas y la mayoría no alcanzan los 30 segundos. El níquel tiene además un estado metaestable.

El 56Ni se produce en grandes cantidades en supernovas de tipo II correspondiendo la forma de la curva de luz a la desintegración del 56Ni en 56Co y éste en 56Fe.

El 59Ni es un isótopo de larga vida obtenido por cosmogénesis. Este isótopo ha encontrado diversas aplicaciones en la datación radiométrica de meteoritos y en la determinación de la abundancia de polvo extraterrestre en hielos y sedimentos. El 60Ni es hijo del 60Fe (periodo de semidesintegración de 1,5 millones de años) cuya persistencia en el Sistema Solar en concentraciones suficientemente altas ha podido causar variaciones observables en la composición isotópica del 60Ni, de este modo, el análisis de la abundancia de 60Ni en materiales extraterrestres puede proporcionar información sobre el origen del sistema solar y su historia primordial.

Precauciones [editar]

La exposición al níquel metal y sus compuestos solubles no debe superar los 0,05 mg/cm³ medidos en niveles de níquel equivalente para una exposición laboral de 8 horas diarias y 40 semanales. Los vapores y el polvo de sulfuro de níquel se sospecha que sean cancerígenos.

El carbonilo de níquel (Ni(CO)4), generado durante el proceso de obtención del metal, es un gas extremadamente tóxico.

Las personas sensibilizadas pueden manifestar alergias al níquel. La cantidad de níquel admisible en productos que puedan entrar en contacto con la piel está regulada en la Unión Europea; a pesar de ello, la revista Nature publicó en 2002 un artículo en el que investigadores afirmaban haber encontrado en monedas de 1 y 2 euros niveles superiores a los permitidos, se cree que debido a una reacción galvánica.

Referencias [editar]


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