Der 411 auf Nickelpulver

2021-03-19 10:07:01

Der 411 auf Nickelpulver
Nickel ist ein glänzendes silbrig-weißes Metall mit einem Schimmer von Gold. Während Nickel die 5 . ist NS   häufigstes Element der Erde, das meiste davon ist auf der Erde unzugänglich ’Spielstand. Nickel und Nickelpulver werden häufig in Hunderttausenden von Produkten verwendet, in den meisten Fällen als Legierungen mit anderen Metallen wie Chrom. Nickellegierungen werden zur Herstellung von Edelstahl und hitzebeständigem Stahl verwendet und bieten hervorragende Korrosionsschutzeigenschaften.
Einige interessante Fakten über Nickel sind:
  • Es wird auf der Erde selten in reiner Form gefunden
  • Die Menschheit nutzte Nickel 3500 Jahre v. Chr.
  • Die Philippinen, Indonesien, Russland, Kanada und Australien sind die weltweit größten Nickelproduzenten
  • Nickel spielt eine wichtige Rolle in der Biologie einiger Mikroorganismen und Pflanzen
  • Nickel hat einen sehr hohen Schmelzpunkt von 1453 °C
  • Nickel ist sehr korrosionsbeständig
  • Manche Menschen sind allergisch gegen Nickel
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  • Nickel ist bei Raumtemperatur magnetisch, verliert jedoch seine magnetischen Eigenschaften, wenn es über 355 ° C erhitzt wird °C
  • Nickel kann giftig sein und die Exposition erfolgt meist durch oralen Konsum.

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Es gibt viele Legierungen auf Nickelbasis, wie Superlegierungen auf Ni-Basis, korrosionsbeständige Legierungen auf Ni-Basis, verschleißfeste Legierungen auf Ni-Basis, Präzisionslegierungen auf Ni-Basis, Formgedächtnislegierungen auf Ni-Basis und Wasserstoff speichernde Legierungen. Diese Legierungen werden in der Luft- und Raumfahrtindustrie, in der Automobilindustrie, in der Elektronik, im Schiffbau und vielen anderen verwendet. Nickelpulver wird für pulvermetallurgische Legierungen verwendet.

 

Arten von Nickelpulver

Jedes Jahr werden weltweit etwa 1,4 Millionen Tonnen Nickel produziert. Für industrielle Anwendungen stehen verschiedene Qualitäten zur Verfügung und Nickelpulver unterscheiden sich in Größe und Morphologie. Abhängig von diesen Parametern werden unterschiedliche Nickelpulver in unterschiedlichen Industrien verwendet. Werfen wir einen Blick auf einige der Nickelmetallpulver auf dem Markt:  
 
Vale Nickelpulver Typ 123
Diese Art von Nickelpulver hat eine stachelige Morphologie und eine Reinheit von >99.8%. Dieses Pulver wurde speziell für die pulvermetallurgische Industrie entwickelt. Es wird zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und als Metallbindemittel zur Erhöhung der Zähigkeit von Hartmetallen verwendet.
 
Vale Nickelpulver Typ 255
Typ 255 Nickelpulver bietet eine kettenförmige dreidimensionale Struktur. Dieses Pulver wird bei der Herstellung von wiederaufladbaren Batterien und Brennstoffzellen verwendet. Es kann zu einer leitfähigen Masse mit kontrollierter Porosität gesintert werden. Typ 255 kann zur Beschichtung in Anwendungen zur Abschirmung von EMI (Elektromagnetische Interferenz) oder in Polymeren verwendet werden, die eine elektrische Konnektivität bieten.
 
Novamet Typ 4SP/SNP sphärische Nickelpulver
Diese Art von Nickelpulver bietet eine kugelförmige Morphologie und ist in 6 verschiedenen Qualitäten erhältlich. Es eignet sich hervorragend für Metallspritzgussanwendungen, da es eine gleichmäßige Verteilung des Metalls in der gesamten Legierungszusammensetzung ermöglicht.
 
Novamet Nickelpulver Typ 525
Typ 525 ist in zwei Qualitäten erhältlich – normale und hohe Dichte. Dieses Pulver hat eine sehr hohe Reinheit, ähnlich wie Typ 123 und Typ 255, und bietet eine dreidimensionale Morphologie, die Typ 255 sehr ähnlich ist.  Die verzweigte Struktur dieses Pulvers ist sehr nützlich bei Anwendungen zur elektromagnetischen und Hochfrequenzabschirmung.  
 
Wasserstoffreduziertes Nickelpulver
Dieses Pulver wird durch ein Wasserstoffreduktionsverfahren (Sherritt-Gordon) hergestellt und hat eine Kugelform mit einer melierten Oberfläche. Dies wird durch Fällung unter hohem Druck und hoher Temperatur erreicht. Wasserstoffreduzierte Nickelpulver werden in thermischen Spritz- und Schweißdrahtanwendungen verwendet.
 
Elektrolytische Nickelpulver
Elektrolytische Verfahren, wie die elektrolytische Gewinnung, werden verwendet, um elektrolytische Nickelpulver herzustellen. Diese Pulver werden in der Atomenergieindustrie, Alkalibatterien, Hochtemperatur- und hochfesten Legierungen, Katalysatoren und Additiven für die Pulvermetallurgie eingesetzt. Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften können elektrolytische Nickelpulver in drei Qualitäten eingeteilt werden: FND-1, FND-2 und FND-3.
 

Verwendung von Nickel und Nickelpulver

Nickel als Metall wird in einer endlosen Produktlinie in unserem täglichen Leben verwendet. Nickel bietet eine bessere Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit bei hohen und niedrigen Temperaturen. Die folgende Grafik zeigt, wie Nickel von der Industrie verwendet wird:
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Nickel ist ein großartiges Legierungselement, das gut mit Eisen, Gold, Silber, Kobalt, Aluminium und anderen Metallen funktioniert, um Gusseisen, Edelstahl, Incoloy und mehr herzustellen. Interessant ist, dass im Manhattan-Projekt auch gesintertes Nickelpulver zur Urananreicherung verwendet wurde und eine wichtige Rolle bei der Erzielung der notwendigen Urananreicherungsraten spielte (mehr dazu in einem meiner früheren Blog-Beiträge:  Nickelpulver:  Manhattans geheime Zutat).
 
Nickel wird massiv zum Beschichten durch stromlose Vernickeln verwendet. Beim Plattierungsprozess wird ein Reduktionsmittel verwendet, das mit den Nickelionen reagiert, was zur Abscheidung von Metall auf einer Oberfläche führt. In Kombination mit Siliziumkarbid kann es zur Beschichtung von Münzen verwendet werden. Auch die Batterieindustrie profitiert stark von Nickel. Es gibt einige Arten von Nickelbatterien, die in Branchen wie Transportwesen, Elektrowerkzeugen und Elektronik verwendet werden, wie Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metall-Hydrid (NiMH), Nickel-Eisen (NiFe), Nickel-Zink (NiZn) und Nickel-Wasserstoff (NiH). Die meisten tragbaren Geräte verlassen sich heute auf NiMH-Akkus, die in gängigen Größen wie AA und AAA angeboten werden. Im Gegensatz zu Alkalibatterien, die normalerweise nicht wiederaufladbar sind, können NiMH-Akkus aufgeladen und in Geräten wie Digitalkameras oder Camcordern verwendet werden und können bis zu 3-4 mal länger halten.
 
Nickel kann aufgrund seiner Fähigkeit, Reaktanten zu adsorbieren und zu aktivieren, als Katalysator für die Hydrierung verwendet werden. Dieses Verfahren wird üblicherweise verwendet, um organische Verbindungen zu reduzieren oder zu sättigen. Nickelkatalysatoren sind der Schlüssel zu einigen wichtigen Prozessen wie der Hydrierung von Pflanzenölen und der Herstellung von Düngemitteln und Pestiziden.

Wie wird Nickelpulver hergestellt?  

Nickelpulver kann auf verschiedene Weise hergestellt werden und das gewählte Verfahren hängt von der erforderlichen Partikelgröße und Morphologie ab. Eine der gebräuchlichsten Methoden zur Herstellung von Nickelpulver ist die   Nickel-Carbonyl-Prozess . Dieser Vorgang, auch bekannt als   Mond-Prozess , wird verwendet, um Pulver mit kontrollierter Morphologie und Toleranzen herzustellen. Das Nickel-Carbonyl-Verfahren wird auch zur Raffination von unreinem Nickel verwendet. Festes Nickel reagiert mit Kohlenmonoxid, um Nickel-Carbonyl-Gas zu bilden. Das gasförmige Gemisch wird weiter erhitzt, was zur Zersetzung des Metall-Carbonyl-Komplexes führt, um reines Nickelmetall und Kohlenmonoxidgas zu erzeugen.  Durch thermische Schockzersetzung können feine und extrafeine Nickelpulver hergestellt werden.  
 
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Nickelpulvern ist die Elektrolyse oder Elektrogewinnung.  Dieses Verfahren beinhaltet das Durchleiten eines elektrischen Stroms durch einen Elektrolyten, der gelöstes Nickelmetall enthält, und das Ermöglichen der Bildung des Nickelpulvers auf der Kathode.  Auf diese Weise gebildete Pulver werden als elektrolytische Metallpulver bezeichnet und sind oft sehr dendritisch mit komplexer Morphologie und daher sehr leitfähig.  Die Partikelgröße und -morphologie kann durch Variation bestimmter Betriebsparameter und Verwendung von Additiven gesteuert werden, die die Abscheidung des Pulvers auf der Kathode beeinflussen.  

Wie wird die Partikelgröße gemessen?

Die meisten Industrien, die pulverförmige Materialien herstellen, verwenden Siebtests, um die Größe von Partikeln zu bestimmen, und dieses Verfahren gilt als die bequemste Methode zur Größenanalyse. In einem typischen Test wird das Material durch ein System von ineinander verschachtelten Sieben mit Drahtgewebe gefiltert, wobei jedes untere Sieb eine kleinere Öffnungsgröße hat als das obere. Die auf jedem Sieb zurückgehaltene Materialmenge kann gewogen werden. Natürlich hat diese Methode ihre Grenzen, wenn es um die Partikelgröße geht, da die heute verfügbaren Standardgrößen von 125 mm bis zu 20 Mikrometer Öffnungen reichen. Es gibt wenige Variationen dieser Methode wie Wurfsiebung, Horizontalsiebung, Klopfsiebung, Supersonic-Siebung, Nasssiebung, Luftzirkulationsstrahlsiebung und in der Regel eine Auswahl eines Verfahrens basierend auf dem zu messenden Material.  Für kleinere Partikelgrößen werden häufig Laserbeugungs- und Lichtstreutechniken von Unternehmen wie Malvern eingesetzt und bieten genauere Toleranzen insbesondere für feine und ultrafeine Pulver.  

Wo kann man Nickelpulver kaufen?  

Die Preise für Nickelpulver variieren je nach Reinheit, Morphologie, Partikelgröße und natürlich Metallpreisen.  Einige bekannte Anbieter von Nickelpulver sind Vale, American Elements und GoodFellow. Elektrolytische Nickelpulver können von NORNICKEL oder ELECTROVEK STEEL bezogen werden.

Gesundheit und Sicherheit

Bei sachgemäßer Verwendung wird Nickelpulver gemäß dem OSHA Hazard Communication Standard (29 CFR 1910.1200) nicht als gefährlich eingestuft. Es ist jedoch krebserregend, wenn es eingeatmet wird.
Bei Kontakt mit Nickelpulver sollten einige Erste-Hilfe-Maßnahmen ergriffen werden:
  • Bei Kontakt mit den Augen sollten 15 Minuten lang gewaschen werden, einschließlich der Augenlider.
  • Bei Berührung mit der Haut 15 Minuten lang waschen und kontaminierte Kleidung ausziehen.
  • Bei Verschlucken sollte sofort mit Poison Control Kontakt aufgenommen werden. Mund mit kaltem Wasser ausspülen und 1-2 EL Aktivkohle mit Wasser einnehmen.
  • Bei Einatmen an die frische Luft bringen. Bei Atembeschwerden sollte künstlich beatmet werden.
Wenn Nickelpulver auf Zersetzungstemperatur erhitzt wird, emittiert es beißende Dämpfe. Im Brandfall können Schaum- oder Trockenlöschmittel zum Löschen des Feuers verwendet werden. Das Material ist unempfindlich gegen mechanische Einwirkungen.
 
Im Allgemeinen ist Nickelpulver unter normalen Verwendungsbedingungen ein stabiles Material. Nickel sollte in einem kühlen, gut belüfteten, trockenen und verschlossenen Bereich ohne besondere Gefahrenbeschränkungen gelagert werden. Bei Handhabung Einatmen und Kontakt mit Haut und Kleidung vermeiden. Hitze- und Zündquellen vermeiden.  Manche Menschen sind auch allergisch gegen Nickel, was sich als juckender Hautausschlag zeigt.  Ein Nickelausschlag ist typischerweise das Ergebnis einer wiederholten und langen Exposition gegenüber Nickel.   

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