化学式
Ni
取り上げるトピック
背景
商業的に純粋なまたは低合金ニッケル主な用途は化学処理と電子機器分野である。
耐腐食性
純ニッケルは、特に様々な還元性化学物質、とりわけ苛性アルカリに対する耐腐食性に優れているため、多くの化学反応、特に食品加工や合成繊維製造において、製品の品質維持に用いられている。
市販の純ニッケルの特性
に比べニッケル合金市販の純ニッケルは、高い電気伝導率、高いキュリー温度、そして優れた磁歪特性を有しています。ニッケルは、電子リード線、電池部品、サイラトロン、放電電極などに使用されています。
ニッケルは熱伝導率も優れている。そのため、腐食環境下での熱交換器に使用することができる。
表1. 特性ニッケル200市販の純品（ニッケル99.6%）
| 財産 | 価値 | |
| 20℃での焼鈍引張強度 | 450MPa | |
| 20℃で0.2%耐力の焼鈍処理済み | 150MPa | |
| 伸長 （％） | 47 | |
| 密度 | 8.89g/cm3 | |
| 融解範囲 | 1435～1446℃ | |
| 比熱 | 456 J/kg・℃ | |
| キュリー温度 | 360℃ | |
| 相対透過率 | イニシャル | 110 |
| 最大 | 600 | |
| 膨張係数（20～100℃） | 13.3×10⁻⁶m/m・℃ | |
| 熱伝導率 | 70W/m・℃ | |
| 電気抵抗率 | 0.096×10⁻⁶オーム・メートル | |
ニッケルの製造
焼きなましニッケルニッケルは硬度が低く、延性に優れています。金、銀、銅と同様に、ニッケルは加工硬化率が比較的低く、つまり、他のほとんどの金属のように曲げたり変形させたりしても、硬く脆くなりにくい性質を持っています。これらの特性に加え、溶接性にも優れているため、ニッケルは加工しやすく、完成品に仕上げやすい金属です。
クロムめっき中のニッケル
ニッケルは、装飾用クロムめっきの下地としてもよく使用されます。真鍮や亜鉛の鋳物、鋼板のプレス加工品などの原材料は、まずニッケル層でめっきされます。ニッケル厚さは約20µmです。これにより耐食性が得られます。最終層は、メッキ製品において一般的に望ましいとされる色と変色耐性を与えるために、非常に薄い（1～2µm）クロムの「フラッシュ」層です。クロムめっきは一般的に多孔質であるため、クロム単体では十分な耐食性が得られません。
プロパティテーブル
| 材料 | ニッケル ― 商業的に純粋なニッケルの特性、製造方法、および用途 |
|---|---|
| 構成： | ニッケル99%以上 |
| 財産 | 最小値（SI単位） | 最大値（SI単位） | 単位（SI単位系） | 最小値（重要） | 最大値（重要） | 単位（英） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 原子体積（平均） | 0.0065 | 0.0067 | m3/kmol | 396.654 | 408.859 | in3/kmol |
| 密度 | 8.83 | 8.95 | Mg/m3 | 551.239 | 558.731 | ポンド/立方フィート |
| エネルギー含有量 | 230 | 690 | MJ/kg | 24917.9 | 74753.7 | kcal/lb |
| 体積弾性率 | 162 | 200 | GPa | 23.4961 | 29.0075 | 106 psi |
| 圧縮強度 | 70 | 935 | MPa | 10.1526 | 135.61 | ksi |
| 延性 | 0.02 | 0.6 | 0.02 | 0.6 | ||
| 弾性限界 | 70 | 935 | MPa | 10.1526 | 135.61 | ksi |
| 耐久力の限界 | 135 | 500 | MPa | 19.5801 | 72.5188 | ksi |
| 破壊靭性 | 100 | 150 | MPa・m1/2 | 91.0047 | 136.507 | ksi.in1/2 |
| 硬度 | 800 | 3000 | MPa | 116.03 | 435.113 | ksi |
| 損失係数 | 0.0002 | 0.0032 | 0.0002 | 0.0032 | ||
| 破壊係数 | 70 | 935 | MPa | 10.1526 | 135.61 | ksi |
| ポアソン比 | 0.305 | 0.315 | 0.305 | 0.315 | ||
| せん断弾性率 | 72 | 86 | GPa | 10.4427 | 12.4732 | 106 psi |
| 抗張力 | 345 | 1000 | MPa | 50.038 | 145.038 | ksi |
| ヤング率 | 190 | 220 | GPa | 27.5572 | 31.9083 | 106 psi |
| ガラスの温度 | K | °F | ||||
| 融解潜熱 | 280 | 310 | kJ/kg | 120.378 | 133.275 | BTU/lb |
| 最高使用温度 | 510 | 640 | K | 458.33 | 692.33 | °F |
| 融点 | 1708 | 1739 | K | 2614.73 | 2670.53 | °F |
| 最低使用温度 | 0 | 0 | K | -459.67 | -459.67 | °F |
| 比熱 | 452 | 460 | J/kg・K | 0.349784 | 0.355975 | BTU/lb.F |
| 熱伝導率 | 67 | 91 | W/mK | 125.426 | 170.355 | BTU・ft/h・ft2・F |
| 熱膨張 | 12 | 13.5 | 10-6/K | 21.6 | 24.3 | 10-6/°F |
| 故障の可能性 | MV/m | V/ミル | ||||
| 誘電率 | ||||||
| 抵抗率 | 8 | 10 | 10⁻⁸オーム・メートル | 8 | 10 | 10⁻⁸オーム・メートル |
| 環境特性 | |
|---|---|
| 抵抗要因 | 1＝悪い 5＝素晴らしい |
| 可燃性 | 5 |
| 淡水 | 5 |
| 有機溶剤 | 5 |
| 500℃での酸化 | 5 |
| 海水 | 5 |
| 強酸 | 4 |
| 強アルカリ | 5 |
| UV | 5 |
| 着る | 4 |
| 弱酸 | 5 |
| 弱アルカリ | 5 |
出典：『工学材料ハンドブック』第5版より抜粋。
この情報源に関する詳細については、こちらをご覧ください。オーストラリア材料工学研究所.
ニッケルは、単体でも他の金属や材料との合金でも、現代社会に多大な貢献をしており、今後ますます需要が高まるであろう未来においても、材料供給源として重要な役割を果たし続けることが期待されています。ニッケルは、ほとんどの金属と合金化できる汎用性の高い材料であるため、これまで様々な産業にとって不可欠な金属であり続けてきました。
ニッケルは汎用性の高い元素であり、ほとんどの金属と合金化できます。ニッケル合金とは、ニッケルを主成分とする合金のことです。ニッケルと銅の間には完全な固溶関係が存在します。鉄、クロム、ニッケルの間には広い固溶範囲があるため、多くの合金の組み合わせが可能です。その高い汎用性と優れた耐熱性および耐食性により、航空機用ガスタービン、発電所の蒸気タービン、エネルギーおよび原子力発電市場における広範な利用など、多岐にわたる用途で使用されています。
ニッケル合金の用途と特性
Nニッケルおよびニッケル合金sこれらは幅広い用途に使用されており、その大部分は耐腐食性および／または耐熱性に関係しています。その例としては、以下のようなものがあります。
- 航空機用ガスタービン
- 蒸気タービン発電所
- 医療用途
- 原子力発電システム
- 化学・石油化学産業
- 加熱および抵抗部品
- 通信用アイソレーターおよびアクチュエーター
- 自動車用スパークプラグ
- 溶接消耗品
- 電源ケーブル
その他多数ニッケル合金の用途特殊用途のニッケル基合金または高ニッケル合金の特有の物理的特性が関係する。これには以下が含まれる。
- 電気抵抗合金
- ニッケルクロム合金そしてニッケル・クロム・鉄合金
- 銅ニッケル合金加熱ケーブル用
- 熱電対合金センサーとケーブル用
- ニッケル銅合金織物・編み物用
- 軟磁性合金
- 制御膨張合金
- 溶接用溶加材
- デュメットワイヤーガラスと金属のシール用
- ニッケルメッキ鋼
- 照明用合金
投稿日時：2021年8月4日
