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Die Eigenschaften und Verwendung von Nickel (Ni) und seine Legierungen

Eigenschaften:
Nickel ist ein gelblich-silberweißes bis 356ºC ferromagnetisches Metall mit der Rohdichte 8910 kg/m3, sehr zäh und dehnbar. Die relative Atommasse ist 58,693, der Schmelzpunkt liegt bei 1455ºC, der Siedepunkt bei 3177ºC und seine spezifische Wärmeleitfähigkeit beträgt 58 W/mK, Ordnungszahl 28. Zugfestigkeit 300 bis 420 N mm-2 und Brinellhärte 70 HB. Ni kristallisiert kubisch-flächenzentriert. Es ist ferromagnetisch. Die elektrische Leitfähigkeit bei 20ºC beträgt 11 m Ω-1 mm-2.

Chemische Eigenschaften:
Nickel hat das Normalpotenzial 0,25 V. Es hat eine große Korrosionsbeständigkeit bei Raumtemperatur und auch bei höheren Temperaturen. Es wird von den stärkeren Säuren mit Ausnahme der HNO3, in der es passiv wird, angegriffen. Es lässt sich unter bestimmten Bedingungen auch elektrolytisch passivieren. Nickel ist beständig gegen Wasser, auch gegen Seewasser, ferner gegen alkalische Lösungen, geschmolzene Alkalien, Ammoniak, Phenol und die meisten organischen Säuren bei mäßiger Konzentration. In kohlendioxidhaltigem Wasser entsteht ein Schutzüberzug, der die Korrosion aufhält. Nachteilig ist die große Empfindlichkeit gegenüber schwefelhaltige Gase. Es wird Nickelsulfid gebildet, bei höheren Temperaturen wird Nickel zerstört. Nickel wird nicht in der Lebensmittelindustrie verwendet, da die löslichen Korrosionsprodukte sehr giftig sind. Zum Beispiel Inconel 625 (Ni:61;Cr:21;Mo:9;Nb:3,6) voll beständig gegen Salz + Alkalilösungen, keine Loch- und Spaltkorrosion oder Inconel 690 (Ni:60;Cr:30;Fe:9,5) beständig gegen HNO3 und HNO3+HCl, S-haltige Gase bei hohen Temperaturen oder Hastelloy X (Ni:49;Cr:22;Fe:18;Mo:9) wärmefest und oxidationsbeständig, Einsatzgrenze 1200ºC uvm.

Verwendung und Verarbeitung: Austenitische Stähle, Kupfer-Nickel-Legierungen und hoch nickelhaltige Legierungen mit Chrom, Kupfer, Molybdaen usw. haben sowohl gegenüber korrosive Medien und extreme Temperaturbedingungen hervorragende Eigenschaften und finden daher im chemischen Apparatebau bevorzugt Anwendung. Nickel-Beryllium-Legierungen werden für Werkstücke mit hohen Anforderungen an Korrosions- und Anlassbeständigkeit verwendet. Nickel als Überzugsmetall erfolgt bei Eisen auf einer Cu- oder Messingschicht (porenfrei). Günstig wirkt sich auch für das Korrosionsverhalten aus, dass die Überspannung des H2 am Ni (0,20 V) verhältnismäßig groß ist. Dadurch ist es möglich, dass schwache Säuren den Nickelüberzug nicht mehr angreifen. Gegen neutrale und alkalische Lösungen ist Nickel ausreichend beständig. Es findet weiterhin Verwendung für Platten von Akkumulatoren und Stahllegierungen (Sonderstähle), zum galvanischen Vernickeln, Laborgeräte, (Münzen), Thermoelemente, Nickel-Kadmium-Akkumulatoren, als Hydrierungskatalysator zum Beispiel für die Fetthärtung.
Rohre aus Nickel und Nickel-Knetlegierungen (DIN 17751), Nickel im Halbzeug (DIN 17740) Die Kupfer-Nickel-Legierungen haben im chemischen Apparatebau wegen ihrer besonderen Beständigkeit gegen Seewasser, Kali- und Natronlauge sowie Li-Salze sowie gute Beständigkeit gegenüber HF und H2SiF6 eine besondere Bedeutung.
Legierungen:

Nickel als Mineralstoff für den lebenden Organismus Eigenschaft und Wirkung als Gift.

Quelle:
Eisenkolb, F.; Einführung in die Werkstoffkunde Band IV, Verlag Technik Berlin 1967 Wosnizok, Wolfgang; Werkstoffe kurz und übersichtlich, 6. Aufl., Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1974
Scholz, Wilhelm, Hiese, Wolfram, Ettel, Wolf-Peter; Baustoffkennwerte, 13.Aufl., Werner-Verlag GmbH Düsseldorf 1995
Schröter, Werner; Lautenschläger, K.-H.; u. a.; Chemie 17. Aufl., Fachbuchverlag Leipzig 1986
Hirschberg, Hans Günther; Handbuch Verfahrenstechnik und Anlagenbau, Springer Verlag Berlin Heidelberg 1999


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