Большая Советская Энциклопедия (НИ)

В практике применяют ещё целый ряд Н. с. (с Cr, Mo, Fe и др. элементами), обладающих благоприятным сочетанием механических и физико-химических свойств, например коррозионностойкие сплавы для пружин, твёрдые сплавы для штампов и др. Помимо собственно Н. с., никель входит как один из компонентов в состав многих сплавов на основе др. металлов (например, ални сплавы).

Лит.: Бозорт Р., Ферромагнетизм, пер. с англ., М., 1956; Материалы в машиностроении. Выбор и применение, т. 3 — Специальные стали и сплавы, М., 1968; Химушкин Ф. Ф., Жаропрочные стали и сплавы, 2 изд., М., 1969; Бабаков А. А., Приданцев М. В., Коррозионностойкие стали и сплавы, М., 1971.

Л. Л. Жуков.

Никелин

Никели'н, красный никелевый колчедан, минерал, арсенид никеля, химический состав NiAs. Часто содержит примеси Со, Fe, Sb и др. Непрозрачен, имеет металловидный блеск и характерный светлый медно-красный цвет. Кристаллизуется в гексагональной системе; обычно образует сплошные зернистые или шестоватые массы. Кристаллическая структура Н. обладает плотнейшей гексагональной упаковкой. Ni занимает центры октаэдрических пустот и окружен 6 ионами As, каждый ион As окружен 6 ионами Ni по симметрии тригональной призмы. Твердость по минералогической шкале 5; плотность 7600—7800 кг/м³. Встречается обычно в кварцево-карбонатных рудных гидротермальных жилах совместно с др. арсенидами никеля, кобальта, с самородным висмутом, серебром и др. В зоне окисления легко выветривается и переходит в ярко-зелёный вторичный минерал — аннабергит Ni [AsO₄]₂x8H₂O. В СССР встречается в Берикульском золоторудном месторождении (Кемеровская область), в кобальтовом месторождении Хову-Аксы (Тувинская АССР); за рубежом — в ГДР «Шнеберг в Саксонии, Мансфельд в Тюрингии и др.), в США, Канаде и др. При значительных скоплениях Н. служит ценной рудой для получения никеля.

Никелирование

Никели'рование, нанесение на поверхность изделий никелевого покрытия (толщиной, как правило, от 1—2 до 40—50 мкм). Н. подвергаются преимущественно изделия из стали и сплавов на основе Cu, Zn и Al; реже — изделия из Mg, Ti, W, Mo и сплавов на их основе; разработаны способы нанесения никеля на неметаллической поверхности — керамику, пластмассы, бакелит, фарфор, стекло и др. Н. применяется для защиты изделий от коррозии (в атмосферных условиях, в растворах щёлочей, солей и слабых органических кислот), повышения износостойкости деталей, а также в защитно-декоративных целях.

Наиболее распространены электролитическое (см. Гальванотехника) и химическое Н. Чаще Н. (так называемое матовое) производится электролитическим способом. Наиболее изучены и устойчивы в работе сернокислые электролиты. При добавлении в электролит специальных блескообразователей осуществляется так называемое блестящее Н. Электролитические покрытия обладают некоторой пористостью, которая зависит от тщательности подготовки поверхности основы и от толщины покрытия. Для защиты от коррозии необходимо полное отсутствие пор, поэтому обычно производят предварительное меднение или наносят многослойное покрытие, которое при равной толщине надёжнее однослойного (например, стальные изделия часто покрывают по схеме Cu — Ni — Cr). Недостатки электролитического Н. — неравномерность осаждения никеля на рельефной поверхности и невозможность покрытия узких и глубоких отверстий, полостей и т.п. Химическое Н. несколько дороже электролитического, но обеспечивает возможность нанесения равномерного по толщине и качеству покрытия на любых участках рельефной поверхности при условии доступа к ним раствора. В основе процесса лежит реакция восстановления ионов никеля из его солей с помощью гипофосфита натрия (или др. восстановителей) в водных растворах.

Н. используется, например, для покрытия деталей химической аппаратуры, автомобилей, велосипедов, медицинского инструмента, приборов, предметов домашнего обихода, измерительного инструмента, клише, стереотипов, а также деталей, эксплуатируемых с небольшими нагрузками в условиях сухого трения, и т.д. Никелевые покрытия с течением времени несколько теряют свой первоначальный блеск. Поэтому часто слой никеля покрывают более стойким слоем хрома (см. Хромирование).

Лит.: Ямпольский А. М., Современная технология никелирования, Л., 1950; Горбунова К. М., Никифорова А. А., Физико-химические основы процесса химического никелирования, М., 1960; Лайнер В. И., Современная гальванотехника, М., 1967.

Л. Л. Жуков.

Никель (пос. гор. типа в Мурманской обл.)

Ни'кель, посёлок городского типа, центр Печенгского района Мурманской области РСФСР. Расположен у озера Куэтс-Ярви. Ж.-д. станция в 196 км к С.-З. от Мурманска. 18,8 тыс. жителей (1973). Горно-металлургический комбинат «Печенганикель».

Никель (хим. элемент)

Ни'кель (лат. Niccolum), Ni, химический элемент первой триады VIII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 28, атомная масса 58,70; серебристо-белый металл, ковкий и пластичный. Природный Н. состоит из смеси пяти стабильных изотопов: ⁵⁸Ni (67,76%), ⁶⁰Ni (26,16%), ⁶¹Ni (1,25%), ⁶³Ni (3,66%), ⁶⁴Ni (1,16%).

Историческая справка. Металл в нечистом виде впервые получил в 1751 шведский химик А. Кронстедт, предложивший и название элемента. Значительно более чистый металл получил в 1804 немецкий химик И. Рихтер. Название «Н.» происходит от минерала купферникеля (NiAs), известного уже в 17 в. и часто вводившего в заблуждение горняков внешним сходством с медными рудами (нем. Kupfer — медь, Nickel — горный дух, якобы подсовывавший горнякам вместо руды пустую породу). С середины 18 в. Н. применялся лишь как составная часть сплавов, по внешности похожих на серебро. Широкое развитие никелевой промышленности в конце 19 в. связано с нахождением крупных месторождений никелевых руд в Новой Каледонии и в Канаде и открытием «облагораживающего» его влияния на свойства сталей.

Распространение в природе. Н. — элемент земных глубин (в ультраосновных породах мантии его 0,2% по массе). Существует гипотеза, что земное ядро состоит из никелистого железа; в соответствии с этим среднее содержание Н. в земле в целом по оценке около 3%. В земной коре, где Н. 5,8x10^{– 3}%, он также тяготеет к более глубокой, так называемой базальтовой оболочке. Ni в земной коре — спутник Fe и Mg, что объясняется сходством их валентности (II) и ионных радиусов; в минералы двухвалентных железа и магния Н. входит в виде изоморфной примеси. Собственных минералов Н. известно 53; большинство из них образовалось при высоких температурах и давлениях, при застывании магмы или из горячих водных растворов. Месторождения Н. связаны с процессами в магме и коре выветривания. Промышленные месторождения Н. (сульфидные руды) обычно сложены минералами Н. и меди (см. Никелевые руды). На земной поверхности, в биосфере Н. — сравнительно слабый мигрант. Его относительно мало в поверхностных водах, в живом веществе. В районах, где преобладают ультраосновные породы, почва и растения обогащены никелем.

Физические и химические свойства. При обычных условиях Н. существует в виде b-модификации, имеющей гранецентрированную кубическую решётку (a = 3,5236

). Но Н., подвергнутый катодному распылению в атмосфере H₂, образует a-модификацию, имеющую гексагональную решётку плотнейшей упаковки (а = 2,65

, с = 4,32

), которая при нагревании выше 200 °С переходит в кубическую. Компактный кубический Н. имеет плотность 8,9 г/см³ (20 °С), атомный радиус 1,24

, ионные радиусы: Ni²⁺ 0,79

, Ni³⁺ 0,72

; t_пл 1453 °С; t_kип около 3000 °С; удельная теплоёмкость при 20 °С 0,440 кдж/(кг·К) [0,105 кал/(г°С)]; температурный коэффициент линейного расширения 13,310^{– 6} (0—100 °С); теплопроводность при 25 °С 90,1 вмl (м·K) [0,215 кал/(см·сек·^оС)]; то же при 500 °С 60,01 вм/(м·К) [0,148 кал/см (сек·^оС)]. Удельное электросопротивление при 20 °С 68,4 ном·м, т. е. 6,84 мком·см; температурный коэффициент электросопротивления 6,8x10^{– 3} (0—100 °С).

Н. — ковкий и тягучий металл, из него можно изготовлять тончайшие листы и трубки. Предел прочности при растяжении 400—500 Мн/м² (т. е. 40—50 кгс/мм²), предел упругости 80 Мн/м², предел текучести 120 Мн/м²; относительное удлинение 40%; модуль нормальной упругости 205 Гн/м²; твёрдость по Бринеллю 600—800 Мн/м². В температурном интервале от 0 до 631 К (верхняя граница соответствует Кюри точке) Н. ферромагнитен. Ферромагнетизм Н. обусловлен особенностями строения внешних электронных оболочек (3d⁸4s²) его атомов. Н. вместе с Fe (3d⁶4s²) и Со (3d⁷4s²), также ферромагнетиками, относится к элементам с недостроенной 3d-электронной оболочкой (к переходным 3d-металлам). Электроны недостроенной оболочки создают нескомпенсированный спиновый магнитный момент, эффективное значение которого для атомов Н. составляет 6 m_Б, где m_Б — Бора магнетон. Положительное значение обменного взаимодействия в кристаллах Н. приводит к параллельной ориентации атомных магнитных моментов, т. е. к ферромагнетизму. По той же причине сплавы и ряд соединений Н. (окислы, галогениды и др.) магнитоупорядочены (обладают ферро-, реже ферримагнитной структурой, см. Магнитная структура). Н. входит в состав важнейших магнитных материалов и сплавов с минимальным значением коэффициента теплового расширения (пермаллой, монель-металл, инвар и др.).

В химическом отношении Ni сходен с Fe и Со, но также и с Cu и благородными металлами. В соединениях проявляет переменную валентность (чаще всего 2-валентен). Н. — металл средней активности, Поглощает (особенно в мелкораздробленном состоянии) большие количества газов (H₂, CO и др.); насыщение Н. газами ухудшает его механические свойства. Взаимодействие с кислородом начинается при 500 °С; в мелкодисперсном состоянии Н. пирофорен — на воздухе самовоспламеняется. Из окислов наиболее важна закись NiO — зеленоватые кристаллы, практически нерастворимые в воде (минерал бунзенит). Гидроокись выпадает из растворов никелевых солей при прибавлении щелочей в виде объёмистого осадка яблочно-зелёного цвета. При нагревании Н. соединяется с галогенами, образуя NiX₂. Сгорая в парах серы, даёт сульфид, близкий по составу к Ni₃S₂. Моносульфид NiS может быть получен нагреванием NiO с серой.