니켈과 그 합금
니켈은 은백색의 금속으로서 내산화성과 전연성이 좋으므로 판․관․선 등으로 사용되며 주로 합금 원소로서 스테인리스강, 구조용강, 자성재료, 내열․내식재료 등과 도금용으로 많이 쓰이고 있다.
(1) 니켈의 성질
(가) 물리적 성질
니켈은 면심입방격자의 은백색의 금속으로 상온에서 강자성체이나 353℃에서 자성을 잃는다.
(나) 기계적 성질
니켈은 연성이 크고 상온과 고온에서 가공이 쉽다. 재결정은 500℃에서 시작하고 풀림처리는 800℃, 열간 가공은 1000~1200℃에서 한다. 니켈을 메지게 하는 불순물은 황(S)과 납(Pb)이 있으며, 황(S)은 Ni2S3로 되어 Ni과 용융점이 낮은 공정을 만들고 결정 입계에 모이게 된다.
(다) 화학적 성질
내식성은 일반적으로 우수하다. 공기 중에서 500℃까지는 산화되지 않고 1000℃에서 다소 산화한다. 그러나 황산과 염산에는 침식당하여 유기 화합물이나 알칼리에는 잘 견디며, 그 밖의 화학약품에 대해서는 다른 금속보다 내식성이 강하다.
오랜 시간 가열하면 결정 입계에 따라 산화되고 고온에서 황화성 가스에 침식당하기 쉬우며 메지게 된다. 가공 시는 황(S)분이 적은 중성분위기에서 가공한다.
(2) 불순물의 영향
니켈에 혼합되는 불순물의 구리, 철, 규소, 코발트, 탄소, 황, 비소 등이 있다. 이중 코발트와 구리는 강도를 증가시킨다.
황(S)은 상온에서 거의 니켈에 고용되지 않으나 공정을 만들면 결정 입계에 석출되며 그 양이 0.005%이상일 때에는 망간 메짐과 적열 메짐이 나타난다. 이 때 마그네슘으로 탈산하면 그 해를 방지할 수 있다.
탄소는 0.17%까지만 고용되어야 하며 그 이상에서는 강도와 연성을 헤친다. 산소가 들어가면 가공성이 좋지 않고 마그네슘이나 망간으로 탈산하면 가공성이 증가된다.
(3) 용도
순수한 니켈의 판, 로드 선의 과학 기계․기구용 또는 전기도금 재료 등에 사용된다. 대부분의 스테인리스강, 양백, 백동, 전자기 재료 및 그 밖의 합금성분 원소로서 사용된다. |
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