Elements シリーズの紹介: Nickel - ブログ

ステンレスは単なる「錆びない鉄」ではありません。むしろ、鉄の表面にクロムによって形成された目に見えない酸化皮膜が特徴です。では、その役割とは何でしょうかニッケル?ニッケルは鋼をオーステナイト相に固定します。純鉄は室温では体心立方構造（フェライト）をとります。- 912 度に加熱すると面心立方構造 (オーステナイト) に変化し、冷却すると元に戻ります。- 8% ～ 10% のニッケルを添加すると、オーステナイト相が室温で「凍結」します。これは、ステンレス鋼が温度変化に応じて結晶構造の相転移を起こさなくなることを意味します。オーステナイト系ステンレス鋼-の非磁性、優れた靱性、薄板への深絞り加工への適性、-アルゴンアーク溶接後の脆化のない溶接の完全性の維持などの特性はすべて、ニッケルによって安定化された面心立方構造に起因しています。-

キッチン-グレードの 304 ステンレス鋼には、約 18% のクロムと 8% のニッケルが含まれています。クロムは耐食性を与え、ニッケルは靱性を与え、クロム-ベースの不動態化層を無傷に保ち、曲げや溶接の箇所での剥離を防ぎます-。{6}}グレード 316 ステンレス鋼には、特に海水や塩化物イオンによる腐食に耐えるために 2% ～ 3% のモリブデンが組み込まれており、ニッケル含有量は 10% ～ 14% に高められています。病院で使用される手術器具は、蒸気滅菌後も錆びず、構造的完全性を維持します。これは、そのオーステナイト結晶構造が、蒸気による繰り返しの熱衝撃中に粒界での炭化物の析出を防ぐためです。{14}}これらすべての特性の根底にあるのは基本的な条件です。鋼は面心立方晶 (FCC) 結晶格子を持ち、ニッケルの存在によって構造が安定化されます。

世界的には、ニッケルの約 68% がステンレス鋼の生産に使用されています。中国ではこの数字はさらに高く、-約 85% です。世界最大のステンレス鋼生産国である中国は、世界のニッケル供給量の半分以上を消費している。インドネシアとフィリピンからのラテライトニッケル鉱石はマラッカ海峡を通って中国の港に輸送され、そこで高炉と電気炉でニッケル-鉄合金に加工されます。この合金はその後、アルゴン-酸素脱炭（AOD）コンバーターで精製されて炭素含有量が 3% から 0.02% に低減され、最終的にはキッチンのシンク、鍋の容器、エレベーターのドア枠、病院の滅菌器に使用される鋼板に鋳造されます。

水素化、電池、地球の核におけるニッケル
ニッケルは、水素化の工業用触媒として最高の地位を占めています。ラネーニッケル-は、ニッケル-アルミニウム合金からアルカリ溶液でアルミニウムを浸出することによって得られる超微細なニッケル骨格-で、植物油を固体のショートニングやマーガリンに変える接触水素化プロセスで 1 世紀以上にわたり主流となってきました。ニッケル粉末は膨大な表面積を誇り、1 グラムで不飽和炭素-炭素二重結合が水素分子で飽和する数十平方メートルの空間を提供します。石油製品の水素化と脱硫から、染料や農薬製造のためのニトロ基のアミノ基への還元、コールタール中の芳香族炭化水素のシクロアルカンへの水素化に至るまで、「触媒」欄の答えはほぼ常に「ニッケル」です。

地球の内核と外核を合わせると惑星の質量の 35% を占め、主に鉄-ニッケル合金で構成されています。半径約 1,200 キロメートルの固体内核は、300 ギガパスカルを超える圧力と 6,000 K を超える温度下で存在し、鉄とニッケルの原子が六方最密結晶構造に圧縮される条件です。-液体の外核は、導電性の鉄-流体の流れによって駆動されるダイナモとして機能します。流体が移動すると、地球の自転によって生成される弱い磁場が横切り、自励{11}}フィードバックメカニズムがこの磁場を-もともと約 0.5 ガウス-、太陽風をそらすのに十分な強さまで増幅します。ここでニッケルは、合金の融点を下げ、コアが所定の温度で液体のままになりやすくすることで重要な役割を果たし、それによってダイナモ効果が 30 ～ 40 億年以上持続することを保証します。

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