鎳是一種銀白色金屬，在空氣中很容易被空氣氧化，表面形成有些發(fā)烏的氧化膜，因此人們見(jiàn)到的鎳常顏色發(fā)烏。鎳質(zhì)堅(jiān)硬，有很好的延展性，磁性和抗腐蝕性，且能高度磨光。鎳在地殼中含量也非常豐富。在自然界中以硅酸鎳礦或硫、砷、鎳化合物形式存在。

鎳常被用于制造不銹鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等鋼鐵領(lǐng)域，電鍍，高鎳基合金和電池等領(lǐng)域，廣泛用于飛機(jī)、雷達(dá)等各種軍工制造業(yè)，民用機(jī)械制造業(yè)和電鍍工業(yè)等。在很多介質(zhì)中，甚至在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中，鎳及鎳合金都具有很高的耐蝕性，加之其良好的力學(xué)性能與物理性能，因此在許多腐蝕環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用。

下面簡(jiǎn)要介紹鎳及鎳基合金的耐蝕性規(guī)律。

鎳的耐蝕性特點(diǎn)

鎳的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.25V，鎳在大氣中表面會(huì)存在一層化學(xué)穩(wěn)定性高的鈍化膜，鎳鈍化后，電極電位更高，因此鎳在大氣環(huán)境中有很高的耐蝕性。

鎳在堿性溶液和熱濃堿液中具有優(yōu)異的耐蝕性能，不會(huì)產(chǎn)生堿脆型應(yīng)力腐蝕，但是在高溫（300-500℃）、高壓和高濃度（質(zhì)量系數(shù)為0.75～0.89）苛性堿中，在拉應(yīng)力條件下，鎳會(huì)產(chǎn)生沿晶腐蝕斷裂；在中性和微酸溶液（包含一些稀的非氧化酸、有機(jī)酸）及其有機(jī)溶劑等介質(zhì)中，鎳的耐蝕性能較好；在氧化性酸和含有氧化劑的溶液及許多熔融的金屬中，鎳則不耐蝕。鎳的重要鹽類為硫酸鎳和氯化鎳。與鐵，鈷相似，在常溫下對(duì)水和空氣都較穩(wěn)定，能抗堿性腐蝕，故實(shí)驗(yàn)室中可以用鎳坩堝熔融堿性物質(zhì)。鎳可溶于稀酸中，和鐵不同是，鈷和鎳與濃硝酸激烈反應(yīng)，與稀硝酸反應(yīng)較慢。在淡水、海水和高溫干氯等介質(zhì)中，鎳有良好的耐蝕性能，但在含硫化物（SO2）的大氣中不耐蝕。另外，鎳對(duì)各類食品也有良好的耐蝕性能。

鎳合金的耐蝕性

1.Ni-Cr合金

Ni-Cr合金中的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)與不銹鋼的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)，因此在一般腐蝕介質(zhì)中，兩者在耐蝕性能也差不多；但因?yàn)镹i-Cr合金中的鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)比不銹鋼的鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，所以在熱堿液與堿性硫化物等介質(zhì)中，其耐蝕性和抗高溫氧化性能比不銹鋼好。實(shí)驗(yàn)表明，Ni-Cr 系列合金的耐蝕性是Cr 含量的函數(shù)，耐蝕性隨著Cr 含量的增加而急劇增加，當(dāng)Cr 含量大于50%時(shí)，耐蝕性則開(kāi)始變壞。其中Cr35Ni65 合金的耐蝕性最佳。

最早使用的Cr20Ni80電熱合金，在高溫氧化性能中，表面生成致密的Cr2O3氧化膜，能阻止進(jìn)一步的氧化，Cr2O3是高溫下唯一的熱力學(xué)穩(wěn)定的固相Cr的氧化物因而具有良好的抗高溫氧化性能。它在氧化氣氛中使用溫度達(dá)1150℃，在還原性氣氛中使用溫度也高達(dá)1100℃。Cr20Ni80因其鎳含量較高，所以在硫化物的介質(zhì)中的耐蝕性能較差。

在Cr20Ni80電熱合金基礎(chǔ)上發(fā)展出的Inconel合金，成分比較復(fù)雜，出基本元素Ni外，合金中含有Cr，F(xiàn)e，Nb，Al，Mn，Si，Cu，S等元素。由于其在高溫下具有高的力學(xué)性能和抗氧化性能，因此常作為高溫材料和耐酸合金使用。例如，Inconel600合金，可在堿中、常溫的磷酸和硫酸、低濃度的沸騰硫酸、低溫低濃度的氫氟酸等介質(zhì)中使用，也在醋酸、脂肪酸等有機(jī)酸中有良好的耐蝕性。Inconel600合金，可在堿中、常溫的磷酸和硫酸、低濃度的沸騰磷酸、低溫低濃度的氫氟酸等介質(zhì)中使用，也在醋酸、脂肪酸等有機(jī)酸中有良好的耐蝕性。Inconel600對(duì)介質(zhì)中氯離子引起的應(yīng)力腐蝕不敏感，但在高溫的堿中有產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的可能。

2.Ni-Mo合金

Ni60Mo20Fe20（Hastelloy A），Ni65Mo28Fe5V（Hastelloy B）是兩種典型的Ni-Mo合金，合金中Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.16，可使合金的耐蝕性顯著提高。Ni-Mo合金的最突出特點(diǎn)是其具有優(yōu)異的奶鹽酸腐蝕性能，尤其是Hastelloy B比Hastelloy A更耐鹽酸腐蝕。

在硫酸、磷酸、氫氟酸、溴酸、甲酸、醋酸及有機(jī)酸等非氧化性酸中，Ni-Mo合金具有良好的耐蝕性。在氯化鋁、氯化鎂、氯化銅、氯化銻等非氧化性閆榮業(yè)和濕氯化氫氣體中，Ni-Mo合金也具有良好的耐蝕性。但是，在含氧化性離子的溶液，如硝酸等氧化性酸中，Ni-Mo合金的耐蝕性不好。在硫酸和鹽酸中，只要有10-6量級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氧化性鹽存在，就可以顯著增大Ni-Mo合金的腐蝕速率；鹽酸中的溶解氧、微量的硝酸雜質(zhì)都會(huì)使Ni-Mo合金的腐蝕速率增加，尤其是后者的作用更加顯著。

Ni-Mo合金在許多介質(zhì)中沒(méi)有應(yīng)力腐蝕傾向，但在高溫、高壓的純水中，其晶間型應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性很高。

3.Ni-Cr-Mo合金

具有代表性的Ni-Cr-Mo合金是HastelloyC（Ni-16Cr-16Mo-4W）和不含W的Chromet合金。為改善HastelloyC合金在敏化狀態(tài)下晶間腐蝕敏感性，在HastelloyC合金的成分基礎(chǔ)上降低合金中的碳、硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)，就發(fā)展出HastelloyC-4，HastelloyC-276合金。

HastelloyC為面心立方晶格結(jié)構(gòu)。通過(guò)控制鐵和鉻含量在最小值，降低了加工脆性，阻止了在700～870℃間Ni4Mo相的析出。具有優(yōu)異的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力和好的耐局部腐蝕能力，在很多化工工藝介質(zhì)中有滿意的耐蝕特性，包括浸蝕很強(qiáng)的無(wú)機(jī)酸溶液、氯氣和含氯化物的各種介質(zhì)、干燥氯氣、甲酸和醋酸、海水和鹽水等，但在鹽酸中的耐蝕性不如Ni-Mo合金。因而，合金HastelloyC在化學(xué)、石化、能源制造和污染控制領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在硫酸、鹽酸、磷酸、醋酸等工業(yè)中。

HastelloyC-4合金比HastelloyC-276合金的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)更小，在敏化狀態(tài)或焊接態(tài)，析出的碳化物和金屬間化合物相對(duì)少，因此，在氧化性介質(zhì)和含氯化物介質(zhì)中不致產(chǎn)生嚴(yán)重的晶間腐蝕。

4.Ni-Cu合金

Ni-Cu合金也稱Monel合金，其成分（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）Cu0.27～0.29，F(xiàn)e 0.02～0.03，Mn 0.012～0.018，其余為Ni。Ni和Cu可形成無(wú)限固溶體，當(dāng)合金中摩爾分?jǐn)?shù)XNi＜0.50時(shí)，其耐蝕性接近于Cu，反之，其耐蝕性接近于Ni。因此，在一般腐蝕介質(zhì)中，Ni-Cu固溶體合金與銅或鎳相比，更具優(yōu)越性。Monel合金最突出的特點(diǎn)是，在各種濃度和溫度的氫氟酸中非常耐蝕，其耐蝕性僅次于鉑和銀。

Monel合金中最重要的之一就是Monel400合金（UNS N04400或MCu-28-1.5-1.8或Ni68Cu28Fe） ，它是一種在海水、化學(xué)溶劑、氨硫氯、氯化氫、各種酸性介質(zhì)如硫酸、氫氟酸、鹽酸、磷酸、有機(jī)酸，堿性介質(zhì)、鹽和熔融鹽中具有良好耐腐蝕性能的鎳基合金材料，一般不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。Monel400合金同時(shí)具有良好的機(jī)械性能，切削性能良好，從低溫到高溫廣泛的使用溫度，具有良好的焊接性能和中、高強(qiáng)度。Monel400主要應(yīng)用于化學(xué)和石油化工以及海洋開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域?？捎脕?lái)制造各種換熱設(shè)備、鍋爐給水加熱器、石油和化工管線、容器、塔、槽、閥門(mén)、泵、反應(yīng)釜、軸等。

結(jié)  語(yǔ) 

鎳及鎳合金一直在不斷發(fā)展，衍生出新的合金材料，推動(dòng)工業(yè)的發(fā)展。它們有著相當(dāng)優(yōu)越的環(huán)境適應(yīng)能力，抗腐蝕能力相當(dāng)可靠。針對(duì)各種行業(yè)的特殊環(huán)境，合理選材，都有針對(duì)性的解決方案。并且，它們絕大多數(shù)是作為成熟的商業(yè)化產(chǎn)品，完全可以滿足各種需求。