Tiêu chuẩn kỹ thuật của Niken và Niken hợp kim
Niken và các hợp kim của niken thường phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt để đảm bảo chất lượng và hiệu suất trong các ứng dụng công nghiệp. Dưới đây là các tiêu chuẩn kỹ thuật phổ biến cho Niken và Niken hợp kim, được quy định bởi các tổ chức quốc tế và các cơ quan quản lý tiêu chuẩn.
1. Tiêu chuẩn kỹ thuật của Niken nguyên chất
Niken nguyên chất (99% Niken trở lên) phải đáp ứng các yêu cầu về độ tinh khiết và các tính chất cơ học, hóa học sau:
- Tiêu chuẩn ASTM:
Tiêu chuẩn ASTM (American Society for Testing and Materials) là một trong những bộ tiêu chuẩn phổ biến nhất cho niken nguyên chất và hợp kim niken. Một số tiêu chuẩn ASTM chính cho Niken nguyên chất bao gồm:- ASTM B160: Tiêu chuẩn cho niken nguyên chất trong các ứng dụng công nghiệp.
- ASTM B127: Tiêu chuẩn cho sản xuất tấm, tấm cuộn và các hình dạng khác của niken nguyên chất.
- ASTM B194: Tiêu chuẩn cho niken nguyên chất trong các ứng dụng điện tử và điện từ.
- ASTM B929: Tiêu chuẩn cho niken tinh khiết dùng trong các ngành công nghiệp cao.
- Tiêu chuẩn JIS (Japanese Industrial Standard): Tiêu chuẩn JIS H 4100 quy định các yêu cầu kỹ thuật đối với niken nguyên chất dùng trong các ứng dụng công nghiệp tại Nhật Bản.
- Tiêu chuẩn EN (European Standard): Tiêu chuẩn EN 10269 quy định các yêu cầu kỹ thuật cho niken nguyên chất và hợp kim niken trong các ứng dụng công nghiệp.
Thông số kỹ thuật điển hình của Niken nguyên chất:
- Độ tinh khiết: ≥ 99% niken.
- Cấu trúc: Tinh thể hạt tròn (cubic).
- Khả năng chống ăn mòn: Niken nguyên chất có khả năng chống ăn mòn tốt trong môi trường axit nhẹ và kiềm.
- Độ cứng: Khoảng 200-250 HV (vết cứng Vickers).
- Điện trở suất: Khoảng 6.99 μΩ·cm (ở 20°C).
2. Tiêu chuẩn kỹ thuật của các hợp kim Niken
Các hợp kim niken được chia thành nhiều nhóm khác nhau, với các đặc tính cơ học và hóa học cụ thể cho từng ứng dụng. Dưới đây là các tiêu chuẩn kỹ thuật cho một số hợp kim niken phổ biến.
Hợp kim Niken-Crom (Nickel-Chromium Alloys)
- Inconel 600 (ASTM B166):
- Hợp kim niken-crom phổ biến này được sử dụng trong các ứng dụng chịu nhiệt, có khả năng chịu ăn mòn trong môi trường có chứa khí oxy, khí ni-tơ.
- Thành phần chính: 72% Niken, 14-17% Crom, 8-10% Sắt.
- Khả năng chịu nhiệt: Có thể hoạt động ở nhiệt độ lên đến 1093°C trong môi trường không khí khô.
- Tiêu chuẩn ASTM B166 quy định các yêu cầu kỹ thuật về độ bền, khả năng chịu nhiệt, và khả năng chống ăn mòn của hợp kim Inconel 600.
- Inconel 625 (ASTM B443):
- Đây là hợp kim niken-crom-molypden, rất phù hợp với các ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt, chịu ăn mòn và có khả năng chịu nhiệt tốt.
- Thành phần chính: 58-70% Niken, 20-23% Crom, 8-10% Molypden.
- Khả năng chịu ăn mòn: Có khả năng chống ăn mòn trong môi trường axit, nước biển, và các dung môi hóa học khác.
- Tiêu chuẩn ASTM B443 yêu cầu độ bền cơ học, khả năng chống mài mòn và tính ổn định ở nhiệt độ cao.
Hợp kim Niken-Titanium (Nitinol)
- Nitinol (Ti-Ni):
- Nitinol là một hợp kim titan-niken nổi bật với khả năng “nhớ hình dạng” (shape-memory), rất hữu ích trong các ứng dụng y tế và công nghiệp.
- Thành phần chính: 50-60% Niken, còn lại là Titan.
- Tiêu chuẩn ASTM F2063: Tiêu chuẩn cho hợp kim Nitinol, đặc biệt cho các ứng dụng y tế như stent và các dụng cụ phẫu thuật.
- Đặc tính: Khả năng nhớ hình dạng, độ bền cơ học cao, và khả năng chịu mài mòn tốt.
Hợp kim Niken-Molypden (Hastelloy)
- Hastelloy C-276:
- Hợp kim niken-molypden này có khả năng chống ăn mòn rất tốt, đặc biệt trong các môi trường chứa axit sulfuric, axit clorhydric.
- Thành phần chính: 57% Niken, 14-17% Molypden, 14-16% Crom.
- Tiêu chuẩn ASTM B575: Tiêu chuẩn quy định các đặc tính cơ học, tính chống ăn mòn, và khả năng gia công của hợp kim Hastelloy C-276.
- Hastelloy C-22:
- Một hợp kim niken-molypden có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong các môi trường có sự hiện diện của axit clorhydric và các môi trường khắc nghiệt khác.
- Thành phần chính: 56% Niken, 14-22% Molypden, 20-23% Crom.
- Tiêu chuẩn ASTM B574: Tiêu chuẩn về khả năng chống ăn mòn, độ bền cơ học và khả năng gia công.
Tiêu chuẩn kỹ thuật của hợp kim Niken trong ngành công nghiệp khác
- Tiêu chuẩn DIN (Germany): Các hợp kim niken thường được quy định bởi tiêu chuẩn DIN cho các ứng dụng trong công nghiệp chế tạo thiết bị, thiết bị gia công và chế biến thực phẩm.
- Tiêu chuẩn UNS (Unified Numbering System): Tiêu chuẩn này cung cấp các mã số nhận dạng hợp kim cho các hợp kim niken, chẳng hạn như UNS N02200 (niken nguyên chất) và UNS N06600 (Inconel 600).
3. Tiêu chuẩn về gia công và ứng dụng của niken và hợp kim niken
- Tiêu chuẩn ISO: Tiêu chuẩn ISO cung cấp các hướng dẫn cho việc gia công và sử dụng hợp kim niken trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau.
- ISO 15156: Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu sử dụng trong môi trường có tính ăn mòn, bao gồm các hợp kim niken.
- ISO 9001: Hệ thống quản lý chất lượng, quy định các tiêu chuẩn về quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng cho các sản phẩm hợp kim niken.
Kết luận
Niken và các hợp kim niken có rất nhiều ứng dụng quan trọng nhờ vào các đặc tính ưu việt như khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu nhiệt và độ bền cơ học cao. Các tiêu chuẩn kỹ thuật cho niken và hợp kim của nó được quy định bởi nhiều tổ chức quốc tế như ASTM, JIS, ISO, DIN, và UNS, giúp đảm bảo chất lượng và tính ứng dụng của các sản phẩm từ niken trong các ngành công nghiệp như chế biến hóa chất, hàng không, năng lượng, y tế, và điện tử.
| PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES/Tiêu chuẩn kỹ thuật lý tính | ||||||||
| Density kg/dm3 |
Melting range ˚c |
Specific heat at 20˚c 1/kg ˚c |
Thermal conductivity at 20˚c Wm˚c |
Thermal expansion 10-6/˚c 20-95˚c |
Electircal resistivity at 20˚c microhm cm |
Tensile strength N/mm3 |
HArdness HV |
|
| Nickel | 8.89 | 1435-1445 | 456 | 74.9 | 13.3 | 9.5 | 380-550 | 90-120 |
| Nickel201 | 8.89 | 1435-1445 | 456 | 79.2 | 13.3 | 7.6 | 340-41 | 75-100 |
| Nickel205 | 8.89 | 1435-1445 | 456 | 74.9 | 13.3 | 9.5 | 340 | 77 |
| Nickel212 | 8.89 | 1435-1445 | 430 | 44.1 | – | 10.9 | 476 | 144 |
| Nickel222 | 8.89 | 1435-1445 | 456 | 74.9 | 13.3 | 8.8 | 340 | 77 |
| Nickel270 | 8.89 | 1445 | 460 | 85.7 | 13.3 | 7.5 | 340 | 80 |
| MONEL alloy 400 |
8.83 | 1300-1350 | 419 | 21.7 | 14.1 | 51.0 | 480-620 | 111-151 |
| MONEL alloy K-500 |
8.46 | 1315-1350 | 4190 | 17.4 | 13.7 | 61.4 | 620-760 | 141-189 |
| INCONEL alloy 600 |
8.42 | 1370-1350 | 461 | 14.8 | 13.3 | 103 | 550-690 | 121-173 |
| INCONEL alloy 626 |
8.44 | 1290-1350 | 410 | 9.8 | 12.8 | 129 | 830-1040 | 146-247 |
| INCOLOY alloy 800 | 7.95 | 1355-1385 | 502 | 11.7 | 14.2 | 99 | 520-700 | 121-188 |
| INCOLOY alloy 825 | 8.14 | 1370-1400 | 441 | 10.9 | 14.0 | 113 | 590-730 | 121-183 |
| INCOLOY alloy904 | 8.12 | – | 442 | 14.9 | 4.6 | 72 | 923 | – |
| INCOLOY alloy DS | 7.92 | 1330-1400 | 452 | 12.0 | 14.1 | 108 | 680 | 208 |
