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镍和钴的性质及主要用途

一、镍和钴的性质

(一)镍和钴的主要物理性质

1.镍

    密度(20)        8.9    g/cm3

    熔点              1455   

    沸点              2915   

    平均比热(0100) 452    J/(kg·K)

    熔化热            17.71  kJ/mol

    汽化热            374.3  kJ/mol

    热导率(0100 )  88.5  W/(m·K)

    电阻率(20 )       6.9  μΩ·cm

    2.钴

    密度(20)           8.9  g/cm3

    熔点                1492 

    沸点                2930 

    平均比热(0100 ) 472   J(kg·K)

    熔化热              15.5  kJmol(估算值)

    汽化热             379.4  kJmol

    热导率(0100 )    96   W(m·K)

    电阻率(20 )       6.34  μΩ·cm

    镍的居里点为357.6℃;低温时镍仍有良好的强度和延展性。钴的居里点为1121℃;钴有良好的延展性和很强的磁性。

     (二)镍和钴的主要化学性质

    常温下镍在空气中表面会形成致密的氧化膜,阻止氧化过程进一步进行。镍能耐氟、碱、盐水和许多有机物的腐蚀,在稀盐酸中溶解也很缓慢,浓硝酸可使镍表面钝化而使镍具有抗蚀性。镍能吸收大量的氧,粒度越小吸收量越大。镍的重要盐类为硫酸镍(NiS04·H20)和氯化镍(NiCl2·6H20)

致密的金属钴常温下在湿空气和水中均稳定,也不与碱和有机物作用。温度高于300 钴在空气中开始氧化。赤热的钴能分解水放出氢。氢还原法制备的细粒金属钴粉在空气中会自燃生成氧化钴。钴能被硫酸、盐酸、碱液溶解生成二价钴盐。无水氯化钴是蓝色的,吸收空气中的水会变为淡红色,利用此特性可做干燥剂的指示剂。

二、镍和钴的用途

    ()镍的用途

    镍是一种用途很广的金属。据1997年的统计,镍的主要用途为以下六方面:不锈钢、合金钢、特种钢、镍基合金、电镀和非合金领域。

    镍在不锈钢中的耗量最大,不锈钢既能抵抗大气、蒸汽和水的腐蚀,又能耐酸、碱、盐的腐蚀。故不锈钢广泛地应用于化工、冶金、建筑和各种民用用途,如制作石油化工、纺织、轻工、核能等工业中要求焊接的容器、塔、槽、管道等;尿素生产中的合成塔、洗涤塔、冷凝塔、汽提塔等耐蚀高压设备。镍还可以作成各种合金,如含镍80%的镍合金,能耐高温、断裂强度大,专用于制造燃气涡轮机和喷气发动机等。镍铬合金机械强度大,耐海水腐蚀性强,故用于制作海洋船舰的涡轮发动机。铜镍合金耐蚀、导热和压延性特佳,广泛应用于船舶和化工工业。钛镍形状记忆合金加温时会恢复原有形状,在医学领域应用相当广泛,如血栓过滤器、脊柱矫形棒、牙齿矫形唇弓弦、脑动脉瘤夹、接骨板、人工关节、股骨头帽、人造心脏用人造肌肉、人造肾脏用微型泵。贮氢合金在室温下能吸收氢生成氢化物,加热到不高温度又可将氢气释放出来,利用此特性大为方便了核反应及太阳能源的能量储存及输送。近年还利用此特性发展了新型的NiMH蓄电池,它不含有毒元素被称为绿色电池,与NiCd电池有互换性,NiMH电池在日本发展很快,主要用于移动通讯和笔记本电脑。此外,以NiMH为动力的汽车也已投入市场。世界上镍消费量最大的国家是日本、美国、德国和俄罗斯。

    镍还用于镀镍,在钢材和其他金属基体上覆盖一层耐用、耐腐蚀的表面层,其防腐蚀性比镀锌层高20%~25%。

    镍复合材料可用于石油化工的氢化和合成甲烷时的催化剂,其优点是不易被H2SS02所毒化。

    镍的化合物可制作颜料和染料。镍还能制成镍铁素体和镍锌铁素等新型陶瓷,做变压器的铁心和无线电的天线等。

  ()钴的用途

  钴是一种重要的战略金属,钴及其合金广泛应用于电机、机械、化工、航空和航天等领域。钴75%~80%用于制造合金,20%~25%以各种化合物形态用于化工、电子等行业。

   钴基耐高温合金或含钴合金钢可用作燃气轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹部件,化工设备中各种高负荷耐热部件和原子能工业的重要金属材料。

    钴基耐磨合金能耐高温和硬磨,用于制作挖掘装置的硬磨部件、航海柴油机、航空发动器的排气阀等。钴还能与碳化钨等生产硬质合金。

    钴是永久磁性合金的重要组成部分,铁钴磁性合金的磁力线密度高,含钴25%的阿尼科系高导磁率合金应用最为广泛。

    钴还可制成低膨胀系数合金。如含钴17%,29%,53%,0.2%的钴合金,其膨胀系数与玻璃一样,可熔焊于玻璃中,应用于电器、无线电及照明等。

    含钴的蓝色玻璃具有很高的红透射力,用于火焰分析。含钴玻璃也用作光学滤镜和眼科治疗器件,钴还可做玻璃去色剂。钴的氧化物用作釉底颜料,在釉中加5%氧化钴得到深蓝色。陶瓷中加入钴后可将黄色中和成白色,得到高质量的白色制品。多种有机酸钴盐在高分子合成中用作催化剂。如醋酸钴用于人造纤维的催化剂,萘酸钴用作油漆干燥剂,Co-Mo-Al催化剂用于加氢、脱硫过程。

    钴还是人畜不可缺少的微量元素之一。牛、羊缺钴会引起食欲减退、发育迟缓、奶量减少。含钴的维生素Bi2可以防止人的恶性贫血病。同位素60Co发射出γ射线,可用于物理化学研究和医疗。钴还用于手术治疗。
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