Níquel – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Níquel

O níquel é um metal brilhante branco prateado com um leve tom dourado. O níquel pertence aos metais de transição e é duro e dúctil.

Resumo

Elemento	Níquel
Número atômico	28
Categoria do elemento	Metal de transição
Fase em STP	Sólido
Densidade	8,908 g/cm3
Resistência à tração	345 MPa
Força de rendimento	70 MPa
Módulo de elasticidade de Young	200 GPa
Escala de Mohs	4
Dureza Brinell	700 MPa
Dureza Vickers	640 MPa
Ponto de fusão	1455 °C
Ponto de ebulição	2730 °C
Condutividade térmica	90,7 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	13,4 µm/mK
Calor específico	0,44 J/gK
Calor de fusão	17,47 kJ/mol
Calor da vaporização	370,4 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	69,3
Suscetibilidade Magnética	N/D

Aplicações de Níquel

A produção global de níquel é atualmente utilizada da seguinte forma: 68% em aço inoxidável; 10% em ligas não ferrosas; 9% em galvanoplastia; 7% em liga de aço; 3% em fundições; e 4% outros usos (incluindo baterias). O níquel é utilizado como constituinte de diferentes tipos de ligas; por exemplo, Monel (material resistente à corrosão), Nichrome (uma liga usada para elementos de aquecimento de resistência), Permalloy (uma liga com alta permeabilidade magnética com baixa intensidade de campo e baixa perda de histerese), cupro-níquel, aço inoxidável, níquel prata, etc. As ligas à base de níquel (por exemplo, ligas Fe-Cr-Ni(Mo)) apresentam excelente ductilidade e tenacidade, mesmo em altos níveis de resistência e essas propriedades são mantidas até baixas temperaturas. O níquel e suas ligas são altamente resistentes à corrosão em diversos ambientes, principalmente os básicos (alcalinos). O níquel também reduz a expansão térmica para melhor estabilidade dimensional. O níquel é o elemento base para as superligas. Esses metais têm excelente resistência à deformação por fluência térmica e mantêm sua rigidez, resistência, tenacidade e estabilidade dimensional em temperaturas muito mais altas do que os outros materiais estruturais aeroespaciais.

 

 

Produção e preço do Níquel

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do níquel puro estavam em torno de 77 $/kg.

O níquel é extraído por torrefação a NiO e depois reduzindo com carbono. O processo Mond é usado para fabricar níquel puro, no qual o níquel impuro reage com monóxido de carbono (CO) para formar Ni(CO)4, que é então decomposto a 200 °C para produzir 99,99% de Ni. Estima-se que mais de 2,7 milhões de toneladas (t) de níquel por ano sejam extraídas em todo o mundo, com Indonésia (800000 t), Filipinas (420000 t), Rússia (270000 t), Nova Caledônia (220000 t), Austrália (180000 t) ) e Canadá (180000 t) sendo os maiores produtores em 2019.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Níquel

Força do Níquel

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Níquel

A resistência à tração final do Níquel é de 345 MPa.

Força de Cedência de Níquel

O limite de escoamento do Níquel é de 70 MPa.

Módulo de Elasticidade do Níquel

O módulo de elasticidade de Young do Níquel é 200 GPa.

Dureza do Níquel

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do níquel é de aproximadamente 700 MPa.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do níquel é de aproximadamente 640 MPa.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O Níquel tem uma dureza de aproximadamente 4.

Veja também: Dureza dos Materiais

Níquel – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Níquel é a estrutura cúbica de face centrada.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Níquel

Propriedades Térmicas do Níquel

Níquel – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

O ponto de fusão do Níquel é 1455 °C.

O ponto de ebulição do Níquel é 2730 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Níquel – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Níquel é 90,7 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Níquel

O coeficiente de expansão térmica linear do Níquel é 13,4 µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Níquel – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Níquel é 0,44 J/g K.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Níquel é 17,47 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Níquel é 370,4 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Níquel – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também:  Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Níquel

A resistividade elétrica do Níquel é 69,3 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o níquel conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Níquel

A suscetibilidade magnética do Níquel é N/A.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do Níquel em resposta a um campo magnético aplicado.

Aplicação e preços de outros elementos