निकेल दुनिया की सबसे महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग धातुओं में से एक है, इसके असाधारण संक्षारण प्रतिरोध के लिए मूल्यवान, उच्च तापमान प्रदर्शन, उत्कृष्ट मिश्रधातु विशेषताएँ, और अद्वितीय चुंबकीय गुण.
यह एयरोस्पेस और इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर रासायनिक प्रसंस्करण तक के उद्योगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, नवीकरणीय ऊर्जा, चिकित्सा उपकरण, और सटीक विनिर्माण.
क्या स्टेनलेस स्टील में उपयोग किया जाता है, सुपरलॉयस, रिचार्जेबल बैटरियां, या विद्युत चुम्बकीय घटक, निकेल उन गुणों का योगदान देता है जो कुछ अन्य धातुएं एक साथ प्रदान कर सकती हैं.
इन संपत्तियों के बीच, चुंबकत्व अक्सर सवाल उठाता है. बहुत से लोग जानते हैं कि लोहा चुंबकीय होता है, जबकि तांबा और एल्युमीनियम नहीं हैं.
निकेल एक दिलचस्प स्थान रखता है क्योंकि यह केवल में से एक है तीन मौलिक धातुएँ जो कमरे के तापमान पर प्राकृतिक रूप से लौहचुम्बकीय होती हैं, लोहे के साथ (फ़े) और कोबाल्ट (सह).
तथापि, निकेल का चुंबकीय व्यवहार साधारण हाँ या ना से अधिक जटिल है.
मिश्र धातु संरचना जैसे कारक, तापमान, क्रिस्टल की संरचना, ठंडा काम करना, और ताप उपचार इसके चुंबकीय प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकता है.
1. निकेल चुंबकीय है?
निकेल क्या है?
निकल (रासायनिक प्रतीक में, परमाणु संख्या 28) समूह से संबंधित एक चांदी-सफेद संक्रमण धातु है 10 आवर्त सारणी का.
इसमें संक्षारण प्रतिरोध का उत्कृष्ट संयोजन है, बेरहमी, लचीलापन, इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी, और थर्मल स्थिरता, यह इसे आधुनिक उद्योग में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातु तत्वों में से एक बनाता है.
| संपत्ति | कीमत |
| रासायनिक चिह्न | में |
| परमाणु संख्या | 28 |
| क्रिस्टल की संरचना | चेहरा-केन्द्रित घन (एफसीसी) |
| परमाणु भार | 58.69 जी/मोल |
| घनत्व | 8.90 g/cm g |
| गलनांक | 1455° C (2651° F) |
| क्वथनांक | 2913° C (5275° F) |
| ऊष्मीय चालकता | 90.9 डब्ल्यू/एम · के |
| इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी | लगभग 22% आईएसीएस |
| विद्युत प्रतिरोधकता | 6.99 × 10⁻⁸ Ω·m |
| थर्मल विस्तार का गुणांक | 13.4 × 10⁻⁶ /के |
| विशिष्ट गर्मी की क्षमता | 444 जे/किग्रा · केजी |
संक्षिप्त जवाब: हाँ—निकेल प्राकृतिक रूप से लौहचुम्बकीय है
इसका सरल उत्तर है हाँ.
शुद्ध निकेल है स्वाभाविक रूप से लौहचुंबकीय कमरे के तापमान पर. इसका मतलब यह हो सकता है:
- स्थायी चुम्बकों द्वारा अत्यधिक आकर्षित होना.
- किसी बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के तहत चुम्बकित हो जाना.
- बाहरी क्षेत्र हटा दिए जाने के बाद इसके चुम्बकत्व का एक भाग अपने पास रखें.
- चुंबकीय डोमेन बनाएं जो एक स्थायी चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए संरेखित हों.
निकेल मौलिक धातुओं के एक विशेष समूह से संबंधित है जो सामान्य परिस्थितियों में सहज लौहचुंबकत्व प्रदर्शित करता है.
| तत्व | कमरे के तापमान पर प्राकृतिक रूप से लौहचुंबकीय | क्यूरी तापमान |
| लोहा (फ़े) | हाँ | 770° C |
| कोबाल्ट (सह) | हाँ | 1,115° C |
| निकल (में) | हाँ | 358° C |
इसके क्यूरी तापमान से ऊपर, निकेल अब लौहचुम्बकीय पदार्थ के रूप में व्यवहार नहीं करता बल्कि बन जाता है अनुचुंबकीय, बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों पर केवल कमजोर प्रतिक्रिया दे रहा है.
निकेल चुंबकीय क्यों है?
निकेल का चुम्बकत्व इसी से उत्पन्न होता है इलेक्ट्रॉनिक संरचना—विशेष रूप से, इसके 3डी कक्षक में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था. निकेल में इलेक्ट्रॉन विन्यास है [एआर] 3d⁸ 4s².
इसका मतलब है कि वहाँ हैं दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन 3डी उपकोश में. ये अयुग्मित इलेक्ट्रॉन एक शुद्ध चुंबकीय क्षण बनाते हैं.
जब आसन्न परमाणुओं के चुंबकीय क्षण एक ही दिशा में संरेखित होते हैं, पदार्थ लौहचुम्बकीय हो जाता है.
यह संरेखण एक क्वांटम यांत्रिक घटना द्वारा संचालित होता है जिसे कहा जाता है आदान-प्रदान बातचीत, जो कुछ धातुओं में इलेक्ट्रॉन स्पिन के समानांतर संरेखण का पक्ष लेता है.
निकल में, 358°C तक समानांतर स्पिन संरेखण बनाए रखने के लिए एक्सचेंज इंटरैक्शन पर्याप्त मजबूत है (क्यूरी तापमान).
2. धातुओं में चुंबकत्व को समझना
चुंबकत्व क्या है?
चुंबकत्व परमाणुओं के भीतर इलेक्ट्रॉनों की गति और स्पिन से उत्पन्न होने वाली एक भौतिक घटना है.
प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एक छोटा चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, लेकिन क्या कोई सामग्री ध्यान देने योग्य चुंबकत्व प्रदर्शित करती है या नहीं यह इस बात पर निर्भर करता है कि ये परमाणु चुंबकीय क्षण सामूहिक रूप से कैसे बातचीत करते हैं.
अधिकांश धातुओं में, व्यक्तिगत चुंबकीय क्षण या तो विपरीत स्पिन के साथ जुड़ते हैं या बेतरतीब ढंग से उन्मुख रहते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बहुत कम या कोई अवलोकन योग्य चुंबकत्व नहीं होता है.
निकल जैसे लौहचुम्बकीय पदार्थों में, तथापि, पड़ोसी परमाणु क्षण बड़े क्षेत्रों में अनायास संरेखित होने के लिए पर्याप्त रूप से परस्पर क्रिया करते हैं, एक मापने योग्य चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण.
चुंबकीय पदार्थों के प्रमुख प्रकार
| प्रकार | परिभाषा | चुंबकीय व्यवहार | उदाहरण |
| लौह-चुंबकीय | प्रबल आकर्षण; चुम्बकत्व बरकरार रखता है; चुंबकीय क्षण समानांतर संरेखित होते हैं. | उच्च संवेदनशीलता; हिस्टैरिसीस; चुंबकीय डोमेन. | लोहा, निकल, कोबाल्ट, और उनके मिश्र. |
| लौहचुम्बकीय | प्रबल आकर्षण; चुंबकीय क्षण प्रतिसमानांतर लेकिन असमान रूप से संरेखित होते हैं. | लौहचुम्बकीय के समान लेकिन कमजोर. | मैग्नेटाइट (Fe₃O₄), फेराइट्स. |
| प्रति-लौहचुंबकीय | बहुत कमजोर आकर्षण; चुंबकीय क्षण प्रतिसमानांतर संरेखित होते हैं. | तापमान के साथ संवेदनशीलता बढ़ती है. | क्रोमियम, मैंगनीज ऑक्साइड. |
अध्याय संबंधी |
बहुत कमजोर आकर्षण; कोई प्रतिधारण नहीं; क्षण बाहरी क्षेत्र के साथ संरेखित होते हैं. | तापमान के साथ संवेदनशीलता कम हो जाती है (क्यूरी कानून). | अल्युमीनियम, प्लैटिनम, टाइटेनियम. |
| प्रति-चुंबकीय | बहुत कमजोर प्रतिकर्षण; कोई स्थायी क्षण नहीं; प्रेरित क्षण क्षेत्र का विरोध करते हैं. | संवेदनशीलता नकारात्मक है. | ताँबा, नेतृत्व करना, विस्मुट, पानी. |
3. निकेल लौहचुंबकीय क्यों है?
निकेल का लौहचुम्बकत्व शास्त्रीय विद्युतचुम्बकत्व के बजाय क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों में निहित है.
सामान्य धातुओं से भिन्न, निकेल में एक इलेक्ट्रॉनिक संरचना होती है जो लाखों परमाणु चुंबकीय क्षणों को बड़े क्षेत्रों में सहयोग और संरेखित करने की अनुमति देती है, एक मजबूत स्थूल चुंबकीय क्षेत्र बनाना.
यह घटना इलेक्ट्रॉन स्पिन के संयुक्त प्रभाव से उत्पन्न होती है, आदान-प्रदान बातचीत, क्रिस्टल की संरचना, और चुंबकीय डोमेन निर्माण.
निकल की परमाणु संरचना
निकेल परमाणुओं में होते हैं 28 इलेक्ट्रॉनों के एक केन्द्रक के चारों ओर व्यवस्थित है 28 प्रोटान.
जबकि आंतरिक इलेक्ट्रॉन मजबूती से बंधे होते हैं और चुंबकीय व्यवहार में बहुत कम योगदान देते हैं, बाहरी 3डी इलेक्ट्रॉन निर्णायक भूमिका निभायें.
निकेल एक में क्रिस्टलीकृत होता है संभोगी क्यूबिक (एफसीसी) कमरे के तापमान पर जाली.
यह अत्यधिक क्रमबद्ध परमाणु व्यवस्था पड़ोसी निकल परमाणुओं को उनके इलेक्ट्रॉन तरंग कार्यों को ओवरलैप करने के लिए पर्याप्त करीब रखती है, पूरे क्रिस्टल में मजबूत चुंबकीय अंतःक्रिया को सक्षम करना.
इलेक्ट्रॉन विन्यास
निकेल का भू-अवस्था इलेक्ट्रॉन विन्यास है:
[एआर] 3d⁸ 4s²
आंशिक रूप से भरा हुआ 3डी कक्षीय अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, प्रत्येक में इलेक्ट्रॉन स्पिन के कारण एक आंतरिक चुंबकीय क्षण होता है.
यदि ये क्षण बेतरतीब उन्मुख रहे, सामग्री केवल कमज़ोर अनुचुम्बकत्व प्रदर्शित करेगी. बजाय, निकेल की परमाणु संरचना पड़ोसी स्पिनों को सहकारी रूप से बातचीत करने की अनुमति देती है.
एक्सचेंज इंटरेक्शन
निकेल के लौहचुंबकत्व के लिए जिम्मेदार प्रमुख तंत्र है आदान-प्रदान बातचीत, पड़ोसी इलेक्ट्रॉन तरंग कार्यों के ओवरलैप से उत्पन्न होने वाला एक क्वांटम यांत्रिक प्रभाव.
यह इंटरैक्शन आसन्न इलेक्ट्रॉन स्पिन के समानांतर संरेखण का पक्ष लेता है क्योंकि यह क्रिस्टल की कुल ऊर्जा को कम करता है. नतीजतन:
- पड़ोसी परमाणु चुंबकीय क्षण अनायास संरेखित होते हैं.
- समान रूप से चुंबकीय परमाणुओं के बड़े क्षेत्र विकसित होते हैं.
- बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के बिना भी चुंबकत्व मौजूद रहता है.
हालाँकि व्यक्तिगत निकल परमाणु का चुंबकीय क्षण लोहे की तुलना में छोटा होता है, अरबों परमाणुओं का सामूहिक संरेखण महत्वपूर्ण चुंबकीय व्यवहार उत्पन्न करता है.
चुंबकीय डोमेन
समग्र चुंबकीय ऊर्जा को कम करने के लिए, निकेल एक विशाल चुंबक की तरह व्यवहार नहीं करता है.
बजाय, यह असंख्य सूक्ष्म में विभाजित है चुंबकीय डोमेन, प्रत्येक में लाखों परमाणु होते हैं और उनके चुंबकीय क्षण एक ही दिशा में संरेखित होते हैं.
निकेल के एक अचुम्बकीय टुकड़े में:
- डोमेन अलग-अलग दिशाओं की ओर इशारा करते हैं.
- उनके चुंबकीय क्षेत्र काफी हद तक एक दूसरे को रद्द करते हैं.
- सामग्री थोड़ा बाहरी चुंबकत्व प्रदर्शित करती है.
बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर:
- अनुकूल रूप से उन्मुख डोमेन का विस्तार होता है.
- डोमेन दीवारें चलती हैं.
- परमाणु स्पिन लागू क्षेत्र की ओर घूमते हैं.
- समग्र चुम्बकत्व तेजी से बढ़ता है.
यदि चुंबकीय क्षेत्र पर्याप्त रूप से मजबूत है, अधिकांश डोमेन संरेखित हो जाते हैं, और निकेल निकट आता है चुंबकीय संतृप्ति.
क्यूरी तापमान
इसके नीचे ही निकेल लौहचुम्बकीय रहता है क्यूरी तापमान, लगभग 358° C (631 K).
इस तापमान से नीचे:
- विनिमय अंतःक्रिया हावी रहती है.
- चुंबकीय डोमेन स्थिर रहते हैं.
- मजबूत लौहचुम्बकीय व्यवहार कायम रहता है.
क्यूरी तापमान से ऊपर:
- थर्मल ऊर्जा स्पिन संरेखण को बाधित करती है.
- चुंबकीय डोमेन ढह जाते हैं.
- निकेल एक में परिवर्तित हो जाता है अनुचुंबकीय सामग्री, बाहरी क्षेत्र में केवल कमजोर चुंबकत्व प्रदर्शित करना.
ऊंचे ऑपरेटिंग तापमान वाले अनुप्रयोगों में यह तापमान-निर्भर संक्रमण एक महत्वपूर्ण विचार है, जैसे बिजली की मोटरें, जेनरेटर, सेंसर, और उच्च तापमान वाले औद्योगिक उपकरण.
4. निकेल के चुंबकत्व को प्रभावित करने वाले कारक
यद्यपि शुद्ध निकल स्वाभाविक रूप से लौहचुम्बकीय होता है, इसका चुंबकीय व्यवहार सभी सेवा शर्तों के तहत स्थिर नहीं है.
चुम्बकत्व की शक्ति, चुम्बकीय भेद्यता, और चुंबकीय स्थिरता तापमान के आधार पर महत्वपूर्ण रूप से बदल सकती है, मिश्र धातु संरचना, यांत्रिक प्रसंस्करण, सूक्ष्म, और आसपास का परिचालन वातावरण.
तापमान
तापमान निकल के चुंबकत्व को प्रभावित करने वाला सबसे प्रभावशाली कारक है.
जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, तापीय ऊर्जा अधिक परमाणु कंपन का कारण बनती है, लौहचुंबकत्व के लिए जिम्मेदार चुंबकीय डोमेन के संरेखण को धीरे-धीरे बाधित कर रहा है.
इसके नीचे क्यूरी तापमान (लगभग 358°C / 676° F), निकेल सहज चुंबकत्व बनाए रखता है और मजबूत लौहचुंबकीय व्यवहार प्रदर्शित करता है.
जैसे-जैसे तापमान क्यूरी बिंदु के करीब पहुंचता है, चुंबकीय पारगम्यता और संतृप्ति चुंबकीयकरण तेजी से घटता है.
एक बार क्यूरी तापमान पार हो गया, चुंबकीय डोमेन नष्ट हो जाते हैं, और निकेल एक लौहचुंबकीय पदार्थ से एक अनुचुंबकीय पदार्थ में एक चरण संक्रमण से गुजरता है.
इस अवस्था में, यह बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रति केवल कमजोर प्रतिक्रिया करता है और अब स्थायी चुंबकत्व बरकरार नहीं रखता है.
महत्वपूर्ण बात, यह परिवर्तन प्रतिवर्ती है. यदि सामग्री को महत्वपूर्ण सूक्ष्म संरचनात्मक परिवर्तन या ऑक्सीकरण से गुजरे बिना क्यूरी तापमान से नीचे ठंडा किया जाता है, इसके लौहचुंबकीय गुण पुनः बहाल हो जाते हैं.
| तापमान की रेंज | चुंबकीय व्यवहार | इंजीनियरिंग निहितार्थ |
| 300°C से नीचे | स्थिर लौहचुम्बकत्व | अधिकांश चुंबकीय घटकों के लिए उपयुक्त |
| 300-358°C | चुम्बकत्व धीरे-धीरे क्षीण हो जाता है | चुंबकीय दक्षता में कमी |
| 358°C से ऊपर | अध्याय संबंधी | चुंबकीय अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं है |
| क्यूरी बिंदु के नीचे ठंडा होने के बाद | लौहचुम्बकत्व ठीक हो जाता है | चुंबकीय गुण आम तौर पर बहाल हो जाते हैं |
मिश्र धातु संरचना
मिश्र धातु तत्वों के जुड़ने से निकल की चुंबकीय विशेषताओं पर गहरा प्रभाव पड़ता है क्योंकि यह इलेक्ट्रॉनिक संरचना और क्रिस्टल जाली को बदल देता है।.
जैसे तत्व लोहा और कोबाल्ट आम तौर पर चुंबकीय विनिमय अंतःक्रियाओं को बढ़ाकर लौहचुंबकीय व्यवहार को बढ़ाते हैं, जबकि मिश्रधातु में परिवर्धन शामिल है क्रोमियम, मोलिब्डेनम, मैंगनीज, ताँबा, और सिलिकॉन गैर-चुंबकीय चरणों को स्थिर करके या चुंबकीय डोमेन संरेखण को बाधित करके चुंबकीय पारगम्यता को कम करते हैं.
फलस्वरूप, निकल मिश्रधातुएँ चुंबकीय व्यवहार का एक विस्तृत स्पेक्ट्रम प्रदर्शित करती हैं.
निकल-लौह मिश्र धातु जैसे पर्मलोय ट्रांसफार्मर के लिए अत्यधिक उच्च चुंबकीय पारगम्यता प्राप्त करने के लिए विशेष रूप से इंजीनियर किए गए हैं, चुंबकीय परिरक्षण, और सटीक सेंसर.
इसके विपरीत, उच्च प्रदर्शन संक्षारण प्रतिरोधी मिश्र धातु जैसे Inconel, hastelloy, और कई ग्रेड मोनेल मुख्य रूप से यांत्रिक और रासायनिक प्रदर्शन के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिसके परिणामस्वरूप कमजोर या लगभग गैर-चुंबकीय विशेषताएँ उत्पन्न होती हैं.
यह बताता है कि अकेले निकेल सामग्री का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए क्यों नहीं किया जा सकता है कि कोई मिश्र धातु दृढ़ता से चुंबकीय होगी या नहीं.
क्रिस्टल संरचना और सूक्ष्म संरचना
निकेल का चुंबकीय व्यवहार उसके फलक-केंद्रित घन से निकटता से संबंधित है (एफसीसी) क्रिस्टल संरचना और सामग्री के भीतर चुंबकीय डोमेन की व्यवस्था.
अनाज आकार, अनाज अभिविन्यास, चरण वितरण, अवक्षेप, और क्रिस्टल दोष सभी चुंबकीय डोमेन दीवारों की गति को प्रभावित करते हैं.
समान अनाज और कम आंतरिक तनाव वाली सामग्री आम तौर पर अधिक स्थिर और पूर्वानुमानित चुंबकीय प्रदर्शन प्रदर्शित करती है, जबकि विषम सूक्ष्म संरचनाएं चुंबकीय पारगम्यता को कम कर सकती हैं और चुंबकीय हिस्टैरिसीस को बढ़ा सकती हैं.
कास्टिंग जैसी विनिर्माण प्रक्रियाओं के दौरान, फोर्जिंग, रोलिंग, या गर्मी उपचार, अनाज आकृति विज्ञान और अवशिष्ट तनाव में परिवर्तन डोमेन संरचना को संशोधित करते हैं, रासायनिक संरचना अपरिवर्तित रहने पर भी चुंबकीय गुणों में मापनीय भिन्नताएँ होती हैं.
शीत कार्य और अवशिष्ट तनाव
कोल्ड रोलिंग के दौरान शुरू हुई यांत्रिक विकृति, चित्रकला, झुकने, मुद्रांकन, या मशीनिंग निकल के आंतरिक तनाव वितरण को बदल देती है और चुंबकीय डोमेन की गतिशीलता को प्रभावित करती है.
ठंडा काम अव्यवस्था घनत्व और अवशिष्ट तनाव को बढ़ाता है, ऐसी बाधाएँ पैदा करना जो डोमेन-दीवार की गति को बाधित करती हैं.
नतीजतन, जबरजस्ती अक्सर बढ़ जाती है जबकि चुंबकीय पारगम्यता कम हो जाती है. परिशुद्धता विद्युत चुम्बकीय घटकों में, अत्यधिक ठंड विरूपण चुंबकीय दक्षता को कम कर सकता है और हिस्टैरिसीस नुकसान को बढ़ा सकता है.
इस कारण से, इष्टतम चुंबकीय विशेषताओं को बहाल करने और आयामी स्थिरता में सुधार करने के लिए कई उच्च-प्रदर्शन चुंबकीय निकल मिश्र धातुएं निर्माण के बाद तनाव-राहत एनीलिंग से गुजरती हैं.
उष्मा उपचार
उष्मा उपचार अवशिष्ट तनाव से राहत देकर निकल के चुंबकत्व को प्रभावित करता है, अनाज संरचना को परिष्कृत करना, और चरण वितरण को संशोधित करना.
उचित एनीलिंग अनाज के विकास को बढ़ावा देता है और आंतरिक जाली विरूपण को कम करता है, चुंबकीय डोमेन को अधिक स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने की अनुमति देना.
यह आम तौर पर चुंबकीय पारगम्यता को बढ़ाता है और बलपूर्वक बल को कम करता है.
इसके विपरीत, अनुचित ताप-उपचार तापमान या शीतलन दरें अवांछनीय चरण या अवशिष्ट तनाव उत्पन्न कर सकती हैं जो चुंबकीय प्रदर्शन पर प्रतिकूल प्रभाव डालती हैं.
निकल-लोहा नरम चुंबकीय मिश्र धातुओं के लिए, सटीक रूप से नियंत्रित एनीलिंग चक्र एक महत्वपूर्ण विनिर्माण कदम है, अक्सर मिश्र धातु संरचना की तुलना में अंतिम चुंबकीय गुणों को अधिक महत्वपूर्ण रूप से निर्धारित किया जाता है.
अनुप्रयुक्त चुंबकीय क्षेत्र
निकेल सभी परिचालन स्थितियों के तहत एक निश्चित चुंबकीय तीव्रता प्रदर्शित नहीं करता है. इसकी प्रतिक्रिया लागू चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और इतिहास दोनों पर निर्भर करती है.
जब एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र पेश किया जाता है, चुंबकीय डोमेन उत्तरोत्तर घूमते हैं और क्षेत्र की दिशा के साथ संरेखित होते हैं, संतृप्ति तक पहुंचने तक चुम्बकत्व में वृद्धि होती है.
संतृप्ति बिंदु से परे, क्षेत्र की ताकत में और वृद्धि से थोड़ा अतिरिक्त चुंबकत्व उत्पन्न होता है.
बाहरी फ़ील्ड हटा दिए जाने के बाद, चुम्बकत्व का एक भाग वैसा ही रहता है remanence, जबकि इस अवशिष्ट चुम्बकत्व को ख़त्म करने के लिए आवश्यक क्षेत्र को के रूप में जाना जाता है जबरदस्ती बल.
ये विशेषताएँ सामग्री के हिस्टैरिसीस लूप द्वारा दर्शायी जाती हैं और मोटरों के डिज़ाइन में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं, एक्चुएटर, चुंबकीय सेंसर, और विद्युत चुम्बकीय उपकरण.
परिचालन लागत वातावरण
सेवा वातावरण अप्रत्यक्ष रूप से निकेल के दीर्घकालिक चुंबकीय प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है.
यद्यपि निकेल में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध होता है, ऊंचे तापमान के लंबे समय तक संपर्क में रहना, चक्रीय थर्मल लोडिंग, ऑक्सीकरण वातावरण, यांत्रिक कंपन, या आक्रामक रसायन धीरे-धीरे सतह की स्थिति और सूक्ष्म संरचना को बदल सकते हैं.
ये परिवर्तन विस्तारित सेवा अवधि के दौरान चुंबकीय स्थिरता को प्रभावित कर सकते हैं, विशेष रूप से मांग वाले औद्योगिक वातावरण में.
एयरोस्पेस सिस्टम जैसे अनुप्रयोगों में, समुद्री उपकरण, रासायनिक प्रसंस्करण संयंत्र, और बिजली उत्पादन सुविधाएं, विश्वसनीय दीर्घकालिक प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए इंजीनियर चुंबकीय गुणों और पर्यावरणीय स्थायित्व दोनों का एक साथ मूल्यांकन करते हैं.
विनिर्माण प्रक्रिया
विभिन्न विनिर्माण विधियाँ अलग-अलग सूक्ष्म संरचनाएँ और अवशिष्ट तनाव अवस्थाएँ उत्पन्न करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप चुंबकीय व्यवहार में भिन्नताएँ आती हैं.
कास्ट निकल घटकों में आम तौर पर बड़े दाने और धीमी गति से जमने वाली संरचनाएं होती हैं, जबकि जाली उत्पाद परिष्कृत अनाज और बेहतर यांत्रिक गुणों का प्रदर्शन करते हैं.
ठंड से तैयार सामग्रियों में उच्च अवशिष्ट तनाव होता है, जबकि एनील्ड उत्पाद आम तौर पर अधिक चुंबकीय पारगम्यता और कम जबरदस्ती प्रदर्शित करते हैं.
सतह परिष्करण प्रक्रियाएँ जैसे मशीनिंग, पिसाई, घर्षण, और इलेक्ट्रोप्लेटिंग का आमतौर पर थोक चुंबकत्व पर बहुत कम सीधा प्रभाव पड़ता है, लेकिन वे उच्च परिशुद्धता वाले उपकरणों में चुंबकीय प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं जहां अत्यधिक सख्त चुंबकीय सहनशीलता की आवश्यकता होती है.
5. क्या निकल मिश्र धातु चुंबकीय हैं??
सबसे आम गलतफहमियों में से एक यह है कि निकेल युक्त प्रत्येक मिश्र धातु चुंबकीय होनी चाहिए.
यथार्थ में, अकेले निकल सामग्री चुंबकीय व्यवहार को निर्धारित नहीं करती है.
बजाय, चुंबकत्व मुख्य रूप से निर्भर करता है:
- क्रिस्टल की संरचना
- मिश्रधातु रचना
- चरण वितरण
- उष्मा उपचार
- ठंडा काम
- सेवा तापमान
जैसे मिश्रधातु तत्व निकेल की परमाणु व्यवस्था को संशोधित करते हैं, वे लौहचुंबकत्व के लिए जिम्मेदार विनिमय अंतःक्रियाओं को भी बदल देते हैं.
सामान्य निकल मिश्र धातुओं का चुंबकीय व्यवहार
| मिश्र धातु | निकेल सामग्री | सूक्ष्म | कमरे के तापमान पर चुंबकीय | विशिष्ट अनुप्रयोग |
| निकल 200 | ≥99.0% | एफसीसी | हाँ | विद्युत घटक, रासायनिक उपकरण |
| निकल 201 | ≥99.0% (कार्बन की कम मात्रा) | एफसीसी | हाँ | खाद्य प्रसंस्करण, इलेक्ट्रानिक्स |
| मोनेल 400 | ~63-70% इंच | निकल कॉपर | थोड़ा चुंबकीय से कमजोर चुंबकीय | समुद्री इंजीनियरिंग, पंप, वाल्व |
| मोनेल K-500 | ~63% इंच | वर्षा-कठोर | कमजोर चुंबकीय | अपतटीय शाफ्ट, फास्टनर |
| Inconel 600 | ~72% इंच | austenitic | आम तौर पर गैर-चुंबकीय (annealed) | हीट एक्सचेंजर्स, भट्टियां |
Inconel 625 |
~58% इंच | austenitic | मूलतः गैर-चुंबकीय | एयरोस्पेस, समुद्री, रासायनिक प्रसंस्करण |
| Inconel 718 | ~52% इंच | वर्षा-कठोर | उम्र बढ़ने के बाद थोड़ा चुंबकीय | विमान के इंजन, टर्बाइन |
| हास्टेलॉय सी-276 | ~57% इंच | austenitic | गैर चुंबकीय (annealed) | रासायनिक प्रसंस्करण उपकरण |
| मिश्र धातु 20 | ~35% इंच | austenitic | गैर चुंबकीय | सल्फ्यूरिक एसिड सेवा |
| निमोनिक 80ए | ~75% इंच | निकेल सुपरअलॉय | थोड़ा चुंबकीय | गैस टर्बाइन, एयरोस्पेस |
6. कैसे जांचें कि निकेल चुंबकीय है या नहीं
सामग्री की पहचान में यह निर्धारित करना महत्वपूर्ण है कि निकल या निकल युक्त मिश्र धातु चुंबकीय है या नहीं, गुणवत्ता नियंत्रण, मिश्रधातु सत्यापन, और उपकरण रखरखाव.
जबकि एक साधारण चुंबक त्वरित संकेत प्रदान कर सकता है, इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों को अक्सर चुंबकीय पारगम्यता के मात्रात्मक माप की आवश्यकता होती है, चुंबकीय प्रवाह घनत्व, या संतृप्ति चुम्बकत्व.
| परीक्षण विधि | शुद्धता | मात्रात्मक | गैर विनाशकारी | विशिष्ट अनुप्रयोग |
| स्थायी चुंबक | कम | नहीं | हाँ | त्वरित फ़ील्ड पहचान |
| चुंबकीय पारगम्यता मीटर | उच्च | हाँ | हाँ | औद्योगिक गुणवत्ता नियंत्रण |
| गॉस मीटर | उच्च | हाँ | हाँ | चुंबकीय क्षेत्र माप |
| कंपन नमूना मैग्नेटोमीटर (वीएसएम) | बहुत ऊँचा | हाँ | हाँ | सामग्री अनुसंधान, मिश्र धातु विकास |
| स्क्विड मैग्नेटोमीटर | अत्यंत ऊंचा | हाँ | हाँ | वैज्ञानिक अनुसंधान |
| चुंबकीय बल माइक्रोस्कोपी (एम एफ एम) | सूक्ष्म | हाँ | हाँ | डोमेन संरचना विश्लेषण |
7. चुंबकीय निकल के औद्योगिक अनुप्रयोग
निकेल का अनोखा संयोजन लौहचुम्बकत्व, संक्षारण प्रतिरोध, यांत्रिक स्थायित्व, और थर्मल स्थिरता यह इसे कई औद्योगिक क्षेत्रों में अपरिहार्य बनाता है.
लोहे के विपरीत, निकेल उपयोगी चुंबकीय व्यवहार प्रदर्शित करते हुए भी उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध बनाए रखता है, इसे कठोर वातावरण के लिए आदर्श बनाना जहां पारंपरिक चुंबकीय सामग्री तेजी से खराब हो जाएगी.
इलेक्ट्रिक मोटर्स और जेनरेटर
निकेल का उपयोग आमतौर पर विद्युत चुम्बकीय घटकों में किया जाता है जिन्हें बार-बार चुंबकीयकरण चक्रों के तहत स्थिर चुंबकीय प्रदर्शन की आवश्यकता होती है.
एप्लीकेशन शामिल हैं:
- मोटर पोल घटक
- रोटर असेंबलियाँ
- चुंबकीय परिरक्षण
- जेनरेटर घटक
- विद्युत चुम्बकीय एक्चुएटर्स
विद्युतचुंबकीय रिले और सोलनॉइड
निकेल की अपेक्षाकृत उच्च चुंबकीय पारगम्यता कुशल चुंबकीय प्रवाह संचरण को सक्षम बनाती है.
विशिष्ट अनुप्रयोगों में शामिल हैं:
- रिले आर्मेचर
- सोलनॉइड कोर
- विद्युत चुम्बकीय स्विच
- संपर्क प्रणाली
- औद्योगिक नियंत्रण उपकरण
चुंबकीय सेंसर
कई सेंसिंग प्रौद्योगिकियां निकल के स्थिर चुंबकीय व्यवहार पर निर्भर करती हैं.
एप्लीकेशन शामिल हैं:
- हॉल-प्रभाव सेंसर
- निकटता सेंसर
- स्थिति सेंसर
- वर्तमान ट्रांसफार्मर
- गति माप प्रणाली
रिचार्जेबल बैटरियाँ
अनेक बैटरी प्रौद्योगिकियों में निकेल एक प्रमुख सामग्री है.
उदाहरणों में शामिल हैं:
- निकल-धातु हाइड्राइड (एनआईएमएच)
- निकल कैडमियम (राष्ट्रीय संचारी रोग संस्थान)
- निकल-समृद्ध लिथियम-आयन कैथोड
- बैटरी वर्तमान संग्राहक
इलेक्ट्रॉनिक उपकरण
इलेक्ट्रोप्लेटेड निकल कोटिंग्स सुरक्षात्मक और कार्यात्मक दोनों उद्देश्यों को पूरा करती हैं.
सामान्य अनुप्रयोगों में शामिल हैं:
- मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी)
- कनेक्टर्स
- सेमीकंडक्टर पैकेज
- परिरक्षण बाड़े
- परिशुद्धता संपर्क
एयरोस्पेस उद्योग
निकेल-आधारित मिश्र धातुओं का उपयोग बड़े पैमाने पर विमान और अंतरिक्ष यान में किया जाता है क्योंकि वे ऊंचे तापमान पर यांत्रिक शक्ति बनाए रखते हैं.
विशिष्ट घटकों में शामिल हैं:
- टरबाइन इंजन
- एग्ज़हॉस्ट सिस्टम
- फास्टनर
- सेंसर
- उच्च तापमान वाले विद्युत चुम्बकीय उपकरण
रासायनिक प्रसंस्करण उपकरण
शुद्ध निकल क्षारीय रसायनों के खिलाफ उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध के साथ चुंबकीय गुणों को जोड़ता है.
विशिष्ट उपकरण शामिल हैं:
- पंप
- वाल्व
- हीट एक्सचेंजर्स
- दबाव वाहिकाओं
- इलेक्ट्रोकेमिकल रिएक्टर
चिकित्सकीय संसाधन
निकेल युक्त चुंबकीय सामग्री कई चिकित्सा उपकरणों में पाई जाती है.
उदाहरणों में शामिल हैं:
- निदान उपकरण
- एमआरआई-संगत सहायक घटक
- शल्य चिकित्सा उपकरण
- परिशुद्धता एक्चुएटर्स
- प्रयोगशाला स्वचालन
चुंबकीय परिरक्षण
विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के लिए निकल युक्त मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है (ईएमआई) सुरक्षा.
एप्लीकेशन शामिल हैं:
- इलेक्ट्रॉनिक आवास
- संचार उपकरण
- एयरोस्पेस इलेक्ट्रॉनिक्स
- औद्योगिक स्वचालन
- परिशुद्धता उपकरण
8. निकेल बनाम अन्य चुंबकीय धातुएँ
हालांकि लोहा (फ़े), कोबाल्ट (सह), और निकल (में) कमरे के तापमान पर प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाली तीन लौहचुंबकीय धातुएँ हैं, वे चुंबकीय प्रदर्शन में काफी भिन्न हैं, यांत्रिक विशेषताएं, संक्षारण प्रतिरोध, तापमान स्थिरता, और औद्योगिक अनुप्रयोग.
| संपत्ति | निकल (में) | लोहा (फ़े) | कोबाल्ट (सह) | फेरिटिक स्टेनलेस स्टील (430) | मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील (410) |
| क्रिस्टल की संरचना (कमरे का तापमान) | एफसीसी | बीसीसी | एचसीपी | बीसीसी | बीसीटी |
| चुंबकीय व्यवहार | लौह-चुंबकीय | लौह-चुंबकीय | लौह-चुंबकीय | लौह-चुंबकीय | लौह-चुंबकीय |
| क्यूरी तापमान | 358° C | 770° C | 1,115° C | ~700-750°C | ~700-760°C |
| सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता | मध्यम ऊँचाई | बहुत ऊँचा | उच्च | मध्यम ऊँचाई | मध्यम |
| संतृप्ति चुम्बकत्व | मध्यम | बहुत ऊँचा | उच्च | मध्यम | मध्यम |
| संक्षारण प्रतिरोध | उत्कृष्ट | गरीब | अच्छा | अच्छा | मध्यम |
प्रतिरोध पहन |
अच्छा | मध्यम | उत्कृष्ट | अच्छा | उत्कृष्ट (गर्मी से उपचारित) |
| उच्च तापमान स्थिरता | अच्छा | मध्यम | उत्कृष्ट | अच्छा | मध्यम |
| मशीन की | अच्छा | मध्यम | कठिन | अच्छा | अच्छा |
| सापेक्ष सामग्री लागत | मध्यम | कम | बहुत ऊँचा | मध्यम | मध्यम |
| विशिष्ट अनुप्रयोग | रासायनिक उपकरण, इलेक्ट्रानिक्स, ELECTROPLATING | ट्रान्सफ़ॉर्मर, मोटर्स, संचरना इस्पात | एयरोस्पेस, स्थायी चुम्बक, टरबाइन घटक | उपकरण, एग्ज़हॉस्ट सिस्टम, चुंबकीय आवास | वाल्व, पंप, टरबाइन ब्लेड |
9. निकेल चुंबकत्व के बारे में आम मिथक
| मिथक | तथ्य |
| सभी निकल आधारित मिश्रधातुएँ चुंबकीय होती हैं. | सच नहीं. अनेक निकल मिश्रधातुएँ (उदा।, Inconel, मोनेल, hastelloy) अन्य तत्वों द्वारा लौहचुंबकीय संरचना के कमजोर पड़ने के कारण गैर-चुंबकीय या कमजोर चुंबकीय होते हैं. |
| गर्म करने पर निकेल हमेशा के लिए अपना चुंबकत्व खो देता है. | असत्य. क्यूरी तापमान से नीचे ठंडा होने पर निकेल का चुंबकत्व वापस आ जाता है (358° C), बशर्ते कि सामग्री में कोई चरण परिवर्तन न हुआ हो. |
निकेल सर्वाधिक चुम्बकीय धातु है. |
असत्य. लोहे में प्रति परमाणु उच्च चुंबकीय क्षण और उच्च संतृप्ति चुंबकीयकरण होता है. निकेल तीसरी सबसे चुंबकीय तात्विक धातु है (लौह और कोबाल्ट के बाद). |
| निकेल सभी तापमानों पर चुंबकीय रहता है. | असत्य. 358°C से ऊपर, निकेल अनुचुम्बकीय हो जाता है. 358°C से नीचे, यह लौहचुंबकीय है. |
| चुंबक परीक्षण निकल को अन्य धातुओं से अलग कर सकता है. | आंशिक रूप से झूठ. चुंबक परीक्षण लौहचुंबकत्व का संकेत दे सकता है, लेकिन यह निकेल के बीच अंतर नहीं कर सकता, लोहा, और कोबाल्ट. आगे के परीक्षण (उदा।, रासायनिक विश्लेषण, घनत्व) ज़रूरत है. |
10. निष्कर्ष
निकेल इंजीनियरिंग धातुओं में एक अद्वितीय स्थान रखता है क्योंकि यह संयोजित होता है प्राकृतिक लौहचुम्बकत्व, उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, उत्कृष्ट लचीलापन, और विश्वसनीय उच्च तापमान प्रदर्शन.
तीन मौलिक धातुओं में से एक जो कमरे के तापमान पर लौहचुम्बकत्व प्रदर्शित करती है, निकल विद्युत चुम्बकीय उपकरणों और सेंसर से लेकर रासायनिक प्रसंस्करण उपकरण और उन्नत एयरोस्पेस सिस्टम तक के अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है.
तथापि, निकेल में चुंबकीय व्यवहार एक साधारण चुंबकीय या गैर-चुंबकीय वर्गीकरण की तुलना में अधिक सूक्ष्म है.
शुद्ध निकल स्पष्टतः लौहचुम्बकीय होता है, लेकिन इसकी चुंबकीय शक्ति लोहे की तुलना में कम है. इसके अतिरिक्त, मिश्र धातु संरचना, उष्मा उपचार, ठंडा काम करना, परिचालन तापमान, और माइक्रोस्ट्रक्चर सभी का चुंबकीय प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है.
इंजीनियरों और डिजाइनरों के लिए, उपयुक्त निकल सामग्री का चयन करने के लिए कई कारकों को संतुलित करने की आवश्यकता होती है, चुंबकीय पारगम्यता सहित, यांत्रिक शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध, manufacturability, सेवा तापमान, और जीवनचक्र लागत.
मांग वाले औद्योगिक वातावरण में जहां संक्षारण प्रतिरोध और भरोसेमंद चुंबकीय गुण एक साथ मौजूद होने चाहिए, निकेल उपलब्ध सबसे बहुमुखी और मूल्यवान इंजीनियरिंग सामग्रियों में से एक है.
पूछे जाने वाले प्रश्न
कमरे के तापमान पर शुद्ध निकल चुंबकीय है?
हाँ. शुद्ध निकेल कमरे के तापमान पर लौहचुम्बकीय होता है (20° C) और अपने क्यूरी तापमान 358°C तक बना रहता है.
क्या सभी निकल मिश्र धातुएँ चुंबकीय हैं??
नहीं. निकल मिश्रधातु का चुंबकीय व्यवहार मिश्रधातु तत्वों और उनकी सांद्रता पर निर्भर करता है.
अनेक निकल मिश्रधातुएँ (उदा।, Inconel, मोनेल, hastelloy) गैर-चुंबकीय या कमजोर चुंबकीय हैं.
निकेल के चुंबकत्व की तुलना लोहे से कैसे की जाती है??
निकेल में प्रति परमाणु कम चुंबकीय क्षण होता है (0.6 μ_B बनाम. 2.2 लोहे के लिए μ_B) और कम संतृप्ति चुंबकत्व (0.6 टी बनाम. 2.15 टी). लोहा निकल की तुलना में अधिक प्रबल चुंबकीय होता है.
क्या निकेल को अचुम्बकीय बनाया जा सकता है??
हाँ. पर्याप्त गैर-चुंबकीय तत्वों के साथ निकेल को मिश्रित करना (उदा।, ताँबा, क्रोमियम, टाइटेनियम) लौहचुंबकीय जाली को पतला कर सकता है और गैर-चुंबकीय या कमजोर चुंबकीय मिश्र धातु का उत्पादन कर सकता है.
सर्वाधिक चुंबकीय निकल मिश्र धातु कौन सी है??
पर्मलोय (80% में, 20% फ़े) सबसे चुंबकीय निकल मिश्र धातुओं में से एक है, सापेक्ष पारगम्यता से अधिक के साथ 100,000.
