निकेल में जंग कम ही क्यों लगती है??

1. परिचय

निकल "शायद ही कभी जंग लगता है" क्योंकि यह पतला हो जाता है, पक्षपाती, और धीमी गति से बढ़ने वाली ऑक्साइड/हाइड्रॉक्साइड सतह परत जो कई सेवा शर्तों के तहत सुरक्षात्मक है.

वह निष्क्रिय फिल्म - आमतौर पर एक नैनोमीटर-स्केल NiO / में(ओह)₂-प्रकार की परत - सीधे धातु-पानी के संपर्क को अवरुद्ध करके और आयनिक परिवहन को धीमा करके नाटकीय रूप से धातु के विघटन को कम करती है.

मिश्रधातु, निकल ऑक्साइड निर्माण के लिए बहुत स्थिर थर्मोडायनामिक्स, और अपेक्षाकृत धीमी ऑक्सीकरण गतिशीलता निकल और कई निकल-समृद्ध मिश्र धातुओं को वायुमंडल और जलीय वातावरण की एक विस्तृत श्रृंखला में अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी बनाने के लिए जोड़ती है।.

ने कहा कि, निकेल प्रतिरक्षित नहीं है: कुछ आक्रामक मीडिया में और ऊंचे तापमान पर इसका संक्षारण हो सकता है, और जहां असाधारण वातावरण होता है वहां विशेष मिश्र धातु या कोटिंग चुनी जाती है.

2. "जंग" का क्या मतलब है

"जंग" एक सामान्य शब्द है जो आमतौर पर परतदार के लिए आरक्षित होता है, झरझरा लौह आक्साइड (लौह ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड) यह तब बनता है जब लोहा या कार्बन स्टील पानी और ऑक्सीजन की उपस्थिति में संक्षारित हो जाता है.

जंग आमतौर पर दर्शाता है गैर-सुरक्षात्मक, भारी संक्षारण उत्पाद जो अंतर्निहित धातु पर निरंतर तीव्र हमले की अनुमति देते हैं.

जब इंजीनियर पूछते हैं "क्या निकल में जंग लगता है।"?" उनका आम तौर पर मतलब होता है: क्या निकेल प्रगतिशील के समान रूप से गुजरता है, स्वयं-त्वरित क्षरण जो लोहा करता है?

संक्षिप्त तकनीकी उत्तर: नहीं - निकेल समान परतदार नहीं बनता है, गैर-सुरक्षात्मक जंग जो लोहा करता है, क्योंकि निकेल एक कॉम्पैक्ट निष्क्रिय ऑक्साइड बनाता है जो आगे के हमले को सीमित करता है. लेकिन निकेल ऐसी परिस्थितियों में संक्षारित हो सकता है जो उस सुरक्षात्मक परत को नष्ट या भंग कर देती है.

3. परमाणु और इलेक्ट्रॉनिक कारणों से निकेल संक्षारण का प्रतिरोध करता है

परमाणु स्तर पर, संक्षारण प्रतिरोध निर्भर करता है परमाणु ऑक्सीजन से कितनी मजबूती से जुड़ते हैं और वे ऑक्साइड कितने स्थिर हैं थर्मोडायनामिक और संरचनात्मक रूप से.

• इलेक्ट्रॉनिक संरचना और संबंध. निकेल आंशिक रूप से भरे हुए 3डी ऑर्बिटल्स वाला एक संक्रमण धातु है. ये 3डी इलेक्ट्रॉन निकल ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीजन से जुड़ने में भाग लेते हैं.
  Ni→NiO की ऊष्मागतिकी (और संबंधित ऑक्साइड/हाइड्रॉक्साइड) एक ऑक्साइड प्राप्त करें जो अपेक्षाकृत स्थिर है और तटस्थ पानी में अत्यधिक घुलनशील नहीं है.
• ऑक्साइड सामंजस्य और सघनता. NiO की क्रिस्टल संरचना और विशिष्ट ऑक्साइड/हाइड्रॉक्साइड परतें सघन और चिपकी हुई हैं, अपेक्षाकृत कम सरंध्रता के साथ.
  यह कई लौह संक्षारण उत्पादों से भिन्न है (उदा।, FeO·OH) जो छिद्रपूर्ण होते हैं और इलेक्ट्रोलाइट प्रवेश की अनुमति देते हैं.
• कम आयनिक गतिशीलता. एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड के प्रभावी होने के लिए, आयनों का परिवहन (या तो धातु धनायन बाहर की ओर या ऑक्सीजन/पानी अंदर की ओर) फिल्म धीमी होनी चाहिए.
  परिवेश के तापमान पर निकेल ऑक्साइड में पर्याप्त रूप से कम आयनिक चालकता होती है जिससे विकास स्व-सीमित और सुरक्षात्मक होता है.

थोडा थोडा करके डालो: निकेल का रसायन किसके निर्माण का पक्षधर है? पतला, पक्षपाती, कम घुलनशीलता ऑक्साइड भारी भरकम के बजाय, झरझरा संक्षारण उत्पाद.

4. अदा करना: सुरक्षात्मक फिल्म की रसायन विज्ञान और संरचना

सामान्य वातावरण में निकेल में "शायद ही कभी जंग लगने" का प्रमुख कारण निष्क्रियता है - एक बहुत पतली वस्तु का स्वतःस्फूर्त गठन (नैनोमीटर-माइक्रोमीटर), घना, और धातु की सतह पर चिपकने वाली ऑक्साइड/हाइड्रॉक्साइड परत नाटकीय रूप से आगे की प्रतिक्रिया को कम कर देती है.

निकल निष्क्रियता के बारे में मुख्य बातें:

• संघटन. निष्क्रिय फिल्म आम तौर पर निकल से बनी होती है(द्वितीय) ऑक्साइड/हाइड्रॉक्साइड प्रजातियाँ (NiO और Ni(ओह)₂) और इसमें पीएच और रेडॉक्स क्षमता के आधार पर मिश्रित वैलेंस ऑक्साइड या हाइड्रॉक्साइड शामिल हो सकते हैं.
• खुद से उपचार. यदि फिल्म यांत्रिक रूप से क्षतिग्रस्त हो गई है या स्थानीय रूप से हटा दी गई है, ऑक्सीजन या ऑक्सीकरण करने वाली प्रजातियों की उपस्थिति में तेजी से सुधार होता है, सुरक्षा पुनः स्थापित करना.
• आसंजन और घनत्व. परतदार के विपरीत, गैर-सुरक्षात्मक लौह आक्साइड (Fe₂O₃/FeOOH) जो स्टील पर उगते और फैलते हैं, निकेल की ऑक्साइड परत सघन होती है और सब्सट्रेट से कसकर बंधी होती है, जो इसे आगे ऑक्सीजन और आयन प्रवेश के खिलाफ एक प्रभावी प्रसार अवरोधक बनाता है.
• थर्मोडायनामिक स्थिरता. थर्मोडायनामिक स्थिरता डोमेन (जैसा कि पौरबैक्स आरेखों में दर्शाया गया है) दिखाएँ कि pH और संभावित निकेल की एक विस्तृत श्रृंखला Ni²⁺ के रूप में घुलने के बजाय एक निष्क्रिय ऑक्साइड का समर्थन करती है.
  वह खिड़की बताती है कि निकल कई जलीय वातावरणों में संक्षारण का प्रतिरोध क्यों करता है.

5. गतिकी और भौतिक गुण जो ऑक्सीकरण को धीमा करते हैं

थर्मोडायनामिक अनुकूलता से परे, गतिज कारक क्षरण को सीमित करते हैं:

• पतले का तेजी से बनना, सुरक्षात्मक फिल्म. प्रारंभिक ऑक्साइड शीघ्रता से बनता है, तब विकास स्व-सीमित हो जाता है क्योंकि ऑक्साइड के माध्यम से आयनिक प्रजातियों का प्रसार धीमा होता है.
• कम दोष घनत्व. एक घनी ऑक्साइड फिल्म ऑक्सीजन और धातु आयनों के लिए कम प्रसार मार्ग प्रस्तुत करती है; धीमा आयन परिवहन संक्षारण धारा को कम करता है.
• भूतल परिष्करण और धातुकर्म. चिकना, वर्क-कठोर या प्लेटेड निकेल सतहों में खुरदरे की तुलना में स्थानीयकृत हमले के लिए कम आरंभ स्थल होते हैं, झरझरा सतहें.
  यांत्रिक चमकाने, इलेक्ट्रोलेस या इलेक्ट्रोलाइटिक प्लेटिंग सतह के दोषों को कम करके संक्षारण प्रतिरोध में सुधार कर सकती है.

6. मिश्रधातु की भूमिका, कोटिंग्स और माइक्रोस्ट्रक्चर

शुद्ध निकल पहले से ही निष्क्रिय हो जाता है, लेकिन इंजीनियरिंग अभ्यास में निकेल का उपयोग आमतौर पर मिश्रधातु तत्व या सतह कोटिंग के रूप में किया जाता है; ये उपयोग संक्षारण प्रतिरोध को और बढ़ाते हैं.

• निकल मिश्र धातु. मोनेल जैसी सामग्रियाँ, इनकोनेल और हास्टेलॉय (निकल आधारित मिश्र धातु) क्रोमियम के साथ निकेल मिलाएं, मोलिब्डेनम, तांबा और अन्य तत्व.
  क्रोमियम और मोलिब्डेनम निष्क्रिय फिल्म की स्थिरता और मरम्मत क्षमता को बढ़ाते हैं और गड्ढों के प्रति बेहतर प्रतिरोध प्रदान करते हैं, दरारों का क्षरण और एसिड को कम करना.
• इलेक्ट्रोलेस और इलेक्ट्रोप्लेटेड निकल. ये कोटिंग्स निरंतरता प्रदान करती हैं, घना अवरोध जो सब्सट्रेट को पर्यावरण से अलग करता है और अक्सर अच्छा आसंजन और समान मोटाई रखता है.
• सूक्ष्म. अनाज आकार, अवक्षेप और दूसरे चरण के कण स्थानीय इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री को प्रभावित करते हैं.
  हानिकारक दूसरे चरण के बिना सजातीय ठोस समाधान सूक्ष्म-गैल्वेनिक कोशिकाओं को कम करते हैं जो अन्यथा स्थानीयकृत क्षरण को बढ़ावा देंगे.

7. पर्यावरणीय सीमाएँ - जहाँ निकेल का क्षरण होता है

निकेल की निष्क्रियता की सीमाएँ हैं. निष्क्रिय फिल्म से समझौता करने वाली स्थितियों को समझना यह बताता है कि निकेल का संक्षारण कब होगा:

• क्लोराइड का आक्रमण और गड्ढा. उच्च क्लोराइड सांद्रता (उदा।, समुद्री जल या उच्च नमक नमकीन) निष्क्रिय फिल्मों को अस्थिर कर सकता है और स्थानीयकृत गड्ढे या दरार क्षरण का कारण बन सकता है - विशेष रूप से ऊंचे तापमान पर.
  क्रोमियम और मोलिब्डेनम के कारण कुछ निकल मिश्रधातुएँ शुद्ध निकल की तुलना में बहुत बेहतर तरीके से फटने का प्रतिरोध करती हैं.
• प्रबल अपचायक अम्ल. निश्चित रूप से अम्लीय वातावरण को कम करना (उदा।, हाइड्रोक्लोरिक एसिड, विशेष सांद्रता और तापमान पर सल्फ्यूरिक एसिड) निकल के सक्रिय विघटन को बढ़ावा दे सकता है.
• उच्च तापमान और ऑक्सीकरण की स्थिति. ऊंचा तापमान ऑक्साइड के गुणों को बदल देता है और फिल्मों के माध्यम से प्रसार को तेज कर सकता है, कुछ ऑक्सीकरण वातावरणों या पिघले हुए लवणों में उच्च संक्षारण दर को सक्षम करना.
• क्षारीय क्लोराइड वातावरण और सूक्ष्मजीवविज्ञानी रूप से प्रभावित संक्षारण. संयुक्त रासायनिक और जैविक कारक सूक्ष्म वातावरण बना सकते हैं जो निष्क्रिय फिल्म पर हमला करते हैं.
• बहुत ही उत्कृष्ट सामग्रियों या विशिष्ट डिज़ाइन ज्यामितियों से गैल्वेनिक युग्मन सीमित परिस्थितियों में स्थानीय एनोडिक/कैथोडिक साइटें बना सकते हैं.

8. विफलता के तरीके और शमन रणनीतियाँ

निकल और निकल-मिश्र धातु के लिए सामान्य विफलता मोड में पिटिंग शामिल है, दरार का क्षरण, अंतर-दानेदार हमला और तनाव-सहायता क्षरण. शमन रणनीतियाँ व्यावहारिक हैं और डिज़ाइन और रखरखाव में उपयोग की जाती हैं:

• सामग्री चयन. उपयुक्त निकल मिश्रधातु चुनें (उदा।, ऑक्सीकरण वातावरण के लिए निकल-क्रोमियम, क्लोराइड सहनशीलता के लिए निकल-मोलिब्डेनम) सेवा शर्तों के अनुरूप.
• सतह उपचार. इलेक्ट्रोलेस निकल, निकल चढ़ाना, पैसिवेशन उपचार और पॉलिशिंग से आरंभ स्थल कम होते हैं और फिल्म की एकरूपता में सुधार होता है.
• डिज़ाइन विवरण. दरारों से बचें, तंग जोड़, और ठहराव क्षेत्र; निरीक्षण के लिए जल निकासी और पहुंच प्रदान करें.
• कैथोडिक संरक्षण और बलि एनोड. कुछ प्रणालियों में जहां निकेल मल्टी-मेटल असेंबली का हिस्सा है, प्रभावित धारा या बलि एनोड अधिक सक्रिय धातुओं की रक्षा करते हैं.
  टिप्पणी: जब निकेल अधिक उत्कृष्ट होता है तो इसे बलि एनोड से कोई लाभ नहीं होगा.
• पर्यावरण नियंत्रण और अवरोधक. क्लोराइड के स्तर को नियंत्रित करना, ऑक्सीजन सामग्री, और संक्षारण अवरोधकों का उपयोग करके निष्क्रियता को संरक्षित किया जा सकता है.
• नियमित निरीक्षण. स्थानीय हमले के शुरुआती संकेतों की निगरानी करें और प्रसार से पहले उपाय करें.

9. औद्योगिक उपयोग जो निकल के संक्षारण व्यवहार का फायदा उठाते हैं

क्योंकि निकल सुरक्षात्मक फिल्म बनाता है और मजबूत मिश्रधातु उत्पन्न करता है, इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

• निकल चढ़ाना और इलेक्ट्रोप्लेटिंग: निकल जमा आकर्षक बनते हैं, स्टील और अन्य सबस्ट्रेट्स पर संक्षारण प्रतिरोधी सतहें (सजावटी और कार्यात्मक फिनिश पर उपयोग किया जाता है).
• निकेल-बेस मिश्र धातुएँ (Inconel, hastelloy, मोनेल): रासायनिक संयंत्रों में उपयोग किया जाता है, गैस टरबाइन, हीट एक्सचेंजर्स और समुद्री वातावरण जहां संक्षारण प्रतिरोध और उच्च तापमान प्रदर्शन की आवश्यकता होती है.
• टंकण, स्टेनलेस फास्टनरों और इलेक्ट्रॉनिक्स: स्थायित्व और संक्षारण प्रतिरोध के लिए निकल और निकल मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है.
• बैटरी और इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री: निकल हाइड्रॉक्साइड और निकल ऑक्साइड सक्रिय बैटरी इलेक्ट्रोड सामग्री हैं (नी-एमएच, नी-सीडी, नी-आधारित कैथोड).
• उत्प्रेरण और विशेष रासायनिक प्रसंस्करण: निकल सतहें और मिश्र धातुएँ सामान्य उत्प्रेरक और उत्प्रेरक समर्थन हैं.

डिज़ाइनर अनुप्रयोगों के लिए निकल या निकल-समृद्ध मिश्र धातु चुनते हैं निष्क्रिय व्यवहार, स्थिरता, और अनुमानित संक्षारण दर प्राथमिकताएँ हैं.

10. समान सामग्रियों से तुलना

11. निष्कर्ष

निकेल में "शायद ही कभी जंग लगती है" क्योंकि यह सघन बनाने की क्षमता के साथ आंतरिक इलेक्ट्रोकेमिकल बड़प्पन को जोड़ता है, अनुवर्ती निष्क्रिय ऑक्साइड/हाइड्रॉक्साइड फिल्म जो स्व-सीमित और स्व-उपचार है.

मिश्र धातु और सतही उपचार सुरक्षित सेवा विंडो को और चौड़ा करते हैं. तथापि, निकल की निष्क्रियता की परिभाषित सीमाएँ हैं - क्लोराइड, कुछ अम्ल, उच्च तापमान और ख़राब डिज़ाइन संक्षारण प्रतिरोध पर काबू पा सकते हैं.

ऊष्मागतिकी को समझना (स्थिरता डोमेन), कैनेटीक्स (फिल्म निर्माण एवं परिवहन), धातुकर्म (सूक्ष्म संरचना और मिश्र धातु) और पर्यावरण (रसायन विज्ञान, तापमान, यांत्रिकी) प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने और मजबूत डिजाइन करने के लिए आवश्यक है, लंबे समय तक जीवित रहने वाले घटक.

 

पूछे जाने वाले प्रश्न

निकेल संक्षारण से पूर्णतः प्रतिरक्षित है?

नहीं. निष्क्रियता के कारण निकेल कई वातावरणों के प्रति प्रतिरोधी है, लेकिन आक्रामक रसायन विज्ञान (मजबूत जटिल एसिड, गरम क्लोराइड, कुछ सल्फाइड वातावरण) निकल या उसके मिश्रधातुओं को संक्षारित कर सकता है. उचित मिश्रधातु का चयन आवश्यक है.

निकल चढ़ाना स्टील की सुरक्षा कैसे करता है??

निकेल चढ़ाना मुख्य रूप से कार्य करता है रुकावट संक्षारक एजेंटों के खिलाफ और, सिस्टम पर निर्भर करता है, एक कुलीन के रूप में (कैथोडिक) सतह.

निकेल लोहे की तुलना में अधिक उत्कृष्ट है; यदि कोटिंग का उल्लंघन होता है तो यह स्टील की रक्षा नहीं करेगा, स्टील खुले स्थान पर अधिमानतः संक्षारणित हो सकता है.

निकल और स्टेनलेस स्टील संक्षारण प्रतिरोध के बीच क्या अंतर है??

स्टेनलेस स्टील्स Cr₂O₃ निष्क्रिय फिल्में बनाने के लिए क्रोमियम सामग्री पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं; निकल और निकल मिश्र धातु NiO/Ni पर निर्भर हैं(ओह)₂ फ़िल्में और अक्सर Cr शामिल होती हैं, सुरक्षा बढ़ाने के लिए मो या Cu.

मिश्र धातु का डिज़ाइन यह निर्धारित करता है कि कौन सी सामग्री किसी दिए गए वातावरण में सबसे अच्छा प्रदर्शन करती है.

क्या मैं समुद्री जल में निकल का उपयोग कर सकता हूँ??

कुछ निकल मिश्र धातुएँ (उदा।, मोनेल, कुछ Ni-Cu मिश्र धातुएँ) समुद्री जल में अच्छा प्रदर्शन करें. अन्य कम उपयुक्त हैं.

समुद्री जल का वातावरण जटिल है (क्लोराइड, ऑक्सीजन, जीवविज्ञान); प्रदर्शित समुद्री जल प्रदर्शन के साथ मिश्र धातुओं का चयन करें.

क्या तापमान निकल निष्क्रियता को प्रभावित करता है??

हाँ. ऊंचा तापमान संक्षारण प्रक्रियाओं को तेज कर सकता है, ऑक्साइड घुलनशीलता बदलें, और कुछ मामलों में निष्क्रिय फिल्मों को अस्थिर कर देते हैं. उच्च तापमान सेवा सीमाओं के लिए मिश्र धातु डेटा से परामर्श लें.

क्या निकल में जंग लग जाता है??

नहीं - उस तरह से नहीं जैसे लोहा करता है. निकेल "जंग" नहीं बनाता (स्टील का विशिष्ट परतदार आयरन ऑक्साइड). बजाय, निकेल तेजी से पतला विकसित होता है, घना, अनुयाई ऑक्साइड/हाइड्रॉक्साइड फिल्म (आमतौर पर NiO / में(ओह)₂ और मिश्रित ऑक्साइड) जो सतह को निष्क्रिय कर देता है और आगे क्षरण को बहुत धीमा कर देता है.

ने कहा कि, निकल कर सकना कुछ आक्रामक परिस्थितियों में क्षरण होता है (क्लोराइड युक्त मीडिया, प्रबल अपचायक अम्ल, उच्च तापमान, वगैरह।).