Nikkel en Nikkellegeringen

Nikkel en Nikkellegeringen

Er zijn twee redenen aan te wijzen waarom nikkellegeringen een plaats hebben te weten veroveren in de wereld van technische materialen:

1. De zeer goede corrosiebestendigheid

2. De zeer goede eigenschappen bij hoge temperatuur (met name nikkelsuperlegeringen).

Verder heeft nikkel, net als koper en aluminium, een kubisch vlakken gecentreerd rooster, waardoor de eigenschappen voor wat betreft taaiheid bij lage temperatuur gunstig zijn. Bovendien heeft nikkel enkele fysische eigenschappen die nikkellegeringen voor sommige toepassingen uniek maken. Deze eigenschappen zijn:

1. Een hoge magnetische oermeabiliteit (o.a. mumetaal)

2. Een lage uitzettingscoëfficiënt (o.a. invar en nilo)

3. Een hoge elektrische weerstand in combinatie met een lage temperatuurscoëfficiënt (o.a. nichroom en de al eerder vermelde nikkel-koperlegering constantaan)

4. Een constante elasticiteitsmodus bij verandering van temperatuur (o.a. elinvar en nispan)

Nikkelsuperlegeringen

Hoofdlegeringselementen die in deze legeringen worden aangetroffen zijn ijzer, chroom, molybdeen, cobalt en koper. Met name chroom verhoogt de oxidatieweerstand van de nikkelsuperlegeringen. Dit geldt tevens voor de weerstand tegen oxiderende stoffen als salpeterzuur en ferrichloride. De hoge sterkte van de nikkelsuperlegeringen berust vaak op precipitatieharding, vandaar dat ook elementen die precipitaten vormen worden toegevoegd, met name titaan. Verder werken de elementen niobium, wolfram, tantaal, molybdeen en koolstof sterkteverhogend door carbidevorming of oplossingsharding.

Nikkelsuperlegeringen zijn meestal alleen bekend onder hun handelsnaam. De meeste zijn afkomstig uit de VS en dragen namen als Hastelloy, Incoloy, Inconel, Nimonic, Nichrome, Nilo, Waspaloy, Udimet en dergelijke. Ieder van deze legeringen heeft zijn eigen samenstelling en eigenschappen en is vaak gepatenteerd en niet genormaliseerd.

De twee belangrijkste groepen nikkelsuperlegeringen zijn de nikkel-chroom-ijzer legeringen en de nikkel-molybdeen en nikkel-molybdeen-chroom legeringen. De eerste groep waaronder Inconel en Incoloy legeringen vallen, wordt veelal ingezet bij toepassingen waarbij extreme eisen worden gesteld aan de eigenschappen op hoge temperatuur (o.a. in turbines, raketmotoren, e.d.). De tweede groep, waaronder Hastelloy legeringen vallen, wordt veelal ingezet als extreme eisen worden gesteld aan de corrosiebestendigheid tegen (hete of kokende) chemicaliën.

Schadelijk voor nikkellegeringen is contact met zwavelhoudende gassen (b.v. SO2) op hoge temperatuur omdat deze het oppervlak aantasten.