Никелевая фольга - это тонкая фольга из металлического никеля. Она обладает такими свойствами, как хорошая пластичность, коррозионная стойкость и высокая температура плавления. Никелевая фольга используется в таких областях применения, как электромагнитная защита, электроды аккумуляторных батарей и в качестве катализатора в химическом производстве.
Введение
Электроформованная никелевая фольга имеет очень высокую химическую чистоту, отличное и однородное качество поверхности, а также хорошие характеристики травления. Его области применения включают аккумуляторные сетки, нагревательные элементы, разрывные мембраны, прокладки, выводные рамки и печатные резисторы/платы.
Никель - это элемент с атомным номером 28. Он представляет собой блестящий, пластичный, твердый переходный металл серебристо-белого цвета. Никель в чистом виде обладает специфическими химическими свойствами, потенциально вступает в реакцию с кислородом воздуха при стандартных химических условиях, образуя слой окислов на поверхности, способный предотвратить дальнейшую коррозию. Чистый никель редко встречается в земной коре, в основном в ультраосновных породах, а также в космических железоникелевых метеоритах, не подверженных воздействию кислорода земной атмосферы. Наиболее распространенным и экономически значимым источником никеля является железная руда под названием лимонит, содержащая почти 1-2% никеля. Другими важными источниками и минералами являются пентландит и комбинация богатых никелем природных силикатов под названием гарниерит. Химически никель подвергается постепенному окислению при комнатной температуре и считается коррозионностойким материалом. На протяжении всей истории никель использовался для нанесения покрытий на железо и латунь, а также для производства определенных типов сплавов с серебристым блеском. Следует отметить, что почти 9% мирового производства никеля было сосредоточено на его коррозионностойком применении и никелировании. Однако из-за роста цен в последние годы его заменили более дешевыми металлами.
Физические и химические свойства металлической фольги
Никель входит в число четырех элементов (кобальт, гадолиний и железо), обладающих ферромагнитными свойствами при комнатной температуре. В целом, постоянные магниты в некоторой степени основаны на никеле и обладают промежуточной прочностью по сравнению с постоянными магнитами на основе железа и теми, которые основаны на редкоземельных металлах. Металлический никель считается ценным в основном в виде сплавов, и более 60% мирового производства никеля используется в производстве нержавеющей стали.
Что такое фольга
Фольга — это очень тонкий лист определенного металла, изготовленный методом прокатки и ковки. Фольгу обычно изготавливают из ковких металлов, таких как медь, золото, олово и алюминий. Фольга обычно гнется под собственным весом и может легко порваться. Фактически, чем более ковкий металл, тем тоньше получается фольга. Например, алюминиевая фольга обычно имеет толщину 1/1000 дюйма (0.03 мм), в то время как фольга из золота может быть изготовлена толщиной всего в несколько атомов, которая известна как сусальное золото, поскольку золото более пластично, чем алюминий. Фольга чаще всего используется в быту, а также полезна в ситуациях выживания, поскольку отражающая поверхность снижает степень переохлаждения, вызванного тепловым излучением.
Свойства никелевой фольги
Никелевая фольга обладает многочисленными преимуществами, в том числе отличной проводимостью, долговечностью и устойчивостью к суровым условиям. Ниже мы рассмотрим основные преимущества.
- Коррозионная стойкость: эта фольга демонстрирует исключительную устойчивость к коррозии, что делает ее подходящей для использования в суровых условиях, где часто встречается воздействие химикатов, кислот и щелочных растворов. Это свойство обеспечивает долговечность и надежность в требовательных приложениях.
- Высокая температура плавления: благодаря температуре плавления 1455°C она может выдерживать высокие температуры без потери своей структурной целостности. Это делает его идеальным для применений, связанных с сильным нагревом.
- Электропроводность: Никель является хорошим проводником электричества, что полезно в электронных приложениях. Проводимость никелевой фольги обеспечивает эффективную передачу энергии в электрических устройствах и компонентах.
- Магнитные свойства: Ферромагнитная природа никеля позволяет намагничивать его фольгу и притягивать ее к магниту. Это свойство ценно в приложениях, связанных с магнитными полями и устройствами.
- Механическая прочность: несмотря на свою тонкость, никелевая фольга сохраняет превосходную механическую прочность и долговечность, гарантируя, что она может выдерживать физические нагрузки и деформации в различных областях применения.
- Пластичность и податливость: его пластичность и податливость позволяют ему легко придавать различные конфигурации без растрескивания и разрушения. Эта универсальность важна в производственных процессах, требующих точных и сложных конструкций.
- Возможность вторичной переработки: никелевая фольга экологически безопасна благодаря возможности вторичной переработки. Использованные изделия можно восстановить и перепрофилировать, сокращая количество отходов и способствуя внедрению устойчивых методов работы.
Виды никелевой фольги
Никелевая фольга — универсальный материал, используемый в различных отраслях промышленности. Вот несколько распространенных типов, каждый из которых имеет определенные характеристики и подходит для конкретного использования.
- Фольга из чистого никеля: Фольга из чистого никеля, состоящая почти на 100% из никеля, обеспечивает отличную коррозионную стойкость, особенно в щелочных и кислых средах. Его высокая электропроводность и магнитные свойства делают его подходящим для применений, требующих этих характеристик.
- Фольга из никелевого сплава: эта фольга содержит смесь никеля и других металлов, таких как хром, железо и медь. Добавление других элементов усиливает определенные свойства фольги, такие как повышенная прочность, улучшенная коррозионная стойкость и лучшая термическая стабильность. Обычные никелевые сплавы включают нихром (никель-хром) и монель (никель-медь).
- Электролитическая никелевая фольга: электролитическая никелевая фольга, изготовленная методом гальваники, отличается высокой степенью чистоты и одинаковой толщиной. Этот тип часто используется в тех случаях, когда точные размеры и качество поверхности имеют решающее значение.
- Рулонная никелевая фольга. Рулонная никелевая фольга, изготовленная путем прокатки никелевых заготовок в тонкие листы, обладает превосходными механическими свойствами и широко используется в условиях высоких температур и высоких напряжений.
Применение никелевой фольги
Благодаря своим уникальным свойствам никелевая фольга находит применение в широком спектре отраслей промышленности. Вот некоторые основные области применения в разных секторах.
- Электроника: эта фольга широко используется в электронной промышленности для производства батарей, конденсаторов и других электронных компонентов. Ее превосходная электропроводность и устойчивость к коррозии повышают производительность и срок службы электронных устройств. Например, она является важнейшим компонентом литий-ионных аккумуляторов, где он служит токосъемником и способствует эффективному хранению энергии.
- Аэрокосмическая промышленность. В аэрокосмической промышленности никелевая фольга используется из-за ее высокого соотношения прочности к весу и устойчивости к экстремальным температурам. Ее часто используют в лопатках турбин, компонентах двигателей и других важных деталях, требующих надежной работы в суровых условиях. Ее способность выдерживать высокие нагрузки и перепады температур делает ее незаменимой в аэрокосмической технике.
- Хранение энергии: никелевая фольга играет решающую роль в производстве устройств хранения энергии, включая батареи и конденсаторы. Ее способность эффективно проводить электричество и противостоять коррозии помогает повысить эффективность и срок службы батареи. В топливных элементах она действует как материал электродов, облегчая электрохимические реакции и повышая общую производительность.
- Медицинские устройства: биосовместимость и коррозионная стойкость делают его пригодным для медицинского применения, например, для изготовления имплантатов, хирургических инструментов и диагностического оборудования. Надежность никелевой фольги гарантирует правильную и безопасную работу медицинских устройств в течение длительного периода времени.
- Автомобильная промышленность. В автомобильной промышленности такая фольга используется в различных компонентах, включая датчики, исполнительные механизмы и топливные элементы. Ее долговечность и устойчивость к износу обеспечивают надежную работу в транспортных средствах. Например, ее применение в топливных элементах помогает повысить эффективность и экологичность транспортных средств, работающих на водороде.
- Производство водорода: никелевая фольга используется в электролизерах для производства водорода, благодаря ее каталитическим свойствам и способности противостоять агрессивной среде внутри электролизера. Это приложение имеет решающее значение для разработки устойчивых энергетических решений и сокращения выбросов углекислого газа.
- Упаковка и экранирование: отличные барьерные свойства делают ее пригодной для упаковки чувствительных электронных компонентов и обеспечения электромагнитного экранирования в различных устройствах. Ее способность блокировать электромагнитные помехи (EMI) обеспечивает правильное функционирование электронного оборудования.
Заключение
Благодаря своим физическим свойствам ковкости и пластичности, из никеля можно создать тонкую фольгу. При этом никель является металлом с превосходной коррозионной стойкостью. Эти свойства позволили никелю найти широкое применение в различных областях промышленности, таких как аэрокосмические технологии, производство аккумуляторов, разработка схем нагревательных элементов и так далее.
Ссылки
Resistivity, E. et al. Electroformed Nickel Foil. Spec. Met. Wiggin Ltd. 1–2 (2013).
