Никель (техн.). — Руды, содержащие Н. в достаточном для его добывания количестве, можно разделить на две группы: а) руды, которые, кроме Н., железа и серы, содержат кобальт, мышьяк и сурьму, и b) руды, которые последних примесей не содержат. Первые из них, более распространенные, находятся в Германии, в Австро-Венгрии, в Швеции, Норвегии, а главным образом в Канаде, где в 1891 г получено из них до 2000 тонн чистого Н.; вторые составляют богатые залежи в Новой Каледонии, открытые французским инженером Гарнье. Несмотря на присущий этой руде совершенно особый зеленый цвет, она первоначально была принята за медную соль и в честь открывшего ее получила название гарньерита. Никелевая руда Новой Каледонии залегает, главным образом, в жилах серпентина, окрашена в изумрудно-зеленый цвет и содержит двойную кремнекислую соль закиси Н. и магнезии 2(Ni, Mg)5Si4O13 + 3Н2O. Удельный вес гарньерита 2,6. Химический состав некоторых типических образцов следующий:
| Окиси никеля | 11,08 | 12,68 | 18,04 | 24,28 |
| Окиси железа | 7,34 | 7,14 | 0,88 | 3,80 |
| Окиси алюминия | 1,56 | 1,50 | 1,24 | 3,80 |
| Извести | 1,9 | 0,72 | следы | 0,56 |
| Магнезии | 22,50 | 21,83 | 16,37 | 15,35 |
| Кремнезема | 37,96 | 43,41 | 45,74 | 40,24 |
| Воды | 17,30 | 12,38 | 17,28 | 16,21 |
Новокаледонские никелевые отложения в широких размерах разрабатываются французской компанией La Société de Nickel. В настоящее время получение чистого металла производится уже на заводах в Европе, главным образом, в Гавре, куда доставляется руда из Новой Каледонии. Отсутствие кобальта и других примесей сильно упрощает производство; нет никакой надобности, при обращении с этими рудами, прибегать к мокрому способу (см. Кобальт). Чтобы получить металлический Н. из руд, заключающих в себе, сверх Н., мышьяк, кобальт, медь, железо, серу и т. п., требуется их предварительно прокалить для удаления мышьяка. Прокаленная руда толчется, растворяется в хлористо-водородной кислоте, и через разбавленный раствор пропускается сернистый водород до полного осаждения меди, сурьмы, мышьяка и свинца в виде сернистых соединений. Осадок отфильтровывают и промывают, а железо фильтрата, по окислении, осаждают порошкообразным мелом в виде водной окиси, которая отцеживается и промывается. После этого чистый фильтрат должен заключать в себе только кобальт и Н. Чтобы разделить эти металлы, в фильтрат вливают осторожно раствор белильного порошка (белильной извести), который осаждает весь кобальт в виде гидрата полуторной окиси Co2O3.3H2O. Чистый раствор хлористого Н. отделяется от осажденного кобальта посредством сливания, и, наконец, из него выделяют осадок окиси Н. известковым молоком. Полученная окись Н. промывается, смешивается с древесным углем и прокаливанием восстановляется в металлический Н. Новокаледонские руды обрабатываются совершенно другим способом. Растолченная в мелкий порошок руда смешивается с гипсом, к которому прибавлено около 5% измельченного угля; из такой (увлажненной) смеси формуются кирпичики, которые, после хорошей просушки, сплавляются в отражательных или куполообразных печах. Полученный продукт заключает в себе около 67% Ni, 12% Fe, 17% S и ок. 4% графита. Для отделения железа этот продукт подвергается нижеследующей обработке, которая основана на большом сродстве железа к кислороду, а Н. к сере. Для этого сплав сперва размельчают под зубчатыми колесами, просеивают и тщательно прокаливают в окислительном пламени длинных отражательных печей, соблюдая температуру, не превышающую бледно-красного каления. Эту операцию продолжают до тех пор, пока 3/4 железа не перейдет в окись. По окончании прокаливания, завалку выгребают, снова размельчают и смешивают в должной пропорции с крупным чистым кварцевым песком; эту смесь сплавляют в отражательной печи, тождественной с печью, которую употребляют в Валлисе для плавления меди. При плавлении окись железа соединяется с кремнеземом песка и образует шлак, тогда как Н. остается в виде сплавленного слоя сернистого Н. и располагается под поверхностью расплавленного шлака. В зависимости от состава смеси, операция продолжается от 10 до 24 час. Шлак удаляется с передней части печи и собирается в песчаные формы, тогда как Н. выливается в подобные же формы с боковой части печи. Этот процесс повторяется несколько раз для достижения полного удаления железа. Шлаки от этих плавок все содержат еще Н. и поэтому подвергаются новой переплавке. Сернистый Н., освобожденный от железа, окисляется в порошкообразном состоянии обжигом на поду небольшой отражательной печи при бледно-красном калении до полного удаления серы. Для ускорения процесса под конец операции иногда прибавляют небольшое количество чилийской селитры. Наконец, для восстановления окись Н. смешивают с мелкоистолченным древесным углем и отпрессованную смесь, в виде цилиндрических шашек, закладывают вместе с углем в огнеупорные реторты и прокаливают до яркого каления. Полученный металл содержит: металлического Н. 98%, железа, углерода и кремния около 2%. На заводе «Le Niekel» в Гавре процесс получения металлического Н. из новокаледонских руд совершается гораздо проще. Измельченная руда прессуется в виде чечевицеобразных шашек между вращающимися чугунными цилиндрами и выплавляется в небольших доменных печах; при этом употребляются следующие колоши: руды 2 тонны и кокса 0,5 тонны. Выпускаемый из домны сернистый ферроникель отливают прямо в слитки. Он содержит около 50% Ni и 50% Fe и S. Для выделения железа этот продукт, предварительно расплавленный в вагранке, продувают в продолжение 1/2 часа в бессемеровской реторте и, после совершенного окисления железа, получают сернистый Н., содержащий около 80% Ni и 20% S. Его отливают в тонкие пластины, которые, после охлаждения, легко разбиваются в мелкие куски и размалываются под бегунами в порошок. Сернистый Н. в виде порошка раскладывается тонким слоем на поду отражательной печи и подвергается медленному прокаливанию в продолжение 2 недель. Окисление происходит лишь наполовину, и поэтому после вторичного измельчения повторяют ту же операцию в такой же печи. В результате получается окись Н. с содержанием около 80% Ni и 20% О. Восстановление окиси Н. совершается таким же способом, как сказано выше.
Свойства Н. Н. есть блестящий серебряно-белый металл с легким серо-стальным оттенком. Удельный вес его около 8,9; он очень тверд и способен принимать очень красивую полировку. При обыкн. темп. имеет магнитные свойства, но нагретый до 250° он их утрачивает. Н. плавится приблизительно при той же температуре, как и железо (лишь немного ниже); в соединении с углеродом Н. делается более плавким. Накаленная никелевая проволока, при погружении в кислород, горит как железная. Чистый Н. не окисляется под влиянием атмосферного воздуха. В разбавленных кислотах, серной и хлористо-водородной, растворяется медленно, а в азотной очень быстро; в концентрированной азотной он пассивен, как железо; уксусная, щавелевая и винная кислоты оказывают слабое влияние или совсем на него не действуют. По расплавлении Н. в тиглях, с добавкой металлического магния, он делается ковким и годным для прокатки и плющения. Обработанный таким образом Н. вытягивается в проволоку, прокатывается в самые тонкие листы и хорошо сваривается с железными и стальными листами для производства кухонной посуды и других изделий. Н. легко сплавляется с большинством металлов. Сплавы, известные под именем германского состава, китайского серебра, аргентана, сильвероида и т. п. — все содержат Н. Прибавка Н. увеличивает твердость бронзы, но уменьшает ее вязкость. Наилучшего цвета сплав Н. с медью делается из 4 ч. меди и 3 ч. Н. Германское серебро имеет вид настоящего серебра, содержит 55,2 ч. меди, 24,1 ч. цинка и 20,7 ч. Н. Прибавка свинца делает этот сплав более плавким; олово увеличивает его плотность; железо и марганец улучшают цвет, но увеличивают хрупкость. Более важные услуги технике оказал никель в сплавах с железом. Этот металл обратил на себя внимание благодаря опытам, производимым на заводе Шнейдера, в Крезо. В 1890 г. испытывалась сталеникелевая броня, приготовленная заводом для морского ведомства Северо-Америк. Соединен. Штатов. Оказалось, что прибавка никеля к стали сильно увеличивает сопротивление пронизыванию брони снарядами, а самое главное — никель придает стали такую вязкость, что устраняет способность брони растрескиваться при ударе. Из дальнейших опытов оказалось, что вообще прибавка никеля к железу увеличивает предел упругости и сопротивление разрыву металла, не уменьшая его вязкости, как показывает следующая таблица.
| Предел упругости, в кг на кв. мм |
Сопротивление разрыву, в кг на кв. мм |
Удлинение, в % | |
|---|---|---|---|
| 1) Никелевая сталь с содержанием: 0,08% С; 0,36% Mn; 0,015% P; 0,38% S; 2,69% Ni | 33,11 | 46,66 | 26 |
| 33,22 | 47,17 | 24,5 | |
| 33,25 | 45,55 | 26 | |
| 34,37 | 46,54 | 25,75 | |
| 2) Обыкновенная сталь с содержанием: 0,10% С; 0,29% Mn; 0,048% P; 0,139% S | 25,10 | 39,01 | 26 |
| 24,95 | 38,38 | 26 | |
| 24,95 | 37,75 | 27 | |
| 25,95 | 39,72 | 26 |
Еще большую разницу качестве представляют испытания на разрыв закаленных образцов.
| Предел упругости, в кг на кв. мм |
Сопротивление разрыву, в кг на кв. мм |
Удлинение, в % |
||
|---|---|---|---|---|
| 1) Никелевая сталь, с содерж. 0,22% C; 0,35% Mn; 2,95% Ni | 30 | 51 | 26 | отожженная |
| 77 | 96 | 14 | закален. в масле | |
| 101 | 121 | 12 | закален. в воде | |
| 2) Обыкновенная сталь, содержащая 0,23% C; 0,36% Mn | 22 | 42 | 23 | отожженная |
| 41 | 62 | 17 | закал. в масле | |
| 49 | 68 | 10 | закален. в воде |
При более высоком содержании углерода в стали Н. влияет на уменьшение вязкости металла. Опыты, производимые над сплавами железа с большим содержанием Н., показали, что при возрастающем содержании этого металла (от 2 до 9%) предел упругости и сопротивление разрыву заметно увеличиваются и достигают своего максимума при содержании около 10%; потом замечается постепенное уменьшение и сплавы с 15% Н. представляют минимум прочности; при этом удлинение сильно падает. При 25% удлинение опять повышается. При 15% Ni с прибавкой небольшого количества хрома сталь приобретает небывалую прочность, сопротивление разрыву на кв. мм около 180 кг. Сталь с 30% Ni вытягивается в проволоку; пробная проволока около 3 мм толщиной с 27% Ni и 0,4% С дала сопротивление разрыву 139, 68 кг на кв. мм. Вообще самые лучшие результаты получаются при содержании Ni от 2 до 4%. Сплавы железа с Н. получаются довольно легко, как в мартеновской печи или бессемеровской реторте, так и в тиглях. В мартеновскую печь металлический Н. закладывается вместе с завалкой, или же за 2—11/2 часа перед выпуском стали. В бессемеровскую же реторту он добавляется в расплавленном виде вместе с зеркальным чугуном. Вследствие своих высоких качеств никелевая сталь может применяться не только для броневого производства, но вообще, где требуется от стали высокая прочность и вязкость. При производстве этой стали встречаются часто затруднения, вследствие получаемых трещин на наружной поверхности отлитых болванок; кроме того, никелевая сталь не выносит продолжительного нагрева при высокой температуре и перегревается скорее обыкновенной стали.