Trong ngành thép không gỉ, niken (nickel) luôn là một thành phần thường thấy, ảnh hưởng đến chất lượng, giá cả của mác thép đó. Vậy niken là gì? Kim loại hay phi kim? Vai trò, ảnh hưởng của niken đến ngành thép không gỉ như thế nào? Cùng tìm hiểu trong bài viết!
Niken là gì? Kim loại hay phi kim?
Niken (nickel) là một chất nằm trong vỏ Trái Đất, là một thành phần trong các loại inox, thép không gỉ xung quanh chúng ta. Thậm chí, niken còn là một phần của cơ thể.
Trong hóa học, niken là một nguyên tố hóa học có số hiệu nguyên tử 28 và nằm trong nhóm kim loại.
Trên thực tế, niken nguyên chất là một kim loại có màu trắng bạc, bóng. Do đó niken rất thường được ứng dụng để mạ bề mặt, tạo lớp trang trí bên ngoài.
Ngoài tự nhiên, người ta rất ít khi tìm được niken nguyên chất. Đa số niken đều tồn tại dưới dạng hợp chất. Ví dụ, thép không gỉ, hợp kim,…
Niken nguyên chất thường được sử dụng để làm tiền xu (vì tính chất của nó).
Ngoài thiên nhiên, niken thường tồn tại dưới nhiều dạng quặng khác nhau. Chi tiết bạn có thể xem trong mục Niken ở đâu? bên dưới.
Tính chất vật lý, hóa học của niken
Ngoài màu sắc ánh bạc, niken rất cứng (do có cấu tạo nguyên tử đặc trưng), cứng hơn cả sắt, dễ dát mỏng, dễ uốn, kéo thành sợi.
Niken có nhiệt độ nóng chảy lên tới 1455 độ C, vì thế thường được ứng dụng làm nguyên vật liệu trong các môi trường khắc nghiệt.
Niken có từ tính, có thể dẫn điện, dẫn nhiệt khá tốt.
Niken được ứng dụng trong chế tạo pin xe điện
Ở nhiệt độ thường, nickel thường trơ với oxy (hoặc phản ứng rất chậm). Thế nên niken cũng được xem là một chất chống lại sử gỉ sét và được ứng dụng làm tiền xu.
Các loại thép không gỉ có thành phần niken cao (ví dụ inox 316) thường chống chịu tốt trong các môi trường khắc nghiệt như môi trường biển, axit, kiềm,…
Nhiệt độ nóng chảy của niken là 1455 độ C. Niken có khả năng chịu nhiệt cao nên thường được ứng dụng chế tạo các bộ phận động cơ trong máy bay phản lực hoặc tên lửa.
Ứng dụng của niken? Niken được dùng để làm gì?
Nhờ vào đặc tính cứng và khó ăn mòn, 68% niken sản xuất được sử dụng trong ngành thép không gỉ; 17% dùng chế tạo hợp kim của sắt và thép; 9% dùng để mạ điện; còn lại dùng cho các mục đích khác.
Cùng với crom, niken là một trong các thành phần giúp thép không gỉ trở nên bền chắc, chống ăn mòn tốt hơn. Niken là thành phần không thể thiếu trong các mác thép phổ biến như inox 304, 316,… hay lớp austenitic nói chung.
Ngoài ra, niken còn được dùng để sản xuất nam châm, tiền xu, pin sạc nhiều lần, dây đàn guitar điện, micro, dùng để mạ bên ngoài các đồ dùng, phụ kiện ống nước (vòi nước, van,…); chế tạo nhiều loại hợp kim siêu cứng khác như Inconel, Incoloy,… dùng trong động cơ máy bay phản lực hoặc tên lửa;…. và còn rất nhiều ứng dụng khác.
Xem thêm: 304 là gì? Tổng quan về inox 304!
Vai trò của niken trong ngành thép không gỉ
Trong ngành thép không gỉ, inox, niken là một trong những thành phần không thể thiếu đối với các mác thép 304, 316. Thiếu đi niken, thép không gỉ sẽ dễ bị ăn mòn hơn trong môi trường khắc nghiệt. Không chỉ là chất lượng, niken cũng trực tiếp ảnh hưởng đến giá thành của các loại inox này.
Trong thời điểm đầu năm 2022, khi cuộc chiến tranh Nga – Ucraina diễn ra, nguồn cung niken bị hạn chế (Nga là một trong những nước sản xuất niken) là một phần khiến giá thép không gỉ tăng.
101 câu hỏi bên lề thú vị về niken
Niken có dẫn điện không?
Niken là một chất dẫn điện tốt vì trong cấu trúc tinh thể có rất nhiều electron linh động, tự do. Thậm chí, niken còn dẫn điện tốt hơn sắt. Khả năng dẫn điện của niken thấp hơn đồng khoảng 4 lần nhưng lại cao hơn sắt đến 1.5 lần.
(tra cứu độ dẫn điện của các loại kim loại tại đây)
Tóm lại là thanh kim loại niken có thể dẫn điện gây chết người.
Niken có độc không?
Trong cơ thể con người, niken chỉ chiếm một phần rất rất rất nhỏ, chỉ khoảng 0.5g đối với một cơ thể 70kg (khoảng 7 x 10^-4 % của cơ thể).
Ở một góc nhìn khác, nếu như “làm tròn” theo toán học, có thể coi niken hầu như không tồn tại trong cơ thể con người. Thế nên, bất kỳ một hàm lượng niken nào được đưa vào cơ thể khả năng cao sẽ là không tốt. Thật may, cơ thể con người rất thông minh, có thể tự đào thải được những chất dư thừa.
Ở góc nhìn dinh dưỡng, thứ gì vượt quá liều lượng cũng sẽ thành chất độc. Nếu bạn uống liên tục 40 ly nước, bạn sẽ bị ngộ độc nước, khả năng sẽ dẫn đến tử vong.
Thế nên, vấn đề không phải là niken có độc không. Mà là liều lượng niken trong cơ thể bao nhiêu là đủ.
Theo một số nghiên cứu, nickel trong cơ thể giúp tăng cường khả năng hoạt động của hóc-môn và tham gia vào quá trình trao đổi lipit.
Ngoài đường miệng, cơ thể người có thể bị nhiễm nickel thông qua hô hấp và qua da. Do đó, việc làm việc tại các môi trường có bụi kim loại hoặc môi trường không khí bị ô nhiễm khá độc hại.
Tổ chức OSHA đã đưa khuyến nghị rằng chỉ nên làm việc 8h/ngày trong môi trường có đến 1 mg nickel/m3 không khí.
Bạn cần đeo khẩu trang tại các phân xưởng gia công kim loại, nhà máy, cần rửa tay trước khi ăn và chọn thực phẩm sạch để tránh hấp thụ quá nhiều các nguyên tố vi lượng (như nickel) vào cơ thể.
Nếu hàm lượng nickel trong cơ thể cao hơn mức tự nhiên sẽ gây hại cho con người, bao gồm: ảnh hưởng đến gen, ung thư, ảnh hưởng đến hệ miễn dịch hoặc sinh con dị dạng (quái thai).
Ngoài ra, một số người còn có thể dị ứng với thực phẩm có chứa nhiều nickel, hoặc là trang sức mạ nickel. Biểu hiện có thể là nổi mẩn đỏ, hoặc ngứa da.
Niken có bị nam châm hút, có nhiễm từ không?
Niken bị nam châm hút và bị nhiễm từ. Niken là một trong bốn loại kim loại có thể bị nam châm hút. Ba loại còn lại bao gồm: sắt; thép và coban.
Niken bị kim loại hút vì cấu trúc tinh thể của nó và trong cấu trúc phân tử có nhiều electron độc thân (unpaired electron).
Niken có bị gỉ, bị oxi hóa không?
Chúng ta có thể nghe niken chống được oxi hóa, nhờ niken mà thép không gỉ chống chịu ăn mòn tốt hơn.
Thực chất, niken vẫn bị oxi hóa, nhưng với tốc độ rất rất chậm và có thể xem như là không bị oxi hóa. Ngoài ra, lớp niken oxit được hình thành bên ngoài sẽ bảo vệ, ngăn oxi tiếp xúc với niken nằm bên trong.
Niken có đắt không?
Niken rất đắt. Tuy hàm lượng không quá cao, nhưng niken lại là một trong những thành phần đắt nhất của thép không gỉ. Sự tăng giảm giá của niken có thể ảnh hưởng đến khoảng 30% – 50% giá thành của thép không gỉ.
Vì sao niken lại đắt? Vì nhu cầu cung cầu của thị trường, vì chi phí khai thác, sản xuất và phân phối, vì tình hình kinh tế, xã hội, chính trị, chiến tranh,….
Niken rất cần thiết cho thép không gỉ, một loại vật liệu bền, chắc trong xây dựng. Trong khi đó, trữ lượng niken trên thế giới lại không nhiều, ít hơn crom 1.5 lần và ít hơn sắt đến 700 lần. Nhu cầu xây dựng, phát triển của thế giới luôn có. Vì thế nhu cầu niken luôn cao.
Tham khảo bài viết liên quan:
- Tổng quan về crom, nguyên tố cốt lõi tạo nên thép không gỉ!
- Các sản phẩm ống inox công nghiệp: ống 304, ống 316,…
