اسٹیل پر نکل کی خصوصیات اور اثر
γ- آئرن میں نکل کی حل پذیری لامحدود ہے، جبکہ α- آئرن میں ، یہ 10% تک ہے اور آسٹنائٹ کے ساتھ توازن میں ہے ۔ نکل سٹیل کی سختی اور طاقت کو بڑھاتا ہے، اور اثر کی طاقت اور لچک پر مثبت اثر ڈالتا ہے، خاص طور پر کم درجہ حرارت پر۔ کرومیم کی طرح ، یہ سٹیل کی سختی کو بڑھاتا ہے۔ نکل ایک آسٹنائٹ بنانے والا عنصر ہے، اور سٹیل کی ساخت پر اس کا اثر مینگنیج کی طرح ہے ۔
3-5% نکل کے مواد کے ساتھ کم مصر دات والے اسٹیلز میں زیادہ طاقت، سختی ہوتی ہے اور وہ رگڑ کے خلاف مزاحم ہوتے ہیں۔ 7-20% نکل کے مواد والے اسٹیل ( کرومیم کے ساتھ مل کر بھی ) سنکنرن اور اعلی درجہ حرارت، سمندری پانی اور تیزاب کے خلاف مزاحم ہوتے ہیں۔ یہ ایک بہت ہی عام جزو ہے جو سٹینلیس سٹیل (inox) ، تیزاب سے مزاحم سٹیل ، اور گرمی سے بچنے والے اور کریپ ریزسٹنٹ سٹیل میں استعمال ہوتا ہے ۔ 20-30% نکل مواد کے ساتھ سٹیل کے مرکب درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ برقی مزاحمت میں اضافہ کرتے ہیں۔ نکل مرکبات — 60% نکل، 15% fe، اور 14% کرومیم — برقی ریزسٹرس اور تیزاب سے مزاحم اجزاء کے طور پر استعمال ہوتے ہیں ۔
نکل - جسمانی ڈیٹا اور دریافت کی تاریخ
نکل - جوہری نمبر 28، جوہری ماس 58.71، پگھلنے کا نقطہ 1452 ° C، نقطہ ابلتا 2730 ° C، کثافت 8,908 g/cm3 (Encyclopedia of Technology, Wydawnictwo "Śląsk")
نکل کی دریافت کی تاریخ، (کم یا زیادہ) مندرجہ ذیل ہے۔
قرون وسطیٰ اور اس کے بعد بھی، کیمیا دان نام نہاد دستخطی نظریہ پر یقین رکھتے تھے۔ اس نظریہ کا خیال تھا کہ فطرت خود اپنی تخلیقات کو دستخطوں سے نشان زد کرتی ہے تاکہ انسان پہچان سکیں کہ دی گئی تخلیق کس مقصد کے لیے اور کس مقصد کے لیے ہے۔ اس طرح، مثال کے طور پر، سہ شاخہ کو دل کی بیماری کے علاج کے لیے استعمال کیا جاتا تھا کیونکہ اس کے پتے دل کی شکل کے ہوتے تھے، وغیرہ۔
یہ نظریہ دھات کاری پر بھی لاگو ہوتا ہے۔ یہ بڑے پیمانے پر خیال کیا جاتا تھا کہ تمام سنہری رنگ کے جسم، مادے اور معدنیات میں سونا ہوتا ہے۔ بس اس کو نکالنے کے لیے ایک مناسب طریقہ تلاش کرنے کی ضرورت تھی۔ پیشاب میں سونے کی تلاش کے دوران، فاسفورس دریافت ہوا، اور تانبے کے رنگ کے معدنیات میں تانبے کی تلاش کے دوران، ایک چمکدار نئی دھات دریافت ہوئی: نکل۔
قدیم میں نکل
قدیم زمانے میں، صرف سات دھاتیں ان کی خالص حالت میں معلوم ہوتی تھیں ( تانبا ، چاندی، ٹن، سیسہ، لوہا ، سونا اور پارا)۔ نکل، ایک قدرتی مرکب عنصر کے طور پر، ہمارے دور سے بہت پہلے موجود تھا۔ چین میں، یہ قدیم زمانے سے یونان اور سیچوان صوبوں میں کان کنی ہوئی تانبے نکل دھاتوں سے پگھلایا جاتا تھا ، اور ان دھاتوں سے جو مرکب ملا ہوتا تھا اسے پیک ٹونگ کہا جاتا تھا۔ پیک ٹونگ (پاکٹونگ یا پاکفونگ) ایک بے عیب چمک کے ساتھ ہلکے چاندی کا رنگ تھا۔ یہ چاندی سے زیادہ سخت اور پائیدار تھا۔ یہ زیورات، زیورات، اور سکے سمیت مختلف اشیاء کو تیار کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا تھا.
دوسری صدی قبل مسیح میں قدیم بیکٹریا (موجودہ شمالی افغانستان) میں، سکے بنائے گئے تھے جو کہ جدید کیمیائی تجزیہ کے مطابق، تقریباً 77,6% تانبا، 20% نکل، 1% لوہا، اور تقریباً 1% دیگر عناصر تھے۔ قدیم زمانے سے انسانوں کے سامنے آنے والے شہابیوں میں نکل بھی شامل ہے۔
"Kupfernickel" (جعلی تانبا)
Erzgebirge پہاڑی سلسلے میں واقع Saxon مائنز میں تانبے کے رنگ کا ایک عجیب و غریب معدنیات پایا گیا۔ مذکورہ دستخطی نظریہ کے مطابق اس میں تانبا ہونا چاہیے۔ بدقسمتی سے تمام تر کوششوں کے باوجود اسے الگ نہیں کیا جا سکا۔ اس انتہائی نایاب معدنیات کا نام " Kupfernickel" (جھوٹا تانبا ) رکھا گیا۔ اس کا مطالعہ سویڈش کیمیا دان اور معدنیات کے ماہر بیرن ایکسل فریڈرک کرونسٹیڈ (1722–1765) نے کیا اور اس کا باریک بینی سے جائزہ لیا ۔
1751 میں، اس نے اسے اس کے آکسائیڈ کی شکل میں کم کر دیا اور پھر چارکول کے ساتھ اسے متوقع تانبے تک کم کر دیا۔ "بدقسمتی سے،" اس کی حیرت میں، ایک سفید دھات بن گئی، جسے اس نے الگ دھات سمجھا، اسے نکل کا نام دیا۔ اس دریافت کی تصدیق چار سال بعد، 1755 میں، ایک اور معروف سویڈش کیمیا دان اور معدنیات کے ماہر، ٹوربرن اولاف برگمین (1735-1784) نے کی ۔
صنعتی ایپلی کیشنز اور نکل کی پیداوار کی ترقی
نکل، اپنے بہت سے فوائد اور ناقابل یقین ایپلی کیشنز کے ساتھ، ایک ناقابل تبدیلی دھات بن چکی ہے، لیکن ایسا ہونے سے پہلے، سائنسدانوں کو تین کام مکمل کرنے تھے:
- صحیح خصوصیات جانیں اور نئی دھات کے لیے درخواستیں تلاش کریں۔
- مناسب مقدار میں اور کم قیمت پر حاصل کرنے کے طریقے منتخب کریں۔
- ایسی جگہیں تلاش کریں جہاں یہ دھات پائی جاتی ہے۔
Geitner، Henniger، Mond
جب 1825 میں جرمنی میں نکل نکالنے کے صنعتی طریقہ کار میں مہارت حاصل کی گئی تو ہینیگر برادران اور ان سے آزادانہ طور پر، ارنسٹ اگست گیٹنر (1783–1852) نے خالص اجزاء (20% نکل، 20-25% زنک، 55-60% سلور، سلور، 55-60%) سے بنا ایک مرکب تیار کیا۔ الباٹا چینی پاک فونگ کی طرح نئی چاندی کا استعمال بنیادی طور پر مختلف زیورات کی تیاری کے لیے کیا جاتا تھا۔
1840 میں، صرف 100 ٹن نکل پیدا ہوئے، اور کان کنی کے ذخائر میں دھات کی کم مقدار کی وجہ سے اسے حاصل کرنا بہت مشکل تھا۔ 1870 کی دہائی میں نکل میٹ سے نکل حاصل کرنے کا اصل طریقہ جرمن کیمیا دان لڈوگ مونڈ (1839–1909) نے ایجاد کیا تھا ، جس نے نکل کاربونیلز کو دریافت کیا۔ یہ Ni (CO4) کا ایک مرکب ہے، جو کاربن مونو آکسائیڈ کے ساتھ نکل بناتا ہے ، جس سے خالص نکل کو آسانی سے الگ کیا جا سکتا ہے۔
کرونسٹیڈ، برگمین، جیمز کک، Garnier میں
اسی وقت جب سویڈش کرونسٹیڈ اور برگ مین پہلی بار خالص نکل کے نمونے حاصل کر رہے تھے، کیپٹن جیمز کک (1728-1779) نے 1774 میں جنوبی بحر الکاہل میں ایک نیا جزیرہ دریافت کیا، جس کا نام نیو کیلیڈونیا تھا۔ 1853 میں، یہ فرانسیسیوں کے کنٹرول میں آ گیا، اور 12 سال بعد، ایک فرانسیسی گارنیکیل کو دریافت کیا۔ garnierite، جس میں 30% تک نکل ہوتا ہے۔ جب مونڈ نے نکل حاصل کرنے کے لیے کاربونیل طریقہ تیار کیا، نیو کیلیڈونیا میں ایسک کی پیداوار پہلے ہی 300 ٹن تک پہنچ رہی تھی۔
1856 میں، اونٹاریو، کینیڈا میں تانبے کی کانوں میں نکل ایسک کے نئے ذخائر، جن کا تخمینہ لاکھوں ٹن لگایا گیا تھا۔ 1900 تک، نیو کیلیڈونیا میں نکل کی پیداوار کینیڈا کے مقابلے میں نکلنے لگی۔ زیورات اور زیورات کی پیداوار کے علاوہ جن کا ذکر پہلے کیا گیا ہے، نکل نے ایک بہت وسیع اطلاق پایا، یعنی سکوں کی پیداوار۔
نکل سکے ۔
جدید دور میں پہلی بار، نکل چاندی کے سکے 1850 میں سوئٹزرلینڈ میں (چاندی کے اضافے کے ساتھ) بنائے گئے تھے، اور بیلجیئم میں 1855 میں، سککوں کی ٹکسال کے لیے کھوٹ کا استعمال کیا گیا تھا۔ تانبا اور نکل (75% اور 25%)۔
ریاستہائے متحدہ نے 1857 میں، جرمنی نے 1873 میں نئے سکے متعارف کروائے، اور 1881 میں سوئٹزرلینڈ نے خالص نکل سے بنا ہوا سکہ متعارف کرایا۔
تاہم، نکل کا سب سے بڑا کیریئر تکنیکی ایپلی کیشنز میں اس کے فوائد کی پہچان کے ساتھ شروع ہوا۔ نکل ناقابل یقین حد تک اعلی تناؤ کی طاقت اور غیر معمولی لچک کو ظاہر کرتا ہے۔ نتیجتاً، اس نے زندگی اور ٹیکنالوجی کے بہت سے شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال پایا ہے، جیسے کیمسٹری، فن تعمیر، اور سب سے بڑھ کر، دھات کاری میں سٹیل کے مرکب جزو کے طور پر ۔
سٹیل میں نکل
1819 میں، مائیکل فیراڈے (1791-1867) نے اسٹیل میں نکل کو استعمال کرنے کی ناکام کوشش کی، اور 1823 میں جرمنی میں نکل کے مرکب اسٹیل حاصل کرنے کی پہلی کوشش بھی ناکامی پر ختم ہوئی۔ یہ 1888 تک نہیں تھا کہ لی کریوسوٹ میں شنائیڈر اسلحہ سازی کے کارخانے کے فرانسیسی باشندے ماربیو نے بے مثال طاقت، سنکنرن مزاحمت ، اور نرمی کا نکل سٹیل متعارف کرایا ، جسے آرمر پلیٹیں بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا تھا جو صرف کروم سٹیل کی گولیوں کے اثرات کو برداشت کرنے کی صلاحیت رکھتے تھے ۔
1889 میں، شنائیڈر کی پیداوار سے آزاد، انگریز مین ریلی آف وِکرز نے بھی نکل سٹیل کو پیداوار میں متعارف کرایا۔ 1891 میں، ریاستہائے متحدہ نے ویکرز اور شنائیڈر کے پیٹنٹ خریدے اور انہیں اپنی بحریہ کے لیے آرمر پلیٹیں بنانے کے لیے استعمال کیا۔ ماربیو کی ایجاد سے پہلے ہی، اونٹاریو میں نکل کی کان سے تعلق رکھنے والے ایک خاص سیموئیل رچی نے کروپ کو تجویز پیش کی تھی کہ وہ نکل اسٹیل تیار کریں ۔ اس تجویز کو مسترد کر دیا گیا، اور امریکہ کی جانب سے نکل سٹیل کی پیداوار کے لیے پیٹنٹ خریدنے کے بعد ہی کروپ نے اس سٹیل کی تیاری میں دلچسپی لی۔
نکل مرکب اور ان کی اہمیت
نکل مرکب مواد کا ایک الگ، انتہائی مخصوص گروپ تشکیل دیتے ہیں جو ان حالات میں استعمال کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جہاں اسٹیل — یہاں تک کہ ہائی الائے اسٹیل — اب کافی نہیں ہے۔ وہ اعلی نکل کے مواد کو کرومیم، مولیبڈینم، آئرن، ٹائٹینیم، ایلومینیم، نیوبیم اور ٹنگسٹن کے اضافے کے ساتھ ملاتے ہیں، جو سنکنرن، رینگنے، آکسیکرن اور انتہائی بلند درجہ حرارت کے خلاف مزاحم مواد بناتے ہیں۔
مونیل (تقریباً 65–70% Ni, 25–30% Cu)
مونیل نکل تانبے کے مرکب کا ایک گروپ ہے جس میں سمندری پانی، تناؤ کے سنکنرن کریکنگ، الکلیس اور تیزاب کے خلاف بہت زیادہ مزاحمت ہے۔ یہ وسیع درجہ حرارت کی حد میں اچھی طاقت اور شگاف مزاحمت کی خصوصیت ہے۔ عام ایپلی کیشنز میں میرین فٹنگز، پمپس، امپیلر، پروپیلرز، کیمیکل انڈسٹری، لیچنگ کا سامان، اور اعلی درجہ حرارت پر کپرونکل سے زیادہ مزاحم اجزاء شامل ہیں۔
سب سے مشہور پرجاتیوں: منیل 400, Monel K-500 (بارش سخت).
انکیل / Incoloy - نکل سپر الائیز اور نی-سی آر-فے مرکب
یہ بہت زیادہ درجہ حرارت (600–1100°C) اور انتہائی سنکنرن ماحول میں استعمال کے لیے سب سے اہم مواد میں سے ہیں۔ ان میں عام طور پر Cr, Fe, Mo, Nb, Ti اور Al کے ساتھ مل کر 50–75% Ni ہوتے ہیں۔
اکثر استعمال کیا جاتا ہے:
انکیل 600، 601 - آکسیکرن اور اعلی درجہ حرارت کے خلاف مزاحمت،
انکیل 625 - سنکنرن اور کلورائڈز کے خلاف اعلی مزاحمت،
انکیل 718 - ورن سخت طاقت سپر الائے (Nb + Ti)،
Incoloy 800/825 - رینگنے والے اور جارحانہ کیمیائی میڈیا کے خلاف مزاحم مواد۔
ایپلی کیشنز: توانائی، پیٹرو کیمیکل، صنعتی بھٹی، ٹربائن، دہن اور ایگزاسٹ گیس کی تخلیق نو کی تنصیبات۔
Hastelloy - Ni-Mo اور Ni-Cr-Mo مرکب
ہیسٹیلوز کو عام سنکنرن کے خلاف ان کی غیر معمولی مزاحمت سے ممتاز کیا جاتا ہے، pitting سنکنرن اور slotted. مولبڈینم اور کرومیم کے بڑے اضافے کا شکریہ، وہ اس کے لیے موزوں ہیں:
گرم تیزاب (سلفورک، ہائیڈروکلورک)، آکسیڈائزنگ اور میڈیا کو کم کرنے والا، ہائی رسک کیمیائی عمل۔
سب سے مشہور درجات: Hastelloy C-276 ، Hastelloy C-22، Hastelloy B-2۔
نیمونک - ٹائٹینیم اور ایلومینیم کے اضافے کے ساتھ نکل مرکب
نیمونک مرکب دھاتوں کا ایک گروپ ہے جو بنیادی طور پر گیس ٹربائن میں استعمال کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ان میں Ti اور Al کے اضافے کے ساتھ تقریباً 70–80% Ni ہوتے ہیں، جو ورن کو سخت کرنے کی اجازت دیتے ہیں (γ')۔ خصوصیات:
700-900 ° C پر بہت زیادہ طاقت،
رینگنے اور تھرمل تھکاوٹ کے خلاف مزاحمت۔
ہوا بازی اور توانائی میں استعمال کیا جاتا ہے، دوسروں کے درمیان.
مصر دات - اعلی مصر دات نکل مواد کا ایک گروپ
"الائے" کے نام سے نکل کے مرکب کی متعدد تجارتی قسمیں ہیں، جیسے:
الائے 20 - تیزاب اور کلورائڈز کے خلاف انتہائی مزاحم (Ni-Cr-Mo-Cu)،
الائے 59 - وسیع کیمیائی مزاحمت کے ساتھ Ni-Cr-Mo مرکب،
الائے 36 (انوار) – ایک نکل ملاوٹ جس میں تھرمل توسیع کا بہت کم گتانک ہے،
الائے 75 / 188 / 230 - اعلی درجہ حرارت اور آکسیکرن کے خلاف مزاحم سپر الائے۔
Udimet اور Waspaloy - نکل سپر اللویز
Udimet اور Waspaloy جیسے Nickel superalloys انتہائی تھرمل اور مکینیکل بوجھ میں استعمال ہونے والے جدید ترین ساختی مواد میں سے ہیں۔ ان کی طاقت نکل کے اعلی مواد اور γ'-فیز ورن کی مضبوطی (Ni₃(Al,Ti)) پر مبنی ہے، جو انہیں درجہ حرارت پر مکینیکل استحکام برقرار رکھنے کی اجازت دیتی ہے جس پر سٹیل اور روایتی نکل مرکب کام کرنا چھوڑ دیتے ہیں۔
Udimet سپر ایلویوں کا ایک گروپ ہے جس میں نکل کا زیادہ تناسب ہوتا ہے (تقریباً 60-70%) اور کرومیم، کوبالٹ، مولیبڈینم اور ٹنگسٹن کا اضافہ ہوتا ہے۔ ٹائٹینیم اور ایلومینیم کی موجودگی مضبوط ورن کو سخت کرنے کے قابل بناتی ہے۔
خصوصیت کی خصوصیات: 700-750 ° C کے درجہ حرارت پر بہت زیادہ طاقت، رینگنا مزاحمت اور طویل مدتی بوجھ، چکراتی درجہ حرارت کی تبدیلیوں میں اچھی ساختی استحکام۔
ایپلی کیشنز: گیس ٹربائن کے اجزاء، نوزلز، بلیڈ اور انگوٹھیاں، انجنوں کے گرم زون میں کام کرنے والے ہوائی جہاز کے اجزاء۔
Waspaloy غیر معمولی کریپ مزاحمت اور اعلی طویل مدتی استحکام کے ساتھ نکل پر مبنی سپر الائے ہے۔ اس میں تقریباً 58-62% نکل، ہائی کرومیم، اور کوبالٹ، مولیبڈینم، ٹائٹینیم اور ایلومینیم کے اضافے ہوتے ہیں۔
کلیدی خصوصیات: 650–800 °C کی حد میں رینگنے کی بہترین مزاحمت اور طاقت، طویل مدتی لوڈنگ کے تحت اخترتی کے خلاف مزاحمت، تھرمل جھٹکوں اور جارحانہ ماحول میں جہتی استحکام۔
ایپلی کیشنز: انتہائی بھری ہوئی ایرو اسپیس اور توانائی کے اجزاء، ٹربائن ڈسکس اور انگوٹھیاں، تنصیبات کے اجزاء جو تھرمل اور کیمیائی حالات کا مطالبہ کرتے ہیں۔
ان میں سے ہر ایک مخصوص مسئلہ کے لئے ڈیزائن کیا گیا ہے: سنکنرن، رینگنا، جہتی استحکام یا اعلی درجہ حرارت۔
صنعتی اہمیت نکل مرکب
نکل کی خصوصیات اور انتہائی درجہ حرارت میں بھی مستحکم کرسٹل ڈھانچے بنانے کی اس کی صلاحیت کی بدولت، نکل کے مرکب توانائی کے شعبے (کمبشن چیمبرز، ٹربائنز، سپر ہیٹرز)، کیمیکل اور ریفائننگ کی صنعتوں، سمندری صنعت، کرائیوجینک، ایوی ایشن اور راکٹری، اور آلات میں استعمال ہوتے ہیں ۔ ایجنٹس وہ اعلی درجہ حرارت کی دھات کاری کے عروج کی نمائندگی کرتے ہیں — جہاں اسٹیل چھوڑتا ہے، نکل کے مرکب صرف شروع ہوتے ہیں۔
لوہا کوئلہ کروم نکل وینڈیم منگن سلکان مولبڈینم ولفگرام۔ تانبا ٹائٹینیم ایلومینیم کوبلاٹ نیب فاسفورس سلفر آکسیجن نائٹروجن میگنیشیم زنک زندگی