نیکل به خودی خود مانند آهن زنگ نمی زند، اما همچنان می تواند تحت شرایط خاصی خورده شود.
چرا نیکل زنگ نمی زند
نیکل به راحتی زنگ نمی‌زند، در درجه اول به دلیل توانایی آن در تشکیل و حفظ یک لایه اکسیدی باثبات و متراکم که از تعامل بیشتر با اکسیژن و رطوبت جلوگیری می‌کند و در عین حال دارای خواص خود ترمیمی است. این به نیکل اجازه می دهد تا به طور موثر در برابر خوردگی و اکسیداسیون در محیط های مختلف مقاومت کند.
هنگامی که نیکل در معرض هوا قرار می گیرد، یک لایه بسیار نازک و متراکم اکسید نیکل (NiO) به سرعت روی سطح آن تشکیل می شود. این لایه اکسیدی بسیار قوی است و به طور موثر فلز را از هوا و رطوبت جدا می کند و از اکسیداسیون یا خوردگی بیشتر جلوگیری می کند.
اگر لایه اکسید در اثر عوامل خارجی مانند خراش یا ضربه آسیب ببیند، نیکل می تواند لایه را در مدت زمان کوتاهی ترمیم کند.
ویژگی های فلزی نیکل باعث می شود که آن را کمتر در معرض اکسیداسیون قرار دهد. برخلاف فلزاتی مانند آهن، نیکل ساختار الکترونی پایدارتری دارد که احتمال از دست دادن الکترون های آن را کاهش می دهد و در نتیجه از فرآیند زنگ زدگی جلوگیری می کند.
نیکل علاوه بر اکسیژن موجود در هوا، در برابر بسیاری از اسیدها، قلیاها و محلول های نمکی نیز مقاومت خوردگی قوی دارد. این امر باعث افزایش پایداری و توانایی ضد اکسیداسیون آن در محیط های سخت می شود.
با این حال، نیکل کاملاً در برابر خوردگی مصون نیست. در شرایط شدید، مانند محیط های بسیار اسیدی یا بسیار قلیایی، نیکل ممکن است خورده شود. علاوه بر این، اگر لایه اکسید محافظ روی سطح نیکل آسیب دیده باشد (مثلاً به دلیل خراش یا ضربه فیزیکی)، ممکن است در برابر اکسیداسیون یا خوردگی حساس تر شود.
مقاومت در برابر خوردگی نیکل در محیط های مختلف
| محیط زیست | مقاومت در برابر خوردگی نیکل | توضیح |
| اکسیژن و هوا | عالی | نیکل به طور طبیعی یک لایه اکسید پایدار (NiO) تشکیل می دهد که به طور موثر از اکسیداسیون و خوردگی جلوگیری می کند. |
| آب و آب شیرین | خوب | نیکل به آرامی در آب شیرین خورده می شود و لایه اکسیدی محافظت موثری را ایجاد می کند. با این حال، ممکن است در آب حاوی کلرید تجزیه شود. |
| مه آب دریا و نمک | خوب تا عالی | نیکل در محیط های آب دریا و مه نمک عملکرد خوبی دارد، اگرچه غلظت بالای کلرید ممکن است مقاومت به خوردگی آن را کاهش دهد. |
| محیط های اسیدی | متوسط | نیکل در اسیدهای ضعیف عملکرد خوبی دارد اما در اسیدهای قوی (مانند اسید سولفوریک غلیظ) سریعتر خورده می شود. |
| محیط های قلیایی | عالی | نیکل با تشکیل یک لایه هیدروکسید محافظ، مقاومت بسیار خوبی در محیط های قلیایی از خود نشان می دهد. |
| محیط های با دمای بالا | عالی | نیکل در محیط‌های با دمای بالا پایدار می‌ماند و لایه اکسیدی آن را در برابر خوردگی محافظت می‌کند که معمولاً در کاربردهای با دمای بالا استفاده می‌شود. |
| محیط های حاوی کلرید | منصفانه | نیکل ممکن است دچار خوردگی موضعی یا ترک خوردگی تنشی در محیط‌های کلرید شود، اگرچه هنوز مقاومت کلی نسبتاً خوبی در مقایسه با فلزات دیگر دارد. |
| هیدروژن و سایر محیط های گازی | خوب | نیکل در محیط های هیدروژن و سایر گازها در دماهای پایین تا متوسط عملکرد خوبی دارد، اما ممکن است در دماهای بالاتر خورده شود. |
| محیط های خورنده خاک | منصفانه | مقاومت به خوردگی نیکل در خاکهای خورنده (مثلاً خاکهای شور یا اسیدی) محدود است و نیاز به اقدامات حفاظتی بیشتری دارد. |
مقایسه مقاومت خوردگی نیکل با سایر فلزات
| مواد | مقاومت در برابر خوردگی | مزایا و معایب | محیط های کاربردی |
| نیکل | مقاومت در برابر خوردگی عالی، در محیط های اکسید کننده، اسیدی و شور عملکرد خوبی دارد | فیلم اکسید خود ترمیم شونده؛ ممکن است در اسیدهای قوی خورده شود. مناسب برای محیط های با دمای بالا و فشار بالا | تجهیزات شیمیایی، مهندسی دریایی، هوافضا، محیط های مرطوب |
| آهن | مستعد زنگ زدگی، به خصوص زمانی که در معرض رطوبت و اکسیژن قرار می گیرد | حساس به خوردگی، زنگ به سرعت پخش می شود. معمولاً در مهندسی استاندارد استفاده می شود، اما نیاز به محافظت از پوشش دارد | مناسب برای محیط های غیر خورنده، اما معمولا به پوشش های محافظ مانند گالوانیزه نیاز دارد |
| آلومینیوم | یک لایه اکسید تشکیل می دهد اما ممکن است در محیط های اسیدی قوی خورده شود | مقاومت در برابر خوردگی خوب، سبک وزن؛ فیلم اکسید می تواند در برخی از محیط های شیمیایی آسیب ببیند و آن را شکننده می کند | مهندسی ساختمان، خودرو، هوافضا و سایر مهندسی های سبک وزن در شرایط خشک و محیطی |
| مس | مقاومت در برابر خوردگی خوب، به ویژه در محیط های آب شیرین و اسیدی ملایم، اما در محیط های کلرید خورده می شود. | هدایت الکتریکی و حرارتی عالی، اما از بیماری برنز یا خوردگی در محیط های شور رنج می برد. | تجهیزات الکتریکی، لوله های HVAC، کاربردهای تزئینی، اما برای محیط های کلرید مناسب نیستند |
| فولاد ضد زنگ (304/316) | مقاومت در برابر خوردگی بسیار قوی به ویژه در محیط های مرطوب، دریایی و شیمیایی | محتوای آلیاژ بالاتر مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد، اما گران تر است. فولاد ضد زنگ 316 به ویژه برای محیط های خورنده مناسب است | فرآوری مواد غذایی، شیمیایی، نفت و گاز، مهندسی دریایی و غیره |
| آلیاژهای پر آلیاژ (اینکونل، هاستلوی) | عملکرد عالی در دماهای شدید و محیط های خورنده، به ویژه در محیط های با دمای بالا و اسیدهای قوی | گران قیمت، معمولا در شرایط شدید استفاده می شود. مقاومت برتر در برابر حرارت و خوردگی | مواد شیمیایی با دمای بالا، انرژی هسته ای، نیرو، دریایی، هوافضا و شرایط شدید |
نیکل مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد و برای محیط های مختلف مناسب است، اما در برخی از محیط های بسیار اسیدی یا خورنده، ممکن است به آلیاژهای مبتنی بر نیکل (مانند Inconel، Hastelloy) برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی نیاز باشد.
خلاصه
مقاومت استثنایی نیکل در برابر خوردگی، آن را به یک ماده ضروری در صنایع مختلف، از تولید فولاد ضد زنگ و کاربردهای دریایی گرفته تا صنایع شیمیایی و فرآوری مواد غذایی در دمای بالا تبدیل کرده است. توانایی آن برای مقاومت در برابر محیط های سخت، طول عمر و قابلیت اطمینان تجهیزات و سازه های حیاتی را تضمین می کند.
FA 
EN 
DE 
RU 
ID 
ES 
FR 
NL