นิกเกิลเปลี่ยนเป็นสีเขียวเมื่อมันเสื่อมเสีย

ในโลกของโลหะนิกเกิลมีค่าสูงสำหรับสีเงินที่เป็นเอกลักษณ์ - แวววาวสีขาวและความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการชุบด้วยไฟฟ้าการผลิตโลหะผสมแบตเตอรี่และสาขาอื่น ๆ อย่างไรก็ตามเมื่อผลิตภัณฑ์นิกเกิลเสื่อมเสียการเปลี่ยนสีพื้นผิวมักทำให้เกิดคำถาม: นิกเกิลเปลี่ยนเป็นสีเขียวหลังจากทำให้เสื่อมเสียหรือไม่? หลักการทางวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังปรากฏการณ์นี้คืออะไร?

คุณสมบัติทางเคมีและพื้นฐานการออกซิเดชั่นของนิกเกิล

นิกเกิลเป็นสีเงิน - โลหะสีขาวที่มี ferromagnetism ที่อุณหภูมิห้องมันจะสร้างฟิล์มออกไซด์หนาแน่น (ส่วนใหญ่ประกอบด้วย NIO) บนพื้นผิวของมันซึ่งช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันของโลหะที่อยู่ด้านล่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามเมื่อฟิล์มออกไซด์เสียหายหรือเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมกระบวนการออกซิเดชั่นจะเร่งความเร็วทำให้สีพื้นผิวเปลี่ยนแปลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสีของผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่นของนิกเกิลมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสภาพออกซิเดชัน: ในอากาศแห้งฟิล์มออกไซด์มักจะยังคงไม่มีสีหรือสีเทาอ่อน อย่างไรก็ตามในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือปนเปื้อนกระบวนการออกซิเดชั่นอาจผลิตสารประกอบสีเขียว

 

เงื่อนไขและกลไกของนิกเกิลสีเขียวของนิกเกิลหลังจากออกซิเดชัน

การเป็นสีเขียวของพื้นผิวนิกเกิลไม่ใช่ปรากฏการณ์สากล แต่เป็นผลิตภัณฑ์เคมีภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ ต่อไปนี้เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้นิกเกิลเปลี่ยนเป็นสีเขียว:

สภาพแวดล้อมที่ชื้นและการทำงานร่วมกันของคลอไรด์ไอออน

ในบรรยากาศที่ชื้นไมโคร - แบตเตอรี่อาจเกิดขึ้นบนพื้นผิวนิกเกิลเร่งการกัดกร่อนที่มีการแปล คลอไรด์ไอออน (เช่นในน้ำทะเลหรือก๊าซของเสียอุตสาหกรรม) ทำปฏิกิริยากับนิกเกิลเพื่อสร้างนิกเกิลคลอไรด์ (NICL₂) หรือนิกเกิลคลอไรด์พื้นฐาน (NICL₂·6H₂O) สารประกอบเหล่านี้พร้อมไฮโดรไลซ์ในสภาวะที่ชื้นขึ้นสร้างไฮดรอกไซด์นิกเกิลสีเขียว (Ni (OH) ₂) หรือคาร์บอเนตนิกเกิลพื้นฐาน (Nico₃· 2ni (OH) ₂·Xh₂o) ตัวอย่างเช่นผลิตภัณฑ์นิกเกิลในพื้นที่ชายฝั่งมักจะพัฒนาจุดสนิมสีเขียวเนื่องจากความยาว - การสัมผัสกับหมอกทะเล

การสลายตัวและการทำซ้ำในสื่อที่เป็นกรด

นิกเกิลค่อยๆละลายในกรดไนตริกเจือจางก่อตัวเป็นสารละลายNi²⁺สีเขียว หากการเคลือบนิกเกิลมีรูพรุนหรือเสียหายFe²⁺ผลิตโดยการกัดกร่อนของโลหะฐาน (เช่นเหล็ก) ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสามารถร่วม - สะสมกับni²⁺สร้างออกไซด์ผสมสีเขียว นอกจากนี้ความไม่สมดุลในค่า pH ของการชุบหรือการปนเปื้อนด้วยความสว่าง (เช่น EDTA-2NA) ในระหว่างกระบวนการชุบนิกเกิลอิเล็กโทรไลต์สามารถนำไปสู่การเคลือบหยาบและความพรุนเพิ่มขึ้นสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการสะสมของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนสีเขียว

สูง - การเกิดออกซิเดชันอุณหภูมิและการก่อตัวออกไซด์ที่ซับซ้อน

When nickel is exposed to high temperatures (>300 องศา) และในสภาพแวดล้อมที่มีสิ่งสกปรกเช่นซัลเฟอร์และฟอสฟอรัสมันก่อให้เกิดความซับซ้อนของนิกเกิลออกไซด์สีดำ (NIO) และนิกเกิลฟอสเฟตสีเขียว (Ni₃ (PO₄) ₂) หรือนิกเกิลซัลไฟด์ (NIS) ตัวอย่างเช่นส่วนประกอบของนิกเกิลที่ใช้ในเตาเผาอุตสาหกรรมโดยไม่ต้องต่อต้าน - การรักษาด้วยออกซิเดชันอาจพัฒนาพื้นผิวสีเขียวเข้มหลังจากใช้คำยาว -

 

ตัวอย่างและการระบุการเปลี่ยนสีนิกเกิลสีเขียว

ลักษณะการเกิดออกซิเดชันของแผ่นนิกเกิลบริสุทธิ์

แผ่นนิกเกิลบริสุทธิ์ไม่มีการจุดประกายในการทดสอบแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง ผลลัพธ์ออกซิเดชันในมะกอก - คราบสนิมสีเขียวซึ่งตรงกันข้ามกับสีน้ำตาล - สีแดงของการเกิดสนิมเหล็ก คราบสนิมสีเขียวนี้เป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของนิกเกิลกับออกซิเจนและน้ำและมักจะเห็นได้ในการรีไซเคิลเศษนิกเกิล

โหมดความล้มเหลวของการชุบนิกเกิล

ในระยะแรกของการกัดกร่อนการชุบนิกเกิลจะเป็นสีเทาอ่อน - สีเขียว, แป้ง, วัสดุหลวม นี่คือความอ่อนไหวต่อการสร้างชั้นออกไซด์ภายใต้อุณหภูมิสูง หากพื้นผิวเหล็กพื้นฐานคือเหล็กผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนอาจรวมถึงเหล็กออกไซด์ (เช่นfe₂o₃·nh₂o, reddish - สีน้ำตาล) ผสมกับสารประกอบนิกเกิลสีเขียว

กรณีศึกษาอุตสาหกรรม: นิกเกิลไฟฟ้าขรุขระและความสว่างไม่เพียงพอ

โรงงานไฟฟ้าบางแห่งมีประสบการณ์การเคลือบหยาบและมีความพรุนสูงเนื่องจากความเข้มข้นของไอออนนิกเกิลต่ำและค่า pH ที่ไม่สมดุลในอ่างชุบ หลังจากใช้งานสามเดือนจุดสนิมสีเขียวปรากฏขึ้นบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ซึ่งถูกระบุว่าเป็นคอมเพล็กซ์ของ Ni (OH) ₂และCl⁻ ปัญหาได้รับการแก้ไขโดยการปรับสูตรการชุบให้เหมาะสม (เพิ่มความเข้มข้นของนิกเกิลไอออนเป็น 60 g/L และควบคุมค่า pH ระหว่าง 4.2 และ 4.8) และเพิ่มโพสต์ - ขั้นตอนการรักษา

 

จะป้องกันไม่ให้นิกเกิลเปลี่ยนเป็นสีเขียวเนื่องจากการออกซิเดชั่น?

การควบคุมสิ่งแวดล้อม: หลีกเลี่ยงการสัมผัสกับผลิตภัณฑ์นิกเกิลเป็นเวลานานคลอรีน - ที่มีหรือสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ใช้บรรจุภัณฑ์ที่ปิดผนึกหรือสารดูดความชื้นหากจำเป็น

การรักษาพื้นผิว: passivate ชั้นนิกเกิล (เช่นโครเมต passivation) หรือใช้ฟิล์มป้องกันอินทรีย์ (เช่นตัวแทนการเชื่อมต่อไซเลน)

การเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ: ในระหว่างการชุบด้วยไฟฟ้าควบคุมองค์ประกอบการชุบอย่างเคร่งครัด (ความเข้มข้นของนิกเกิลไอออน, ค่า pH, อุณหภูมิ) และความหนาแน่นกระแสเพื่อลดความพรุน สำหรับการชุบนิกเกิลอิเล็กโทรไลต์ให้ทดสอบความเสถียรของความสว่างเป็นประจำเพื่อป้องกันการสะสมของสารปนเปื้อนเช่น EDTA-2NA

 

ไม่ว่านิกเกิลจะเปลี่ยนเป็นสีเขียวหลังจากทำให้เสื่อมเสียขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการเกิดออกซิเดชันและการปรากฏตัวของสิ่งสกปรก ในความชื้นคลอรีน - ที่มีหรือสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดนิกเกิลอาจเปลี่ยนสีโดยการสร้างนิกเกิลไฮดรอกไซด์สีเขียวนิกเกิลคลอไรด์หรือออกไซด์ที่ซับซ้อน ในสภาพแวดล้อมที่แห้งหรือเป็นกลางฟิล์มออกไซด์มักจะยังคงไม่มีสีหรือสีเทา การทำความเข้าใจกระบวนการนี้ไม่เพียง แต่ช่วยระบุสถานะการกัดกร่อนของผลิตภัณฑ์นิกเกิล แต่ยังให้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการยืดอายุการใช้งาน