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左边是铁钴,
右边是铜锌。
原子序数 28的镍,
是铁磁性过渡金属。
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人类早以陨铁、白铜等形式
使用镍元素数千年。
古埃及、古巴比伦用含镍陨铁制器;
中国西汉已掌握镍铜锌 “白铜” 工艺。
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镍白铜被欧洲称为“中国银”,
德意志矿工称镍矿为 “Kupfernickel”(魔鬼的铜),
因常误作铜矿却炼不出铜,
1751 年瑞典化学家克龙斯泰特从红镍矿(NiAs)中分离出镍。
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克龙斯泰特普及吹管分析法,
鉴定镍与钴不同,
镍白铜、德国银(铜镍锌)很快流行,
用于饰品与餐具。
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通过电解作用在黑色金属表面沉积镍层的电镀镍,
主要用于防护装饰性镀层及镀铬打底,
镍由罗斯柴尔德家族掌握的法国殖民地镍矿垄断。
这里的镍长期占世界供应的70%。
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1890 年代蒙德(Mond)法(羰基镍热分解)
一氧化碳与镍反应生成羰基化合物,
经蒸馏分离杂质后热分解获得高纯度镍,
奠定现代镍工业基础。
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1896年瑞士纪尧姆(Guillaume)发明因瓦合金(invar,殷钢),
他反复试验镍铁合金的比例,
终于发现含36%镍的“殷钢”其热弹性系数,
在相当大的温度范围内实际上为零。
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1897年这种合金和其它镍铁合金应用于制造钟表,
纪尧姆为高级手表和计时码表提供的总补偿平衡消除了二次误差,
他还制成殷钢计量棒用于大地基线测量,
并广泛用于精密仪器,如天文钟的恒温器和钟摆。
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镍加入钢中减少了锈蚀,
美国海军用镍钢制造军舰。
摩根财团打造了世界最大的企业“美国钢铁公司”,
也成为世界最大的镍钢工厂。
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美国奥福德公司(Orford)依靠加拿大镍矿进军欧洲市场,
对罗斯柴尔德家族垄断的镍市场发起挑战。
1895 至 1900 年间,
加拿大萨德伯里的镍产量增长一倍至710万磅。
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镍钢用于武器装甲军舰的制造,
1898年美西战争中,
身披镍钢装甲的美国军舰,
几乎全歼西班牙舰队。
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美国与德国对镍钢的军事需求,
刺激了各地镍矿的产量。
1902年摩根财团成立总部位于加拿大的国际镍业公司,
出资千万美元收购北美镍相关企业。
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国际镍业推出蒙乃尔合金 (Monel) 镍铜合金,
防腐蚀、耐高温,宽温范围内保持奥氏体单相组织,
宾夕法尼亚火车站,
采用了近120吨 Monel 板材作为屋顶。
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1899年瑞典朱格纳(Jungner)发明了镍镉电池,
额定电压1.2V的二次电池。
正极活性物质为氧化镍,
可在低温条件下稳定工作。
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Monel合金用途广,
除了建材及内饰,
还有高压蒸汽消毒器、医疗器械、
食品加工设备、厨具、餐具等。
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美海军战舰使用 Monel 合金制造的螺旋桨。
一战期间国际镍业为海军提供了40个螺旋桨。
所有海军士兵的身份识别标牌由Monel合金制造,
飞机冷却系统也大量采用Monel 合金。
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美国控制国际镍业47%的股份。
美军子弹由铜镍合金(白铜)制造,
而不是锌黄铜。
美国还发行镍币。
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加拿大安大略省的镍矿石,
在一战前占全球供应的90%,
而精加工环节则在美国。
国际镍业公司海外出口的57%镍进入德国。
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二战时的国际镍业公司,
依旧垄断全球90%的镍供应。
满足了同盟国 95% 的镍需求,
镍供应总量达 15 亿磅。
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埃尔门(Elman)发明高磁导率镍含量78% 的 “坡莫合金”,
中国钢铁研究总院横向磁场处理,
制备镍含量 65% 的坡莫合金(1J66),
坡莫合金用于磁头与磁传感器。
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因科合金(Inconel alloys)为镍铬合金,
用于制造罗罗公司的“梅林”发动机,
尼莫尼克(Nimonic)镍合金用于第一代商用喷气式发动机,
包括波音707的发动机。
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1985年郭可信团队在电子显微镜下发现,
Ti-Ni合金中的准晶结构,
和Zr-Ni合金中的五重孪晶结构,
使中国的准晶研究工作处于世界前列。
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殷钢(含镍36%)预制件是LNG船的重要部件,
是薄膜和船体相连接的连接件,
包括殷钢管及数万个殷钢小零件,
可承受-163℃的液化天然气低温。
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日本东京电气化学工业株式会社(TDK),
在多层陶瓷电容器中用镍电极取代钯电极,
超高纯镍靶材(6N),
用于先进制程芯片布线与逻辑层。
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镍基催化剂用于车载氨制氢,
适配氢燃料电池系统。
镍钴双金属催化剂实现混合塑料高效氢解,
生成高附加值液态油。
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脲酶中的含镍蛋白,
让幽门螺旋杆菌在胃酸中繁衍。
微生物的含镍酶参与碳循环,
从外部环境吸收二氧化碳。
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镍来自陨铁的星芒,
从合金、电镀到催化,
始终站在材料的潮头,
记录文明的成长。
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