Nikel bukan hanya logam di dalam saku Anda. Ini adalah pekerja keras di balik infrastruktur modern. Meskipun koin adalah catatan kaki sejarah yang bagus, kisah sebenarnya pemrosesan nikel terletak pada dominasi industrinya. Logam ini menggerakkan segala hal mulai dari pabrik kimia hingga sistem energi terbarukan.
Nilai material berasal dari kombinasi ciri-ciri fisik yang keras kepala. Tidak mudah berkarat. Ia bertahan dalam panas dan dingin yang ekstrem. Itu membungkuk tanpa patah. Properti ini tidak disengaja. Mereka dimasukkan ke dalam struktur atom logam.
Mengapa Nikel Lebih Penting Dari Sebelumnya
Titik leleh nikel murni adalah 1.453 °C (2.647 °F). Itu lebih panas dari kebanyakan tungku. Namun, logam tersebut tetap ulet. Itu bisa dibentuk. Hal ini disebabkan oleh struktur kristal kubiknya yang berpusat pada muka. Ini adalah kisi yang kaku namun fleksibel.
Namun keajaiban sesungguhnya terjadi ketika nikel bercampur dengan unsur lain. Ambil baja tahan karat. Ini sebagian besar adalah besi dan kromium. Kromium menciptakan lapisan oksida pelindung. Film ini menghentikan karat. Tapi nikel menstabilkan film itu pada suhu kamar. Tanpa nikel, struktur baja akan berubah sehingga melemahkannya.
Kombinasi spesifik ini memungkinkan baja tahan karat austenitik. Bahan-bahan ini tidak dapat dinegosiasikan dalam industri kimia, petrokimia, dan tenaga listrik. Mereka tahan terhadap korosi di berbagai jenis media. Mereka bertahan ketika logam lain gagal. Teknologi modern bergantung pada mereka. Anda tidak dapat membangun jaringan energi berkelanjutan atau pembangkit listrik tenaga nuklir yang aman tanpa paduan khusus ini.
Sejarah yang Tertulis dalam Mitos dan Metal
Manusia telah menggunakan nikel selama hampir dua milenium. Mereka hanya tidak tahu apa itu.
Sekitar 200 SM, penambang Tiongkok di provinsi Yunnan mengekstraksi logam paduan putih. Itu adalah campuran seng dan bijih tembaga-nikel. Mereka menyebutnya pai-t’ung. Itu diekspor ke Timur Tengah dan akhirnya Eropa. Selama berabad-abad, hal itu dianggap sebagai rasa ingin tahu. Itu berharga, tapi disalahpahami.
Maju cepat ke para penambang di Saxony. Mereka menggali bijih yang tampak seperti tembaga. Ketika mereka mencoba menciumnya, mereka mendapat terak yang tidak berguna. Ia menolak untuk bekerja. Para penambang percaya bahwa itu adalah sihir. Mereka menyalahkan iblis. Khususnya, ‘Nick Tua.’
Hal ini memberi nama bijih tersebut kupfernickel. Tembaga Nick tua.
Pada tahun 1751, seorang ahli kimia Swedia bernama Axel Fredrik Cronstedt mempelajari bijih yang “tersihir” ini. Dia mengisolasi logam itu. Dia membuktikan itu adalah elemen baru. Itu bukan tembaga. Itu bukan besi. Itu nikel.
Pada tahun 1776, para ilmuwan mengkonfirmasi apa yang diketahui oleh pengrajin Tiongkok secara empiris. Pai-t’ung adalah tembaga, nikel, dan seng. Kami menyebutnya nikel-perak saat ini.
Permintaan paduan ini melonjak di Inggris sekitar tahun 1844. Perkembangan pelapisan listrik perak membutuhkan bahan dasar. Nikel-perak adalah pilihan terbaik. Itu stabil. Butuh lapisan perak dengan baik. Belakangan, nikel murni muncul sebagai pelapis tahan korosi. Kedua kegunaan tersebut tetap menjadi industri penting saat ini.
Perburuan Nikel Secara Global
Perburuan logam ini menggeser peta ekonomi global.
Sejumlah kecil diproduksi di Jerman pada pertengahan abad ke-19. Norwegia memasok lebih banyak. Sebuah tambang kecil di Gap, Pennsylvania, mencoba mengimbanginya. Kemudian datanglah Kaledonia Baru di Pasifik Selatan sekitar tahun 1877. Kaledonia Baru mendominasi produksi selama beberapa dekade.
Kemudian Kanada mendapatkan emas. Atau lebih tepatnya, tembaga dan nikel. Wilayah Copper Cliff–Sudbury di Ontario menjadi sumber terbesar di dunia setelah tahun 1905. Hal ini mengubah skala penambangan sepenuhnya.
Pada akhir tahun 1970-an, Soviet Rusia mengambil alih produksi Kanada. Perang Dingin adalah perlombaan untuk mendapatkan sumber daya dan juga ideologi.
Hari ini, buku besarnya telah bergeser lagi. Tiongkok memimpin dunia dalam produksi nikel. Rusia, Jepang, Australia, dan Kanada mengikuti. Rantai pasokan bersifat global. Itu rapuh. Dan itu penting.
Tempat Logam Bersembunyi: Bijih dan Ekstraksi
Anda tidak bisa begitu saja menggali nikel. Itu selalu dicampur dengan elemen lain. Jenis bijih menentukan cara Anda memprosesnya.
Bijih Sulfida
Deposit Kanada terutama berupa sulfida. Mereka adalah campuran kompleks nikel, tembaga, dan besi. Pemain bintangnya adalah pentlandit, dengan rumus kimia (Ni, Fe)9S8. Diikuti oleh pirhotit, yang berkisar dari FeS hingga Fe7S8. Beberapa besi dalam struktur itu digantikan oleh nikel.
Kalkopirit (CuFeS2) merupakan mineral tembaga yang dominan pada bijih tersebut. Ada juga kubanit (CuFe2S3). Ini bukan hanya batuan nikel. Itu juga batu tembaga.
Namun nilainya tidak berhenti sampai di situ. Bijih ini mengandung emas. Perak. Enam logam golongan platina. Pemulihan produk sampingan ini penting secara ekonomi. Kobalt, selenium, telurium, dan belerang juga diekstraksi. Sebuah tambang menghasilkan portofolio logam.
Orang Lateran
Kelas utama lainnya adalah laterit. Ini berbeda. Mereka tidak ditambang dari urat dalam. Itu adalah hasil pelapukan.
Batuan peridotit awalnya mengandung sejumlah kecil nikel. Di daerah beriklim subtropis, pelapukan jangka panjang menghanyutkan batuan induk. Nikelnya larut. Itu meresap ke bawah. Ini terkonsentrasi pada strata tertentu. Hal ini membuat penambangan menjadi ekonomis.
Depositnya lunak. Seringkali seperti tanah liat. Mereka duduk di dekat permukaan. Garnierite, silikat nikel-magnesium, adalah bentuk terkaya. Namun limonit nikel merupakan bagian terbesar dari endapan ini.
Deposito terkenal di Kaledonia Baru adalah garnierite. Deposito laterit lainnya tersebar di seluruh dunia. Mereka menghadirkan permasalahan unik. Menambangnya berbeda. Transportasi berbeda. Pemulihan berbeda.
Kualitasnya sangat bervariasi. Pada tahun 1900, bijih dari Le Nickel di Kaledonia Baru yang dikirim ke pabrik peleburan mengandung 9 persen nikel. Saat ini, operasi yang sama menghasilkan bijih yang hanya mengandung 1 hingga 3 persen nikel. Konsentrasinya menurun. Pengolahannya menjadi lebih kompleks.
Kami mengolah batu menjadi logam. Kami mengupas bumi untuk membangun masa depan. Metodenya berubah. Permintaannya semakin meningkat. Langkah selanjutnya selalu lebih sulit daripada langkah terakhir.
Nikel tidak hanya diam di satu tempat. Ia bersembunyi di dalam dua jenis batuan yang sangat berbeda, dan perbedaan itu menentukan segalanya tentang cara kita menggalinya. Anda memiliki endapan sulfida. Anda memiliki versi laterit. Cara mengeluarkannya berbeda-beda seperti siang dan malam.
Bijih sulfida biasanya berada jauh di bawah tanah. Penambang memperlakukannya seperti tembaga, menggunakan poros dan terowongan. Kadang-kadang, pada awal umur tambang, mereka mungkin menggali lubang terbuka, namun trennya sangat dalam. Orang Lateran adalah cerita lain. Ini adalah pergerakan bumi dalam skala besar. Dragline besar dan front-end loader mengikis lapisan atas tanah, membuang batu-batu besar dan sampah. Kotoran yang kaya nikel dimuat ke truk di bagian muka dan diangkut langsung ke pabrik peleburan. Tidak ada poros yang rumit. Hanya kotoran yang bergerak.
Masalah Panas pada Ekstraksi
Setelah bijih keluar, ekstraksi mengikuti rute yang mirip dengan tembaga. Getaran umum yang sama. Jenis mesin yang sama. Tapi nikel membutuhkan lebih banyak panas.
Peralatannya terlihat familier, namun dibuat lebih tangguh. Anda memerlukan refraktori bersuhu lebih tinggi untuk melapisi tungku. Anda memerlukan sistem pendingin yang serius agar semuanya tidak meleleh. Mengapa? Sebab produksi nikel berjalan lebih panas.
Jalurnya sangat berbeda tergantung pada sumbernya. Sulfida dan oksida berperilaku berbeda dalam api.
“Bijih oksida… tidak menghasilkan panas reaksi yang sama, sehingga memerlukan penggunaan energi dari sumber lain untuk peleburan.”
Dengan bijih sulfida, kimianya membantu. Oksigen bereaksi dengan besi dan belerang di dalam batuan. Reaksi itu menghasilkan panas. Ini memasok sebagian energi yang dibutuhkan untuk melelehkan bijih. Tambang ini pada dasarnya menggerakkan sebagian dari proses pemurniannya sendiri.
Bijih oksida? Mereka tidak memberikan hadiah itu. Mereka tidak menghasilkan panas reaksi. Anda harus memompa energi dari sumber eksternal. Biayanya lebih mahal. Ini membutuhkan lebih banyak bahan bakar. Matematikanya berubah.
Memisahkan Nikel dari Kebisingan
Ambil bijih sulfida terlebih dahulu. Mereka mulai dihancurkan dan digiling. Tujuannya sederhana: membebaskan mineral nikel dari limbahnya. Anda menggunakan flotasi selektif.
Inilah cara kerjanya. Anda mencampur bijih yang dihancurkan dengan reagen khusus. Kemudian Anda mengagitasinya. Perangkat mekanis dan pneumatik memompa gelembung udara melalui bubur. Partikel sulfida menyukai gelembung. Mereka menempel pada mereka. Saat gelembung naik, mereka menyeret nikel bersamanya. Anda mengumpulkan buih ini. Ini menjadi konsentrat yang mengandung 6 sampai 12 persen nikel.
Limbahnya? Tailing. Terkadang Anda menjalankannya melalui langkah pembersihan kedua. Anda memeras setiap nilai terakhir sebelum membuangnya.
Magnetisme juga berperan. Beberapa sulfida yang mengandung nikel bersifat magnetis. Anda dapat menggunakan pemisah magnetis sebagai pengganti, atau di samping, flotasi. Itu adalah alat di ikat pinggang.
Endapan kompleks seperti Sudbury menambah lapisan lain. Kandungan tembaga di sana menyaingi nikel. Anda tidak bisa membiarkannya tercampur begitu saja. Konsentrat melewati flotasi selektif kedua. Tembaga mengapung secara terpisah. Nikel tetap tertinggal. Anda akan mendapatkan dua aliran berbeda: konsentrat tembaga rendah nikel dan konsentrat nikel murni. Masing-masing menuju ke jalur peleburannya sendiri.
Ini bukan hanya menggali. Itu perpisahan. Itu kimia. Ini adalah manajemen panas. Bijih tidak peduli dengan jadwal Anda. Ia hanya merespons tekanan dan suhu.
Nikel tidak mengikuti aturan tembaga. Anda dapat melarutkan konsentrat dengan asam sulfat atau amonia. Atau Anda bisa mengeringkannya dan membuangnya ke dalam flash and bath smelter. Namun jika Anda menggunakan jalur peleburan, Anda memerlukan panas yang serius. Kita berbicara tentang 1.350 °C (2.460 °F). Begitulah cara Anda mendapatkan matte, nikel-besi sulfida buatan yang mengandung 25 hingga 45 persen nikel.
Langkah selanjutnya brutal. Anda mengambil matte itu dan memasukkannya ke dalam konverter berputar. Jenisnya sama dengan yang digunakan untuk tembaga, tetapi sifat kimianya berbeda. Besi diubah menjadi oksida. Ini bergabung dengan fluks silika untuk membentuk terak. Anda membuang teraknya. Apa yang tersisa? Matte dari 70 hingga 75 persen nikel.
Mengapa berhenti di situ? Mengapa tidak langsung ke metal? Karena mengubah nikel sulfida secara langsung menjadi logam memerlukan suhu melebihi 1.600 °C (2.910 °F). Itu tidak bisa dikendalikan. Jadi, Anda mengontrol pembuangan belerang. Anda menyimpan belerang secukupnya untuk menurunkan titik leleh. Anda akan mendapatkan 70–75 persen matte. Tapi ada biayanya. Kebanyakan konsentrat nikel memiliki rasio sulfur terhadap nikel yang tinggi. Belerang itu merupakan polutan utama. Hal ini menambah beban bagi smelter untuk menampungnya. Anda tidak hanya mendapatkan logam. Anda mengalami mimpi buruk pengelolaan sampah.
Menjinakkan Matte
Pabrik peleburan menggunakan jalur berbeda untuk mengolah matte ini. Salah satu rutenya adalah pelindian tekanan amonia. Di sini, nikel diperoleh kembali dari larutan menggunakan reduksi hidrogen. Belerang? Ini menjadi amonium sulfat. Itu pupuk. Produk sampingan yang bermanfaat.
Jalur lainnya adalah memanggang. Anda memanggang matte untuk mendapatkan oksida nikel bermutu tinggi. Kemudian Anda menekan pelepasan oksida tersebut. Solusinya melewati pemurnian listrik. Atau pemurnian karbonil.
Pemurnian listrik menyimpan nikel ke katoda murni. Hal ini terjadi dalam larutan sulfat atau klorida. Sel menggunakan kompartemen diafragma. Hal ini menghentikan pengotor berpindah dari anoda ke katoda. Bersihkan logam.
Pemurnian karbonil berbeda. Anda melewatkan karbon monoksida melalui matte. Anda mendapatkan karbonil nikel dan besi. Khususnya Ni(CO)4 dan Fe(CO)5. Nikel karbonil adalah uap yang mudah menguap. Ini juga sangat beracun. Bersihkan, lalu dekomposisi pada pelet nikel murni. Anda mendapat suntikan nikel. Residunya? Tembaga, belerang, dan logam mulia. Mereka diperlakukan secara terpisah.
Laterites: Masalah Bebas Belerang
Deposito laterit berbeda. Itu adalah bijih oksida. Bebas belerang. Tidak ada masalah polusi sulfida. Tapi mereka membutuhkan energi. Banyak sekali. Dan menambangnya merusak lingkungan. Erosi tanah adalah suatu hal yang wajar.
Proses konsentrasi tidak bekerja dengan baik pada oksida. Anda tidak dapat menghilangkan kotoran dengan mudah. Anda harus mencium tonase yang sangat besar. Bijihnya basah. 35 hingga 40 persen air. Beberapa adalah kelembapan. Beberapa terikat secara kimia sebagai hidroksida. Anda harus menghapus semuanya.
Masuk ke dalam tanur putar. Anda membutuhkan yang besar. Pengering memiliki panjang 50 meter dan diameter 5,5 meter. Reduksi kiln bahkan lebih besar. Diameternya 5 hingga 6 meter. Panjangnya lebih dari 100 meter. Anda memerlukan waktu retensi untuk menangani volume.
Kemudian terjadi pengurangan. Anda membutuhkan tungku listrik. Pabrik peleburan laterit modern menggunakan unit dengan daya 45 hingga 50 megavolt-ampere. Kisaran suhunya adalah 1.360 °C hingga 1.610 °C (2.480 °F hingga 2.930 °F). Kenapa panas sekali? Kandungan magnesia pada laterit cukup tinggi. Suhu likuidus produk tinggi. Anda membutuhkan blok pendingin di lapisan tahan api. Sistem yang luas. Tanpa mereka, tungku akan meleleh.
Beberapa tanaman menambahkan belerang. Mereka menghasilkan matte tungku. Mereka memperlakukannya seperti sulfida matte. Kebanyakan tidak. Mereka memproduksi feronikel mentah. Ini digunakan untuk pembuatan baja. Itu adalah agen paduan. Namun pertama-tama, mereka menghilangkan silikon, karbon, dan fosfor. Kotoran yang melemahkan baja.
Peran Tersembunyi Logam
Nikel murni itu aneh. Ini tahan korosi. Kuat. Elastis. Bahkan pada suhu yang sangat rendah. Ia memiliki sifat elektronik. Sifat magnetik khusus.
Ini adalah katalis. Yang bagus. Ini menghidrogenasi senyawa tak jenuh. Pikirkan minyak nabati, hewani, dan ikan. Itu mengubah cairan menjadi padat. Mentega. Mentega. Sabun. Anda makan makanan ini setiap hari. Nikel memungkinkan hal itu terjadi.
Tabung televisi? Mereka membutuhkan katoda berlapis oksida. Nikel adalah dasarnya. Mereka semua. Tabung listrik radio juga, kecuali yang terbesar. Amplifier kabel bawah laut menggunakan paduan tertentu. Nikel dengan 2 persen tungsten dan sedikit magnesium. Itu harus bekerja selama 20 tahun tanpa perhatian. Tidak ada pemeliharaan. Nikel membuat umur panjang itu.
Perhiasan menyukai nikel. Emas putih hanyalah emas, nikel, tembaga, dan seng. Kemurnian tinggi. Warna putihnya menarik. Warna Nikel sendiri adalah putih. Paduan dengan tembaga pada dasarnya berwarna putih. Ini membentuk paduan yang kuat dan ulet dengan besi, kromium, kobalt, tembaga, dan emas. Industri menggunakan ini.
Pelapisan untuk Perlindungan
Nikel tahan terhadap korosi. Fluor? Ya. alkali? Ya. Bahan organik? Ya. Itu tetap cerah di dalam ruangan. Di luar ruangan, itu menodai. Namun tingkat korosinya sangat rendah.
Tarif rendah itu penting. Ini tahan terhadap natrium klorida. Dan klorida lainnya. Barang-barang yang digunakan di jalan raya pada musim dingin. Itu sebabnya nikel sangat penting sebagai lapisan bawah. Trim otomotif berlapis krom mengandalkannya. Tanpa lapisan bawah nikel, krom akan gagal. Bajanya berkarat.
Pelapisan nikel berat digunakan di tempat lain. Mobil tangki. Pipa besar. Peralatan industri kimia. Dinding bagian dalam. Jika Anda menyimpan bahan kimia korosif, lapisi tangki dengan nikel. Itu bertahan. Ia tidak peduli dengan garam di kaca depan Anda.
“Nikel sangat penting sebagai bahan dasar katoda berlapis oksida yang digunakan di semua tabung televisi dan semua kecuali tabung listrik radio terbesar.”
Logamnya ada dimana-mana. Di trim mobil Anda. Dalam makananmu. Di kabel di bawah laut. Anda tidak melihatnya. Tapi Anda tidak bisa hidup tanpanya. Proses mendapatkannya panas. Kotor. Intensif energi. Produk akhirnya bersih. Kuat. Berguna.
Kami menghilangkan belerangnya. Kami memanggang oksidanya. Kami melepaskan amonia. Kami membangun tungku pembakaran seukuran bangunan. Kami memompa megawatt ke dalam tungku. Semuanya untuk logam yang disimpan di rak di toko perhiasan dan tangki pelapisan. Kelihatannya tidak banyak. Itu hanya benda padat berwarna abu-abu.
Tapi ini adalah tulang punggung banyak infrastruktur. Dan banyak barang konsumsi. Kompleksitas rantai pasokan tersembunyi di balik kesederhanaan tujuan akhirnya. Sebuah tombol. Sebuah pipa. Sebuah layar.
Pertanyaannya bukan apakah kita membutuhkan nikel. Pertanyaannya adalah apakah biaya ekstraksi terhadap lingkungan sebanding dengan ketahanan paduannya. Kita tahu jawabannya pada bagian pertama. Kami masih berdebat tentang yang kedua.
Mengapa Tembaga dan Nikel Membuat Logam Lebih Baik
Keajaiban metalurgi yang sesungguhnya terjadi ketika Anda mencampurkan nikel dengan tembaga. Ini bukan hanya tentang mencampurkan logam; ini tentang menciptakan sesuatu yang mampu melawan dorongan terburuk yang ditimbulkan oleh lautan. Ambil logam Monel. Sebagian besar adalah nikel—sekitar 67 persen—dan sisanya adalah tembaga. Ini lebih keras dari nikel murni dan tidak terlalu peduli dengan korosi. Hal ini membuatnya sangat diperlukan di lingkungan laut. Air laut bergerak cepat, mengikis logam yang lebih lemah. Monel mengabaikannya.
Para insinyur mengambil langkah lebih jauh dengan menambahkan sejumlah kecil aluminium dan titanium. Hal ini memicu proses yang disebut pengerasan presipitasi. Hasilnya? Versi paduan berkekuatan tinggi yang tahan terhadap tekanan ekstrem. Poros baling-baling menyukai hal ini. Mereka berputar, bergetar, dan terhantam oleh tekanan air. Monel menanganinya.
Jika Anda mengubah resepnya menjadi 55 persen tembaga, Anda mendapatkan Constantan. Ini adalah paduan hambatan listrik. Hubungkan dengan tembaga murni, dan Anda memiliki termokopel. Ini mengukur suhu dengan menghasilkan tegangan. Sederhana. Dapat diandalkan.
Lalu ada versi nikel yang lebih rendah. 30 persen nikel, 10 persen nikel. Biasanya dicampur dengan zat besi dosis kecil. Mereka keluar sebagai tabung. Penukar panas membutuhkannya. Kondensor membutuhkannya. Mengapa? Karena air laut makan melalui pipa standar. Paduan ini tidak. Pabrik desalinasi dijalankan di sana. Airnya asin, panas, dan agresif. Tabungnya tetap utuh.
Tambahkan timah, silikon, atau fosfor ke paduan berbahan dasar tembaga, dan Anda juga dapat mengeraskannya. Kegunaan khusus. Pasar khusus. Tapi yang penting.
Sejarah Nikel-Perak dan Koin
Orang masih salah mengartikan nama. Pai-t’ung adalah paduan Tiongkok kuno. Saat ini, kami menyebutnya nikel-perak. Ini mengandung 10 hingga 30 persen nikel. Sisanya adalah tembaga dan seng. Terlepas dari namanya, tidak ada perak di dalamnya. Itu hanyalah dasar untuk itu.
Ini adalah media standar untuk peralatan berlapis perak. Mengapa? Kelihatannya bagus. Ini menahan pelapisan dengan baik. Ini tahan lama. Selain peralatan makan, ia juga muncul dalam bentuk relay. Ia membuka dan menutup sirkuit jutaan kali.
Koin memiliki hubungan cinta dengan logam-logam ini. Pada tahun 1860, Belgia mengadopsi campuran 25 persen nikel, 75 persen tembaga. Pada dasarnya berwarna putih. Lima tahun kemudian, Amerika Serikat mengikuti jejaknya. Baru-baru ini, banyak negara menggunakan paduan ini sebagai lapisan luar koin yang berpusat pada tembaga. Ini memberikan daya tahan dan tampilan yang berbeda.
Swiss menjadi lebih murni. Pada tahun 1881, mereka mengadopsi nikel murni untuk mata uang. Negara-negara lain menirunya. Mengapa? Karena nikel murni sulit dipalsukan. Itu berat. Kedengarannya benar. Itu bertahan lama.
Faktor Magnetisme
Nikel melakukan sesuatu yang aneh. Ia berubah panjang ketika dimagnetisasi. Ini adalah magnetostriksi. Insinyur menggunakan properti ini dalam transduser ultrasonik. Perangkat pertahanan bawah air bergantung pada mereka. Mereka mengirimkan gelombang suara ke dalam air yang gelap. Mereka mendengarkan gema. Transduser nikel mengubah sinyal listrik menjadi getaran fisik dan kembali lagi.
Tapi ceritanya menjadi lebih baik. Campurkan nikel dengan 21 persen besi. Anda mendapatkan Permalloy. Ditemukan di Bell Telephone Laboratories pada tahun 1916. Ia memiliki permeabilitas magnetik yang luar biasa dalam medan lemah. Terjemahan: ini memperkuat sinyal magnetik lemah secara efisien. Transmisi telepon jarak jauh memerlukan hal ini. Kabel bawah laut membawa sinyal-sinyal ini melintasi lautan. Tanpa Permalloy, sinyalnya memudar. Dengan itu, Anda dapat mendengar suara-suara dari seberang Atlantik.
Paduan lain menangani medan yang lebih kuat. 45 hingga 50 persen nikel, sisanya besi. Mereka bekerja di tempat yang tekanan magnetnya lebih tinggi. Pekerjaan yang berbeda. Keluarga yang sama.
Magnet Permanen dan Peralatan Listrik
Pada tahun 1930-an terjadi booming magnet permanen. Ini dimulai di Jepang. Paduan awal mengandung 25 persen nikel, 12 persen aluminium, dan sisanya besi. Mereka bagus. Namun kemudian Belanda turun tangan. Mereka mengembangkan Alnico V.
Alnico V penuh. aluminium 8 persen. 14 persen nikel. 24 persen kobalt. 3 persen tembaga. Istirahat besi. Perlakukan panas dalam medan magnet, dan itu menjadi sangat kuat. Materi ini mengubah segalanya.
Pemisah magnetik? Mereka menggunakan Alnico. motor DC? Ya. Generator mobil? Sangat. Sebelum adanya paduan ini, motor berukuran besar. Tidak efisien. Dengan Alnico, Anda mendapatkan lebih banyak tenaga dengan bobot yang lebih sedikit. Desain perangkat listrik pun bergeser. Lebih kecil. Lebih kuat.
Invar dan Masalah Ekspansi
Panas menyebabkan logam memuai. Dingin membuatnya berkontraksi. Ini merupakan masalah bagi instrumen presisi. Masukkan Invar. Ditemukan pada tahun 1898. Kandungannya 36 persen nikel, sisanya besi. Ia memiliki ekspansi termal hampir nol.
Ia tidak peduli dengan perubahan suhu. Ini membuatnya sempurna untuk termostat. Ini juga membuatnya ideal untuk roda penyeimbang pada jam tangan. Jam tangan yang mengembang di musim panas dan menyusut di musim dingin menjaga waktu tetap buruk. Invar tidak.
Ini menyegel logam ke kaca. Lampu listrik membutuhkan segel ini. Jika logam memuai lebih dari kaca, segelnya akan rusak. Kebocoran vakum. Bohlam mati. Invar mencegah hal ini. Tabung radio juga menggunakannya. Presisi penting ketika Anda membangun infrastruktur komunikasi awal.
Baja Berkekuatan Tinggi untuk Kondisi Ekstrim
Pasar besar pertama Nikel adalah pelat baja. James Riley di Glasgow mengerjakannya pada tahun 1889. Angkatan Laut AS menguji baja Prancis pada tahun 1891. Tuntutan militer mendorong industri ini. Peluru menghantam baja. Baja dibutuhkan untuk menyerap energi tanpa hancur.
Namun perdamaian membawa tuntutan baru. Turbin uap. Mobil. Mesin pertanian. Pesawat terbang. Ini membutuhkan kekuatan tanpa beban berlebihan. Baja dengan 0,5 hingga 5 persen nikel muncul. Dicampur dengan kromium dan molibdenum, keduanya menjadi bahan berkekuatan tinggi.
Lalu muncullah gas cair. Kriogenik. Anda tidak dapat menggunakan baja standar pada suhu sangat rendah. Ini menjadi rapuh. Itu pecah seperti kaca. Anda membutuhkan baja nikel 9 persen. Atau paduan nikel yang lebih tinggi. Karbon mengeraskan baja ini. Nikel memperkuatnya. Ini memperlambat proses pengerasan. Hal ini memungkinkan bagian yang lebih besar diberi perlakuan panas tanpa retak.
Lalu datanglah baja maraging. Bebas karbon. 18 persen nikel. Ditambah kobalt, titanium, molibdenum. Perlakukan dengan panas, dan Anda mendapatkan kekuatan tarik 2.000 megapascal. Itu berarti 300.000 pon per inci persegi. Namun itu membentang 5 hingga 10 persen. Itu tangguh dan kuat. Kombinasi yang langka.
Tahan Panas dan Usia Jet
Nikel tidak mudah teroksidasi pada suhu tinggi. Ini tahan terhadap erosi listrik. Ini membuatnya sempurna untuk elektroda busi. Mobil membutuhkan pengapian yang andal. Paduan magnesium di elektroda bertahan lebih lama dengan nikel.
Tambahkan 15 hingga 20 persen kromium, dan Anda akan mendapatkan ketahanan oksidasi yang besar. Pemanas hambatan listrik menggunakan paduan ini. Mereka bersinar merah panas selama bertahun-tahun tanpa terbakar.
Aplikasi industri menuntut lebih banyak. 15 hingga 20 persen kromium, jumlah besi yang bervariasi. Atau 35 persen kromium, 20 persen nikel, sisanya besi. Ini menangani rentang suhu yang luas. Mereka tetap kuat. Mereka menolak korosi.
Tambahkan aluminium dan titanium. Perlakuan presipitasi dimulai. Paduan ini semakin menguat. Kelas paduan umum ini memungkinkan mesin pesawat jet. Mesin jet beroperasi pada suhu yang sangat tinggi. Bilah turbin menghadap nyala api langsung. Mereka membutuhkan paduan yang tidak akan meleleh atau melemah.
Turbin gas menggunakan bahan yang sama. Mereka semakin penting bagi kekuatan industri. Jaringan listrik memerlukan pembangkitan listrik yang andal. Paduan ini menjaga turbin tetap berputar. Mereka tetap menyalakan lampu.
Hubungan antara nikel dan kehidupan modern lebih erat dari yang Anda bayangkan. Dari koin di saku Anda hingga mesin yang terbang di atas, nikel adalah elemen struktural yang tersembunyi. Itu mengubah properti. Ini menolak pembusukan. Itu menyatukan semuanya.
Apa jadinya jika kita kehabisan nikel yang mudah ditambang? Paduannya tidak akan hilang. Bahan-bahan tersebut akan didaur ulang dengan lebih efisien. Kimianya tetap sama. Aplikasinya berkembang. Lautan masih membutuhkan logam tahan korosi. Mesin jet masih membutuhkan paduan tahan panas. Permintaannya berubah, namun kebutuhannya tetap ada.
Kami membangun dengan apa yang kami miliki. Nikel adalah bagian dari fondasi itu. Itu tidak mencolok. Itu tidak menjadi berita utama. Namun tanpa hal tersebut, infrastruktur dunia modern akan jauh lebih lemah. Dan umurnya jauh lebih pendek.
Lain kali Anda melihat busi atau koin, ingatlah nikel. Itu berhasil. Diam-diam. Secara efektif.
Anda menganggap nikel sebagai koin berkilau atau komponen baterai. Tapi pekerjaan terbesarnya? Menjaga baja agar tidak membusuk.
Itulah kisah sebenarnya.
Industri baja tahan karat merupakan konsumen nikel terbesar. Kita berbicara tentang sejumlah besar produksi global. Paduan ini berkisar dari campuran klasik 18-8 (18% kromium, 8% nikel) hingga paduan yang lebih berat dengan 25% kromium dan hingga 40% nikel.
Mengapa ini penting? Karena ketahanan terhadap korosi bukan hanya tentang penampilan yang bagus. Ini tentang integritas struktural. Anda membutuhkan bahan yang tahan noda dan tahan terhadap tekanan. Variasi 18-8 adalah yang paling terkenal. Namun kadar nikel tinggi mampu menangani lingkungan yang lebih keras. Mereka adalah pekerja desain industri.
Bagaimana nikel memberi kekuatan pada rendaman pelapisan listrik
Setelah logam dicampur, sering kali logam tersebut mendapat lapisan. Elektroplating adalah tempat kimia nikel menjadi rumit.
Pekerja keras di sini adalah nikel sulfat heksahidrat. Ini adalah standar dalam pemurnian elektrolitik dan sebagian besar rendaman pelapisan. Namun Anda jarang melihatnya sendirian.
Nikel klorida heksahidrat biasanya ikut bergabung. Ini membantu proses pelapisan bergerak lebih cepat dan merata. Jika Anda mencari teknologi pelapisan yang lebih baru, Anda mungkin melihat nikel sulfamat atau nikel fluoborat. Hal ini kurang umum terjadi. Mereka melayani ceruk pasar yang spesifik dan berkinerja tinggi.
Ini bukan hanya tentang melapisi pemanggang roti. Ini tentang presisi. Insinyur memerlukan keseimbangan kimia tertentu untuk mendapatkan lapisan cermin atau lapisan pelindung pada bilah turbin.
Beracun dan bermanfaat dalam senyawa nikel
Tidak semua senyawa nikel digunakan untuk pelapisan. Beberapa untuk analisis. Beberapa untuk pemurnian. Dan beberapa akan membunuhmu.
Ambil nikel dimetilglioksim. Ini adalah garam yang tidak larut. Ahli kimia menggunakannya untuk mengendapkan nikel dari suatu larutan. Ini adalah alat diagnostik. Ini memberi tahu Anda dengan tepat berapa banyak nikel dalam sampel.
Lalu ada nikel karbonil. Ini adalah cairan pada suhu kamar. Itu juga beracun. Seperti semua karbonil, ia mematikan. Namun, ini penting. Ini adalah kunci proses pemurnian nikel karbonil. Tanpanya, kita tidak bisa mendapatkan nikel murni untuk aplikasi teknologi tinggi.
Dalam pirometalurgi—ekstraksi logam dengan suhu tinggi—Anda menemukan nikel subsulfida (Ni3S2). Ini adalah bagian dari “matte”, campuran cair yang berada di antara bijih dan logam akhir. Ini adalah langkah perantara yang berantakan. Tapi itu perlu.
Nikel oksida (NiO) muncul dalam proses pemurnian. Terkadang itu adalah produk sampingan. Terkadang itu adalah produk akhir. Itu tergantung pada apa yang Anda coba buat.
Kimianya kaku. Anda mengikuti senyawanya, atau prosesnya gagal.
“Penggunaan nikel terbesar adalah dalam produksi baja tahan karat.”
Fakta ini saja yang menjelaskan mengapa harga nikel berfluktuasi seiring dengan tren konstruksi dan permintaan manufaktur. Ini bukan hanya logam. Ini adalah infrastruktur.
Kita mengandalkan senyawa spesifik ini untuk menghaluskan, melapisi, dan memperkuat dunia di sekitar kita. Toksisitas nikel karbonil adalah risiko yang kami kelola. Itu
