Rincian kawat nikel murni dalam aplikasi industri

Kawat nikel murni ditarik dari nikel murni komersial, dan frasa tersebut menggambarkan sebuah keluarga dan bukan satu produk. Dua tingkatan yang memasok hampir semuanya hanya berbeda dalam karbon, mereka dicakup oleh nomor UNS yang berbeda, dan pilihan di antara keduanya dibuat oleh proses yang dilalui kawat dan bukan oleh tugas yang akhirnya dijalani. Segala sesuatu yang lain tentang kawat mengikuti dari dua propertinya sendiri, dan kedua properti tersebut memutuskan aplikasi yang sudah dikenal mana yang sebenarnya dapat dijalani.

Aplikasi biasanya terdaftar sebagai komponen listrik, elemen pemanas, dan baterai. Daftar itu akurat sejauh itu, dan dua dari tiga datang dengan kualifikasi yang diterbitkan yang dibutuhkan pembeli sebelum kawat dipesan, karena kualifikasi itulah yang memutuskan apakah aplikasi tersebut berfungsi sama sekali.

Nikel murni komersial dijelaskan dalam buletinnya sebagai 99,6% murni, dan spesifikasi yang dijualnya menetapkan minimum 99,0% untuk nikel ditambah kobalt. Angka komersial dan angka spesifikasi adalah dua pernyataan yang berbeda, dan elemen yang memisahkan dua tingkatan dalam tabel di bawah ini adalah karbon, pada maksimum 0,15% terhadap maksimum 0,02%. Perbedaan tunggal itu memutuskan apakah kawat bertahan dari anil terang tanpa risiko pembentukan grafit di dalamnya.

Baris pesanan harus membawa nomor UNS dan bukan hanya angka kemurnian, karena sertifikat yang menunjukkan minimum 99,0% dan sertifikat yang menunjukkan 99,6% komersial keduanya benar untuk dua tingkatan yang berbeda. Di mana kawat akan dianil terang setelah penarikan, tingkatan karbon rendah adalah yang harus ditentukan, dan alasannya adalah pita grafitisasi dan bukan tugas elektrolisis: paparan berkepanjangan antara 800 °F dan 1.200 °F, yaitu 425 °C hingga 650 °C, mengendapkan grafit dan dapat sangat mengkompromikan sifat-sifatnya.

Kawat nikel dipilih karena ketahanannya, dan perilaku listriknya adalah kendala dan bukan keuntungan. Konstanta yang diterbitkan di bawah ini adalah yang muncul dalam pertanyaan, dan baris resistivitas adalah yang paling sering salah dibaca.

Baca kedua baris resistivitas bersama-sama dan klaim yang muncul dalam banyak materi yang diterbitkan tentang kawat ini runtuh. Antara 20 °C dan 100 °C resistivitas naik dari 0,096 menjadi 0,130 mikro-ohm meter, yang merupakan perubahan sekitar 35% selama delapan puluh kelvin, atau sekitar 0,44% per kelvin rata-rata selama interval itu. Resistansi kawat nikel oleh karena itu sangat bergantung pada suhu dan terus meningkat di atas 100 °C, yang berarti bahwa pernyataan bahwa kawat mempertahankan nilai resistansi yang stabil pada suhu tinggi adalah kebalikan dari apa yang ditunjukkan oleh data yang diterbitkan.

Poin kedua berasal dari tabel yang sama. Nikel adalah konduktor sedang dan resistivitasnya beberapa kali lipat dari tembaga, jadi tidak ditentukan ke dalam bagian untuk efisiensi konduksi. Apa yang ditentukan adalah pasangan properti di sisa tabel dan di bagian korosi: permukaan yang stabil dan perilaku yang ditentukan pada suhu. Seorang desainer yang menginginkan konduktivitas meraih tembaga, dan seorang desainer yang menginginkan resistansi yang tidak bergerak meraih paduan yang dirancang untuk tujuan itu.

Ini adalah kelompok penggunaan terbesar untuk kawat, dan bagian-bagiannya tidak glamor: kawat penghubung, kabel untuk peralatan listrik, terminal, dan bagian kontak relai dan sakelar. Nikel muncul di dalamnya karena permukaan tetap bersih dan resistansi kontak tetap dapat diprediksi di lingkungan yang lembab atau sedikit korosif, yang merupakan persyaratan yang berbeda dari konduktivitas tinggi. Deskripsi material yang diterbitkan menempatkannya dalam pemrosesan kimia dan elektronik justru karena alasan itu.

Dua kualifikasi termasuk dalam kelompok ini. Dalam kontak relai dan sakelar, nikel adalah kandidat di mana tugasnya adalah beban ringan dalam masa pakai yang lama di lingkungan yang korosif, dan kelas busur berat dan keausan mekanis termasuk dalam keluarga bahan kontak yang berbeda. Dalam rakitan frekuensi tinggi dan daya tinggi, konduktornya biasanya tembaga atau logam berlapis, dan bagian nikel adalah kabel dan penyangga yang harus mempertahankan bentuk dan permukaannya pada suhu.

Ini adalah aplikasi di mana kawat dan strip bahan ini dibeli dalam volume terbesar, dan aturan polaritas adalah bagian yang paling berguna untuk dimiliki di atas kertas. Dalam sel lithium-ion, elektroda positif dibangun di atas kolektor arus aluminium dan elektroda negatif di atas tembaga, dan bahan tab mengikuti pemisahan yang sama, sehingga paket dirakit dengan tab aluminium di sisi positif dan nikel murni atau tembaga berlapis nikel di sisi negatif. Literatur tab baterai yang diterbitkan menyatakan pengaturan dalam istilah tersebut, dan alasannya adalah kompatibilitas elektrokimia tab dan kolektor arus dan bukan preferensi antara dua logam.

Titik pengelasan adalah alasan kedua bahan ini dipilih di sini, dan itu mengikuti dari resistivitas dan bukan terlepas dari itu. Nikel murni dijelaskan dalam literatur perakitan baterai sebagai bahan tab yang paling mudah dilas titik, karena resistivitasnya berada dalam rentang yang dibutuhkan pengelasan resistansi untuk menghasilkan panas pada sambungan. Paket yang dibangun dengan interkoneksi nikel oleh karena itu dapat dilas dengan peralatan standar yang digunakan untuk perakitan sel, yang merupakan keputusan produksi dan bukan keputusan material. Dalam paket nikel-metal hidrida dan nikel-kadmium, kawat yang sama digunakan untuk interkoneksi dan koneksi terminal, dan dalam paket lithium-ion, termasuk kelas 3C dan daya, itu adalah bahan tab dan interkoneksi di sisi negatif.

Di mana kawat digunakan sebagai koneksi dan bukan sebagai konduktor daya, persyaratannya adalah sambungan yang tidak berkarat dan tidak lepas selama ribuan siklus. Itu adalah persyaratan korosi dan mekanis bersama-sama, dan itulah alasan bahan ini bertahan dalam paket di mana logam yang lebih murah tidak akan.

Ini adalah kelompok di mana data yang diterbitkan bertentangan dengan cara material biasanya dijelaskan, dan kontradiksi itu layak dinyatakan dengan jelas karena itu adalah perbedaan antara pemanas yang berfungsi dan yang gagal. Dua klaim harus dipisahkan. Yang pertama adalah bahwa kawat nikel mempertahankan resistansi yang stabil pada suhu, yang dikesampingkan oleh tabel resistivitas di atas, karena nilainya naik sekitar 35% antara 20 °C dan 100 °C dan terus meningkat. Elemen yang resistansinya sendiri bergerak sebanyak itu tidak memberikan daya yang dapat diprediksi untuk tegangan tertentu, dan desain elemen mengasumsikan resistansi yang dapat dihitung di seluruh rentang kerja.

Klaim kedua adalah bahwa kawat tidak teroksidasi dalam jangka waktu lama pada suhu tinggi. Buletin material menjawab yang satu itu secara langsung, dan jawabannya adalah peringatan: pemanasan di atmosfer pengoksidasi pada suhu tinggi harus dihindari karena bahaya oksidasi intergranular. Oksidasi intergranular bukanlah perubahan warna permukaan. Ia berjalan di sepanjang batas butir ke dalam logam, dan kawat yang telah melaluinya gagal di batas dan bukan di permukaannya. Kawat elemen yang beroperasi di udara pada suhu tungku adalah tugas yang tepat yang diberitahukan oleh buletin kepada pengguna untuk dihindari.

Oleh karena itu, elemen yang ditentukan untuk tugas tungku dan peralatan ditarik dari paduan pemanas yang mengandung kromium, yang membentuk oksida pelindung pada suhu dan yang perilaku resistansinya adalah yang dibangun oleh desain elemen. Kawat nikel masih merupakan bahan resistansi dalam arti sempit dari frasa tersebut, dan tugas-tugas di mana ia berada adalah tugas moderat: atmosfer terkontrol, suhu kerja yang lebih rendah, atau komponen di mana resistansi bukanlah hal yang dikendalikan.

Apa yang bertahan dari deskripsi biasa adalah sisi pemrosesan. Kawat bersifat ulet dalam kondisi anil, yang dinyatakan oleh buletin sebagai kekerasan rendah dan keuletan yang baik, dan dapat dililit menjadi kumparan atau dibentuk menjadi jala tanpa retak. Kemampuan bentuk itu nyata, dan itulah alasan kawat muncul dalam komponen yang dililit dari berbagai jenis, termasuk yang di atas.

Kawat nikel sering digambarkan sebagai bahan termokopel, dan standar tidak mendukung itu. Pasangan logam dasar dan logam mulia yang distandarisasi dibangun dari paduan dan dari pasangan yang ditentukan: nikel-kromium terhadap nikel-aluminium dalam Tipe K, nikel-kromium-silikon terhadap nikel-silikon dalam Tipe N, nikel-kromium terhadap tembaga-nikel dalam Tipe E, besi terhadap tembaga-nikel dalam Tipe J, dan tembaga terhadap tembaga-nikel dalam Tipe T. Nikel murni bukanlah salah satu kaki tersebut. Kawat yang digunakan sebagai kaki pengukuran di luar pasangan yang ditentukan tidak menghasilkan keluaran yang dijelaskan oleh tabel yang diterbitkan, sehingga termokopel bukanlah aplikasi yang dapat dijual oleh bahan ini atas dasar standar.

Peran sebenarnya nikel dalam pengukuran suhu adalah termometer resistansi, dan itu adalah peran nyata dengan batas yang diterbitkan. Nikel adalah salah satu logam yang digunakan untuk elemen penginderaan resistansi, dan elemen nikel yang sesuai dengan persyaratan DIN 43760 terbatas pada rentang pengukuran −80 hingga +260 °C. Langit-langit itu jauh di bawah rentang elemen platinum yang digunakan dalam instrumen yang sama, yang merupakan standar industri untuk tugas tersebut, dan alasannya adalah kurva yang sama yang muncul dalam tabel resistivitas: nikel adalah logam penginderaan yang sensitif dan non-linear, dan non-linearitas itulah yang membatasi rentang yang berguna.

Jadi kawat yang dibeli untuk aplikasi penginderaan suhu harus dipesan berdasarkan spesifikasi termometer resistansi dan desain elemennya, dan bukan berdasarkan nomor tipe termokopel, karena keduanya adalah instrumen yang berbeda dengan bahan yang berbeda.

Setiap baris di bawah ini adalah tugas yang dikualifikasikan atau dikesampingkan oleh data yang diterbitkan, dan kualifikasi adalah bagian dari apa kawat itu.

Dua hal, dan keduanya berbeda. Tingkatan yang ditempa dijelaskan dalam buletin mereka sebagai murni komersial pada 99,6%, sementara spesifikasi yang dijual menetapkan minimum 99,0% untuk nikel ditambah kobalt dengan sisanya dalam residu terkontrol. Sertifikat diperiksa terhadap batas bawah 99,0%, jadi pesanan harus membawa nomor UNS, dengan angka kemurnian komersial di sampingnya sebagai deskripsi.

Tidak, dan ini adalah koreksi yang paling penting untuk kawat yang masuk ke tugas resistansi atau pemanasan. Resistivitas yang diterbitkan adalah 0,096 mikro-ohm meter pada 20 °C dan 0,130 pada 100 °C, kenaikan sekitar 35% selama delapan puluh kelvin, dan terus meningkat di atas itu. Koefisien rata-rata selama interval itu kira-kira 0,44% per kelvin, jadi resistansi elemen nikel sangat bergantung pada suhu.

Tidak di udara pada suhu tinggi, berdasarkan bukti buletin material itu sendiri, yang menyatakan bahwa pemanasan di atmosfer pengoksidasi pada suhu tinggi harus dihindari karena bahaya oksidasi intergranular. Elemen nikel dapat digunakan pada suhu kerja yang lebih rendah atau di atmosfer terkontrol di mana perubahan resistansi dapat diterima, dan elemen yang ditentukan untuk tugas tungku dan peralatan ditarik dari paduan pemanas yang mengandung kromium.

Tidak sebagai kaki yang distandarisasi. Pasangan yang ditentukan dibangun dari pasangan paduan, seperti nikel-kromium terhadap nikel-aluminium dalam Tipe K dan nikel-kromium terhadap tembaga-nikel dalam Tipe E, dan nikel murni bukanlah salah satunya. Peran pengukuran suhu dari bahan ini adalah elemen resistansi, di mana versi nikel yang sesuai dengan DIN 43760 terbatas pada −80 hingga +260 °C dibandingkan dengan rentang elemen platinum yang jauh lebih luas.

Di sisi negatif. Sel lithium-ion dibangun dengan kolektor arus aluminium pada elektroda positif dan tembaga pada negatif, dan bahan tab mengikuti pemisahan itu, sehingga paket dirakit dengan tab aluminium di sisi positif dan nikel murni atau tembaga berlapis nikel di sisi negatif. Perilaku pengelasan nikel murni, yang dijelaskan oleh literatur perakitan baterai yang diterbitkan sebagai bahan tab yang paling mudah dilas titik, adalah alasan mengapa ia memegang tempat itu dalam produksi maupun desain.

Kawat dipasok dalam gulungan atau pada spool, dalam kondisi anil atau ditarik dingin, dari diameter 0,025 mm ke atas dan sesuai gambar. Standar material untuk kawat keluarga ini adalah ISO 9724, dengan ASTM B 160 dan padanannya ASME yang mencakup batang dan bar serta ISO 9723 yang mencakup bar, dan hasil analisis dan mekanis untuk lot dikeluarkan pada dokumen inspeksi untuk panas tempat kawat berasal.

Kawat nikel murni adalah keluarga dua tingkatan, dipisahkan oleh karbon dan diidentifikasi dengan nomor UNS, ditarik dari nikel murni komersial pada nominal 99,6% terhadap minimum spesifikasi 99,0% untuk nikel ditambah kobalt. Ini dibeli karena permukaannya dan karena perilakunya dalam bahan kimia pereduksi dan alkali kaustik, dan bukan karena konduktivitasnya atau resistansi konstan, karena resistivitasnya naik sekitar sepertiga antara 20 °C dan 100 °C. Dua aplikasi di mana data yang diterbitkan harus dibaca dengan cermat adalah elemen pemanas, di mana buletin material memperingatkan terhadap pemanasan di atmosfer pengoksidasi pada suhu tinggi karena oksidasi intergranular, dan termokopel, di mana kaki yang distandarisasi adalah paduan dan peran pengukuran sebenarnya dari bahan ini adalah elemen resistansi nikel DIN 43760 dengan rentang hingga 260 °C.

Di mana kawat dibeli dalam volume terbesar adalah paket baterai, dan aturan polaritas adalah bagian yang berguna dari itu. Tab aluminium di sisi positif, nikel murni atau tembaga berlapis nikel di sisi negatif, dan strip atau kawat nikel untuk interkoneksi, dipilih karena mengelas dengan andal dan karena sambungan mempertahankan permukaannya selama masa pakai paket. Kawat dipasok dalam gulungan dan pada spool dari Changzhou, Jiangsu dalam kondisi anil atau ditarik dingin, dipotong sesuai panjang atau kontinu, dengan hasil analisis dan mekanis dikeluarkan terhadap panas.

1. Buletin Special Metals Corporation untuk Nickel 200 dan Nickel 201. Sumber untuk deskripsi material sebagai nikel tempa murni komersial 99,6%, batas komposisi termasuk minimum 99,0% untuk nikel ditambah kobalt dan batas karbon 0,15% dan 0,02%, penunjukan dan nomor Werkstoff, konstanta fisik termasuk kepadatan, rentang lebur, suhu Curie, modulus elastisitas dan konduktivitas termal, resistivitas listrik 0,096 mikro-ohm meter pada 20 °C dan 0,130 pada 100 °C, pernyataan bahwa nikel anil memiliki kekerasan rendah dan keuletan yang baik, deskripsi material sebagai sangat tahan terhadap bahan kimia pereduksi dan tak tertandingi dalam ketahanan terhadap alkali kaustik, peringatan bahwa pemanasan di atmosfer pengoksidasi pada suhu tinggi harus dihindari karena bahaya oksidasi intergranular, laporan bahwa paparan berkepanjangan antara 800 °F dan 1.200 °F mengendapkan grafit, dan daftar nomor spesifikasi berdasarkan bentuk produk.
2. ISO 9723, batang nikel dan paduan nikel; ISO 9724, kawat dan stok penarikan nikel dan paduan nikel; ISO 9725, tempaan nikel dan paduan nikel; dengan ASTM B 160 dan ASME SB 160 untuk batang dan bar. Sumber untuk standar yang mencakup bentuk yang dipasok dan untuk pernyataan bahwa standar material untuk kawat keluarga ini adalah ISO 9724, yang menentukan komposisi, sifat tarik, kualitas permukaan, dan toleransi dimensi untuk kawat.
3. Literatur tab baterai dan perakitan paket yang diterbitkan, termasuk halaman teknis pemasok untuk tab baterai lithium dan untuk strip nikel murni dalam pengelasan titik. Sumber untuk pernyataan bahwa elektroda positif baterai lithium-ion menggunakan tab aluminium dan elektroda negatif menggunakan tab nikel murni atau tab tembaga berlapis nikel, dan untuk pernyataan bahwa nikel murni adalah bahan tab yang paling mudah dilas titik. Ini adalah sumber teknis komersial dan dikutip sebagaimana adanya dan bukan sebagai standar.
4. Literatur instrumentasi yang diterbitkan tentang elemen resistansi, termasuk pernyataan bahwa nikel terbatas pada rentang pengukuran −80 hingga +260 °C dan bahwa elemen nikel sesuai dengan persyaratan DIN 43760, bersama dengan pernyataan bahwa platinum adalah bahan penginderaan standar industri dengan rentang yang jauh lebih luas. Sumber untuk perbandingan kedua bahan penginderaan.
5. Literatur dan daftar tipe material termokopel yang diterbitkan. Sumber untuk komposisi kaki pasangan logam dasar yang distandarisasi, termasuk nikel-kromium terhadap nikel-aluminium dalam Tipe K, nikel-kromium-silikon terhadap nikel-silikon dalam Tipe N, nikel-kromium terhadap tembaga-nikel dalam Tipe E, besi terhadap tembaga-nikel dalam Tipe J, dan tembaga terhadap tembaga-nikel dalam Tipe T, dan oleh karena itu untuk pernyataan bahwa nikel murni bukanlah salah satu kaki yang ditentukan.
6. Data produk yang dipegang oleh DLX Alloy. Sumber untuk bentuk yang dipasok, rentang diameter dari 0,025 mm, kondisi anil dan ditarik dingin, pengemasan gulungan dan spool, dan posisi inspeksi.

Setiap angka di atas adalah nilai yang diterbitkan untuk material yang disebutkan, dan koefisien yang dikutip dalam diskusi resistansi dihitung dari dua nilai resistivitas yang diterbitkan dan tidak diukur pada kawat yang dikirim. Lot kawat nikel diterima berdasarkan tingkatan, diameter, temper, dan kondisi permukaan yang dipesan, dengan hasil analisis dan mekanis dikonfirmasi pada dokumen inspeksi untuk panas. Resistivitas, kekerasan, dan sifat tarik bergerak dengan tingkatan, dengan temper dan dengan diameter kawat, itulah sebabnya kondisi dinyatakan di mana pun nilai dikutip. Aplikasi di luar tugas yang dijelaskan di sini harus diperiksa terhadap media dan suhu spesifik, dan dua kualifikasi di halaman ini, peringatan oksidasi untuk tugas pemanasan dan rentang pengukuran elemen nikel, adalah yang harus dibawa ke dalam pemeriksaan tersebut.