خمس فئات من أقطاب النيكل يجب أن تعرفها

ينبع تنوع أقطاب النيكل من موصليتها الممتازة ومقاومتها للتآكل، بالإضافة إلى قابلية ضبط أدائها التي تحققت من خلال تقنيات المواد الحديثة (مثل تصميم البنية النانوية). وتتراوح تطبيقاتها بين قضبان اللحام عالية الحرارة المستخدمة في اللحام الصناعي (مثل ENiCrMo-3)، وأقطاب النانو المركبة لأجهزة تخزين الطاقة المتقدمة (مثل مصفوفات NiSe/CoSe/Ni₃Se₂)، وألواح النيكل عالية النقاء في خزانات الطلاء الكهربائي (مثل ألواح الكاثود النيكل N4 )، ومعاجين النيكل الدقيقة للمكونات الإلكترونية الدقيقة (مثل LX-NJ9020)، والمرشحات التحفيزية في تطبيقات حماية البيئة (نيكل الرغوة المحفزة ضوئيًا). وتغطي أقطاب النيكل جميع تطبيقات التطبيقات الحرجة تقريبًا، بدءًا من الصناعات الثقيلة التقليدية وصولًا إلى مجالات التكنولوجيا المتقدمة المتطورة.

أقطاب لحام من سبائك النيكل

تُستخدم أقطاب النيكل هذه بشكل أساسي لوصل أو إصلاح مكونات السبائك النيكلية العاملة في بيئات عالية الحرارة والتآكل. تشمل الأنواع والأسماء الشائعة لمنتجاتها قطب لحام سبائك النيكل ENiCrMo-3 (المعروف باسم قضيب لحام سبائك النيكل والكروم والموليبدينوم)، والذي يتراوح تيار تشغيله بين 50 و150 أمبير، ويمكنه تحمل درجات حرارة تصل إلى 540 درجة مئوية. وهو مناسب بشكل خاص لمواد اللحام مثل هاستيلوي، حيث يتميز بأداء قوس كهربائي مستقر ومقاومة عالية للتشقق. بالإضافة إلى ذلك، تتوفر سلسلة من المنتجات مثل أقطاب ENiCrFe-0، وأقطاب ENiCrFe-2، وأقطاب ENiCrMo-5، المصممة لسبائك النيكل المختلفة (مثل سبائك Inconel) لتلبية متطلبات اللحام المحددة في بيئات عالية الحرارة والضغط.

أقطاب النيكل لتخزين الطاقة والبطاريات

في أجهزة تخزين الطاقة المتقدمة، مثل بطاريات أيونات الليثيوم والمكثفات الفائقة، يُستخدم النيكل على نطاق واسع نظرًا لموصليته الممتازة ومرونة تصميمه الهيكلي. تتوفر أقطاب النيكل هذه بأشكال متنوعة، وعادةً ما تصف أسماء المنتجات خصائصها الهيكلية. على سبيل المثال، يجمع الكاثود النانوي المركب Ni/Porous-Ni/V₂O₅ بين مجمعات تيار النيكل المسامية وصفائح نانوية من خماسي أكسيد الفاناديوم بدون مواد رابطة تقليدية، مما يعزز كفاءة انتشار أيونات الليثيوم بشكل كبير. بعد 100 دورة بمعدل 0.2 درجة مئوية، تتجاوز نسبة احتفاظه بالسعة 90%. مثال آخر هو قطب النيكل النانوي المركب NiSe/CoSe/Ni₃Se₂ على شكل زهرة الزنبق، والذي يتميز بتركيبته الفريدة المكونة من سلك نانوي أحادي البعد وصفائح نانوية ثنائية الأبعاد، مما يمنحه سعة نوعية ممتازة تصل إلى 1666 F/g (عند كثافة تيار 0.5 A/g)، مما يجعله خيارًا مثاليًا للمكثفات الفائقة عالية الأداء. إضافةً إلى ذلك، تُعد رغوة النيكل المسامية ثلاثية الأبعاد منتجًا أساسيًا ومهمًا، بمسامية تصل إلى 80% وكثافة تقارب 0.25 g/cm³، تجمع بين التوصيلية الممتازة ومساحة سطح نوعية كبيرة. ويُستخدم على نطاق واسع كمجمع للتيار في البطاريات أو كركيزة حاملة للتفاعلات الحفزية.

مواد أقطاب النيكل المستخدمة في الطلاء الكهربائي والتحليل الكهربائي

في صناعات الطلاء الكهربائي وعمليات التحليل الكهربائي ، يُستخدم النيكل عادةً كمواد أنود أو كاثود. تشمل المنتجات النموذجية ألواح كاثود النيكل المصبوغة بالأكسدة الكهربية، مع مواد محددة مثل ألواح النيكل N4 وN6 وNi201. تتميز ألواح النيكل المدرفلة على البارد عالية النقاء (>99.9%) بمقاومة ممتازة للتآكل الكهربائي. تشمل المواصفات الشائعة سمك 3.0 مم وعرض 150 مم وطول 6750 مم، وهي مصممة خصيصًا لعملية التلوين الكهربائي لمقاطع الألومنيوم. نوع آخر يُستخدم في الاختبارات المعملية وعلى نطاق صغير هو أنود النيكل الاختباري Hastelloy، والذي يُصنع عادةً على شكل كتل أنود نيكل كهربائي (بأبعاد مثل 60×70×3-5 مم)، مصنوع من النيكل النقي، لتحسين معايير عملية الطلاء الكهربائي.

أقطاب النيكل للمكثفات الخزفية متعددة الطبقات (MLCC)

في مجال المكونات الإلكترونية ، يُعد مسحوق النيكل مادةً أساسيةً لتصنيع أقطاب النيكل المستخدمة في مكثفات MLCC. يُنتج هذا المنتج بشكل أساسي على شكل معجون أقطاب النيكل، مثل معجون أقطاب النيكل MLCC طراز LX-NJ9020. يحتوي هذا المعجون على نسبة 56±1% تقريبًا من المواد الصلبة، ويبلغ حجم جزيئات مسحوق النيكل حوالي 600 نانومتر، وهو مصمم لدرجات حرارة التلبيد في نطاق 1250±150 درجة مئوية، وهو مناسب للمكثفات التي تستخدم مواد عازلة مثل X7R/X5R. لتلبية الطلب على مكثفات MLCC ذات الأحجام الأصغر (مثل 0402 أو أصغر) والسعة الأكبر، يُستخدم مسحوق النيكل فائق الدقة بحجم النانو (يمكن تخصيص حجم الجسيمات بين 1 و100 نانومتر). يتم إنتاج هذا النوع من مسحوق النيكل عادةً عن طريق الترسيب الفيزيائي للبخار، مما يضمن عدم تلوث الربيطة الكيميائية، ويعمل كمادة أساسية لتحقيق كثافة السعة العالية في المكثفات الصغيرة.

أقطاب النيكل ذات الوظيفة الترشيحية والتحفيزية

يُستخدم التركيب المسامي للنيكل أيضًا في الترشيح والوظائف التحفيزية. ومن المنتجات النموذجية مرشح النيكل الرغوي المحفز ضوئيًا، والذي يستخدم نيكلًا رغويًا ثلاثي الأبعاد كركيزة، ومغطى بطبقة نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) المحفز ضوئيًا على سطحه. تحت الأشعة فوق البنفسجية، يمكن لهذه المادة المركبة تحليل الملوثات المحمولة جوًا (مثل الفورمالديهايد) بفعالية، مما يجعلها مناسبة للاستخدام كمرشح ثلاثي الأبعاد محفز ضوئيًا من النيكل الرغوي في أجهزة تنقية الهواء وأنظمة تكييف الهواء، مما يتيح خاصية تنقية الهواء ذاتية التجديد.