Niken (Nickel, ký hiệu Ni) là kim loại chuyển tiếp màu trắng bạc, cứng, dẻo, chống ăn mòn tốt và có từ tính. Phần lớn niken trên thế giới được dùng để sản xuất thép không gỉ; phần còn lại đi vào pin xe điện, mạ điện, hợp kim chịu nhiệt và tiền xu. Với người mua thép, niken quan trọng vì nó quyết định phần lớn giá và tính chất của inox 304, 316. Bài viết giải thích tính chất của niken, nguồn quặng, các ứng dụng, hợp chất thường gặp, vấn đề an toàn và mối liên hệ giữa giá niken với giá inox.
Niken là gì?
Niken là nguyên tố số 28 trong bảng tuần hoàn, thuộc nhóm 10 cùng với paladi và platin. Nhà hóa học Thụy Điển Axel Fredrik Cronstedt là người phân lập niken vào năm 1751; tên gọi bắt nguồn từ chữ “Kupfernickel” mà thợ mỏ Đức dùng để gọi một loại quặng trông giống quặng đồng nhưng không luyện ra đồng.
| Tính chất | Giá trị |
|---|---|
| Ký hiệu, số hiệu nguyên tử | Ni, 28 |
| Khối lượng riêng | khoảng 8,91 g/cm³ |
| Nhiệt độ nóng chảy | khoảng 1.455 °C |
| Từ tính | Sắt từ ở nhiệt độ thường (như sắt, coban) |
| Màu sắc | Trắng bạc, ánh hơi vàng nhạt |
| Chống ăn mòn | Tốt, bền trong không khí và kiềm |
So sánh nhiệt độ nóng chảy của niken với các kim loại khác có trong bài nhiệt độ nóng chảy của kim loại. Platin, kim loại cùng nhóm với niken, được giới thiệu trong bài bạch kim là gì.
Niken được khai thác từ đâu?
Niken được khai thác từ hai loại quặng chính:
- Quặng sunfua (khoáng vật chính là pentlandit): thường nằm sâu, hàm lượng niken cao, có ở Nga, Canada, Úc.
- Quặng laterit (quặng ô xít phong hóa): nằm gần bề mặt ở vùng nhiệt đới, như Indonesia, Philippines, New Caledonia.
Những năm gần đây, Indonesia là quốc gia sản xuất niken lớn nhất thế giới, với sản lượng tăng rất nhanh nhờ đầu tư các nhà máy luyện tại chỗ. Ở Việt Nam, mỏ niken Bản Phúc (Sơn La) là mỏ niken sunfua được biết đến nhiều nhất.
Ứng dụng của niken
1. Thép không gỉ: ứng dụng lớn nhất
Niken giúp ổn định cấu trúc austenit của inox, làm thép dẻo, dễ hàn, dễ tạo hình và chống ăn mòn tốt. Hàm lượng niken trong các mác inox phổ biến (theo JIS):
| Mác inox | Niken (%) | Ghi chú |
|---|---|---|
| 201 | 3,5 đến 5,5 | Thay một phần niken bằng mangan để giảm giá |
| 304 | 8 đến 10,5 | Mác thông dụng nhất |
| 316 | 10 đến 14 | Kèm 2 đến 3% molypden |
| 430 | Gần như không có | Inox ferritic, hút nam châm |
Vì niken chiếm tỷ trọng lớn trong chi phí, giá inox austenitic biến động theo giá niken. Các nhóm inox và cách chọn mác được trình bày trong bài thép không gỉ là gì; khác biệt giữa 304 và 316 có trong bài inox 316 và vai trò của molypden.
2. Pin xe điện và pin sạc
Niken là thành phần của vật liệu cực dương trong nhiều loại pin lithium-ion (như NMC, NCA), giúp tăng mật độ năng lượng. Niken cũng có trong pin NiMH và pin NiCd trước đây.
3. Mạ niken
Mạ niken tạo lớp phủ cứng, sáng, chống ăn mòn cho chi tiết thép, đồng; thường làm lớp lót trước khi mạ crom trang trí. Nguyên lý mạ điện và các loại lớp mạ có trong bài mạ điện và các lớp mạ phổ biến.
4. Hợp kim đặc biệt
- Hợp kim niken chịu nhiệt, chịu ăn mòn (họ Inconel, Hastelloy): tua bin, lò, thiết bị hóa chất.
- Monel (niken và đồng): chịu nước biển, dùng trong hàng hải.
- Invar (khoảng 36% niken): giãn nở nhiệt rất thấp, dùng trong dụng cụ đo chính xác.
- Thép hợp kim chứa niken tăng độ dai va đập ở nhiệt độ thấp; xem thêm bài thép hợp kim là gì.
5. Ứng dụng khác
Tiền xu, xúc tác trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm (hydro hóa dầu), nam châm, linh kiện điện tử.
Một số hợp chất niken thường gặp
| Hợp chất | Công thức | Dùng trong |
|---|---|---|
| Niken sunfat | NiSO₄ | Dung dịch mạ niken, sản xuất vật liệu pin |
| Niken clorua | NiCl₂ | Mạ điện, hóa chất |
| Niken ô xít | NiO | Gốm, men, vật liệu điện cực |
| Niken hydroxit | Ni(OH)₂ | Điện cực pin NiMH, NiCd |
| Niken cacbonyl | Ni(CO)₄ | Tinh luyện niken (rất độc) |
Tinh luyện niken và mạ niken đều dựa trên quá trình điện hóa; nguyên lý được giải thích trong bài điện phân là gì.
Niken có an toàn không?
- Dị ứng tiếp xúc: niken là một trong những nguyên nhân phổ biến gây viêm da dị ứng khi đeo trang sức, khóa thắt lưng, gọng kính có giải phóng niken. Một số nước quy định giới hạn lượng niken thôi ra từ đồ trang sức tiếp xúc da.
- Bụi và hợp chất niken trong sản xuất: một số hợp chất niken được xếp vào nhóm gây ung thư khi hít phải ở môi trường lao động; cần thông gió, bảo hộ hô hấp tại xưởng mạ, luyện kim.
- Inox dùng cho thực phẩm: niken trong inox liên kết bền trong hợp kim; đồ dùng inox thực phẩm đúng mác (như 304) được dùng phổ biến và an toàn trong điều kiện sử dụng thông thường.
Giá niken và ảnh hưởng đến giá inox
Niken được giao dịch trên Sở Giao dịch Kim loại London (LME) theo đô la Mỹ mỗi tấn. Giá niken chịu ảnh hưởng của nguồn cung từ Indonesia, nhu cầu inox và pin xe điện, chính sách xuất khẩu quặng và tâm lý thị trường. Khi giá niken tăng mạnh, giá inox 304, 316 thường tăng theo; inox 201 và 430 ít chịu ảnh hưởng hơn vì chứa ít hoặc không có niken. Giá inox theo mác được cập nhật tại trang bảng giá inox.
Câu hỏi thường gặp
Niken là gì?
Là kim loại chuyển tiếp số 28 (Ni), màu trắng bạc, có từ tính, chống ăn mòn tốt, dùng nhiều nhất trong sản xuất thép không gỉ.
Niken có hút nam châm không?
Có, niken nguyên chất là kim loại sắt từ. Tuy nhiên inox 304 chứa niken lại gần như không hút nam châm vì cấu trúc austenit.
Vì sao inox 304 đắt hơn 201?
Vì 304 chứa nhiều niken hơn (8 đến 10,5% so với 3,5 đến 5,5%), mà niken là kim loại đắt.
Việt Nam có mỏ niken không?
Có, tiêu biểu là mỏ niken Bản Phúc ở Sơn La.
Kết luận
Niken là kim loại quan trọng của công nghiệp hiện đại: thành phần chính tạo nên inox austenitic, vật liệu pin, lớp mạ và nhiều hợp kim đặc biệt. Hiểu vai trò của niken giúp bạn chọn đúng mác inox và hiểu vì sao giá inox biến động. Cần báo giá inox theo mác, hãy liên hệ Giá Thép Hôm Nay.