นิกเกิล (Nickel) ความหมาย คุณสมบัติ และการนำไปใช้งาน

นิกเกิล โลหะที่มีความสำคัญในวงการอุตสาหกรรม นำมาประยุกต์ใช้งานได้อย่างกว้างขวาง

วันนี้ KACHA จะพาไปรู้จักธาตุชนิดนี้ให้มากขึ้นกันว่าคืออะไร? มีประโยชน์ในด้านใดบ้าง? และมีอันตรายต่อสุขภาพหรือไม่? ตามไปดูกันเลย!!

นิกเกิล (Nickel) คืออะไร?

นิกเกิล (Nickel) คือ ธาตุหรือโลหะชนิดหนึ่ง มีสีขาวเงิน ลักษณะมันวาว แข็งแรง มีคุณสมบัติในการต้านทานการกัดกร่อน ต้านทานการเกิดออกซิเดชันในอุณหภูมิสูง และนำไฟฟ้าได้ดี มักใช้ชุบเคลือบผิววัสดุ และนำไปผสมกับโลหะชนิดอื่น ๆ ในแร่เชิงซ้อนที่มีโลหะอื่นปะปนอยู่ด้วย เช่น ทองแดง โคบอลต์ และโลหะมีค่า เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมและของใช้ เช่น การผลิตสแตนเลส โลหะผสม การชุบโลหะ การผลิตแบตเตอรี่ ฯลฯ 

การศึกษาเกี่ยวกับนิกเกิล

นิกเกิล สกัดได้ครั้งแรกในปี ค.ศ. 1751 (พ.ศ. 2294) โดย Cronastedt ต่อมา Richer ได้ศึกษาถึงคุณสมบัติของนิกเกิล พบว่าถ้าผสมกับแมกนีเซียม (Mg) ในปริมาณเล็กน้อย จะสามารถนำมาตีเป็นแผ่นบาง ๆ ได้ นอกจากนี้ยังมีการสันนิษฐานว่า นิกเกิลเป็นธาตุที่พบมากบริเวณใจกลางของโลก เนื่องจากการวิจัยของสะเก็ดดาวที่มีแหล่งกำเนิดคล้ายโลก พบนิกเกิลเป็นจำนวนมาก

อุตสาหกรรมนิกเกิล

ในปัจจุบันพบว่าแร่นิกเกิลมีปริมาณสูงเกินกว่าความต้องการของตลาด เนื่องจากมีหลายบริษัทหลายแห่งเพิ่มผลการผลิต เพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า และสแตนเลส เมื่อมีการจำหน่ายเยอะขึ้น ทำให้ราคาแร่นิกเกิลต่ำกว่าราคาที่ทำสถิติไว้ในปี 2565 นักวิเคราะห์การตลาดได้แสดงความคิดเห็นว่า ปริมาณของนิกเกิลในตลาดจะสูงกว่าความต้องการ ตั้งแต่ปี 2565 และจะไม่ลดลงไปจนถึง 2571 ส่วนในประเทศไทยยังไม่มีโรงงานผลิตโลหะนิกเกิล ต้องนำเข้าจากต่างประเทศเพียงอย่างเดียว โดยส่วนใหญ่จะนํามาใช้งานอุตสาหกรรมเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าผสมเป็นหลัก

คุณสมบัติ นิกเกิล (Nickel)

นิกเกิลเป็นโลหะที่มีความมันวาว สีขาวออกเงิน คุณสมบัติที่โดดเด่น คือ ทนทานต่อการผุกร่อน ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน นำไฟฟ้าได้ดี มีความแข็งแรง เหนียว และอ่อนตัว ขึ้นรูปหรือตีแผ่นง่ายแม้อุณหภูมิต่ำ นอกจากนี้ ยังละลายและผสมกับโลหะชนิดอื่นได้ง่าย ให้สารละลายในรูปแบบของแข็งที่มีความเหนียว ส่วนใหญ่จะใช้นิกเกิลในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กผสม ใช้เคลือบผิววัสดุต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็น เครื่องใช้ในครัวเรือน เครื่องมือแพทย์ อุปกรณ์ไฟฟ้า รวมถึงใช้ในงานที่ต้องทนการกัดกร่อนสูง

คุณสมบัติทางฟิสิกส์

• น้ำหนักอะตอม 69
• ระบบผลึก FCC
• ความหนาแน่น (ที่ 20 °C) 8.91 g.cm
• จุดหลอมเหลว 1,455 °C
• จุดเดือด 2,913 °C
• ความต้านทานไฟฟ้า (ที่ 20 °C) 69.3 nΩ.m
• สัมประสิทธิ์การขยายตัว (ที่ 20 °C)

คุณสมบัติเชิงกล

• Youngs modulus 200 GPa
• Shear modulus Gpa
• Brinell hardness 700 MPa

ประโยชน์ นิกเกิล (Nickel)

นิกเกิล เป็นธาตุที่มีประโยชน์มากมายในวงการอุตสาหกรรม โดย กรมอุตสาหกรรมพื้นฐานและการเหมืองแร่ ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับประโยชน์ของนิกเกิลไว้ ดังนี้

1) ผลิตมาตรน้ำ ประตูน้ำ ท่อสําหรับอุปกรณ์ส่งถ่ายความร้อน และวัสดุกรองในอุตสาหกรรมเคมีและการกลั่นนํ้ามัน

2) ใช้ผสมกับโลหะชนิดพิเศษ (Superalloy) ใช้เป็นวัสดุในการผลิตอุปกรณ์รักษาระดับความดันอากาศ ชิ้นส่วนในเครื่องยนต์ของเครื่องบินไอพ่น หรืออุปกรณ์ที่ต้องการการต้านทานความเค้น ทนการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง ในอุตสาหกรรมอากาศยาน

3) ใช้เคลือบผิวอุปกรณ์ เครื่องประดับยนต์ รวมถึงเครื่องใช้ในครัวเรือน เช่น เตาไฟฟ้า หม้อ หุงข้าว เตาปิ้งขนมปัง เครื่องเป่าผม ช้อมส้อม จาน ถาด และอุปกรณ์การทําอาหาร เป็นต้น

4) ใช้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น หลอดสูญญากาศ หลอดโทรทัศน์ และใช้ทําขั้วแอโนด แคโทด กริด และลวดยึดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยอาศัยคุณสมบัติการยึดดึง การต้านแรง และคุณลักษณะการปล่อยอิเล็กตรอน

5) เป็นส่วนประกอบในอุปกรณ์ต่าง ๆ เนื่องจากมีคุณสมบัติในการดูดติดแม่เหล็ก เช่น  เครื่องแปลงกําลัง สําหรับพลังงานอัลตร้าโซนิค อุปกรณ์การสํารวจใต้น้ำ ในอุตสาหกรรมการเดินเรือ อุปกรณ์ทําความสะอาดชิ้นงานก่อนเคลือบผิวในอุตสาหกรรมชุบเคลือบโลหะ เป็นต้น

6) ใช้ผลิตสปริงแบนในระบบถ่ายทอดสัญญาณ โทรศัพท์ ปลั๊กไฟ จอแม่เหล็ก แกนเหนี่ยวนําในคลื่นเสียงวิทยุ เครื่องกําเนิดไฟฟ้าในมอเตอร์ไซค์ รถยนต์ และ มอเตอร์กระแสตรงขนาดใหญ่ นิกเกิลผงอัดเป็นแท่ง ใช้ในแบตเตอรี่ที่มีสารละลายในเครื่องบิน

7) ในการก่อสร้าง มีการใช้นิกเกิลในรูปเหล็กกล้าไร้สนิม เป็นโครงสร้าง อุปกรณ์ เครื่องใช้ในครัวเรือน หรือของตกแต่งประดับอาคาร เนื่องจากมีความแข็งแรง ทนการกัดกร่อน และมีความสวยงาม

*รู้หรือไม่ ? สหรัฐอเมริกาและแคนาดา ใช้นิกเกิลเป็นส่วนผสมในการผลิตเหรียญ 5 เซ็นต์

อันตรายจากนิกเกิล (Nickel)

แม้ว่านิกเกิลจะมีประโยชน์มากในอุตสาหกรรม แต่ก็แฝงด้วยอันตรายที่ไม่อาจมองข้ามได้ อันตรายจากนิกเกิลส่วนมากมาในรูปแบบของเครื่องประดับ เนื่องจากการชุบนิกเกิลช่วยเพิ่มความแข็งแรง แวววาวสวยงามได้ดี ผู้ผลิตหลายรายจึงเลือกใช้นิกเกิลเนื่องจากมีต้นทุนต่ำ

หากสัมผัสโดยตรง อาจก่อให้เกิดอาการผื่นแพ้ผิวหนัง ทำให้เกิดอาการผื่นคัน บวมแดง และแผลผิวหนังอักเสบได้ ในหลายประเทศมีการออกกฎหมายห้ามนำเข้าเครื่องประดับที่มีสารนิกเกิล หรือ อนุญาตให้มีการปนเปื้อนเล็กน้อยได้ ขึ้นอยู่กับมาตรฐานแต่ละประเทศ โดยส่วนมากกำหนดให้เครื่องประดับมีการปนเปื้อนของนิกเกิลได้ไม่เกิน 0.05% ของน้ำหนักเครื่องประดับที่สัมผัสกับร่างกาย

เกร็ดความรู้ : สัญญาณเตือนของโรคภูมิแพ้สารนิเกิล

อาการแพ้นิกเกิลจะมีอาการคันภายใน 15-30 นาทีหลังสัมผัส จากนั้นจะเริ่มเป็นผื่นแดงและกระจายออกไปเรื่อย ๆ  เมื่อเวลาผ่านไปจะกลายเป็นเม็ดตุ่มนูน พองใสจนอาจแตกออกเป็นน้ำเหลือง หากเป็นระยะเรื้อรัง ผื่นจะมีความหนานูนขึ้น สีคล้ำ และมีขุย หากอาการไม่ดีขึ้น ควรรีบไปพบแพทย์ผิวหนัง

เนื่องจากการหลีกเลี่ยงเครื่องประดับที่ชุบสารนิกเกิลอาจทำได้ยาก เพราะการมองด้วยตาเปล่าอาจจะยากเกินไป ดังนั้น ก่อนซื้อเครื่องประดับให้สอบถามผู้ขายหรือผู้ผลิตก่อน หรือทาจจะเลือกเครื่องประดับที่ผลิตจากเงินแท้ โซเดียม โรเดียม หรือวัสดุอื่น ๆ แทน

จะเห็นว่า นิกเกิล เป็นธาตุหรือโลหะที่สำคัญในวงการอุตสาหกรรมเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะการผสมกับโลหะชนิดอื่นเพื่อผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กผสม แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า และผลิตชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมสแตนเลส นอกจากนี้ ยังเป็นโลหะที่ช่วยเคลือบผิววัสดุให้มีความสวยงามแข็งแรงทนทานขึ้นอีกด้วย อย่างไรก็ตาม ธาตุชนิดนี้หากนำไปใช้ไม่ถูกวิธีก็จะส่งผลให้เกิดอันตรายได้เช่นกัน

บทความอื่นที่น่าสนใจ

• ประเภทของ เหล็ก มีอะไรบ้าง?
• อะลูมิเนียม มีกี่ชนิด มีประโยชน์อย่างไรบ้าง? 
• ทำความรู้จัก “สแตนเลส” คุณสมบัติและประโยชน์ในการใช้งาน
• เหล็กสังกะสี คืออะไร? กระบวนการผลิต การนำไปใช้งานเป็นแบบไหน?

ขอบคุณข้อมูลจาก : มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, สํานักอุตสาหกรรมพื้นฐาน, โรงพยาบาลพญาไท