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ニッケルは強磁性ですがNi含有硬貨は磁石につきません 

この記事は専門的なものではなく、ニッケル(Ni)の雑学について書いています。

ここでは、しばしば話題で取り上げられる、硬貨、鉄鋼、そして、磁石につくかどうかや、ニッケルによる金属アレルギーなどの話題を取り上げています。

ニッケルは磁石にひっつきますが、硬貨はつきません

ニッケルの元素記号は「Ni」で、鉄とともに安定な元素で、磁石に引き寄せられます。

磁石につくものはFe(鉄)、Co(コバルト)、Ni で、これらは「鉄族」と呼んで、「よく似たもの」に分類されます。

しかし、NiもCoも、単体では鉄ほどに磁石に吸引されず、くっつくという程度です。

だから、Niを含む硬貨(500円=8%、100円=25%、50円=25%)は、非磁性の銅などの合金で、さらに、Ni量がそんなに多くないので、磁石に付着しません。

磁石で実験してみると、硬貨は磁石につきません。

硬貨はネオジム磁石を近づけても付きません

鋼でも、ニッケルの多いオーステナイト系ステンレス鋼も磁石につきません

鉄の合金の「鋼」のほとんどは磁石にひっつきますが、「ステンレス鋼は引っ付かない」と思っている人も多いようですが、ステンレス鋼の成分によって、ひっつくものと引っ付かないものがあります。

Feが多い流し台に使われるフェライト系ステンレス鋼や、刃物などに使われるマルテンサイト系ステンレス鋼は磁石に付着します。

しかし、Niが多く含まれる オーステナイト系(18-8ステンレスと呼ばれる8%Ni含有のSUS304など)のステンレス鋼は磁石に付着しません。

余談ですが、時おり、スクラップでステンレス鋼を売却する際に「磁石につかないステンレス鋼は高価」という話をする人もいますが、現在では、ポータブルの蛍光X線分析計などで、簡単正確に鋼種判別できるようになっているので、磁石で判別して価格を決めたのは過去の話です。

 

日本の硬貨の50円以上にNiが含まれています

日本の硬貨

現在通常に流通している硬貨のうち、500円、100円、50円がニッケル合金です。

流通する硬貨の成分等

しかし、近年は、非鉄金属の価格が高騰していますし、「キャッシュレス」が進んできていますから、今後は貨幣の総量は減っていくと予想されます。

硬貨は磁石に付かないようにつくっている?

Niは強磁性ですが、意外なことに、上の写真のように、これらの硬貨のすべてにネオジム磁石などの強力磁石を近づけてもひっつきません。

これには、理由があります。

白銅貨やニッケル黄銅にニッケルがふくまれるものの、磁石につくほどの含有量ではないですし、特に、銅Cuの合金になると、付かなくなるようです。

磁石につかないことは、ピッキングなどができないので、防犯対策上大切なことで、さらに、合金にして成分を変えることで、透磁率その他の特性が変わるので、硬貨の識別などができます。

昭和後期には、100円銀貨が作られて流通していました

現在の100円硬貨はニッケル25%の銅合金(白銅)で、50円にも同材料が使われています。

しかし、昭和後期に作られた100円硬貨は「鳳凰」「稲穂」という図柄の硬貨は銀貨で、大きさ、重さは現在と同様でした。もちろん、現在も100円として使えますが… 。

ただこれも、偽造対策もあって、銀貨と言っても純銀ではなく、銀60%、銅30%、亜鉛10%の合金でした。

鉄鋼におけるニッケルの重要性

鉄とニッケルは同じ鉄属で、全率固溶体(どのような割合でも合金になる)なので、様々な鉄合金を製造することができます。

さらに、ニッケルが持つ耐熱性は材料的には重要で、Niは耐熱合金用の元素としてはなくてはならないものです。

さらに、地球上で最も有用な「鋼」は、Fe(鉄)とC(炭素)の合金です。

ただ、Feが主成分ですので、ステンレス鋼や耐熱鋼でも、耐熱性や耐酸化性の限界があり、超耐熱合金(Feの含有量は50%以下の合金)と呼ばれる超高温用合金が使われています。

超耐熱合金

この、超耐熱合金は、ジェット機のガスタービン用などの高温環境に耐える金属で、その主成分によって、Fe基(てつき)、Ni基(ニッケルき)、Co基(コバルトき)に分けられます。

Co基の一部の材種を除いて、ほとんどの耐熱材料には、ニッケルが含まれています。

例えば、ニッケル基の「インコネルX750」は約73%、「ハステロイC」は約57%という、高いNi量の合金です。

Niは耐熱性が高いなどで、産業的に重要な元素ですが、戦争のための戦略物資が多く作られると、価格変動が大きくなって、ステンレス鋼などの価格相場に影響が出ます。

低温容器やLNG船舶用には9%Ni鋼がたくさん使われています

Niを多く含む鋼は、低温に対する強度も強いので、LNG運搬容器などは、効率よくNi量を抑えた「9%Ni鋼」が多用されています。

この「9%Ni鋼」は、オーステナイト系ステンレス鋼並みの低温特性と強度があり、さらに鋼材価格を抑えるために開発された鋼種です。

ni鋼比較

鋼は常温以下になるともろくなる性質があるので、この9%Ni鋼は低温にさらされても低温容器が破損しにくく、溶接性しやすいことと「強い」ことに加えて、オーステナイト系ステンレスよりも安価なので、工業用途でたくさん使われています。

鉄鋼中のNiは焼入れ性とじん性を高める

ステンレス鋼や耐熱鋼でのような量ではありませんが、強靭性を高めるなどの目的で、工具鋼分野でも4%程度までNiを含む鋼が作られています。

このように、鉄鋼におけるNiは重要な合金元素です。

 

ニッケルアレルギーの話

ニッケルは無毒ですが皮膚反応が強い金属です。

地球上で見られる元素のなかで、原子番号の小さい元素は、宇宙での核融合反応で生じたとされ、水素から始まる核融合反応の最終段階は、鉄またはニッケルで終わるとされていますので、鉄FeやニッケルNi は非常に安定な元素です。しかし …

ニッケルによるアレルギーには注意しましょう

Niには、ほとんど経口毒性(食べると危険な物質)はありませんが、「ニッケルアレルギー」と呼ばれる、人間の皮膚への拒否反応が強くでる元素です。

様々なアレルギーのうちで、モノが肌に触れたときに皮膚におこる炎症を「接触皮膚炎」といい、その原因が金属によるものを「金属アレルギー」と呼んでいます。

金属アレルギーが起こるものには、20種類ほどの金属元素が知られており、ニッケル、コバルト、クロム、などに発症例が多く、金、銀、チタン、ジルコニウムなどは、アレルギーを起こしにくいとされています。

これは、アレルギーの原因が、金属から溶け出したイオンが人間のタンパク質と結合して変化するためと考えられており、「金属元素自体がアレルゲンというものではない」とされています。

時計のステンレスバンドで「かぶれた」という人もおられるでしょうし、装飾ニッケルメッキをされた製品などは身近にたくさんありますし、時計・食器などのステンレス、プラジャーに用いられる形状記憶合金や硬貨など … 身の回りの品物にもニッケルが含まれているものは意外に多いです。

誰もが被害に合うというものでもなく、体質や接触程度にもよるようですし、Ni以外にも、多くの金属製品はアレルギーの原因物質になりますから、いずれにしても、金属類を肌に長時間接触させないようにするのが無難ですね。

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こちらに Niに関係する、形状記憶合金と超弾性合金の記事があります。

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(来歴)R5.2月に誤字脱字を含めて見直し。 R8年10月に確認