Niquel Aleaciones Documento Casi Completo.docx

NIQUEL El níquel (Ni) es un metal brillante plateado-blanco y con un ligero matiz dorado, que se encuentra con una abundancia en la corteza terrestre del 0,008%. Es un material dúctil y maleable por lo que se puede laminar, pulir y forjar fácilmente. El níquel presenta una aceptable resistencia al calor fundiendo a la temperatura de 1455 ºC, y posee propiedades magnéticas a temperatura ambiental, aunque menores a las del hierro. Su peso especifico es de 8,9 gr/cm3. El níquel, además de ser un material versátil, es un buen conductor de la electricidad y del calor, resistente a la corrosión y a las altas temperaturas. Debido a sus excelentes propiedades anticorrosivas y de resistencia al calor, el níquel es un material ampliamente empleado en la industria, sobretodo en la industria química y de alimentos. Además, el níquel tiene muchos usos domésticos, como son la fabricación de recipientes de cocina, utensilios de casa y herramientas en general. Es por tanto, un metal de gran demanda y esencial para la industria y la vida cotidiana. El níquel tiene la propiedad de poder alearse con muchos metales. El estado del níquel en su forma natural es sólido (ferromagnético). Al igual que el resto de los metales de transición, el níquel presenta una aceptable dureza (90 HB), tiene puntos de ebullición y fusión elevados y es un buen conductor de la electricidad y del calor. El punto de fusión del níquel es de 1728 Kelvin (1455º Celsius o grados centígrados). El punto de ebullición del níquel es de 3003 Kelvin (2730º Celsius o grados centígrados). Otras propiedades atómicas del níquel son las siguientes: • Número atómico: 28 • Masa atómica: 58,6934 u • Número de protones/electrones: 28 • Número de neutrones (Isótopo 59-Ni): 31 • Estructura electrónica: [Ar]4s23d8 • Número de electrones por nivel de energía: 2, 8, 16, 2 • Radio medio: 135 pm (picómetros; 1 pm = 1·10-12 m.) • Radio atómico o radio de Bohr: 149 pm • Radio covalente: 121 pm • Radio de Van der Waals: 163 pm • Valencia: 2, 3 • Estado de oxidación: +3, +2, 0 • Electronegatividad: 1,91 • 1ª Energía de ionización: 737,1 kJ/mol

• 2ª Energía de ionización: 1753 kJ/mol • 3ª Energía de ionización: 3395 kJ/mol • 4ª Energía de ionización: 5300 kJ/mol A continuación se incluyen, a modo de resumen, los valores de las principales propiedades físicas y químicas del Níquel: • Densidad: 8908 kg/m3 (a 20 ºC) • Estructura cristalina: cúbica centrada en las caras (fcc) • Estado en condiciones normales: sólido (ferromagnético) • Punto de fusión: 1728 Kelvin (1455 ºC) • Punto de ebullición: 3003 Kelvin (2730 ºC) • Calor de fusión: 17,47 kJ/mol • Calor de vaporización: 371,8 kJ/mol • Presión de vapor: 237 Pa, para una temperatura de 1726 K • Electronegatividad: 1,91 • Calor específico: 440 J/(K·kg) • Conductividad eléctrica: 14,3·106 S/m • Conductividad térmica: 90,7 W/(K·m) • Coeficiente de Dilatación Térmica: 13·10-6 ºC-1 • Esfuerzo Último en Tensión: 470 MPa • Módulo Elástico: 207 GPa • Módulo de Cizalladura o de Elasticidad Transversal: 76 GPa • % de Elongación en el corte: 30% • Dureza Mohs: 5,0 • Dureza Brinell: 90 HB • Velocidad de propagación del sonido: 4970 m/s (a 20 ºC) • Número de Registro CAS: 7440-02-0 IMPORTANTES PARA MATERIALES

El níquel es un material dúctil, por lo tanto, presenta una prolongada zona con un comportamiento plástico.

Como se sabe, en la zona de comportamiento elástico, alargamientos y tensiones son proporcionales según la constante del Módulo Elástico. Para el níquel, el Módulo Elástico, o Módulo de Young = 21.000 kg/mm2, aunque este valor varía sustancialmente según la temperatura. La resiliencia, que es la capacidad de un material de absorber energía elástica cuando es deformado y de cederla cuando se deja de aplicar la carga, para el caso del níquel (15 kg/mm2), mientras se encuentra trabajando en la zona elástica. Asimismo, el níquel tiene buenas propiedades de tenacidad (Límite de Rotura: 47 kg/mm2).

La dureza, que es la resistencia que presenta un material a ser rayado, no es muy elevada en el caso del níquel, ya que éste puede ser rayado sin excesiva dificultad. En la escala Mohs tiene un 5 sobre 10 (110 HB en estado puro), aunque estos valores varían bastante según la aleación de níquel que se trate y de los elementos de aleación presentes. Otros factores a tener en cuenta son la capacidad de estricción, entre 50% y 75%, y el alargamiento a la rotura, entre 30% y 65%.

2- Aleaciones de Níquel 2.1- Clasificación de las aleaciones de Níquel El níquel y sus aleaciones se pueden clasificar en los siguientes grupos: • Níquel • Níquel y cobre • Níquel y hierro • Níquel, hierro y cromo • Níquel, cromo, molibdeno y hierro • Aleaciones pulvimetalúrgicas. - Níquel: Dependiendo del grado de pureza que se encuentra el níquel, este tipo de aleación se pueden clasificar en: • Ánodos (grado de pureza 99,3% Ni) • Electrolíticos (grado de pureza 99,56% Ni) • Níquel forjado comercialmente puro (de 99,6 a 99,97% de pureza Ni) • Níquel carbonilo en polvo y comprimidos (99,95% Ni).

Dentro de este tipo de aleaciones se encuentra el Permaníquel y el Duraníquel. La buena resistencia a la corrosión del níquel hace que este tipo de aleaciones sea particularmente útil para conservar la pureza de los productos en el manejo de alimentos, en la fabricación de fibras sintéticas, así como en aplicaciones estructurales. - Níquel y Cobre: Este tipo de aleaciones, dependiendo de su contenido de níquel se pueden clasificar a su vez en los siguientes grupos: • Aleaciones de bajo contenido de níquel (2 a 13% Ni) • Cuproníqueles (de 10 a 30% Ni) • Aleaciones para monedas (25% Ni) • Aleaciones de resistencia eléctrica controlada (45% Ni) • Aleaciones no magnéticas (hasta 60% Ni). Dentro de este tipo se encuentran las aleaciones de alto contenido en níquel (más de 50% Ni), que se denominan comercialmente Monel, que son aleaciones con razones en peso de níquel-cobre de aproximadamente 2:1. El monel es más duro que el cobre por sí sólo .De hecho, este tipo de aleaciones se caracterizan por tener una elevada resistencia mecánica, buena predisposición a la soldabilidad,

- Níquel y Hierro: Como el caso anterior, este tipo de aleaciones, dependiendo de su contenido de níquel, se pueden clasificar a su vez en los siguientes grupos:

• Aceros de aleación colados (de 0,5 a 9% Ni) • Hierros colados de aleación (de 1 a 6% y de 14 a 36% Ni) • Aleaciones magnéticas (de 20 a 90% Ni) • Aleaciones no magnéticas (10 a 20% Ni) • Aceros revestidos de acero inoxidable (de 5 a 49% Ni) • Superaleaciones a base de hierro (de 0,2 a 9% Ni) • Aleaciones de dilatación térmica controlada, que a su vez se pueden dividir en otros dos grupos:

• De bajo coeficiente (de 36 a 50% Ni): estas aleaciones tienen bajo coeficiente de dilatación térmica, que pertenece virtualmente a una temperatura menor que la de Curie. • De dilatación seleccionada (de 22 a 50% Ni): este tipo de aleaciones son denominadas como Nilo 42, Ni-Span- C 902, y una serie de Incoloy. - Níquel, Hierro y Cromo: Este tipo de aleaciones se pueden clasificar a su vez en los siguientes grupos: • Aleaciones resistentes al calor (de 40 a 85% Ni) • Aleaciones de resistencia eléctrica controlada (de 35 a 60% Ni) • Superaleaciones a base de hierro (de 0,2 a 9% Ni) • Superaleaciones a base de hierro (de 9 a 26% Ni) • Aceros inoxidables (de 2 a 25% Ni) • Aceros martensíticos de alto níquel (18% Ni). - Níquel, Cromo, Molibdeno y Hierro: Este tipo de aleaciones se pueden clasificar a su vez en los siguientes grupos: • Aquellas que se utilizan para aleaciones reforzadas por soluciones de base níquel (de 40 a 80% Ni) • Aquellas otras que se utilizan para aleaciones reforzadas por precipitación de base níquel (de 40 a 90% Ni). Se crearon principalmente para soportar con garantías el servicio en ambientes altamente corrosivos y de gran exigencia. La mayoría de este tipo de aleaciones poseen buena resistencia a la oxidación, y algunas presentan una resistencia mecánica útil hasta una temperatura de 1093 ºC. - Aleaciones pulvimetalúrgicas: Este tipo de aleaciones son reforzadas por: • Dispersión en base níquel (de 78 a 98% Ni), y • Dispersión de óxido (ODS) ligadas mecánicamente en base níquel (de 69 a 80% Ni).