Caracterización de la oxidación de CuxNi1-x por DSC

M D L A CANGIANO; M.R ESQUIVEL

Villa de Merlo, San Luis

Congreso; 100a Reunión Anual de la Asociación Física Argentina; 2015

Asociación Física Argentina

Introducción:Las aleaciones CuxNi1-x tieneninteresantes propiedades mecánicas y químicas que las hacen deseables paranumerosas aplicaciones tecnológicas  [1]. Entre estas propiedades,es notable su resistencia a medios ácidos, alcalinos y a agentes reductores yoxidantes en diversos ambientes [1]. Debido a estascaracterísticas, las aleaciones CuxNi1-x  son deseadas en la producción de componentesque son expuestos a atmósferas agresivas [1].Las atmósferas con contenido de oxígeno (aire) encaliente (T > 100 °C) puede considerarse como severamente agresivas enfunción de la aplicación en la cual se usa, tales como salidas de exclusas devapor o turbinas accionadas por gases, lo cual haría deseable un recubrimientodel material estudiado en este tipo de dispositivos. En esesentido, en este trabajo, se analiza la resistencia de la aleación a laformación de su(s) óxidos y se estudia la cinética de formación de los mismospor calorimetría diferencial de barrido (DSC). El objetivo de este trabajo es la caracterizaciónpreliminar  de los parámetros cinéticos y termodinámicos de la formación de óxidos(mixtos o simples) a partir de aleaciones CuxNi1-x  y su relación con su resistencia química enpresencia de atmósferas agresivas. Experimental:Se obtuvieron muestras deCu1-xNix por  el métododel citrato/gel  [2], utilizándose unarelación molar citrato/metal (C/M) igual a 0,73 a pH @ 1. Las muestras, de masa  @ 10 mg,  fueronanalizadas por Calorimetría diferencial de Barrido (DSC) utilizando uncalorímetro 2970 TA Instruments. Las mediciones fueron realizadas en aireestanco en un rango de temperatura ambiente a 550 °C para velocidades decalentamiento entre 2 ºC/min con celda estándar de comportamiento adiabático. Resultados y Discusión:Las mediciones de DSC fueron obtenidas a bajavelocidad de calentamiento para favorecer las condiciones termodinámicas deequilibrio. La curva de calorimetría de la muestra con una composición Cu0,45Ni0,55 obtenida por el método decitrato/gel tiene el inicio (on-set) a 150 ± 2 ºC y el fin (off-set) a 537 ± 2ºC. La misma presenta cuatro  picoscaracterísticos correspondientes al menos a cuatro eventos globales exotérmicosde intensidad variable. Las temperaturas máximas de cada evento ocurren a  227, 350, 420 y 455 ± 1 ºC.  Estos eventos térmicos son atribuidos a laformación de óxidos en el sistema Cu-Ni. El cálculo del cambio de calor (∆Q)experimental para esta reacción fue calculado a partir de la integral de lacurva de calor evolucionado en el sistema. El valor obtenido para la suma delos tres eventos térmicos e152 ± 2 kJ/mol. Este valor es aproximadamentesimilar al calculado para la formación de CuO (155 -151) kJ/mol Cu en el rangode 100 a 600 °C. Para una muestra de composición Cu0.52Ni0.48 la curva calorimétrica tiene elinicio a 175 ± 2 °C y el fin a 521 ± 2°C. La curva presenta al menos treseventos exotérmicos característicos con intensidades diferentes contemperaturas máximas correspondientes a 335, 385 y 362 ± 2 °C. El cálculo del∆Q experimental para el sistema equivale a un valor de 147 ± 2 kJ/mol.Experimentalmente, es un valor similar al de la curva anterior. Este valor essensiblemente inferior al que correspondería si ambos componentes se hubieranoxidado individualmente para obtener una mezcla completa de sus óxidos estables(CuO + NiO). El análisis de los datos estructurales obtenidos de las muestrasserá utilizado para verificar las identidades formadas por la interacción de laaleación con oxígeno.Conclusiones:En este trabajo, sepresenta un análisis preliminar de la resistencia térmica de aleaciones Cux-Ni1-xobtenidas por el método del citrato/gel. Se determinaron los rangos ytemperaturas características de reacción. La oxidación de las aleaciones ocurrede forma compleja con al menos 4 eventos característicos de naturalezaexotérmica. Los valores reportados para la evolución térmica son similares alos de la oxidación individual de Cu. El análisis de los datos estructuralespermitirá verificar la hipótesis planteada para este sistema reactivo.Referencias: [1] S.K. Ghosh, A.K. Grover,G.K. Dey, M.K. Totlani,  Surf. Coat. Technol., 126,  (2000) ,48?63.[2] A. Carreras, M de los A.Cangiano, M.W. Ojeda. M.C. Ruiz, Mat. Char., 101,(2015), 40-48.Agradecimientos:Se agradece a ANPCyT (PICT 0092-2011) y UNComa (PIO4/B189) por financiamiento parcial.