Caracterización de la oxidación de CuxNi1-x por DSC

M D L A CANGIANO; M.R ESQUIVEL

Villa de Merlo

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

Asociación Física Argentina

Introducci´on: Las aleaciones CuxNi1-x tienen interesantes propiedades mec´anicas y qu´ımicas que las hacendeseables para numerosas aplicaciones tecnol´ogicas [1]. Entre estas propiedades, es notable su resistencia a agentesreductores y oxidantes en diversos ambientes [1]. Las atm´osferas con contenido de ox´ıgeno (aire) en caliente (Tmayores a 100 C) puede considerarse como severamente agresivas en funci´on de la aplicaci´on en la cual se usa,tales como salidas de exclusas de vapor o turbinas accionadas por gases, lo cual har´ıa deseable un recubrimientodel material estudiado en este tipo de dispositivos. En este trabajo, se analiza la resistencia de la aleaci´on ala formaci´on de su(s) ´oxidos y se estudia la cin´etica de formaci´on de los mismos por calorimetr´ıa diferencialde barrido (DSC). El objetivo de este trabajo es la caracterizaci´on preliminar de los par´ametros cin´eticos ytermodin´amicos de la formaci´on de ´oxidos (mixtos o simples) a partir de aleaciones CuxNi1-x y su relaci´on consu resistencia qu´ımica en presencia de atm´osferas agresivas. Experimental: Se obtuvieron muestras de CuxNi1-xpor el m´etodo del citrato/gel [2], utiliz´andose una relaci´on molar citrato/metal (C/M) igual a 0,73 a pH = 1.Las muestras, de aproximadamente de 10 mg de masa, fueron analizadas por Calorimetr´ıa diferencial de Barrido(DSC) utilizando un calor´ımetro 2970 TA Instruments. Las mediciones fueron realizadas en aire estanco en unrango de temperatura ambiente a 550 C para velocidades de calentamiento entre 2 oC/min con celda est´andar decomportamiento adiab´atico. Resultados y Discusi´on: Las mediciones de DSC fueron obtenidas a baja velocidadde calentamiento para favorecer las condiciones termodin´amicas de equilibrio. La curva de calorimetr´ıa de lamuestra con una composici´on CuxNi1-x obtenida por el m´etodo de citrato/gel tiene el inicio (on-set) a 150 Cy el fin (off-set) a 537 C. La misma presenta cuatro picos caracter´ısticos correspondientes al menos a cuatroeventos globales exot´ermicos de intensidad variable. Las temperaturas m´aximas de cada evento ocurren a 227,350, 420 y 455 C. Estos eventos t´ermicos son atribuidos a la formaci´on de ´oxidos en el sistema Cu-Ni. El c´alculodel cambio de calor (?Q) experimental para esta reacci´on fue calculado a partir de la integral de la curva de calorevolucionado en el sistema. El valor obtenido para la suma de los tres eventos t´ermicos es 152 kJ/mol. Este valores aproximadamente similar al calculado para la formaci´on de CuO (155 -151) kJ/mol Cu en el rango de 100 a 600C. Para una muestra de composici´on Cu0.52N0.48 la curva calorim´etrica tiene el inicio a 175 C y el fin a 521 C.La curva presenta al menos tres eventos exot´ermicos caracter´ısticos con intensidades diferentes con temperaturasm´aximas correspondientes a 335, 385 y 362 C. El c´alculo del ?Q experimental para el sistema equivale a unvalor de 147 kJ/mol. Experimentalmente, es un valor similar al de la curva anterior. Este valor es sensiblementeinferior al que corresponder´ıa si ambos componentes se hubieran oxidado individualmente para obtener una mezclacompleta de sus ´oxidos estables (CuO + NiO). El an´alisis de los datos estructurales obtenidos de las muestrasser´a utilizado para verificar las identidades formadas por la interacci´on de la aleaci´on con ox´ıgeno. Conclusiones:En este trabajo, se presenta un an´alisis preliminar de la resistencia t´ermica de aleaciones CuxNi1-x obtenidas porel m´etodo del citrato/gel. Se determinaron los rangos y temperaturas caracter´ısticas de reacci´on. La oxidaci´onde las aleaciones ocurre de forma compleja con al menos 4 eventos caracter´ısticos de naturaleza exot´ermica. Losvalores reportados para la evoluci´on t´ermica son similares a los de la oxidaci´on individual de Cu. El an´alisis delos datos estructurales permitir´a verificar la hip´otesis 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 delos A. Cangiano, M.W. Ojeda. M.C. Ruiz, Mat. Char., 101, (2015), 40-48. Agradecimientos: Se agradece aANPCyT (PICT 0092-2011) y UNComa (PI O4/B189) por financiamiento parcial.