Un descubrimiento sorprendente podría cambiar la forma en que la industria utiliza el níquel

08.08.2019

Mengying Liu, Texas A&M University

Esta es una imagen SEM de la superficie corroída de Ni.

El níquel es uno de los elementos más abundantes en la tierra. Es duro, pero maleable, magnético a temperatura ambiente, y un conductor relativamente bueno de electricidad y calor. Más notablemente, el níquel es altamente resistente a la corrosión, lo que permite una variedad de usos por parte de la industria.

Sin embargo, un sorprendente descubrimiento realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Texas A&M ha descubierto que el níquel no sólo se corroe, sino que lo hace de una manera que los científicos menos esperaban.

El equipo fue dirigido por el Dr. Michael Demkowicz, profesor asociado y director de posgrado del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, y director del Centro de Excelencia en Investigación de Sólidos Deformados Dinámicamente de la Universidad de Texas A&M.

Su trabajo fue publicado en la revista Physical Review Materials de la American Physical Society en un artículo titulado "Preferential Corrosion of Coherent Twin Boundaries in Pure Nickel Under Cathodic Charging".

Una observación sorprendente

Como un rompecabezas terminado, los materiales están hechos de piezas entrelazadas. Microscópicamente, el níquel está hecho de agregados de cristales o granos pequeños y bien empaquetados.

La corrosión ataca preferentemente las juntas, o "límites", entre estos granos. Este fenómeno, conocido como corrosión intergranular, es un tipo de descomposición localizada que ocurre a nivel microscópico, que apunta a la descomposición de los materiales en los bordes de cada uno de estos límites, en lugar de en la superficie externa del material. Como tal, debilita el material desde adentro hacia afuera.

Hasta ahora, los científicos pensaban que un tipo especial de límite, conocido como un límite gemelo coherente, era resistente a la corrosión. Sorprendentemente, el equipo descubrió que casi toda la corrosión en sus experimentos ocurrió precisamente en estos límites.

Los límites gemelos coherentes son áreas en las que el patrón de estructura interna del material forma una imagen espejo de sí mismo a lo largo de un borde compartido. Ocurren cuando las formaciones cristalinas a ambos lados de una frontera atómica se alinean sin desorden ni desorden. Estos tipos de límites ocurren naturalmente durante la cristalización, pero también pueden ser el resultado de la influencia mecánica o térmica.

"El níquel puro es mayormente resistente a la corrosión. Pero cuando lo cargamos en el lado catódico (pasivo y de menor energía), que es aún menos probable que se corroa, sorprendentemente, vimos zanjas de corrosión visibles en límites gemelos coherentes", dijo Mengying Liu, estudiante de posgrado del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Texas A&M y primer autor del artículo. "Este hallazgo ayudará a los ingenieros a predecir dónde es más probable que comience la corrosión. Incluso puede llevar a la producción de metales que se corroen menos".

Una mejor comprensión

La investigación del equipo no sólo proporciona a los ingenieros una visión vital de los materiales que a menudo se utilizan en situaciones que requieren resistencia a la corrosión, sino que también ofrece una nueva perspectiva con respecto a la corrosión intergranular a lo largo de límites gemelos coherentes.

Durante años, los investigadores han operado bajo el supuesto de que las fronteras gemelas coherentes resisten la corrosión. Incluso han trabajado para crear metales que tienen más de estos límites en un esfuerzo por reducir la corrosión.

"Este hallazgo toma décadas de suposiciones sobre la corrosión de los metales y los hace caer de cabeza", dijo Demkowicz. "En un esfuerzo por reducir la corrosión, la gente ha estado haciendo metales que contienen tantos límites gemelos coherentes como sea posible. Ahora toda esa estrategia tendrá que ser reconsiderada".

Demkowicz cree que el conocimiento científico proporcionado por este estudio puede ser aún más importante que sus aplicaciones tecnológicas. "Resulta que el razonamiento que previamente nos llevó a creer que los límites gemelos coherentes son resistentes a la corrosión tiene fallas", dijo. "Este trabajo proporciona pistas sobre cómo mejorar nuestra comprensión fundamental de la corrosión del metal."

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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