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Níquel

Níquel


  • Este material, que é um metal definido desde branco prateado, até um tom de cinza claro tem como principal característica sua alta resistência a corrosão e oxidação, e ainda por manter suas características tanto físicas quanto mecânicas inalteradas mesmo em temperaturas extremamente altas. Pertencente ao grupo VII da tabela periódica este elemento é considerado de transição tendo como símbolo químico Ni e número atômico 28. Algumas características também importantes sobre ele é que possui, na escala de Mohs, uma dureza de 3,5-4 e também uma massa específica de 8,5 g/cm³.


  • Extraído de dois tipos de solos, os lateríticos e sulfetados o níquel é encontrado no estado sólido e normalmente junto ao a outros minerais como ferro, cobre, cobalto e outros. Mesmo que 70% das reservas de níquel estejam dispostas na forma laterítica, somente 40% da produção provem desta fonte, isso por que neste caso é destinada, em sua maioria, a produção de ferroníquel, material este que é usado diretamente na produção do aço.Também dos lateríticos são produzidos níquel para fusão, já os sulfetos são usados para a produção do níquel de alta pureza(high-grade). Podemos ressaltar também que pode-se encontrar níquel em uma liga metálica com ferro em meteoritos.


  • Apresentando uma resistividade de 6,99x10^-8 é condutor de eletricidade e calor, dúctel, e mesmo não podendo ser laminado, forjado facilmente ou mesmo polido por seu caráter ferro magnético, é considerado também maleável. Usado em larga escala com o objetivo de proteger diversos materiais de danos e corrosões, é usado em recipientes de armazenamento de derivados do petróleo, o que caracteriza também uma baixa permeabilidade.

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  • Assim como o zinco e o ferro, o níquel também deve estar presente na dieta humana,no entanto, quando em excesso pode causar diversos problemas. Operários que trabalham diariamente com esse elemento, como em refinarias e indústrias de processamento relataram problemas graves, por exemplo, bronquite crônica, diminuição da função pulmonar além de câncer nos pulmões. A Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (da sigla em inglês IARC) classificou o níquel e suas ligas como cancerígenos ao ser humano.


Aplicações


  • Caracterizado por sua alta resistência a corrosão, o níquel tem muitas e variadas aplicações. Aproximadamente 65% da produção deste material é destinada a formação do aço inoxidável justamente devido a seus atributos que aumentam muito a durabilidade dos materiais aos quais se junta.


  • Como as ligas de níquel sofrem menos expansão térmica que outras ligas( por exemplo as ferrosas austeníticas) uma boa aplicação para este tipo de material são turbinas de jatos uma vez que estes são projetados com pouca tolerância dimensionais, e além disso as ligas utilizadas por terem uma baixo coeficiente de dilatação térmica ainda ajudam a diminuir a ocorrência de fadiga térmica e empenamento, aumentando por sua vez a vida útil do material.


  • Se tratando agora da dureza do níquel, uma aplicação também muito importante é em turbinas de foguetes que além de tirarem proveito do baixo coeficiente de dilatação térmica das ligas de níquel também aproveitam da excepcional resistência mecânica em temperaturas extremas.


  • Assim devido a essas propriedades principais o níquel é utilizado em diversas áreas como: veículos espaciais em geral, reatores nucleares, submarinos, usinas termoelétricas.


                                                                                                   
                                                                                                Figura 1. Exemplo Aplicação.


Engenharia Elétrica


  • Uma aplicação para esse meio é relacionada ao uso de níquel-cromo já que, como resiste muito bem ao calor, é muito utilizado em equipamentos elétricos como torradeiras, fornos elétricos, e resistências em geral.
  • Também é cogitado o uso de nitinol (liga de níquel e ferro) para geração de energia através do uso de sua memória de forma.


Gerador de Energia:

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Ligas


  • As ligas provenientes de níquel são muito utilizadas já que proporcionam uma gama única de propriedades que não são encontradas nos metais de forma isolada. Como dito anteriormente este tipo de material pode ser encontrado em diversos lugares, desde de estruturas de turbinas a gás e motores até resistências, geradores de energia e aquecedores.


  • Exemplos de Ligas de Níquel:


*Alnico: feita de ferro níquel, dentre outros elementos, esta é utilizada como ímã. Uma característica marcante para este material é justamente a sua indução magnética altamente superior a de ímãs naturais conseguindo levantar quase 1000 vezes o seu próprio peso. Aplicações: Alto-falante, motores elétricos e geradores de pequeno porte.



*Nitinol-55: composta por níquel e ferro é caracterizada principalmente por apresentar um fenômeno chamado de memória de formato que permite a esse material, quando deformado, voltar a forma anterior desde de que seja aquecido para isso.


Experiência: [3] 


*Monel: liga feita da combinação de níquel com cobre e devido a sua alta resistência a corrosão é muito utilizada na indústria química e na construção naval, sobretudo por resistir muito bem ao desgaste promovido pela água salgada.



*Nicrom: ou liga de níquel - cromo suporta muito bem o calor e devido a isso é muito utilizado em resistências elétricas, fornos e torradeiras.


Mais exemplos: [4]

Curiosidades


  • Estima-se que desde 3500 anos antes de Cristo o ser humano já tinha conhecimento sobre o níquel.


  • Monel, um tipo de liga de níquel, é uma marca registrada de uma empresa privada.



  • Menos de 23% da produção mundial de níquel é destinada a fabricação de moedas.


  • Descoberto pela Agência Espacial Européia, o buraco negro denominado 4U1630-47 libera no universo jatos de ferro e níquel a uma velocidade de 700 milhões de quilômetros por hora.



Resumo


  • É um metal cinzento claro, com propriedades ferromagnéticas. Puro, é usado em forma gasosa em tubos e para revestimentos de metais de fácil oxidação. É resistente a sais, gases, materiais orgânicos sendo porém sensível à ação do enxofre. Aquecido ao ar, não reage com o mesmo até 500 graus Celsius. Assim, seu uso está difundido na indústria química, particularmente em aplicações sobre o ferro, pois ambos têm o mesmo coeficiente de dilatação e temperatura de fusão.


  • A deformação a quente é processada a 1100oC, devido à sua elevada dureza. Freqüentemente, porém, essa deformação é feita a frio, permitindo obter fios de até 0,03mm de diâmetro. O niquel se caracteriza ainda por uma elevada estabilidade de suas propriedades mecânicas, mesmo a temperaturas bem baixas. Magneticamente, o níquel pode ser magnetizado fracamente, não sendo mais magnético acima de 356oC (temperatura de Curie).


  • Seu uso resulta assim para fios de eletrodos, anodos, grades, parafusos, etc. É de difícil evaporação no vácuo. A emissão de elétrons é elevada pelo acréscimo de cobre até 3,5%. Fios de níquel podem ser soldados a outros de cobre sem problemas. Nas lâmpadas incandescentes, fios de níquel são usados como alimentadores do filamento de tungstênio (W) devido ao seu comportamento térmico. O seu elevado coeficiente de temperatura o recomenda para termômetros resistivos. Encontramos seu uso nos acumuladores de Ni-Cd e nas ligas de Ag-Ni para contatos elétricos. Aliás, todas as ligas de níquel se identificam por serem resistentes, mecanicamente, e contra a corrosão e por suportarem bem o calor. Sua presença em ligas Ni-Cu já altera a cor típica do cobre, tornando-se praticamente igual à prata com 40% de Ni.


  • A condutividade elétrica do cobre cai rapidamente na presença do níquel, chegando ao seu valor mínimo a 50% de Ni. Assim, ligas de níquel são adequadas na fabricação de resistores, a exemplo do Konstantan. Monel, e outros. A liga Ni - Cr (ou nicrom), eventualmente com pequenos acréscimos de ferro manganês, suporta bem, em particular, o calor, reduzindo a possibilidade de oxidação do níquel, sobretudo acima dos 900oC. Outro setor onde o níquel é usado é o dos termoelementos, em substituição ao par platina - platina-sódio, para temperaturas até 1200oC. Combinado com o ferro, leva a liga magnéticas apropriadas.


  • Além das aplicações e funcionalidades explicitadas logo acima também podemos dar destaque a outras áreas como a de construção naval, onde o uso da liga monel(níquel-cobre) é utilizada largamente devido a dificuldade quase extrema deste material sofrer corrosão em contato principalmente com a água do mar. A indústria espacial também representa uma fatia razoável dos utilizadores das ligas de níquel principalmente por que algumas dessas ligas são de grande resistência a choques mecânicos e em altas temperaturas, fator de grande importância nesta área.


  • Outro processo que também merece destaque é o da galvanização, procedimento este que quando feito a partir do uso do níquel garante uma maior vida útil ao material que se deseja preservar, reduzindo custos de manutenção e troca. Isso por que o níquel como dito anteriormente, sofre desgaste de pouquíssimos materiais ( a exemplo do enxofre) o que da garantia maior de durabilidade se este material não entra em contato frequente com os que lhe podem desgastar.


Para Leitura





Referência bibliográfica









Disponível em “http://3.143.69.156/wiki/index.php?title=Níquel&oldid=29595”