Serie Metalli: NICHEL

 Didattica, Materiali, Noi Scrittori
Feb 182018
 
NICHEL
DATI CONFIGURAZIONE
PENTLANTIDE ASPETTO

Il nichel è un elemento relativamente abbondante costituendo circa lo 0,01% della crosta terrestre. Ha simbolo chimico Ni e numero atomico 28.

Impiegato già da alcuni millenni in lega con il ferro e il rame, fu isolato per la prima volta come un nuovo elemento dallo svedese A.F. Cronstedt in un minerale di rame chiamato volgarmente kupfer-nickel.

Il nichel si ritrova in forma elementare soltanto nelle meteoriti ma, combinato con altri elementi, è piuttosto diffuso sulla crosta terrestre in minerali come la garnierite, la millerite, la niccolite, la pentlandite e la pirrotite.

Impianto di estrazione di minerali nicheliferi

I minerali solfurici, come la pentlandite e la pirrotite nichelifera, vengono generalmente fusi in un altoforno e trasportati in forma di lingotti di solfuro di rame e nichel alle raffinerie, dove il nichel viene estratto.

La maggior parte del nichel viene estratto in Canada, in particolare nella regione del Québec dove nel 1957 fu scoperto un ricchissimo deposito. Cuba, i paesi dell’ex Unione Sovietica, la Cina e l’Australia restano comunque importanti produttori.

PROPRIETA’

Le principali proprietà del Nichel sono:

  • colore grigio chiaro, assai lucente dopo lucidatura;
  • ottima resistenza agli agenti atmosferici (passivazione) e alle soluzioni alcaline;
  • buona resistenza alla trazione;
  • buona saldabilità;
  • buona estrudibilità;
  • ferro-magnetico;
  • duttile;
  • malleabile;
  • lucidabile.
LEGHE

Miscelando il nichel con altri metalli, è possibile realizzare numerose leghe. Le più importanti sono:

  • acciaio inox austenico (acciaio contenente nichel e cromo);
  • acciaio duplex (acciaio con cromo, nichel e molibdeno);
  • alnico (lega ferromagnetica di ferro, alluminio, nichel e cobalto);
  • cupronichel (rame e nichel);
  • superleghe base nichel (nichel e agenti leganti);
  • leghe a memoria di forma (nichel, titanio).
IMPIEGHI

Il nichel è usato principalmente nella preparazione delle leghe. Le proprieta’ principali delle leghe del nichel sono resistenza meccanica, duttilità, resistenza alla corrosione ed al calore.

Acciao Inox austenico:

  • pentole e servizi domestici;
  • finiture architettoniche.

Acciaio duplex:

  • scambiatori di calore;
  • macchine per movimentazione dei materiali.

Alnico:

  • Magneti permanenti.

Cupronichel:

  • impianti di dissalazione e condensatori marini;
  • chiglie delle navi;
  • piattaforme petrolifere.

Superleghe:

  • turbine a reazione.

Leghe a memoria di forma:

  • fili e molle (Flexinol), pistoni per uso meccanico o antenne paraboliche;
  • montature per occhiali;
  • ambito spaziale (azionamenti per le parti movibili dei satelliti);
  • ambito medicale (cateteri, apparecchi ortodontici, protesi);
  • automobilistico (valvole, impianti di condizionamento);
  • idraulico (regolazione automatica dell’acqua).

Oltre all’utilizzo nelle leghe il nichel trova importante impiego come rivestimento (nichelatura) capace di conferire notevoli proprietà al manufatto finale:

  • resistenza alla corrosione;
  • miglioramento dell’attrito;
  • resistenza all’usura;
  • aumento della durezza superficiale;
  • brasatura con leghe stagno-piombo;
  • ulteriori rivestimenti con metalli preziosi.
Monete Pentole Pile
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Alunno/i autore/i dell’articolo:
LARA PASTORINA
Classe e Anno: Argomento di Riferimento:
Prima I – 2017/18 METALLI

LE BATTERIE CHE NON ESPLODERANNO MAI

 Energia
Feb 082016
 

Batterie esplosive01

Le batterie sono sicuramente il tallone di Achille di tutte le apparecchiature elettriche e soprattutto degli smartphone. Tutti i produttori stanno investendo e cercando soluzioni in grado di garantire ai loro dispositivi una maggiore durata e autonomia, consci che chi raggiungerà per primo l’obiettivo acquisirà prestigio e un’enorme fetta di mercato.

Ma la durata è solo uno dei problemi delle batterie di dispositivi elettronici. Infatti, i componenti chimici con cui sono realizzate, possono causare alcune volte l’esplosione delle stesse con gravi conseguenze sia per il dispositivo che per l’utilizzatore.

I ricercatori dell’Università di Stanford stanno sviluppando in questi giorni una tecnologia che mira proprio a garantire un maggiore sicurezza a protezione degli utenti.

Lo studio è condotto sulle normali batterie agli ioni di litio, quelle utilizzate in tutti i dispositivi, composte da due elettrodi e da un gel elettrolita che trasporta le particelle tra i due poli.

In una normale batteria, una accidentale foratura o un sovraccarico, possono provocare un aumento della temperatura fino a oltre i 150°C e l’elettrolita innescare un’esplosione. I ricercatori di Stanford hanno trovato una soluzione ingegnosa ricorrendo alle nano-tecnologie e al miracoloso grafene. Una pellicola di polietilene elastico, viene rivestita con particelle di grafene e nichel e avvolge tutto il corpo della batteria. La pellicola, collegata con uno degli elettrodi consente il passaggio della corrente solo quando le particelle di nichel e grafene si toccano tra di loro. Ma a causa di un corto circuito o di un sovraccarico, la temperatura aumenta e superati i 70°C il polietilene si espande. Le particelle finiscono per allontanarsi tra di loro e non toccandosi più, spengono di fatto la batteria.

Batterie esplosive02

Non appena questa si raffredda, la pellicola plastica si contrae riportando le particelle di nichel e grafene a contatto, riaccendendo la batteria.

Il valore di espansione della pellicola, può essere modificato i base al tipo di polimero utilizzato e al numero di particelle inserite.

L’ulteriore vantaggio deriva dalla reversibilità del sistema. Infatti, altri sistemi già sviluppati in passato consentivano lo spegnimento della batteria prima del raggiungimento dei 150°C, però rendevano la batteria inutilizzabile. Questo approccio consente invece di continuare ad utilizzare la batteria anche dopo diversi cicli di stop garantendo una lunghissima durata alle stesse.

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