ALGUNS ASPECTOS DA PREPARAÇÃO ELETROQUÍMICA DE LIGAS DE La-Ni EM MEIO DE CLORETOS FUNDIDOS
ALGUNS
ASPECTOS DA PREPARAÇÃO ELETROQUÍMICA DE LIGAS DE
La-Ni EM MEIO DE CLORETOS FUNDIDOS
Cristiane Dias(PG) e Elisabete Jorge Pessine(PQ)
Grupo de Sais Fundidos, Departamento de Engenharia de Materiais
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares – IPEN/CNEN – SP
e-mail: cdias@net.ipen.br // epessine@net.ipen.br
palavras-chave: sais fundidos, lantânio-níquel, eletrodeposição
1. Introdução.
Os metais de terras-raras e suas ligas possuem propriedades físico-químicas que permitem a sua utilização como materiais magnéticos, magnéticos-ópticos, supercondutores, armazenadores de hidrogênio, etc.
Entre as ligas denominadas de HAA (hydrogen absorption alloys), podem-se destacar as ligas La-Ni, de elevada capacidade de armazenagem de hidrogênio. Estas ligas podem ser obtidas por via eletroquímica em alta temperatura, com vantagens frente aos métodos tradicionais de fusão à arco ou sputtering, tais como: melhor resistência mecânica, elevada pureza e maior capacidade de absorção de hidrogênio. A interdifusão dos átomos eletrodepositados com os do substrato é a responsável por estas características(1).
O objetivo do trabalho é estudar o comportamento eletroquímico do sistema, estabelecendo as condições necessárias para a obtenção de lantânio e suas ligas em meio de uma mistura fundida de LaCl3 anidro-NaCl-KCl(1:1) fundidos, sobre eletrodos de Mo e Ni. Foram utilizados métodos eletroanalíticos de acompanhamento do processo: a voltametria cíclica, a cronopotenciometria e deposição galvanostática, no intervalo de temperaturas entre 700 oC e 800 oC.
2. Experimental.
O soluto foi obtido através da cloração do La2O3 99,9% (Aldrich), e de sua posterior desidratação, através de aquecimento lento sob fluxo HCl/Ar, até 300oC.
O solvente acondicionado num cadinho de grafita foi desidratado no interior da célula eletrolítica, em aço inoxidável AISI 316L, recebendo posteriormente o soluto para fusão a 658 oC(2).
Os eletrodos de trabalho: fios e chapas de níquel e de molibdênio foram tratados de forma usual. O eletrodo de referência é o de Ag/AgCl em NaCl-KCl (1:1), com membrana de Al2O3; e como contra-eletrodo, o cadinho de grafita.
3. Resultados.
Na figura 1(a, b) está mostrada a influência da variação da temperatura sobre os voltamogramas cíclicos obtidos na redução dos íons de lantânio sobre Ni e Mo. Há uma acentuada interferência da eletrodeposição dos íons K+ sobre o Ni, que limitam catodicamente o sistema (Ni e Mo); picos K’/K, sobre os picos 3, 2 e 1 que correspondem à formação e posterior dissolução dos compostos intermetálicos formados entre o lantânio e o níquel e os picos L’/L à redução/reoxidação do íon de terra-rara. O mesmo comportamento é observado sobre o Mo, afetando somente a oxi-redução do par K/K+, uma vez que não há a formação de ligas ou compostos intermetálicos entre molibdênio e lantânio.
Há
uma mudança na cinética dos processos, que altera o
espaço voltamétrico sendo este o mesmo comportamento
que se observa com o aumento da velocidade de varredura dos
potenciais.
Figura 1. Voltamogramas cíclicos com eletrodos de Ni (a) e Mo (b) (área:0,31cm2) em NaCl-KCl(1:1) e 0,5M em LaCl3, a 20 mV s-1.
Nos
cronopotenciogramas da figura 2 pode-se observar que, para o Ni, a
interação do substrato com os íons La3+
tem início a -1,0V; nos patamares a, b, c e d; a 50 e 100 mA
cm-2. Porém aplicando maiores densidades de
corrente, como a 200 mA cm-2, observa-se apenas um patamar
correspondente à redução do K. Para o Mo, a
redução dos íons de lantânio ocorre em
potenciais muito próximos do K, obtendo-se assim apenas o
patamar a.
Figura 2. Cronopotenciogramas com eletrodos de Ni e Mo, em NaCl-KCl (1:1) e 1,0 M de LaCl3, a 700oC.
4. Conclusões.
Há formação
de fases distintas de intermetálicos entre o La
eletrodepositado e o Ni. O lantânio é reduzido sobre de
Mo e Ni, em uma única etapa de três elétrons,
segundo a reação: La3++
3e-
La.
5. Referências Bibliográficas.
KURODA, K.; YAMAMOTO, H. Molten Salt Forum Vols. 5-6, 1998, p. 367-370.
(2) DIAS, C.; PESSINE, E.J. VI International Conference on Hydrogen Materials Science & Chemistry of Metal Hydrides, September 2-8, 1999, Ukraine.