Hemos recibido algunas preguntas sobre el uso de metal líquido o aleaciones de indiolíquido a temperatura ambiente que contiene indio y galio, y su reacción con el acero inoxidable.
Muchos científicos buscan activamente un material líquido estable y termoconductor que sustituya al NaK. Nuestra hoja de datos sobre los metales líquidos indio/galio indica que son corrosivos para muchos metales. ¿Reaccionarán los metales líquidos indio y galio(Indalloy 51E) con el acero inoxidable?
He aquí la respuesta de nuestro metalúrgico, Bob Jarret:
Respuesta corta:
Las aleaciones de galio se han probado como sustitutas de los metales líquidos NaK para las vasijas de los reactores y han funcionado aceptablemente hasta ~600°C. También se utilizan en interruptores con electrodos de acero inoxidable sumergidos (el elemento de ruptura suele ser de tántalo para reducir los daños por arco). No creo que se produzca ningún desgaste en los componentes inoxidables a las temperaturas utilizadas para la aplicación de Indalloy 51E.
Respuesta larga:
Cualquier metal líquido mojará otra superficie metálica limpia. En las interacciones prácticas, las finas capas de oxígeno, nitrógeno y carbono suelen bastar para impedir la humectación (la ciencia de la química de superficies y los fundentes se ha desarrollado para superar estos problemas).
Las aleaciones de galio son capaces de romper esta capa superficial sin fundente. De este modo, el metal de base y la aleación líquida entran en contacto íntimo. Si el metal base tiene una solubilidad apreciable en galio, se disolverá. La velocidad está limitada por el transporte de masa del sólido a la aleación líquida. La temperatura, la turbulencia y la solubilidad del galio en el metal afectan a la velocidad.
Si la temperatura de la exposición es lo suficientemente caliente, los elementos de acero inoxidable comenzarán a disolverse en la aleación. La turbulencia en la superficie de la aleación rompe la capa límite de difusión, como cuando se agita para disolver el azúcar en el café. Hasta ~400-600°C, el hierro, el cromo y el níquel del acero inoxidable son mutuamente insolubles con el galio (como ocurre con los elementos refractarios tantalio, wolframio, molibdeno, circonio, titanio, etc.). Por encima de esta temperatura, los elementos del acero inoxidable empiezan a disolverse en el galio.
El aluminio se encuentra en el mismo Grupo Periódico que el galio y ambos tienen amplios intervalos de disolución: ~20% de galio es soluble en aluminio sólido y ~1% de aluminio se disuelve en galio en su punto de fusión. Cuando las aleaciones de galio entran en contacto con el aluminio, prácticamente ninguna barrera de difusión impide que el galio desplace al aluminio en el sólido y se convierta en una amalgama Al-Ga.
