El hidruro de níquel es una aleación de níquel e hidrógeno cuyo contenido de hidrógeno es del 0,002% en peso.
El hidrógeno actúa como un agente de endurecimiento del níquel al evitar el deslizamiento de las dislocaciones en la red cristalina . Al variar la concentración de hidrógeno y su forma en el hidruro (precipitado), se controlan propiedades como dureza , ductilidad y resistencia a la tracción de la aleación. Un aumento en la concentración de hidrógeno en el hidruro puede hacerlo más duro que el propio metal, pero al mismo tiempo se vuelve menos dúctil. Esta pérdida de ductilidad se debe a la aparición de grietas que mantienen puntos duros por la pérdida de elasticidad introducida por el hidrógeno ya la aparición de huecos por descomposición del hidruro. Esta fragilización del níquel por hidrógeno se convierte en un problema cuando se utiliza en turbinas de alta temperatura.
En el estrecho rango de concentraciones de hidrógeno en el que se forma el hidruro de níquel, solo se forman unas pocas estructuras con propiedades muy diferentes. A temperatura ambiente, el níquel es estable en la estructura cúbica centrada en las caras (cfc) denominada alfa-Ni. Es un metal blando que se disuelve sólo muy pequeñas cantidades de hidrógeno, del orden de 0,002 % en peso a 1455 ° C y sólo 0.000 05 % en 25 ° C . La solución sólida que mantiene la estructura cfc del cristal se llama fase alfa. A 25 ° C , se requiere una presión de 6 kbar de hidrógeno para que se disuelva en el níquel β. Este hidrógeno se libera si la presión cae por debajo de 3,4 kbar.
Las moléculas de hidrógeno se disocian en la superficie del níquel y los átomos resultantes se unen fuertemente a esta superficie.
La disociación del hidrógeno está controlada por una barrera energética. En la superficie del Ni (111) la altura de la barrera es de 46 kJ / mol, mientras que en el Ni (100) es de 52 kJ / mol. La superficie (110) del níquel tiene la energía de activación más baja, 36 kJ / mol , para la disociación del hidrógeno. La capa de hidrógeno adsorbida en la superficie se libera por calentamiento. Ni (111) pierde su hidrógeno para temperaturas entre 20 y 360 K y Ni (110) para temperaturas entre 230 y 430 K.
Para disolverse en níquel, los átomos de hidrógeno adsorbidos deben atravesar la superficie del cristal. Son las moléculas ambientales las que por impacto las hacen atravesar la superficie. La energía de activación de disolución es de 100 kJ / mol.
A una presión de hidrógeno de 600 MPa, se forma una fase distinta de hidruro de níquel que también se puede producir mediante un proceso electrolítico. El cristal resultante, el β-hidruro, tiene una estructura cúbica centrada en las caras (cfc). La proporción de los números de átomos de hidrógeno y níquel alcanza uno, con el hidrógeno distribuido en sitios octaédricos. La densidad del β-hidruro es de 7,74 g / cm 3 , su color es gris. La constante de red del hidruro de níquel es 0.3731 nm, 5.7% mayor que la del níquel.
El hidruro de níquel se forma en la superficie de un cristal del metal sometido a una corriente de 1 A / dm 2 en una solución de ácido sulfúrico y tiourea . Esta superficie está llena de grietas, de hasta un milímetro de largo, dispuestas en el plano {001} del cristal de partida.
El NiH cuasi estequiométrico es inestable y libera hidrógeno a presiones por debajo de 340 MPa.