1.1 Definicin de metalLos metales son materiales que comparten
ciertas caractersticas como su dureza, maleabilidad y conductividad
entre otras, provienen de los minerales naturales encontrados en la
superficie terrestre. Estos se generan por procesos de sedimentacin
(precipitacin de sales) o por procesos magmticos (solidificacin de
magma) entre otros.Los minerales generalmente se encuentran en
estado impuro, es decir, en estado rocoso. Este se consigue por
medio de un yacimiento y mediante la purificacin de los minerales
se separa la mena (elemento qumico) de la ganga (material
sobrante)El metal es obtenido de los minerales por diversos
procesos mecnicos cuyo objetivo es llevar la roca a una finura
determinada, uno de esos procesos es el de la trituracin que
funciona como un cascanueces quebrantando las rocas como se muestra
en la fig. 1Otro mtodo es el de la molienda el cual funciona
mediante un barril giratorio que ocasiona que los bloques en su
interior se impacten entre s y con la paredes del barril se
fragmenten como se muestra en la fig. 2
1.2 Propiedades Fsicas PrincipalesResistencia: Capacidad de
soportar una carga externa Dureza: Propiedad que expresa el grado
de deformacin permanente que sufre un metal bajo la accin directa
de una carga determinada. Los ensayos ms importantes para designar
la dureza de los metales, son los de penetracin, en que se aplica
un penetrador (de bola, cono o diamante) sobre la superficie del
metal, con una presin y un tiempo determinados, a fin de dejar una
huella que depende de la dureza del metal.Conductividad:
Laconductividad elctricaes la medida de la capacidad (o de la
aptitud) de unmaterialpara dejar pasar (o dejar circular)
libremente lacorriente elctrica. La conductividad depende de la
estructura atmica y molecular del material. Losmetalesson buenos
conductores porque tienen una estructura con muchoselectronescon
vnculos dbiles, y esto permite su movimiento. La conductividad
tambin depende de otros factores fsicos del propio material, y de
latemperatura.Maleabilidad:Lamaleabilidades la propiedad de un
material duro de adquirir una deformacin acuosamediante
unadescompresinsinromperse. Favorece la obtencin de delgadas lminas
de materialDuctilidad:Laductilidades una propiedad que presentan
algunosmateriales, como lasaleacionesmetlicaso materiales
asflticos, los cuales bajo la accin de una fuerza, pueden
deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo
obteneralambresohilosde dicho material.Elasticidad:Capacidad de un
material elstico para recobrar su forma al cesar la carga que lo ha
deformado. Se llama lmite elstico a la carga mxima que puede
soportar un metal sin sufrir una deformacin permanente. Su
determinacin tiene gran importancia en el diseo de toda clase de
elementos mecnicos, ya que se debe tener en cuenta que las piezas
deben trabajar siempre por debajo del lmite
elstico.Plasticidad:Capacidad de deformacin permanente de un metal
sin que llegue a romperse.Tenacidad:Resistencia a la rotura por
esfuerzos de impacto que deforman el metal. La tenacidad requiere
la existencia de resistencia y plasticidad.Fragilidad:Propiedad que
expresa falta de plasticidad, y por tanto, de tenacidad. Los
materiales frgiles se rompen en el lmite elstico, es decir su
rotura se produce espontneamente al rebasar la carga
correspondiente al lmite elstico.Resiliencia:Resistencia de un
metal a su rotura por choque.Fluencia:Propiedad de algunos metales
de deformarse lenta y espontneamente bajo la accin de su propio
peso o de cargas muy pequeas.Fatiga:Si se somete una pieza a la
accin de cargas peridicas (alternativas o intermitentes), se puede
llegar a producir su rotura con cargas menores a las que produciran
deformaciones.
1.3 DensidadUna de las propiedades de los slidos, as como de los
lquidos e incluso de los gases es la medida delgrado de compactacin
de un material: su densidad, esta es una medida de cunto material
se encuentra comprimido en un espacio determinado; es lacantidad de
masa por unidad de volumen.
En elSistema Internacional, la unidad de densidad es elkilogramo
por metro cbico (conocido por el smbolo kg/m3).1.3.1 Densidad de
los metalesCobre: 8960kg/m3Aluminio: 2698,4kg/m3Hierro:
7874kg/m3Titanio: 4507kg/m3Cromo: 7140kg/m3Niquel: 8908kg/m31.4
Punto De FusinEs la temperatura a la cual se encuentra el
equilibriodefases slido-lquido, es decir la materia pasadeestado
slido a estado lquido, en el caso de los metales se funden y su
conocimiento es importante para comprobacin de pureza.1.4.1 Punto
de Fusin de los metalesCobre: 1083 C Aluminio: 660,3 C Hierro: 1538
CTitanio: 1668 CCromo: 1907 CNiquel: 1455 C
1.5 Origen del elemento y obtencin del mismoCobre:Elcobrese
encuentra en la naturaleza en varios estados, formado por minerales
como la calcopirita y la calcosina (que forman sulfuros), la
malaquita y la azurita (que forman carbonatos) y la cuprita (que es
un xido).
Laobtencin del cobrese hace mediante dos procedimiento
fundamentales:1. Por va seca: Se parte de minerales sulfurados que
casi siempre contienen hierro, se someten a procesos de tostacin,
fusin y afino en hornos de reverbero y afino por electrlisis
siguiendo estos pasos:a) Concentrar mineral por flotacin para
eliminar parte de la ganga y conseguir un porcentaje de cobre de
alrededor del 20%
b) Se elimina parcialmente el hierro por tostacin, lo que quita
parte del azufre, el cual se utiliza para la fabricacin de cido
sulfrico, quedando un producto, llamado mata, formado por sulfuros
de cobre y de hierro.
c) Oxidar la mata para eliminar el hierro que ha quedado de la
tostacin. Con este procedimiento se puede llegar a conseguir un
cobre con unapureza de 99,99%.2. Por va hmeda: Este mtodo se suele
utilizar para minerales pobres y se hace mediante dos fases:a) Se
disuelven con cidos los minerales oxidados hasta obtener sulfato de
cobre.b) Precipitar la solucin obtenida por medio del hierro. Se
formar sulfato de hierro y luego cobre.Aluminio:Es comn encontrarlo
en la naturaleza combinado con otros elementos de los cuales debe
ser depurado, se extrae de la Bauxita mediante procesos
qumicos.
Obtencin del Aluminio: Se obtiene de la Bauxita de la corteza
terrestre y se lo tritura a pedazos ms chicos.
Se lo lava a presin para quitarle impurezas o elementos
orgnicos.
Se disuelve en soda Custica, y queda un licor, que es una
solucin de aluminato de sodio y pedazos de bauxita sin disolver que
precipitan hacia abajo y se hunden al fondo donde se remueven
(Barro bajo).
Se pone licor en un tamborcito, para que se enfre (precipitador)
y las pepitas de almina precipitan hacia abajo hasta el fondo y son
removidas.
Se lo cocina para sacarle el agua y me da almina Pura en
polvo.
1ra Electrlisis: Se disuelve la almina en criolita para formar
aniones y cationes. Al dar corriente, se oxida el aluminio que haba
quedado con carga negativa (catin Al) y se va hacia el ctodo. Con
esto se obtiene Al 99,97%
2da Electrlisis: Abajo se pone el aluminio a purificar, en el
medio floruros varios y almina en estado lquido, se ponen los
ctodos y nodos y el aluminio puro subir.
Hierro:Es el metal de transicin ms abundante en la corteza
terrestre, y cuarto de todos los elementos. Tambin abunda en todo
en el Universo, habindose encontrado meteoritos que lo contienen.
Se encuentra formando parte de numerosos minerales, entre los que
destacan: la hematites, la magnetita, la limonita, la siderita,
pirita, ilmenita, etcteraObtencin del Hierro:Se puede obtener
hierro a partir de los xidos con ms o menos impurezas. Muchos de
los minerales de hierro son xidos.La reduccin de los xidos para
obtener hierro se lleva a cabo en un horno denominado comnmentealto
horno(tambin, horno alto). En l se aaden los minerales de hierro,
en presencia de coque y carbonato decalcio,(que acta como
escorificarte).Los gases sufren una serie de reacciones; el coque
puede reaccionar con el oxgeno para formar dixido de carbono:A su
vez el dixido de carbono puede reducirse para dar monxido de
carbono:Aunque tambin se puede dar el proceso contrario al oxidarse
el monxido con oxgeno para volver a dar dixido de carbono:El
proceso de oxidacin de coque con oxgeno libera energa y se utiliza
para calentar (llegndose hasta unos 1900 C en la parte inferior del
horno).En primer lugar los xidos de hierro pueden reducirse,
parcial o totalmente, con el monxido de carbono, CO; por
ejemplo:Despus, conforme se baja en el horno y la temperatura
aumenta, reaccionan con el coque (carbono en su mayor parte),
reducindose los xidos. Por ejemplo:El carbonato de calcio (caliza)
se descompone:Y el dixido de carbono es reducido con el coque a
monxido de carbono como se ha visto antes.Ms abajo se producen
procesos de carburacin:Finalmente se produce la combustin y
desulfuracin (eliminacin deazufre) mediante la entrada de aire. Y
por ltimo se separan dos fracciones: la escoria y el arrabio
(hierro fundido, que es la materia prima que luego se emplea en la
industria)Titanio:Es el 9 elemento ms abundante en la superficie de
la Tierra (0'565% en peso). Esta casi siempre presente en rocas
gneas y en los sedimentos procedentes de ellas. Nunca se encuentra
en estado puro. Existe como xido en la ilmenita, en el rutilo y en
la esfena. Obtencin del Titanio:Existen dos mtodos actualmente en
uso para obtener el titanio metlico puro. El mtodo Krupp y el de
refinacin electroltica. El segundo se basa en la obtencin de
titanio de alta pureza mediante la circulacin de corrientes
elctricas a travs de soluciones que contienen titanio. El proceso
es similar al que se aplica para refinar otros metales.El proceso
Krupp se compone bsicamente de: obtencin de tetracloruro de titanio
puro, reaccin del mismo con magnesio fundido (en atmsfera inerte) y
fundido de la esponja metlica obtenida en horno voltaico al vaco
para obtener lingotes de titanio puro. La materia prima bsica para
estos procesos es el mineral de rutilo.Cromo:El cromo es encontrado
en la cromita la cual adems de cromo contiene magnesio, aluminio o
titanio.Obtencin del Cromo:Se obtiene cromo a partir de la cromita,
de tres maneras diferentes: La cromada se obtiene comercialmente
calentando a la cromadora en presencia de aluminio o silicio
(mediante un proceso de reduccin). Tras separar el xido de hierro,
por reduccin del trixido con aluminio por el proceso de la termita,
que si se realiza a vaco se obtiene cromo del 99-99,3% de pureza.
Tambin mediante electrlisis de sales de cromo (III) se obtiene
cromo del 99,95% de pureza. Su produccin industrial comenz en
1898
Nquel:Es el segundo metal ms abundante del mundo despus del
hierro, se encuentra en distintos minerales y en el ncleo de la
Tierra, junto al hierro, iridio y osmio. Se encuentra en minerales
diversos como garnierita, millerita, pentlandita y
pirrotina.Obtencin Del Niquel:Existe un procedimiento para obtener
metales a partir de un mineral o concentrado de mineral de cobalto
y/o nquel arsenosulfurado y/o sulfurado, en el cual se hace
reaccionar el mineral o concentrado de mineral de cobalto y/o nquel
arsenosulfurado y/o sulfurado, con azufre o compuestos de arsnico
que contienen azufre, para dar un producto de reaccin que contiene
CoS y/o NiS, y se disuelven del producto de reaccin metales y
tierras raras solubles. 1.6 Principales Productores a Nivel
MundialCobre: Chile es el mayor pas productor del mundo con un 34%
del total de produccin de cobre, los principales productores se
encuentran en otros pases, como Suiza o Reino Unido aunque este
tipo de empresas suelen controlar los intereses mineros fuera del
pas de origen.Aluminio: Los principales yacimientos de bauxita en
el mundo estn situados, por orden alfabtico: Australia, Brasil,
China, EE.UU. Francia, Ghana, Grecia, Guinea, Guyana, Hait, Hungra,
India, Indonesia, Jamaica, Malasia, R. Dominicana, Rumana, Sierra
Leona, Surinam, Turqua, antigua URSS, Venezuela, y antigua
Yugoslavia. Los mayores productores a nivel mundial son Rusia y
China.
Hierro: Australia es el mayor exportador alcanzando las 363
millones de toneladas en el 2009, le sigue Brasil con 266 millones
de toneladas y luego India con 116 millones de toneladas.
Titanio: El mayor productor mundial de titanio es la corporacin
rusa VSMPO-Avisma.
Cromo: Se extrae de Sudfrica. Tambin se obtiene en grandes
cantidades en Kazajistn, India y Turqua, los depsitos an sin
explotar son abundantes, pero estn geogrficamente concentrados en
Kazajistn y el sur de frica.
Niquel: Las minas de Canad, Cuba y Rusia producen hoy da el 70%
del nquel consumido. Otros productores mayores son Bolivia,
Colombia, Nueva Caledonia provincia de ultramar de Francia y
Repblica Dominicana.
1.7 Propiedades Fsicas y Mecnicas
Cobre
Maquinabilidad Ductilidad Maleabilidad Color rojizo Brilloso
Excelente conductividad elctrica y trmica Reciclabilidad Resistente
a la corrosin y oxidacin
Aluminio
Metal blando Maleable Ligero Conductividad elctrica
Hierro
Maleable Color gris Duro Denso Ferromagntico Resistencia
trmica
Titanio
Dctil Maleable Duro Tenacidad Color plateado Paramagntico
Resistente a la corrosin Poca conductividad tanto termina como
elctrica
Cromo
Duro Resistencia a la corrosin Frgil Gris acerado Brillante
Niquel
Alta resistencia a la oxidacin y corrosin Resistencia a altas
temperaturas denso Dctil Maleable Color blanco plateado
Conductividad elctrica Ferromagnetismo
1.8 Principales Aleaciones
Cobre
Desde el punto de vista fsico, el cobre puro posee muy bajo
lmite elstico (33 MPa) y una dureza escasa. En cambio, unido en
aleacin con otros elementos adquiere caractersticas mecnicas muy
superiores, aunque disminuye su conductividad. Existe una amplia
variedad de aleaciones de cobre, de cuyas composiciones dependen
las caractersticas tcnicas que se obtienen, por lo que se utilizan
en multitud de objetos con aplicaciones tcnicas muy diversas. El
cobre se alea principalmente con los siguientes elementos: Zn, Sn,
Al, Ni, Be, Si, Cd, Cr y otros en menor cuanta.Segn los fines a los
que se destinan en la industria, se clasifican en aleaciones para
forja y en aleaciones para moldeo.
Aluminio
Cromo (Cr) Aumenta la resistencia mecnica cuando est combinado
con otros elementos como Magnesio, Manganeso, Cobre, Zinc y
Silicio, a veces se aade tambin Titanio y Cromo.
Cobre (Cu) Incrementa las propiedades mecnicas pero reduce la
resistencia a la corrosin.Hierro (Fe). Aumenta la resistencia
mecnica.Magnesio (Mg) Tiene una gran resistencia tras el conformado
en fro.Manganeso (Mn) Incrementa las propiedades mecnicas y reduce
la calidad de embuticin.Silicio (Si) Combinado con magnesio (Mg),
tiene mayor resistencia mecnica.Titanio (Ti) Aumenta la resistencia
mecnica.Zinc (Zn) Aumenta la resistencia a la corrosin.Escandio
(Sc) Mejora la soldaduraLas aleaciones de aluminio forjado se
dividen en dos grandes grupos, las que no reciben tratamiento
trmico y las que reciben tratamiento trmico.
Aleaciones de aluminio forjado sin tratamiento trmico: las
aleaciones que no reciben tratamiento trmico solamente pueden ser
trabajadas en fro para aumentar su resistencia.
Las aleaciones de aluminio son econmicas en muchas aplicaciones.
Se utilizan en la industria del automvil, la industria
aeroespacial, en la construccin de mquinas, aparatos y estructuras,
as como en utensilios de cocina y carcasas para equipos
electrnicos, adems de recipientes a presin para aplicaciones
criognicas. La Tabla 3 presenta un listado de aplicaciones
tpicas.
Hierro
Los aceros son aleaciones frreas con un contenido mximo de
carbono del 2 %, el cual puede estar como aleante de insercin en la
ferrita y austenita y formando carburo de hierro. Algunas
aleaciones no son ferromagnticas. ste puede tener otros aleantes e
impurezas.
Dependiendo de su contenido en carbono se clasifican en los
siguientes tipos: Acero bajo en carbono: Acero medio en carbono:
entre 0,25 % y 0,6 % de C en peso. Para mejorar sus propiedades son
tratados trmicamente. Son ms resistentes que los aceros bajos en
carbono, pero menos dctiles; se emplean en piezas de ingeniera que
requieren una alta resistencia mecnica y al desgaste. Acero alto en
carbono: entre 0,60 % y 1,4 % de C en peso. Son an ms resistentes,
pero tambin menos dctiles. Se aaden otros elementos para que formen
carburos, por ejemplo, con wolframio se forma el carburo de
wolframio, WC; estos carburos son muy duros. Estos aceros se
emplean principalmente en herramientas. Aceros aleados: Con los
aceros no aleados, o al carbono, es imposible satisfacer las
demandas de la industria actual. Para conseguir determinadas
caractersticas de resiliencia, resistencia al desgaste, dureza y
resistencia a determinadas temperaturas deberemos recurrir a estos.
Mediante la accin de uno o varios elementos de aleacin en
porcentajes adecuados se introducen modificaciones qumicas y
estructurales que afectan a la temlabilidad, caractersticas
mecnicas, resistencia a oxidacin y otras propiedades.
El uso ms extenso del hierro es para la obtencin de aceros
estructurales; tambin se producen grandes cantidades de hierro
fundido y de hierro forjado. Entre otros usos del hierro y de sus
compuestos se tienen la fabricacin de imanes, tintes (tintas, papel
para heliogrficas, pigmentos pulidores) y abrasivos (colctar).
TitanioComercial y tcnicamente existen muchas aleaciones de
titanio. Las aleaciones ms conocidas son las siguientes:
Ti grado 2: conocido como titanio comercial puro. Tiene una
resistencia a la traccin de 345 MPa, un lmite elstico de 275 MPa,
una ductilidad del 20% una dureza de 82 HRB, se puede soldar y una
resistencia elctrica de 0,56 (m). Sus principales aplicaciones son
campos donde se requiere resistencia a la corrosin y
conformabilidad como las tuberas, intercambiadores de calor, entre
otros. Ti grado 5: tiene un porcentaje del 6% de aluminio y un 4%
de vanadio. Es la aleacin de titanio ms utilizada, sobre todo, en
el campo de la aeronutica, en el de la biomedicina o la
estomatologa. Tiene una resistencia a la traccin de 896 MPa, un
lmite elstico de 827 MPa, una ductilidad del 10% una dureza de 33
HRB una soldabilidad muy buena y una resistividad elctrica de 1,67
(m). Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia
mecnica y altas temperaturas como en ( tornillera y piezas
forjadas) Ti grado 19: tiene una resistencia a la traccin de 793
MPa, un lmite elstico de 759 MPa una ductilidad de 15% una dureza
de 45 HRB una soldabilidad regular y una resistividad de 1,55 (m).
Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia a la
corrosin y a la temperatura ((Aplicaciones marinas y motores de
aviones) Ti6246: tiene una resistencia a la traccin de 1172 Mpa, un
lmite elstico de 1103 Mpa una ductilidad del 10% una dureza de 39
HRB una soldabilidad limitada y una resistividad elctrica de 2 (m)
Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia mecnica
obtenida por temple.
Las especificaciones ASTM clasifican las diferentes
presentaciones del titanio.
Los ms utilizados son los siguientes: Ti grado 1, 2, 3 y 4
incluyen el llamado titanio puro con una composicin superior al 99%
de Ti. Ti grado 5 y 9 son aleaciones resistentes a la corrosin y
una resistencia mecnica media. Ti grado 7, 11 y 12 son aleaciones
muy resistentes a la corrosin. La aleacin Ti Beta-C es una aleacin
muy resistente a la corrosin y a la temperatura.
Las normas ASTM fijan las utilidades del titanio y sus
aleaciones: Fleje, pletina y chapa Accesorios soldados y sin
soldadura Barras y palanquillas Piezas de fundicin Forjados Tubera
sin soldadura Tubera soldada Hilo y alambre
Posibles usos: Las aleaciones de titanio se utilizan en los
aviones y tambin en helicpteros, blindaje, buques de guerra, naves
espaciales y misiles. Las aleaciones de titanio no se desgastan
fcilmente, son fuertes y resistentes a la corrosin por lo que son
perfectos para su uso en las aplicaciones anteriores.La mayora de
titanio se convierte en xido de titanio. Este es el pigmento blanco
encontrado en el dentfrico, pintura, papel y algunos plsticos. El
cemento y las piedras preciosas tambin contienen xido de titanio.
Las caas de pescar y palos de golf tambin se hacen ms fuertes
mediante del uso de xido de titanio.Los intercambiadores de calor
en las plantas de desalinizacin (que convierten el agua de mar en
agua potable) estn hechos de titanio, ya que es resistente a la
corrosin en agua de mar.Los piercings corporales, generalmente se
hacen de titanio. El titanio es perfecto para esto ya que se puede
colorear fcilmente y es inerte (no reaccionar con otros
elementos).Los instrumentos quirrgicos, las sillas de ruedas y las
muletas estn hechas de titanio para una alta resistencia y bajo
peso.Los implantes dentales estn hechos con titanio.Muchas armas de
fuego (pistolas) estn hechas de titanio, ya que es un material
fuerte y ligero.El cuerpo de los ordenadores porttiles estn hechos
a menudo de titanio.El titanio se utiliza a veces en la construccin
de edificios.Las parrillas de casco de ftbol americano, raquetas de
tenis, cascos de cricket y cuadros de bicicletas.
Cromo
Las principales aleaciones del cromo son: El acero inoxidable es
aquel que contiene ms de un 12% en cromo. El cromel que es una
aleacin de cromo y nquel. Estas son particularmente tiles para las
altas temperaturas en atmsferas oxidantes.El cromo se utiliza
principalmente en metalurgia para aportar resistencia a la corrosin
y acabado brillante. En aleaciones, por ejemplo, el acero
inoxidable es aquel que contiene ms de un 12% en cromo, aunque las
propiedades antioxidantes del cromo empiezan a notarse a partir del
5% de concentracin.En pinturas cromadas como tratamiento
antioxidante. El mineral cromita se emplea en moldes para la
fabricacin de ladrillos (en general, para fabricar materiales
refractarios). En los laboratorios de ciencias, el cido crmico se
utiliza para limpiar la cristalera si tiene trazas de compuestos
orgnicos.El cuero se curte usando iones de sales de cromo.La madera
se conserva mediante el uso de sales de cromo.El acero inoxidable,
utilizado en muchas aplicaciones, se hace cuando se aade cromo al
hierro. Los cuchillos de acero inoxidable contienen cromo.Las
aleaciones de hierro, nquel y cromo son muy fuertes y soportan
temperaturas muy altas. Se utilizan en motores a reaccin y turbinas
de gas.
NiquelEl nquel es aleado con hiero para proporcionar tenacidad y
resistencia a la corrosin.
Las aleaciones nquel-cobre (monel) son muy resistentes a la
corrosin, utilizndose en motores marinos e industria qumica. La
aleacin nquel-titanio (nitinol-55) presenta el fenmeno de efecto
trmico de memoria (metales) y se usa en robtica, tambin existen
aleaciones que presentan superplasticidad.
Aleaciones de Nquel Cobre: Monel: tiene alta resistencia a los
cidos, salmueras, lcalis, atmosfera y es utilizado en campos como
farmacutico, marino, energtico, elctrico, de lavandera, equipo de
fabricacin de papel. Monel R: son contenido de azufre que ayuda a
mejorar la maquinabilidad. Monel K: con 3% de Aluminio que hace una
aleacin templadle por envejecimiento. Se utiliza en flechas para
bombas marinas, resortes, instrumentos para avin, cojinetes de
bolas y herramientas de seguridad. Moneles H y S: con 3 y 4 % de
silicio respectivamente, se utiliza en asientos para vlvula,
camisas para bombas e impulsores. Constantn: con la caracterstica
principal que tiene la ms alta resistividad elctrica y ms bajo
coeficiente de resistencia elctrica a la temperatura, se utiliza en
resistores elctricos y termopares. Aleaciones de
Nquel-Silicio-Cobre: Hastelloy D: contiene 10% de silicio y 3 % de
cobre, aleacin fuerte, tenaz y muy dura, presenta resistencia a la
corrosin al cido sulfrico concentrado y se utiliza en evaporadores,
ductos, tuberas, accesorios en la industria qumica.
Aleaciones de nquel-cromo-hierro Chromel A: utilizado en
elementos elctricos de calefaccin para hornos industrialesy
aparatos caseros. Chromel C: utilizado en elementos elctricos para
tostadoras, planchas, cafeteras, etc. Inconel: se utiliza para
calentadores de avin, en hornos y tratamientos trmicos. Inconel X:
endurecible por envejecimiento asegurado por aleaciones de de
titanio (2025 a 2.75 %) y aluminio (0.4a 1%). Se utiliza para
cargadores de gas para turbina y piezas para sistemas de propulsin
a chorro y resortes.
Aleaciones de nquel-hierro Invar: con un 35% de nquel se lo usa
donde se requiere poco cambio de tamao con cambio de temperatura
por ejemplo patrones de medida, cintas de medicin, etc. Kovar y
fernico. Platinita: con un porcentaje de 46% de Ni. Mismo
coeficiente de expansin que el platino
Aproximadamente el 65% del nquel consumido se emplea en la
fabricacin de acero inoxidable austentico y otro 12% en
superaleaciones de nquel. El restante 23% se reparte entre otras
aleaciones, bateras recargables, catlisis, acuacin de moneda,
recubrimientos metlicos y fundicin.
1.9 Usos y Aplicaciones Industriales
Cobre
Dada su conductividad, se utiliza principalmente en industria
elctrica, su ductilidad permite que sea transformado en cableado de
cualquier dimetro a partir de los 0.025mm, cables, lneas de alta
tensin. Por otra parte, su belleza, hace que desde tiempos antiguos
se utilice en elementos de ornamentacin.
Aluminio
Productos laminados: Son muy resistentes a la corrosin,
excelente formabilidad. Las aleaciones 1050, 1070, 1000 y 3000 para
alimentos, regalos, o 5000, tiene muchsima ms resistencia y se usa
para cosas martimas o con agua. Electricidad: Se usa desde hace
poco para trasmitir de manera ms econmica la electricidad y pesa
1/3 de lo que pesa el cobre, llevando el doble de electricidad.
Tambin usado para antenas. Deporte: Raquetas de tenis, arcos de
carpas o bicicletas. Transporte: se logran formas inigualables, en
lo aerodinmico, los aviones no necesitan pintarse por su corrosin,
transporte terrestre, reduce el ruido y la vibracin y es el que
hace que en un choque, no reciba el impacto los pasajeros, dado que
absorbe la energa cintica. Alimentos: al transmitir el calor, son
geniales para calentar, son impermeables, se adatan a la forma de
la cosa y lo protegen de rayos uv o bacterias, adems de que no
afecta al sabor del contenido.
Hierro
1. Aceros de construccin. 2. Aceros de herramientas. 3. Aceros
inoxidables. 1) Aceros de construccin: son los aceros que se usan
para la fabricacin de piezas, elementos de mquinas, vehculos, etc.
Las propiedades que este tipo de acero tiene son de orden mecnico,
como resistencia a la traccin, tenacidad, resistencia a la fatiga,
y alargamiento. - Aceros de bajo contenido de carbono: se agrupan
en 2 clases: a) De 0.06% de carbono a 0.25%: con estos aceros se
fabrican los puentes de trenes, grandes estructuras de estaciones,
estructuras de casas, carroceras de autos, etc. En Gral. Este acero
se usa sin darle ningn tratamiento trmico posteriorb) De 0.25% a
0.70%: se usan en estado bruto de forja o laminacin. Se suelen
emplear para piezas de maquinaria en general. 2) Aceros de
herramientas: usado para herramientas de corte, matrices y
punzones, moldes para fundicin a presin, moldes para inyeccin de
plsticos. Requerimientos generales del servicio: resistencia al
desgaste, a la deformacin y rotura, al impacto y dureza a altas
Temperaturas. Requerimientos de fabricacin: maquinabilidad,
rectificabilidad, templabilidad, soldabilidad,etc. Aleantes: aceros
de alta aleacin y alto carbono. Los aleantes principales son Cr,
Mo, W, V. Estos le otorgan al acero la resistencia al desgaste y al
reblandecimiento a alta To. Se fabricancon estndares de muy alta
calidad. Mtodos de fabricacin: colado de pequeos lingotes seguido
de forja y/o laminacin, mtodo de metalurgia en polvos y fundicin de
precisin.
Titanio
El titanio es un metal compatible con los tejidos del organismo
humano que toleran su presencia sin reacciones alrgicas del sistema
inmunitario. Esta propiedad de compatibilidad del titanio unido a
sus cualidades mecnicas de dureza, ligereza y resistencia han hecho
posible una gran cantidad de aplicaciones de gran utilidad para
aplicaciones mdicas, como prtesis de cadera y rodilla, tornillos
seos, placas anti trauma e implantes dentales, componentes para la
fabricacin de vlvulas cardacas y marcapasos, gafas, material
quirrgico tales como bisturs, tijeras, etc.El aluminio incrementa
la temperatura de la transformacin entre las fases alfa y beta. El
vanadio disminuye esa temperatura. La aleacin puede ser bien
soldada. Tiene alta tenacidad.
Las razones para considerar el material ideal para implantes
endo-seos (implante dental) son:El titanio es inerte, la cubierta
de xido en contacto con los tejidos es insoluble, por lo cual no se
liberan iones que pudieran reaccionar con las molculas orgnicas.El
titanio en los tejidos vivos representa una superficie sobre la que
el hueso crece y se adhiere al metal, formando un anclaje
anquiltico.Esta reaccin normalmente slo se presenta en los
materiales llamados bioactivos y es la mejor base para los
implantes dentales funcionales.Posee buenas propiedades mecnicas,
su fuerza de tensin es muy semejante a la del acero inoxidable
utilizado en las prtesis quirrgicas que reciben carga permitiendo a
los implantes soportar cargas pesadas.Este metal es suave y
maleable lo cual ayuda a absorber el choque de carga.Otros usos:
Industria energtica: utilizado en la construccin de sistemas de
intercambio trmico en las centrales trmicas elctricas (y tambin en
las centrales nucleares), debido principalmente a sus
caractersticas de resistencia mecnica (lo que hace que los haces
tubulares que constituyen esos intercambiadores sean muy
resistentes a las vibraciones y que los espesores de los tubos
puedan ser menores, facilitando el intercambio de calor) y qumicas
(el titanio, a semejanza del cobre, genera una capa inoxidable
sobre su superficie, determinadas aleaciones de titanio se utilizan
para fabricar componentes de las industrias de proceso tales como
bombas, depsitos, reactores qumicos y columnas de fraccionamiento
en centrales que utilizan agua de mar como refrigerante). Tambin se
emplea en las unidades de desulfuracin de gases que permiten
reducir las lorito e hipoclorito, el cido ntrico, los cidos
crmicos, los cloruros metlicos, los sulfuros o los cidos
orgnicos.Industria automovilstica: empresas automovilsticas estn
incorporando componentes de titanio en los vehculos que fabrican,
con el fin de aligerar el peso de los mismos. Industria militar: se
emplea como material de blindaje, en la carrocera de vehculos
ligeros, en la construccin de submarinos nucleares y en la
fabricacin de misiles. Industria aeronutica y espacial: debido a su
fuerza, baja densidad y el que puede soportar temperaturas
relativamente altas. El titanio y sus aleaciones se aplican en la
construccin aeronutica bsicamente para construir forjados
estructurales de los aviones, discos de ventilacin, labes y palas
de turbinas y cohetes espaciales. Construccin naval: ya que es
resistente a la corrosin se fabrican hlices y ejes de timn, cascos
de cmaras de presin submarina, componentes de botes salvavidas y
plataformas petrolferas, as como intercambiadores de calor,
condensadores y conducciones en centrales que utilizan agua de mar
como refrigerante, porque el contacto con el agua salada no le
afecta. Industria relojera: los relojes deportivos que requieren un
material resistente. Los relojes de pulsera de titanio son de peso
ligero, 30 por ciento ms fuertes que los de acero y resisten la
corrosin. Generalmente tienen una capa protectora para hacerlos
resistentes a los rayones. Se fabrican las cajas de titanio e
incluso las correas de sujecin. Joyera: pulseras, pendientes,
anillos, etc. Para mejorar el aspecto superficial del titanio se le
somete a diferentes tipos de procesos que refuerzan su belleza.
Instrumentos deportivos: palos de golf, bicicletas, caas de pescar,
etc. Decoracin: Tambin se han empleado lminas delgadas de titanio
para recubrir algunos edificios. Monedas: por su dureza y
resistencia a la corrosin.
Cromo El cromo se utiliza principalmente en metalurgia para
aportar resistencia a la corrosin y un acabado brillante. En
aleaciones, por ejemplo, el acero inoxidable es aquel que contiene
ms de un 12% en cromo, aunque las propiedades antioxidantes del
cromo empiezan a notarse a partir del 5% de concentracin. En
procesos de cromado (depositar una capa protectora mediante
electrodeposicin). Tambin se utiliza en el anodizado del aluminio.
En pinturas cromadas como tratamiento antioxidante. Sus cromatos
(cromato de plomo) y xidos se emplean en colorantes y pinturas. En
general, sus sales se emplean, debido a sus variados colores, como
mordientes. El dicromato de potasio es un reactivo qumico que se
emplea en la limpieza de material de vidrio de laboratorio y, en
anlisis volumtricos, como agente valorante. Es comn el uso del
cromo y de alguno de sus xidos como catalizadores, por ejemplo, en
la sntesis de amonaco. El mineral cromita se emplea en moldes para
la fabricacin de ladrillos (en general, para fabricar materiales
refractarios). Con todo, una buena parte de la cromita consumida se
emplea para obtener cromo o en aleaciones. En el curtido del cuero
es frecuente emplear el denominado "curtido al cromo" en el que se
emplea hidroxisulfato de cromo. Para preservar la madera se suelen
utilizar sustancias qumicas que se fijan a la madera protegindola.
Entre estas sustancias se emplea xido de cromo. Cuando en el
corindn se sustituyen algunos iones de aluminio por iones de cromo
se obtiene el rub; esta gema se puede emplear, por ejemplo, en
lseres. El dixido de cromo se emplea para fabricar las cintas
magnticas empleadas en las casetes, dando mejores resultados que
con xido de hierro debido a que presentan una mayor
coercitividad.
Niquel
El metal es la opcin ms econmica para hacer oro blanco. El
nquel, un metal blanco y de tonalidad mate y de tacto suave, es un
metal que encuentra mucha facilidad para blanquear a otros metales.
Esto se traduce en que un mnimo de 30% de nquel en masa puede dar
una apariencia plateada a la aleacin. Por ejemplo en aleaciones de
cobre, incluso con un 40% en masa de zinc o aluminio el metal sigue
teniendo una coloracin dorada, mientras que con un slo 30% de nquel
en masa adquiere su caracterstico tono blanco. Aproximadamente el
65% del nquel consumido se emplea en la fabricacin de acero
inoxidable austentico y otro 12% en superaleaciones de nquel. El
restante 23% se reparte entre otras aleaciones, bateras
recargables, catlisis, acuacin de moneda, recubrimientos metlicos y
fundicin.
1.10 Presentacin Comercial del Metal
Cobre
Se comercializa en pacas y perfiles laminados, ya sea en fro o
en caliente. Las medidas comerciales van en placas desde 3 hasta 6
de ancho por 10 o 20 de largo. Tambin se comercializa en tubos.
Entre las aplicaciones de la alpaca se encuentran la fabricacin de
imgenes religiosas, vajillas de mesa, bombillas para mate, debido a
que tiene un color parecido al de la plata pero es ms econmico.
Aluminio
El duraluminio se comercializa en forma de alambre, chapas,
perfiles y barras, debido a su resistencia.El aluminio al ser fcil
de laminar, se comercializa como papel de aluminio y moldes
descartables para gastronoma. Con esta aleacin tambin se fabrican
las latas de gaseosas.
Hierro
Se lo comercializa en perfiles de hierro, barras trefiladas,
caos, tubos, mallas de construccin, chapas negras, perforadas y
galvanizadas.
Titanio
Al titanio se lo comercializa en chapas, pletinas, barras,
tubos, tornillera, aros y discos, accesorios de tubera, entre
otros.
Cromo
Se comercializa en forma de alambres y varillas finas. A su vez
en forma de slidos para su fundicin.El acero inoxidable al ser una
aleacin de acero y un mnimo del 12% de cobre, tiene una elevada
resistencia a la corrosin por lo que se comercializa en forma de
barandas para balcones en exteriores, muebles de cocina y
utensilios de cocina.
Niquel
Comnmente en el comercio del nquel puro es integrado en forma de
lingotes, municiones, pellets y polvo, as como en forma de xido
conteniendo 75% a 90% de nquel.El nquel tambin se comercializa en
artsticas en forma de ganchos, cadenas y mostacillas para la
confeccin de joyas
