MATERIALES METÁLICOS:
METALES NO FERROSOS
GENERALIDADES
• Clasificación:
– Metales no ferrosos pesados (Densidad > 5 g/cm3)
– Metales no ferrosos ligeros (Densidad entre 2 y 5 g/cm3)
GENERALIDADES
• Propiedades:
– Resistentes a la oxidación y la corrosión. – Se pueden moldear y mecanizar fácilmente. – Poseen una resistencia mecánica elevada, en
relación a su peso.
– Algunos tienen una gran conductividad térmica y
eléctrica.
EL COBRE
• Propiedades:
– Uno de los de mayor utilización. – Color pardo rojizo.
– Conductividad eléctrica elevada. – Buena conductividad térmica. – Densidad de 8,96 g/cm3.
– Resiste la acción de los agentes atmosféricos. – No comienza a oxidarse hasta los 120º C.
– Es muy dúctil, y también maleable. – Punto de fusión a los 1083º C.
EL COBRE
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
• Sulfurados: (los más utilizados)
– Calcopirita (CuFeS2)
– Calcosina (Cu2S)
• Oxidados:
– Cuprita (Cu2O)
– Malaquita (CuCO3 Cu(OH)2)
EL COBRE
• Metalurgia:
EL COBRE
• Metalurgia:
– Vía seca:
1. Trituración del mineral: El mineral triturado se hace pasar por una criba, para someter los trozos más grandes de nuevo a otra trituración.
2. Pulverización del mineral: Por medio de un molino de bolas de acero que, al girar, pulverizan los trozos de mineral.
3. Eliminación de la ganga: El material pulverizado se introduce en un recipiente con agua y se agita para eliminar la ganga (rocas y tierra pulverizada).
4. Tostación parcial: El Fe tiene mayor afinidad por el O2que el Cu. Efectuando una
tostación parcial(con cantidad insuficiente de aire) se oxida prácticamente solo el Fe y no el Cu. El producto resultante está formado por óxido de Fe, sulfuros de Cu y Fe, algo de óxido de Cu y ganga.
5. Formación de la mata: Se funde la mata calentándola por encima de los 1100º C, con lo que el Fe no oxidado se oxida ahora y, junto con el óxido ya existente, se combina con la sílice y la cal de la ganga (si el mineral no tiene bastante sílice, se agrega la necesaria) para formar una escoriade silicatos complejos de Fe y Ca. Se obtienen dos capas inmiscibles: la superior formada por la escoria; y la inferior, por sulfuro de Cu y residuos de sulfuro de Fe (mata). Contenido medio de Cu entre un 25 y un 45%.
6. Oxidación de la mata: La mata y la sílice se vierten en el convertidor y se insufla una corriente de aire que oxida al S y al Fe. Se separan los óxidos volátiles y el óxido de Fe se une con la sílice para formar escoria, que se vierte inclinando el convertidor. El proceso termina cuando comienza a oxidarse el Cu, momento en el que se extrae del convertidor y se deja solidificar (cobre blíster). El cobre
blíster contiene un 93% de Cu puro e impurezas como Fe, S, Pb, Zn, Ni y metales preciosos.
7. Refino del cobre bruto: Tiene por objeto elevar la pureza del Cu hasta el 99,95%. Puede hacerse en horno de reverbero o electrolíticamente.
EL COBRE
•
Metalurgia:
EL COBRE
•
Metalurgia:
–
Vía seca:
7. Refino del cobre bruto:
- En horno de reverbero: Los lingotes de Cu se funden a unos 1150º C en atmósfera oxidante. Así, las impurezas se oxidan y eliminan en forma de escoria o de vapores. A continuación se introducen en el baño líquido troncos de madera verde. Los gases que desprende la madera calentada, al burbujear a través del metal fundido, reducen todo el óxido de Cu que haya podido formarse en la operación
anterior. El Cu así tratado se vierte en moldes para formar ánodos que se refinan luego por electrólisis.
- Refino electrolítico: Los ánodos de Cu se colocan en una cuba electrolítica que contiene una disolución de sulfato de Cu acidulada con ácido sulfúrico. Los cátodos son láminas delgadas de cobre puro recubiertas de grafito e intercaladas entre los ánodos. Aplicando una tensión adecuada en los electrodos, el Cu de los ánodos se disuelve y se deposita en forma pura sobre los cátodos. En cuanto a las
impurezas, dos casos:
- Los metales menos nobles se disuelven y quedan en la disolución en forma iónica.
- Los metales más nobles no se disuelven, depositándose junto con otras impurezas no metálicas en el fondo de la cuba
EL COBRE
•
Metalurgia:
–
Vía seca:
EL COBRE
•
Metalurgia:
–
Vía seca:
EL COBRE
•
Metalurgia:
– Vía húmeda:
Consiste en disolver el mineral triturado con ácido sulfúrico diluido y sulfato de Fe; este último oxida el sulfuro de Cu, que pasa a la forma de sulfato. El Fe existente en el mineral pasa a sulfato de Fe. Añadiendo Fe a la
disolución anterior, precipita cobre: CuSO4 + Fe FeSO4 + Cu
con una pureza de solo el 80%. Por eso se
prefiere llevar a cabo la precipitación del Cu de forma electrolítica, utilizando un ánodo de Pb insoluble y un cátodo de Cu. El metal así
obtenido es muy puro y permite la recuperación del ácido.
EL COBRE
•
Aleaciones:
– Bronces:
Son aleaciones de Cu y Sn; y, enocasiones, de otros elementos. Poseen la resistencia a corrosión de ambos, pero resultan mucho más
duros y fuertes que cualquiera de los dos. Tipos:
• Bronce ordinario (timbres, campanas, engranajes, cojinetes).
• Bronce al fósforo (Válvulas, cojinetes, engranajes).
• Bronce al plomo (cojinetes).
EL COBRE
•
Aleaciones:
– Latones:
Son aleaciones de Cu y Zn, de color amarillo pálido y susceptibles de gran brillo y pulimento. Tipos:• Metal de dorar (imitación de oro, joyería).
• Bronce comercial (bisutería, forjados, ferretería).
• Latón rojo (estampado, radiadores de automóviles).
• Latón bajo (tubos flexibles, artículos estirados y estampado).
• Latón alto (alfileres, roblones, instrumentos musicales).
EL COBRE
•
Aleaciones:
– Cuproaluminios:
Son aleaciones de Cu y Al. Ofrecen mayor resistencia a la corrosión que elcobre. Son especialmente resistentes al agua de mar, empleándose en la fabricación de aletas, piezas de bombas, tubos de condensadores, etc.
EL COBRE
•
Aleaciones:
– Cuproníqueles:
Son aleaciones de Cu con una proporción de Ni de hasta el 30%. Poseen una alta resistencia a la corrosión. Se emplean enaplicaciones diversas como monedas, contadores eléctricos, etc.
EL COBRE
•
Aleaciones:
– Alpacas o platas alemanas:
Son aleaciones de Cu, Ni, Zn y Sn. El níquel le confiere colorplateado y buena resistencia a la corrosión. Se utiliza sobre todo en joyería, objetos de adorno,
EL COBRE
•
Aplicaciones:
–
Como conductor eléctrico (en cableado,
generadores, motores, reguladores, equipos
de señalización, aparatos electromagnéticos
y sistemas de comunicaciones).
–
En instalaciones de fontanería (tuberías,
vierteaguas, calderas, etc.).
–
En plantas químicas (serpentines, calderas y
equipos de refrigeración).
EL ESTAÑO
• Propiedades:
– Bastante escaso.
– Color blanco plateado.
– Menor dureza que el Zn y mayor que el Pb. – A 100º C es muy dúctil y maleable.
– Densidad de 7,29 g/cm3.
– En caliente se vuelve muy quebradizo. – Es atacado por ácidos fuertes.
– Tres formas alotrópicas:
• Estaño blanco rómbico • Estaño blanco tetragonal • Estaño gris cúbico
EL ESTAÑO
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
EL ESTAÑO
•
Metalurgia:
–
Por reducción pirometalúrgica:
1. Tratamiento de la casiterita: para separarla de las impurezas que la acompañan.
2. Reducción del mineral: En el horno de reverbero, a una tª de entre 1200 y 1300 º C, se reduce mediante
carbón de coque a estaño bruto.
SnO2 + 2C 2CO + Sn
3. Refino posterior: Para separarlo de sus impurezas (principalmente Fe y Cu), obteniéndose el metal con una pureza del 99,8%.
EL ESTAÑO
•
Metalurgia:
–
Por recuperación electrolítica de la hojalata:
1. Disolución del estaño: Se introduce la hojalata en una disolución de hidróxido de sodio que disuelve el estaño.
2. Recuperación del estaño: El estaño disuelto se recupera por electrólisis de dicha disolución
EL ESTAÑO
•
Aleaciones:
– Bronces:
Son aleaciones de Cu y Sn; y, enocasiones, de otros elementos. Poseen la resistencia a corrosión de ambos, pero resultan mucho más
duros y fuertes que cualquiera de los dos. Tipos:
• Bronce ordinario (timbres, campanas, engranajes, cojinetes).
• Bronce al fósforo (Válvulas, cojinetes, engranajes).
• Bronce al plomo (cojinetes).
EL ESTAÑO
•
Aleaciones:
– Metal de soldar:
Son aleaciones de Sn y Pb. Se utilizan en soldaduras blandas.EL ESTAÑO
•
Aleaciones:
– Metal de imprenta:
Son aleaciones de Sn, Pb y Sb. Se utilizaba para la fabricación de los caracteres de imprenta, de ahí su nombre.EL ESTAÑO
•
Aleaciones:
– Aleaciones antifricción:
Son aleaciones de Sn, Cu, Sb y pequeñas cantidades de Pb. Se utiliza en la fabricación de piezas cuya superficie requiera un coeficiente de rozamiento bajo, como enEL ESTAÑO
•
Aleaciones:
– Aleaciones de bajo punto de fusión:
Son aleaciones de Sn, Bi, Cd y Pb. Se utiliza en laEL ESTAÑO
•
Aplicaciones:
–
Para recubrir el acero formando hojalata (en
conservas alimenticias).
–
En la industria aeroespacial (aleado con
titanio).
–
Como ingrediente de algunos insecticidas.
EL PLOMO
• Propiedades:
– Color gris azulado.
– Blando (puede rayarse con la uña). – Densidad de 11,35 g/cm3.
– Recién cortado, presenta superficie brillante que
se empaña enseguida por la oxidación superficial.
– Con la humedad se recubre de una capa de
carbonato básico de plomo que lo hace muy resistente a los agentes atmosféricos.
EL PLOMO
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
• Sulfurados: (los más utilizados)
– Galena (PbS) • Carbonatados: – Cerusita (PbCO3) • Sulfatados: – Anglesita (PbSO4) • Oxidados: – Minio (Pb3O4)
EL PLOMO
• Metalurgia:
EL PLOMO
•
Metalurgia:
1. Trituración de la galena 2. Molienda
3. Separación de la ganga
4. Adición de fundentes silícicos y básicos: Para favorecer la formación de escoria.
5. Tostación: Se produce una tostación a una temperatura superior a 800º C, con lo que se convierte en PbO.
2PbS + 3O2 2PbO + 2SO2
6. Reducción del PbO: Se verifica en un alto horno, en el que se introduce carbón de coque que actúa como combustible y como reductor. El aire insuflado por las toberas convierte el coque en CO, que redice el PbO a metal.
2C + O2 2CO
PbO + CO CO2 + Pb
EL PLOMO
•
Aleaciones:
– Metal de soldar:
Son aleaciones de Sn y Pb. Se utilizan en soldaduras blandas.EL PLOMO
•
Aleaciones:
– Metal de imprenta:
Son aleaciones de Sn, Pb y Sb. Se utilizaba para la fabricación de los caracteres de imprenta, de ahí su nombre.EL PLOMO
•
Aleaciones:
– Metal babbit:
Son aleaciones de Sn, Cu, Sb y pequeñas cantidades de Pb. Se utiliza en lafabricación de piezas cuya superficie requiera un coeficiente de rozamiento bajo, como en cojinetes.
EL PLOMO
•
Aplicaciones:
–
Para la fabricación de baterías y
revestimiento de cables eléctricos.
–
En tuberías sanitarias, tanques y como
revestimiento de cables subterráneos.
–
Se añadían antes a las gasolinas para
aumentar su rendimiento.
–
Por su poder absorbente de la radiación, se
usa como protector del organismo en rayos X
–
Para formar compuestos que se emplean en
pinturas y pigmentos exteriores.
EL CINC
• Propiedades:
– Color blanquiazul.
– Muy frágil a temperatura ordinaria. – Densidad de 7,14 g/cm3.
– Maleable entre los 120 y 150º C, y de nuevo
quebradizo entre 200 y 300º C.
– Se oxida al aire húmedo, formando una capa de
óxido o carbonato que lo protege de una oxidación posterior. Por tanto, tiene buena resistencia a corrosión.
– Su resistencia mecánica es baja – Punto de fusión a los 420º C.
EL CINC
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
• Sulfurados:
– Blenda (ZnS)
• Carbonatados:
– Smithsonita (ZnCO3)
• Silicatos hidratados:
– Hemimorfita o calamina (Zn2SiO4 H2O)
• Oxidados:
EL CINC
• Metalurgia:
EL CINC
•
Metalurgia:
–
Vía seca:
1. Conversión de los minerales en óxidos
– Los carbonatos se calcinan: se calientan a elevada temperatura en ausencia de oxígeno.
ZnCO3 CO2 + ZnO
– El sulfuro se somete a tostación 2ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO2
2. Reducción del óxido: En un horno eléctrico con carbón.
3. Redestilación posterior: Para eliminar las impurezas que contiene de Fe, As, Cd y Pb. El cinc con estas
EL CINC
•
Metalurgia:
–
Vía húmeda:
1. Conversión de los minerales en óxidos
– Los carbonatos se calcinan: se calientan a elevada temperatura en ausencia de oxígeno.
ZnCO3 CO2 + ZnO
– El sulfuro se somete a tostación 2ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO2
2. Disolución del óxido formado: En ácido sulfúrico, con lo que se convierte en sulfato.
3. Eliminación de las impurezas: La disolución resultante se trata con cal y polvo de cinc.
4. Refino por electrólisis: Se utilizan cátodos de aluminio sobre los que se deposita el cinc con una pureza del 99,95%. El ácido sulfúrico se recupera y vuelve a utilizarse en el proceso.
EL CINC
•
Aleaciones:
– Latones:
Son aleaciones de Cu y Zn, de color amarillo pálido y susceptibles de gran brillo y pulimento. Tipos:• Metal de dorar (imitación de oro, joyería).
• Bronce comercial (bisutería, forjados, ferretería).
• Latón rojo (estampado, radiadores de automóviles).
• Latón bajo (tubos flexibles, artículos estirados y estampado).
• Latón alto (alfileres, roblones, instrumentos musicales).
EL CINC
•
Aleaciones:
– Alpacas o platas alemanas:
Son aleaciones de Cu, Ni, Zn y Sn. El níquel le confiere colorplateado y buena resistencia a la corrosión. Se utiliza sobre todo en joyería, objetos de adorno,
EL CINC
•
Aleaciones:
– Zamak o calaminas:
Son aleaciones de Zn, Al, Mg y Cu. Se emplean para la fabricación de infinidad de piezas por moldeo como manivelas de elevación de cristales, manillas de puertas de automóviles, etc.EL CINC
•
Aplicaciones:
–
El 50%, para fabricar chapas para tejados,
canalones, tubos de bajada de aguas, cubos
y depósitos de agua.
–
El 30% se usa como capa protectora o en
procesos de galvanizado de hierros y aceros.
–
El resto de la producción se usa como
componentes de diversas aleaciones (sobre
todo latón). Se emplea también en la
EL ALUMINIO
• Propiedades:
– Color blanco (pulimentado, plateado). – Densidad de 2,7 g/cm3.
– Bastante fácil de conformar por fusión y moldeo.
– Su conductividad eléctrica es aproximadamente un 60% de
la del cobre.
– Su conductividad térmica es bastante elevada.
– Su propiedad química más destacada es su afinidad por el
oxígeno, con el que se combina para formar óxido (Al2O3).
– Sometido a una atmósfera oxidante se recubre de una capa
de óxido que protege al resto del metal.
– Elevada ductilidad y maleabilidad a tª bajas. A tª cercana a
su punto de fusión se vuelve frágil y quebradizo.
– Punto de fusión a los 660º C.
EL ALUMINIO
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
• Oxidados:
– Bauxita (Al2O3) (el más utilizado)
– Corindón (Al2O3)
• Silicatos:
– Cianita (Al2SiO5)
– Silimanita (Al2SiO5)
• Hidróxidos:
EL ALUMINIO
• Metalurgia:
EL ALUMINIO
•
Metalurgia:
–
Separación de la alúmina:
1. Tratamiento de la bauxita: La bauxita se trata, a alta temperatura y presión, con una disolución de hidróxido sódico (sosa cáustica), formándose aluminato de sodio soluble:
Al (OH)3 + Na (OH) NaAlO2 + 2H2O
2. Separación de impurezas por filtración: Como dichas impurezas son insolibles, se pueden eliminar filtrando la disolución.
3. Precipitación del hidrato de alúmina: Se consigue disminuyendo la concentración de sosa cáustica y la
temperatura.
4. Calcinación del hidrato de alúmina: Así, el hidrato de alúmina se convierte en alúmina anhidra, que será
EL ALUMINIO
•
Metalurgia:
–
Reducción de la alúmina:
1. Electrólisis de la alúmina: La alúmina, disuelta en criolita fundida (hexafluoroaluminato de sodio, Na3AlF6), a la que se añade un 7% de fluoruro de aluminio, se
somete a electrólisis. La cuba electrolítica es de acero y en su interior hay unos bloques de carbón (antracita) que actúan de ánodos:
2Al2O3 + 3C 4Al + 3CO2
El Al obtenido, de un 99,5% de pureza, se deposita en la parte inferior de la cuba electrolítica.
2. Refino electrolítico del aluminio: El Al precipitado se somete a un refino electrolítico posterior,
EL ALUMINIO
EL ALUMINIO
•
Aleaciones:
– Con cobre:
No suele sobrepasar el 15% para que la aleación no se vuelva frágil. Aumenta su dureza y conserva su maquinabilidad y ligereza. Facilita sucolabilidad y disminuye su resistencia a la corrosión. Se utilizan en piezas de altas características
mecánicas y baja densidad, como en la fabricación de estructuras de aviones, ruedas de vehículos, etc.
EL ALUMINIO
•
Aleaciones:
– Con Cinc:
Aumenta la dureza en frío y facilita su colabilidad; además, disminuye su resistencia a la corrosión. A igualdad de propiedades mecánicas, son más baratas que las de cobre, aunque sonmenos resistentes a la corrosión y más pesadas. Son las aleaciones de Al con mejores propiedades
EL ALUMINIO
•
Aleaciones:
– Con Magnesio:
Son menos densas que el propio aluminio. Poseen buenas propiedades mecánicas, se mecanizan fácilmente y tiene una elevada resistencia a la corrosión.EL ALUMINIO
•
Aleaciones:
– Con Manganeso:
Aumenta la dureza, laresistencia mecánica y la resistencia a la corrosión del Al. Sólo se emplea en aleaciones de forja.
EL ALUMINIO
•
Aleaciones:
– Con Silicio:
Siguen en importancia a las de Al-Cu. El Si aumenta la dureza y la resistencia a lacorrosión y facilita su fluidez en la colada. Son muy dúctiles y resistentes al choque, aunque resultan difíciles de mecanizar a causa de la naturaleza
abrasiva del Si. Se usan para la fabricación de piezas moldeadas de difícil ejecución: cárteres de vehículos, radiadores, pistones, culatas, llantas de ruedas, etc.
EL ALUMINIO
•
Aleaciones:
– Con otros elementos de aleación:
A veces se forman aleaciones ternarias ocuaternarias con Fe, Ni, Ti, Cr y Co. El Fe se
considera como una impureza. El Ti disminuye el tamaño de grano en la aleación, mejorando las propiedades mecánicas de estas. El Co aumenta la dureza. El Ni y el Cr, además de aportar dureza, aumentan su resistencia a la corrosión.
EL ALUMINIO
•
Aplicaciones:
– Por su reducida densidad: En la industria aeronáutica, automovilística y ferroviaria.
– Por su buena conductividad eléctrica: Como conductor en líneas aéreas de alta tensión.
– Por su resistencia a corrosión: En la fabricación de depósitos para ácido acético, latas de bebidas,
utensilios de cocina y baterías de cocina, envolturas de alimentos, (en sustitución del papel de estaño).
– Por su poder reflector de la radiación calorífica: En forma de polvo para fabricar pinturas para depósitos destinados a contener líquidos inflamables.
– Por su afinidad por el oxígeno: Como agente
reductor para la obtención de otros metales a partir de sus óxidos.
EL NÍQUEL
• Propiedades:
– Color blanco brillante. – Densidad de 8,9 g/cm3.
– Es duro y tenaz, por lo que puede forjarse.
– Es dúctil y maleable, por lo que puede laminarse y estirarse
en frío.
– Su resistencia mecánica es elevada.
– Posee buena resistencia al desgaste y a los reactivos
químicos.
– Sometido a una atmósfera oxidante se recubre de una capa
de óxido que protege al resto del metal.
– Elevada ductilidad y maleabilidad a tª bajas. A tª cercana a
su punto de fusión se vuelve frágil y quebradizo.
EL NÍQUEL
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
• Sulfuros:
– Garnierita (el más utilizado)
• Arseniuros:
EL NÍQUEL
• Metalurgia:
EL NÍQUEL
•
Metalurgia:
1. Trituración y molienda. 2. Separación de la ganga.
2. Tostación del mineral.
3. Reducción con carbón del óxido formado: Se obtiene el metal acompañado de Fe, Co y Cu.
4. Separación de las impurezas: Se somete la mezcla a un proceso bastante complejo de separación y
EL NÍQUEL
•
Aleaciones:
– Metal monel:
Son aleaciones de Ni, Cu, Fe, Mn y Co. Son resistentes a la acción corrosiva de muchas sustancias químicas. Se emplea en laEL NÍQUEL
•
Aleaciones:
– Constantán:
Son aleaciones de Ni y Cu. Tienen elevada resistividad eléctrica, poco variable con la temperatura. Se utiliza como resistencia eléctrica y en la fabricación de termopares.EL NÍQUEL
•
Aleaciones:
– Permalloy:
Son aleaciones de Ni y Fe. Posee buenas características magnéticas. Se usa en bobinas de inducción en circuitos deEL NÍQUEL
•
Aleaciones:
– Invar:
Son aleaciones de Ni, Fe y Cr. Tiene gran resistividad eléctrica, reducida conductividadtérmica y pequeño coeficiente de dilatación. Se usa en instrumentos de precisión, termostatos, etc.
EL NÍQUEL
•
Aleaciones:
– Cromel:
Son aleaciones de Ni y Cr. Tieneresistencia mecánica a temperatura elevada. Se usa como resistencia eléctrica en los hornos.
EL NÍQUEL
•
Aplicaciones:
– Fabricación de instrumentos
quirúrgicos.
– En la industria química, como
catalizador de muchos procesos
industriales.
– Como recubrimiento electrolítico
(niquelado) para proteger otros metales.
– En la fabricación de aceros inoxidables,
EL COBALTO
• Propiedades:
– Color blanco plateado.
– Densidad de 8,9 g/cm
3.
– Es duro y tenaz, por lo que puede forjarse.
– Muy parecido al níquel.
– Inalterable en agua y aire.
EL COBALTO
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
• Arseniuros:
– Esmaltina (CoAs2-3)
• Arseniatos:
EL COBALTO
• Metalurgia:
EL COBALTO
• Aleaciones:
– Aceros de corte rápido al cobalto
– Aleaciones magnéticas
– Aleaciones refractarias
– Aleaciones de metales duros
para herramientas de corte
EL COBALTO
•
Aplicaciones:
– Fabricación de instrumentos
quirúrgicos.
– Como recubrimiento electrolítico, en
sustitución del níquel, para proteger
otros metales.
EL WOLFRAMIO
• Propiedades:
– Color blanco plateado.
– Densidad de 19,5 g/cm
3.
– Es el más resistente en estado puro.
– En estado impuro es duro, frágil y tiene
color gris acero.
– También se le llama tungsteno.
– Muy dúctil y maleable en estado puro.
– Punto de fusión a los 3410º C.
EL WOLFRAMIO
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
EL WOLFRAMIO
•
Aleaciones:
– Con carbono, en forma de carburo
: En fresas de instrumentos odontológicos yherramientas de corte a gran velocidad.
– En forma de óxidos:
En fabricación de bujías, barnices y mordientes en tintorería, en puntas de bolígrafos– Aleaciones con acero:
Aporta dureza y resistencia.– Wolframatos de calcio y magnesio:
EL WOLFRAMIO
•
Aplicaciones:
– Filamentos de bombillas de
incandescencia.
– Placas de tubos de rayos X y
televisores.
– Fabricación de aceros de corte rápido.
– Obtención de metales duros (widia,
estelita).
EL CROMO
• Propiedades:
– Color blanco plateado, con tinte azulado.
– Densidad de 7,19 g/cm
3.
– En atmósfera oxidante se recubre de una
capa de óxido que lo autoprotege.
– Es muy duro y frágil, aunque por encima
de los 500º C, se vuelve maleable.
EL CROMO
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
• Cromita (Fe(CrO2)2)
EL CROMO
•
Metalurgia:
1. Trituración y molienda. 2. Separación de la ganga.
3. Reducción del sesquióxido de cromo: Se realiza con aluminio para obtener solo cromo.
3. Reducción con carbón para alear: Si la reducción se hace con carbón de una mezcla de óxido de Fe y de cromo, se logran aleaciones de cromo y hierro.
EL CROMO
• Aleaciones:
– Aleaciones con acero
:
Para fabricar
aceros al cromo, de gran dureza. Se aplica
en herramientas de corte.
– Aceros inoxidables:
Son aleaciones
de hierro, carbono y cromo. Le aporta al
acero gran resistencia a corrosión.
– Aleaciones de cromo-cobalto:
Se
utiliza en prótesis dentales.
– Aleaciones de cromo-níquel:
Se
EL CROMO
•
Aplicaciones:
– Para la fabricación de aceros al cromo,
aceros inoxidables y metales duros
(widia, estelitas, etc.).
– Como protector de otros metales
(cromado electrolítico).
– Para recubrir superficies sujetas a
EL TITANIO
• Propiedades:
– Color blanco plateado.
– Densidad de 4,5 g/cm
3.
– Alta resistencia a la corrosión, incluso en
atmósferas marinas.
– Alta resistencia mecánica.
EL TITANIO
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
• Ilmenita (FeTiO3)
EL TITANIO
•
Metalurgia:
– Proceso de Kroll:
1. Trituración y molienda. 2. Separación de la ganga.
3. Tratamiento de la mena: Se calienta la mena al rojo, añadiendo carbón y haciendo pasar cloro, con lo que se forma tetracloruro de titanio.
2FeTiO3 + 7Cl2 + 6C → 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO
4. Reducción con magnesio: Una vez purificado el TiCl4, se reduce con Mg a 800º C en atmósfera inerte de argón o helio:
TiCl4 + 2Mg 2MgCl2 + Ti
5. Purificación del Ti: El Ti obtenido en la fase anterior se recalienta a 1000º C para eliminar el exceso de Mg y luego se somete a procesos de purificación.
EL TITANIO
•
Aleaciones:
– Aleaciones de ferrotitanio
: Se emplea en soldadura y para fabricar aceros especiales.– Aleaciones de Ti y Al:
Son aleaciones de Ti, Al y V. Son las más utilizadas en aeronáutica, biomedicina y estomatología.– Aleaciones de Ti con Al, V, Cr, Zr y
Mo:
Tienen una alta resistencia a la corrosión y a la temperatura. Se utilizan en aplicacionesmarinas y motores de avión.
– Aleaciones de Ti con Al, Sn, Zr y Mo:
Se utiliza donde se requiera alta resistencia mecánica obtenida por temple.
EL TITANIO
•
Aplicaciones:
–
Por su resistencia mecánica alta y su baja
densidad, como sustituto del aluminio en la
industria aeroespacial.
–
Por su resistencia a la corrosión del agua del
mar, para la construcción de depósitos de
agua salada, plantas potabilizadoras y piezas
de barcos.
–
Por su relativa inercia a reaccionar con otros
elementos, como sustituto de huesos y
cartílagos en cirugía, o para construir tuberías
y tanques empleados en la elaboración de
EL MAGNESIO
• Propiedades:
– Color blanco plateado.
– Densidad de 1,74 g/cm
3.
– Resistencia mecánica moderada, aunque
alta en relación a su densidad.
– Módulo elástico bajo.
– Tiene afinidad con el O
2, por lo que al aire
se oxida formando una capa protectora de
hidróxido de magnesio. Aunque no es tan
eficaz como la del Aluminio.
EL MAGNESIO
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
• Dolomita (CaMg (CO3))
• Magnesita (MgCO3)
EL MAGNESIO
•
Metalurgia:
– Por electrólisis:
1. Del cloruro de magnesio anhidro fundido, al que se le añade cloruro de sodio o de potasio para reducir su punto de fusión e incrementar la conductividad.
La caldera, de hierro colado o de acero, sirve de cátodo, mientras que el ánodo está
constituido por una barra de grafito. El Mg que sube a la superficie, se retira cada cierto
EL MAGNESIO
•
Metalurgia:
– Otros métodos:
1. Método de Hansgirg: Por reducción del MgO con C a la Tª del arco eléctrico:
MgO + C Mg + CO
2. Método de Pidgeon: Por reducción del MgO con
ferrosilicio. El hierro no toma parte en la reacción y esta transcurre así:
EL MAGNESIO
• Aleaciones:
–
Aleaciones con Aluminio:
El Al endurece el Mg y aumenta su aptitud para el moldeo. Se utiliza en latas de bebidas y componentes deautomóviles como llantas y maquinaria diversa
–
Aleaciones con cinc:
Además de endurecer el Mg y aumentar su aptitud para el moldeo, mejora su resistencia a corrosión.–
Aleaciones con Manganeso:
El Mn aumenta la resistencia a la corrosión, sobre todo si tiene impurezas de Fe.–
Aleaciones con circonio:
El Zr afina el tamaño de grano y mejora, por tanto, las propiedadesEL MAGNESIO
•
Aplicaciones:
–
Se utiliza como material refractario en hornos
para producir Fe y acero.
–
Por su afinidad con el oxígeno, se utiliza
como desoxidante en la obtención del Cu, Zn i
Ni. También como agente desulfurante.
–
Para formar aleaciones ligeras (duraluminio y
magnalio).
–
Por su poder explosivo, en flashes
fotográficos, pirotecnia y bombas
incendiarias, debido a la luz que despide su
combustión.
EL BERILIO
• Propiedades:
– Color gris.
– Densidad de 1,85 g/cm
3.
– Si está completamente puro, es maleable;
pero si tiene impurezas de Fe o Si, se
vuelve quebradizo.
– Al oxidarse, forma una capa protectora,
como sucede con el Aluminio.
– Gracias a esta capa, el Be puede rayar el
vidrio.
EL BERILIO
• Metalurgia:
– Minerales de los que se extrae:
EL BERILIO
• Aleaciones:
– Aleaciones con Berilio:
El Berilio se utiliza como aleante de otros metales a los queproporciona mayor resistencia a la corrosión, mayor dureza y mejores propiedades aislantes.
