miércoles, 17 de agosto de 2011

Metalurgia de polvos o Pulvimetalurgia


Metalurgia de polvos o Pulvimetalurgia

Se define como el arte de elaborar productos comerciales a partir de polvos metálicos.

En este proceso no siempre se utiliza el calor, pero cuando se utiliza este debe mantenerse debajo de la temperatura de fusión de los metales a trabajar. Cuando se aplica calor en el proceso subsecuente de la metalurgia de los polvos se le conoce como sinterizado, este proceso genera la unión de partículas finas con lo que se mejora la resistencia de los productos y otras de sus propiedades. Las piezas metálicas producto de los procesos de la metalurgia de los polvos son producto de la mezcla de diversos polvos de metales que se complementan en sus características. Así se pueden obtener metales con cobalto, tungsteno o grafito según para qué va a ser utilizado el material que se fabrica.
El metal en forma de polvo es más caro que en forma sólida y el proceso es sólo recomendable para la producción en masa de los productos, en general el costo de producción de piezas producto de polvo metálico es más alto que el de la fundición, sin embargo es justificable y rentable por las propiedades excepcionales que se obtienen con este procedimiento. Existen productos que no pueden ser fabricados y otros no compiten por las tolerancias que se logran con este método de fabricación.

El proceso de manera general consiste en:

1. Producción de polvo de los metales que serán utilizados en la pieza
2. Mezclado de los metales participantes
3. Conformado de las piezas por medio de prensas
4. Sinterizado de las piezas
5. Tratamientos térmicos





Producción y caracterización de polvos

El tamaño, forma y distribución de los polvos afectan las características de las piezas a producir, por lo que se debe tener especial cuidado en la forma en la que se producen los polvos. Las principales características de los polvos a considerar son:

1. Forma
2. Finura
3. Distribución
4. Capacidad para fluir
5. Propiedades químicas
6. Compresibilidad
7. Densidad
8. Densidad
9. Propiedades de sinterización

Forma

La forma del polvo depende de la manera en la que se produjo el polvo, esta puede ser esférica, quebrada, dendrítica. plana o angular.

Finura

La finura se refiere al tamaño de la partícula, se mide por medio de mallas normalizadas, las que consisten en cribas normalizadas, las que se encuentran entre las 36 y 850 micras.

Distribución de los tamaños de partículas
Se refiere a las cantidades de los tamaños de las partículas que participan en la composición de una pieza de polvo, esta distribución de tamaños tiene gran influencia en la fluidez y densidad de las partículas y en la porosidad final del producto.

Fluidez

Es la propiedad que le permite fluir fácilmente de una parte a otra o a la cavidad del molde. Se mide por una tasa de flujo a través de un orificio normalizado.

Propiedades químicas

Son características de reacción ante diferentes elementos. También se relacionan con la pureza del polvo utilizado.

Compresibilidad

Es la relación que existe entre el volumen inicial del polvo utilizado y el volumen final de la pieza comprimida. Esta propiedad varía considerablemente en función del tamaño de las partículas de polvo y afecta directamente a resistencia de las piezas.

Densidad aparente

Se expresa en kilogramos por metro cúbico. Esta debe ser constante siempre, para que la pieza tenga en todas sus partes la misma cantidad de polvo.

Facilidad de sinterización

La sinterización es la unión de las partículas por medio del calor. Dependerá del tipo de polvo que se esté utilizando, por lo que existen tantas temperaturas de sinterización como materiales utilizados.




Métodos para producir polvos

Todos los metales pueden producirse en forma de polvo, sin embargo no todos cumplen con las características necesarias para poder conformar una pieza. Los dos metales más utilizados para la producción de polvo para la fabricación de piezas son el cobre y el hierro. Como variaciones del cobre se utilizan el bronce para los cojinetes porosos y el latón para pequeñas piezas de máquinas. También se llegan a utilizar otros polvos de níquel, plata, tungsteno y aluminio.
Existen diferentes formas de producir polvos metalúrgicos dependiendo de las características físicas y químicas de los metales utilizados:

Con maquinado se producen partículas gruesas y se usan principalmente para producir polvos de magnesio.
En el proceso de molido se tritura el material con molinos rotatorios de rodillos y por estampado rompiendo los metales, por este método los materiales frágiles pueden reducirse a partículas irregulares de cualquier finura.

El proceso de perdigonado consiste en vaciar metal fundido en un tamiz y enfriarlo dejándolo caer en agua. En este proceso se obtienen partículas esféricas o con forma de pera. La mayoría de los metales pueden perdigonarse, pero el tamaño de las partículas es demasiado grande.

La pulverización consiste en la aspersión del metal y su enfriamiento en aire o en agua. Es un excelente método para la producción de polvo de casi todos los metales de bajo punto de fusión como el plomo, aluminio, zinc y estaño.

Algunos metales pueden convertirse en polvo con una agitación rápida del metal mientras se está enfriando. Este proceso se le conoce como granulación.

Otro procedimiento para la producción de polvo de hierro, plata y algunos otros metales es el de depósito electrolítico. Consiste en la inmersión del metal a pulverizar, como ánodos, en tinas con un electrolito, los tanques actúan como cátodos, el hierro o metal a pulverizar se mueve de los ánodos hacia los cátodos depositándose como un polvo fino que puede posteriormente utilizarse con facilidad.

Polvos especiales

Polvos prealeados: Cuando se logra la producción de un polvo de un metal previamente aleado con otro se mejoran considerablemente las propiedades de las piezas, en comparación con las que tendrían con los metales puros. Una de las ventajas de este tipo de polvos es que requieren menores temperaturas para su producción y que proporcionan la suma de las propiedades de los dos metales unidos similares a las que se obtendrían con la fundición.

Polvos recubiertos. Los polvos pueden ser recubiertos con determinados elementos cuando pasan por medio de un gas portador.
Cada partícula es uniformemente revestida, cuando se sinteriza adquiere las propiedades del recubrimiento. Esto permite el uso de polvos más baratos.

Conformación

Consiste en la acción de comprimir al polvo que fluyó a un recipiente con la forma deseada de la pieza a producir. Existen varios métodos de conformación, a continuación se presentan algunos de ellos:

Prensado. Los polvos se prensan en moldes de acero con la forma requerida, la presión varía entre 20 y 1400 Mpa. Los polvos plásticos no requieren de altas presiones, como los que son más duros. La mayoría de las prensas que fueron diseñadas para otros fines pueden ser utilizadas para la producción de piezas de polvo. Pueden utilizarse prensas hidráulicas sin embargo es más común que se usen las mecánicas debido a su alta capacidad de producción.

Compactación centrífuga. Los moldes se llenan con polvos metálicos pesados y luego se centrifugan para obtener presiones de hasta 3 Mpa. Con lo anterior se obtienen densidades uniformes producto de la fuerza centrífuga en cada partícula de polvo. Posteriormente se extraen las piezas de los moldes y se sinterizan con lo que adquieren su dureza final.

Conformación por vaciado. Las piezas para tungsteno, molibdeno y otros polvos se hacen algunas veces por compactación por vaciado.
Este procedimiento consiste en hacer una lechada con el polvo del metal que se va a utilizar, esta se vacía en un molde de yeso. Como el molde de yeso es un material poroso drena gradualmente dejando una capa sólida del material metálico. Después de transcurrido el tiempo suficiente para tener una capa lo suficiente gruesa, se sinterizan las piezas de manera normal. Para objetos huecos es muy útil este procedimiento.

Extrusión

Para la fabricación de piezas largas producidas a partir de polvos metálicos, deben producirse a través del proceso de extrusión. Los métodos a utilizar para este proceso dependen de las características del polvo; algunos se extruyen en frío con un aglutinante y otros se calientan hasta la temperatura de extrusión. Generalmente el polvo se comprime en forma de lingote y posteriormente se calientan y sinterizan antes de pasarlos a la prensa para la extrusión.

Compactado por explosivos. Como su nombre lo indica la fuerza necesaria para compactar a un polvo en su molde adecuado puede ser producto de una explosión. El procedimiento es sencillo y económico sin embargo además de peligros puede que su control no sea del todo satisfactorio.

Sinterizado

Es el proceso por medio del cual con el aumento de la temperatura, las partículas de los cuerpos sólidos se unen por fuerzas atómicas.
Con la aplicación de calor, las partículas se prensan hasta su más mínimo contacto y la efectividad de las reacciones a la tensión superficial se incrementan. Durante el proceso la plasticidad de los granos se incrementa y se produce un mejor entrelazamiento mecánico por la formación de un lecho fluido. Cualquier gas presente que interfiera con la unión es expulsado. Las temperaturas para el sinterizado son menores a la temperatura de fusión del polvo principal en la mezcla utilizada.

Existe una amplia gama de temperaturas de sinterizado, sin embargo las siguientes han demostrado ser satisfactorias.
Hierro 1095 °C
Acero inoxidable 1180 °C
Cobre 870 °C
Carburo de tungsteno 1480 °C

El tiempo de sinterizado varia entre los 20 y 40 minutos.




Ventajas y limitaciones del proceso de producción por la metalurgia de
los polvos

Ventajas
La producción de carburos sinterizados, cojinetes porosos y
bimetálicos de capas moldeadas, sólo se puede producir por
medio de este proceso.
Porosidad controlada
Tolerancias reducidas y acabado superficial de alta calidad
Por la calidad y pureza de los polvos producidos, se pueden
obtener también piezas de alta pureza.
No hay pérdidas de material
No se requieren operarios con alta capacitación
Limitaciones
1. Los polvos son caros y difíciles de almacenar
2. El costo del equipo para la producción de los polvos es alto
3. Algunos productos pueden fabricarse por otros procedimientos más
económicamente
4. Es difícil hacer productos con diseños complicados
5. Existen algunas dificultades térmicas en el proceso de sinterizado,
especialmente con los materiales de bajo punto de fusión.
6. Algunos polvos de granos finos presentan riesgo de explosión, como
aluminio, magnesio, zirconio y titanio.
7. Es difícil fabricar productos uniformes de alta densidad.
Algunos productos fabricados por este procedimiento
Filtros metálicos
Carburos cementados
Engranes y rotores para bombas
Escobillas para motores
Cojinetes porosos
Magnetos
Contactos eléctricos

Algunos videos demostrativos:










sábado, 6 de agosto de 2011

Materiales Compuestos Cerámicos


MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ CERÁMICA


Las matrices cerámicas incluyen aquellos sólidos inorgánicos no metálicos. Se clasifican en:

a) Vidrios: son silicatos amorfos
b) Materiales cerámicos tradicionales: basados en silicatos, se utilizan en fabricación de productos de alfarería y cemento.
c) Nuevos materiales cerámicos: son los más utilizados en materiales compuestos.

Están basados en compuestos de óxidos y carburos entre los que destacan:
- alúmina (Al2O3) que se obtiene de la bauxita, y se caracteriza por sus
buenas propiedades mecánicas
- carburo de silicio (SiC), que se obtiene a partir de arena y coque (tiene
menor densidad que la alúmina).

Los materiales cerámicos se caracterizan por las siguientes propiedades:
- Resisten elevadas temperaturas, por lo que se pueden utilizar como materiales refractarios (materiales que pueden soportar temperaturas
extremadamente altas sin perder su solidez).
- Tienen elevada resistencia en compresión pero no en tracción.

Un aspecto importante a tener en cuenta en estos materiales son los diferentes coeficientes de expansión térmica de fibra y matriz.
- Si el coeficiente de expansión de la matriz es mayor que el de las fibras, puede tener lugar la rotura de la matriz durante el enfriamiento.
- Si el coeficiente de expansión de la matriz es menor que el de las fibras, disminuye la adhesión fibra-matriz debido a que las fibras encogen.

- Tipos de fibras

a) Fibras metálicas
A la hora de elegir un metal se debe tener en cuenta la compatibilidad química con la matriz cerámica y los coeficiente de expansión.
La utilización de fibras metálicas tiene las siguientes desventajas
- facilidad de oxidación
- elevada densidad (comparando con fibra de vidrio y carbono), lo que da lugar a valores bajos de la resistencia y el módulo específicos.
La principal ventaja de este tipo de refuerzo es que aumenta la resistencia al choque térmico (quebraduras como resultado del rápido cambio de temperatura).

b) Fibras de carbono
La utilización de fibra carbono mejora la rigidez, resistencia y la energía de fractura del material. Tienen baja densidad y resisten altas temperaturas en atmósfera inerte Sin embargo, se oxidan fácilmente en presencia de oxígeno.

c) Fibras cerámicas
La fibra más utilizada es la de carburo de Silicio (SiC) Estas fibras tienen mejor resistencia a la oxidación que los metales y la fibra de carbono.

- Proceso de obtención del material compuesto:
Sinterizado
El sinterizado es la técnica más utilizada por su sencillez. En ella, la matriz en forma de polvo y las fibras se mezclan y presionen en caliente para producir materiales compuestos de baja porosidad. Permite fabricas grandes piezas de series pequeñas de geometría no muy compleja.

El proceso consta de las siguientes etapas:
a) Preparación de la materia prima
En esta etapa el material se reduce a polvo y se puede llevar a cabo por métodos mecánicos o métodos químicos.
En el caso de los métodos mecánicos, inicialmente el material se tritura y pulveriza con el objetivo de obtener un material en forma de polvo fino con una granulometría controlada.
La trituración se lleva a cabos mediantes trituradores y molinos trituradores que actúan por impacto, compresión y rozamiento, reduciendo el tamaño de los grandes bloques de partida.
Los bloques obtenidos en la fase de trituración se pulverizan mediante el proceso de molienda. En la molienda, los mecanismos predominantes son el impacto y la abrasión, que actúan por el movimiento de un medio duro y libre (bolas, piedras, barras) sobre el que interactúa el material.

En los métodos mecánicos los elementos de molido pueden contaminar el material.
Los métodos químicos son más complejos pero proporcionan una mayor homogeneidad y calidad del polvo. Los dos métodos que se emplean son:

- secado por congelación: se parte de una sal de la materia prima que se disuelve en agua. Esta disolución se pulveriza en pequeñas gotas que se congelan rápidamente, y que son desecadas en cámaras de vacío. Posteriormente, la sal se descompone térmicamente dando lugar a partículas finas partículas de material cerámico.
- Precipitación de una solución: la materia prima se disuelve en agua y se filtra para eliminar las impurezas. Posteriormente, se produce la precipitación del material en forma de compuesto intermedio, que da lugar al material cerámico por descomposición térmica.
Después tiene lugar el mezclado de los distintos componentes y aditivos que componen la materia a moldear.

b) Moldeado
En esta fase se mezclan los distintos componentes y aditivos que componen la materia a moldear y se le da al material la forma deseada. Se puede llevar a cabo por diferentes métodos:

- Moldeado deslizante: se necesita una pasta muy fluida para que fluya y rellene correctamente el molde sin que se produzcan defectos por falta de llenado.
- Prensado isostático en frío: se lleva a cabo con presión de fluido y con moldes de goma.
- Prensado isostático en caliente: se lleva a cabo con presión de gas y moldes de chapa metálica.
c) Sinterizado
Es una operación de tratamiento térmico que se efectúa sobre la pieza moldeada para unir sus partículas e incrementar su resistencia mecánica. Posteriormente, se lleva acabo el acabado del material mediante arranque de material de elevada dureza con ayuda de abrasivos.











viernes, 5 de agosto de 2011

Metales NO Ferrosos

METALES NO FERROSOS
Comprende todos los metales a excepción del hierro
Su utilización no es tan masiva como los productos férreos (hierro, acero y fundición) pero tienen una gran importancia en la fabricación de gran cantidad de productos, por propiedades como, en ocasiones:
El bajo peso específico.
La resistencia a la oxidación condiciones ambientales normales.
La fácil manipulación y mecanizado.

Las aleaciones de productos no ferrosos tienen gran cantidad de aplicaciones:
Monedas (fabricadas con aleaciones de cobre, níquel y aluminio).
Filamentos de bombillas (de wolframio).
Material de soldadura de componentes electrónicos (estaño-plomo).
Recubrimientos (cromo, níquel, cinc).

CLASIFICACIÓN DE LOS METALES NO FERROSOS
En general, los metales no ferrosos son blandos y tienen poca resistencia mecánica. Para mejorar sus propiedades se alean con otros metales.
Atendiendo a su densidad, se pueden clasificar en:





Los metales no ferrosos, ordenados de mayor a menor utilización, son:
cobre (y sus aleaciones)
aluminio
estaño, plomo
cinc
níquel
cromo
titanio
magnesio.

Estaño:
Es un metal bastante escaso en la corteza terrestre. Suele encontrarse concentrado en minas, aunque la riqueza suele ser bastante baja (del orden del 0,02%). El mineral de estaño más explotado es la casiterita (SnO2).

PROPIEDADES DEL ESTAÑO
Propiedades
_Densidad: 7,28 kg/dm3.
_Punto de fusión: 231 °C.
_Resistividad: 0,115 W·mm2/m.
_Resistencia a la tracción: 5 kg/mm2.
_Alargamiento: 40%.
Características
_El estaño puro tiene un color muy brillante.
_A temperatura ambiente se oxida perdiendo el brillo exterior, es muy maleable y blando, y pueden obtenerse hojas de papel de estaño de algunas décimas de milímetro de espesor.
_En caliente es frágil y quebradizo.
_Por debajo de -18°C empieza a descomponerse y a convertirse en un polvo
gris. A este proceso se le conoce como enfermedad o peste del estaño.
_Cuando se dobla se oye un crujido denominado grito del estaño.

OBTENCIÓN DEL ESTAÑO
_La casiterita se tritura (1) y muele (2) en molinos adecuados.
_Se introduce en una cuba con agua (3) en la que se agita. Por decantación, el mineral de estaño (que es más pesado), se va al fondo y se separa de la ganga.
_Se introduce en un horno (4), donde se oxidan los posibles sulfures de estaño que hay en el mineral y se transforman en óxidos.
_La mena de estaño, en forma de óxido, se introduce en un horno de reverbero (5) donde se produce la reducción (transformación de óxido de estaño a estaño), depositándose el estaño en la parte inferior y la escoria en la superior.
_Finalmente, para obtener un estaño con porcentaje del 99% es necesario someterlo a un proceso electrolítico (6).





ALEACIONES DE ESTAÑO
Las más importantes son:
Bronce. Es un aleación de cobre y estaño. Soldaduras blandas. Son aleaciones de plomo y estaño con proporciones de estaño entre el 25 y 90%. Aleaciones de bajo punto de fusión. Las más importantes son:
Darcet (25 % Sn + 25 % Pb + 50 % Bi), que funde a los 97 °C.
Cerrolow (8,3% Sn + 22,6% Pb + 44,7% B¡ + 5,3% Cd + 19,1 % In), que funde a los 47 °C.
Una de las aplicaciones más importantes del estaño es la fabricación de hojalata, que consiste en recubrir una chapa de acero con dos capas muy finas de estaño puro. El estaño protege al acero contra la oxidación.

COBRE
Los minerales de cobre más utilizados en la actualidad se encuentran en forma de:
cobre nativo
sulfuros:
calcopirita S2CuFe
calcosina Scu2
oxidos
cuprita Cu2O
malaquita CO3Cu-Cu(OH)2

PROPIEDADES DEL COBRE
Propiedades
Densidad: 8,90 kg/dm3.
Punto de fusión: 1083 °C.
Resistividad: 0,017 ·mm2/m.
Resistencia a la tracción 18 kg/mm2.
Alargamiento: 20%.

Características
Es muy dúctil (se obtienen hilos muy finos) y maleables (pueden formarse láminas hasta de 0,02 mm de espesor). Posee una alta conductividad eléctrica y térmica. Oxidación superficial (verde)


Breve evolución histórica del cobre y sus aleaciones:
Año 5000 a. C. En Egipto se emplea con fines ornamentales.
Año 4000 a. C. Se fabrican pequeños objetos: anillos, tijeras, agujas, dedales, etc.
Año 3000 a. C. Se forja el cobre (golpeándolo en frío para endurecerlo). aparece el bronce.
Año 1500 a. C. Aparece el latón. Con la aparición del hierro empieza a declinar el uso del cobre.
Siglo XVIII. Revolución industrial. Vuelve a adquirir un gran auge en la industria.

OBTENCIÓN DEL COBRE
Existen dos métodos de obtención del cobre: por vía húmeda y por vía seca.
Proceso de obtención del cobre por vía húmeda.
Se emplea cuando el contenido en cobre del mineral es inferior al 10%.
El procedimiento consiste en triturar todo el mineral y añadirle ácido sulfúrico.
Luego, mediante un proceso de electrólisis, se obtiene el cobre.
Proceso de obtención del cobre por vía seca
Se utiliza cuando el contenido de cobre supera el 10%. En caso contrario, será necesario un enriquecimiento o concentración.
Es el proceso que más se emplea y es análogo al usado para el estaño.

Proceso de obtención del cobre por vía seca.
a) El mineral de cobre (1) se tritura (2) y se pulveriza en un molino de bolas (3), un cilindro con agujeros muy finos, por donde saldrá el mineral pulverizado, con unas bolas de acero.
b) Para separar la mena de la ganga, se introduce el mineral en polvo en un depósito lleno de agua (4) y se agita. El mineral, más pesado, se irá al fondo, mientras que la ganga flotará y se sacará por arriba.
c) El mineral concentrado se oxida parcialmente (sólo el hierro, no el cobre) en un horno (5). Se suele colocar en una cinta transportadora metálica que se mueve lentamente al mismo tiempo que se calienta la mena. Así se consigue separar el hierro del cobre.
d) Se funde en un horno de reverbero (6), añadiéndole fundente (sílice y cal) para que reaccione con el azufre y el óxido de hierro y forme la escoria. El cobre aquí obtenido (7) tiene una pureza aproximada del 40 % y recibe el nombre de cobre bruto o cobre blíster. Si se quiere obtener un cobre de pureza superior al 99,9 % (9), es necesario un refinado electrolítico en la cuba (8).





ALEACIONES DE COBRE
La adición de otros metales no ferrosos al cobre mejora sustancialmente sus
propiedades mecánicas y de resistencia a la oxidación, aunque empeora ligeramente su conductividad eléctrica y calorífica.








CINC
Es conocido desde la más remota antigüedad, pero no se consiguió aislarlo
de otros elementos y, por tanto, obtenerlo en estado puro hasta el siglo XVII.
Los minerales más empleados en la extracción del cinc son:
blenda (SZn 40 a 50% de cinc)
calamina (SiO4Zn2-H2O menor del 40% de cinc)

PROPIEDADES DEL CINC
Propiedades
Densidad: 7,14 kg/dm3
Punto de fusión: 419°C
Resistividad: 0,057 ·mm2/m
Resistencia a la tracción:
Piezas moldeadas: 3 kg/mm2.
Piezas forjadas: 20 kg/mm2.
Alargamiento: 20%.

Características fundamentales del cinc
Color blanco azulado
Es muy resistente a la oxidación y corrosión en el aire y en el agua, pero poco resistente al ataque de ácidos y sales.
Tiene el mayor coeficiente de dilatación térmica de todos los metales.
A temperatura ambiente es quebradizo, pero entre 100 y 150 °C es muy maleable.

OBTENCIÓN DEL CINC
Al igual que ocurría con el cobre, dependiendo de la concentración del mineral de cinc se emplean dos procedimientos de obtención:
Vía seca (concentraciones mayores del 10%)






APLICACIONES DEL CINC
En forma de chapas de diferentes espesores
Recubrimiento de tejados
Canalones, cornisas, así como tubos de bajada de agua y depósitos.
Recubrimiento de pilas
En barras y lingotes:
Ánodos de sacrificio en depósitos de acero y cascos de buques:
Recubrimiento de piezas
Galvanizado electrolítico: consiste en recubrir, mediante electrólisis, un metal con una capa muy fina de cinc (unas 15 milésimas de milímetro).
Galvanizado en caliente: la pieza se introduce en un baño de cinc fundido. Una vez enfriada, el cinc queda adherido y la pieza protegida.
Metalizado: se proyectan partículas diminutas de cinc, mezcladas con pintura, sobre la superficie a proteger.
Sherardización: consiste en recubrir con polvo de cinc una pieza de acero e
introducirla en un horno. Por el calor, el cinc penetra en el acero Óxidos de cinc
Bronceadores, desodorantes, etcétera.
Colorantes, pegamentos, conservantes, etcétera.

PLOMO
Se empieza a utilizar, aproximadamente, en el año 5000 a. C., adquiriendo gran importancia durante el periodo romano y a partir del siglo xix.
Contienen plomo los minerales:
Galena SPb (el más empleado)
Cerusita CO3Pb
Anglesita SO4Pb

PROPIEDADES DEL PLOMO
Propiedades:
Densidad: 11,34 kg/dm3.
Punto de fusión: 327 °C.
Resistividad; 0,22 ·mm2/m.
Resistencia a la tracción: 2 kg/mm2.
Alargamiento: 50 %.

El plomo posee las siguientes características:
De color grisáceo-blanco muy brillante cuando está recién cortado.
Muy blando y maleable
Buen conductor térmico y eléctrico
Se oxida con facilidad, formando una capa de carbonato básico que lo autoprotege.
Reacciona con los ácidos lentamente o formando capas protectoras (oxidación superficial)
Resiste bien a los ácidos clorhídrico y sulfúrico, pero es atacado por el ácido nítrico y el vapor de azufre.
Forma compuestos solubles venenosos Pb(OH)2

OBTENCIÓN DEL PLOMO
Obtención del plomo
Consta básicamente de cuatro fases:





APLICACIONES DEL PLOMO
Por su capacidad de resistir bien a los agentes atmosféricos y químicos el plomo tiene multitud de aplicaciones, tanto en estado puro como formando aleaciones.

En estado puro:
Óxido de plomo. Usado para fabricar minio (pigmento de pinturas antioxidantes).
Barreras ante radiaciones nucleares (rayos X)
Cristalería
Tubo de cañerías (prácticamente en desuso).
Revestimiento de cables
Baterías y acumuladores

Formando aleación:
Antidetonante en gasolina plomo tetraetilo Pb(C2H5)4 (en desuso)
Aleaciones
Soldadura blanda, a base de plomo y estaño empleado como material de aportación.
Fusibles eléctricos

OTROS METALES NO FERROSOS
Además de los metales no ferrosos estudiados anteriormente, existen otros, entre los que cabe resaltar:

Metales pesados
Cromo
Níquel
Wolframio o tungsteno
Cobalto

Metales ligeros
Aluminio
Titanio

Metales ultraligeros
Magnesio

CROMO
Densidad: 6,8 kg/dm3.
Punto de fusión: 1900°C.
Resistividad: 1,1 ·mm2/m.
Tiene un color grisáceo acerado.
Es muy duro y tiene un gran acritud.
Resiste muy bien la oxidación y corrosión.

Se emplea como:
Comado brillante: para objetos decorativos.
Cromado duro: para la fabricación de aceros inoxidables y aceros para herramientas.

NÍQUEL
Densidad: 8,85 kg/dm3.
Punto de fusión: 1450°C.
Resistividad: 0,11 ·mm2/m.
Tiene un color plateado brillante y se puede pulir muy fácilmente.
Es magnético (lo atrae un imán como si fuese un producto ferroso).
Es muy resistente a la oxidación y a la corrosión.

Se emplea:
Para fabricar aceros inoxidables (aleado con el acero y el cromo).
En aparatos de la industria química.
En recubrimientos de metales (por electrólisis).





WOLFRAMIO O TUNGSTENO
Densidad: 19 kg/dm3.
Punto de fusión: 3370°C.
Resistividad: 0.056··mm2/m

Se emplea en:
Flamentos de bombillas incandescentes, por su elevado punto de fusión.
Herramientas de corte para máquinas.

COBALTO
Densidad: 8,6 kg/dm3.
Punto de fusión: 1490°C.
Resistividad: 0,063 ·mm2/m.
Tiene propiedades análogas al níquel, pero no es magnético.

Se utiliza:
Para endurecer aceros para herramientas (aceros rápidos).
Como elemento para la fabricación de metales duros (sinterización) empleados en herramientas de corte

ALUMINIO
Densidad: 2,7 kg/dm3
Punto de fusión: 660 °C.
Resistividad: 0,026 ·mm2/m.
Resistencia a la tracción: 10 - 20Kg/mm2
Alargamiento: 50%
Es el metal más abundante en la naturaleza. Se encuentra como componente de arcillas, esquistos, feldespatos, pizarras y rocas graníticas. El mineral del que se obtiene el aluminio se llama bauxita Al2O3-2H2O, que está compuesto por alúmina y es de color rojizo.

Características del aluminio
Es muy ligero e inoxidable al aire, pues forma una película muy tina de óxido (de aluminio (Al2O3) que lo protege.
Es buen conductor de la electricidad y del calor. Se suele emplear en conducciones eléctricas (cables de alta tensión) por su bajo peso.
Es muy maleable y dúctil.

PROCESO DE OBTENCIÓN DEL ALUMINIO
El método Bayer es el más empleado por resultar el más económico. Consta de dos fases:
Obtención de la alúmina
1. La bauxita se transporta desde la mina al lugar de transformación (cerca de
puertos, ya que la mayoría se importa).
2. Se tritura y muele hasta que queda pulverizada.
3. Se almacena en silos hasta que se vaya a consumir.
4. En un mezclador se introduce bauxita en polvo, sosa cáustica, cal y agua
caliente. Todo ello hace que la bauxita se disuelva en la sosa.
5. En el decantador se separan los residuos (óxidos que se hallan en estado sólido y no fueron atacados por la sosa).
6. En el intercambiador de calor se enfría la disolución y se le añade agua.
7. En la cuba de precipitación, la alúmina se precipita en el fondo de la cuba.
8. Un filtro permite separar la alúmina de la sosa.
9. La alúmina se calienta a unos 1200°C en un horno, para eliminar por completo la humedad.
10. En el refrigerador se enfría la alúmina hasta la temperatura ambiente.
11. Se disuelve la alúmina en criolita fundida (F6AlNa3), que protege al baño de la oxidación, a una temperatura de unos 1 000 °C, y se la somete a un proceso de electrólisis que descompone el material en aluminio y oxígeno.
La obtención del aluminio a partir de la bauxita, precisa de gran cantidad de energía, por lo que es importante su reciclado.










APLICACIONES DEL ALUMINIO
El aluminio se utiliza normalmente aleado con otros metales con objeto de mejorar su dureza y resistencia. Pero también se comercializa en estado puro.





Presentación comercial
Alambres de diferentes diámetros
Chapas
Perfiles y barras de diferentes secciones




TITANIO
Densidad: 4,45 kg/dm3
Punto de fusión: 1800 °C.
Resistividad: 0,8 ·mm2/m.
Resistencia a la tracción: 100Kg/mm2
Alargamiento: 5%
Se encuentra abundantemente en la naturaleza, ya que es uno de los componentes de casi todas las rocas de origen volcánico que contienen hierro.
En la actualidad, los minerales de los que se obtiene el titanio son el rutilo y la ilmenita.

Características fundamentales del titanio:
Es un metal blanco plateado que resiste mejor la oxidación y la corrosión que el acero inoxidable.
Las propiedades mecánicas son análogas, e incluso superiores, a las del ace-ro, pero tiene la ventaja de que las conserva hasta los 400 °C.

PROCESO DE OBTENCION DEL TITANIO
Es un proceso complejo que encarece extraordinariamente el producto final.
Se emplea casi exclusivamente el método Kroll, que consta de tres fases:




APLICACIONES DEL TITANIO
Dada su baja densidad y sus altas prestaciones mecánicas, se emplea en:
Estructuras y elementos de máquinas en aeronáutica (aviones, cohetes, misiles, transbordadores espaciales, satélites de comunicaciones, etc.).
Herramientas de corte (nitrato de titanio)
Aletas para turbinas (carburo de titanio)
Pinturas antioxidantes (en forma de óxido y pulverizado).
Para mejorar las propiedades físicas, se le suele alear con aluminio (8 %), con cromo, vanadio o molibdeno.
Se está utilizando en odontología como base de piezas dentales y en la unión de huesos, así como en articulaciones porque la incrustación de titanio en el hueso del cuerpo humano no provoca rechazo alguno y, pasado algún tiempo, se produce una soldadura de manera natural.
También se emplea para recubrimiento de edificios, como es el caso del museo Guggenheim de Bilbao.

MAGNESIO
Densidad: 1,74 kg/dm3
Punto de fusión: 650 °C.
Resistividad: 0,8 ·mm2/m.
Resistencia a la tracción: 18Kg/mm2
Alargamiento: 5%

Los minerales de magnesio más importantes son:
Carnalita (es el más empleado y se halla en forma de cloruro de magnesio, que se obtiene del agua del mar)
Dolomita
Magnesita.

Características del magnesio
Tiene un color blanco, parecido al de la plata.
Es maleable y poco dúctil.
Es más resistente que el aluminio.
En estado líquido o en polvo es muy inflamable ( flash de las antiguas cámaras de fotos).

PROCESO DE OBTENCIÓN DEL MAGNESIO
Existen dos métodos, dependiendo del mineral de magnesio:




APLICACIONES DEL MAGNESIO
Se emplea en aeronáutica.
Las aplicaciones más importantes son:




IMPACTO MEDIOAMBIENTAL
La evaluación y valoración del impacto ambiental producido por la extracción, transformación, fabricación y reciclado de productos no ferrosos constituye una técnica generalizada en todos los países industrializados y, especialmente en la Unión Europea.
a) Durante la extracción de los minerales. Si esta extracción se realiza a cielo abierto, el impacto todavía puede ser mayor, ya que puede afectar a determinados habitáts.
b) Durante la obtención de los distintos metales. Tenemos diversos tipos de impactos.





c) Durante el proceso de reciclado. El impacto ambiental es mucho menor, pero también importante

PRESENTACIONES COMERCIALES
Desde el punto de vista industrial, las presentaciones comerciales más usuales son: