Metales Y Aleaciones No Ferrosas

I. INTRODUCCIÓN

De todos los metales utilizados para la industria el 20% son no ferrosos, estos en diferentes aleaciones cubren los requerimientos de ingeniería y las propiedades químicas necesarias para fabricar artículos útiles para la industria y la sociedad. Las características fundamentales de las aleaciones no ferrosas son la resistencia a la tensión, corrosión, conductividad eléctrica y maquinabilidad. La selección de una aleación determinada dependerá de los resultados de diferentes pruebas mecánicas, el volumen de producción, el costo de producción y las propiedades estéticas del producto.

En este documento se mencionarán los metales no ferrosos más importantes, y las aleaciones no ferrosas, así como su producción, descripción y la aplicación que se les puede dar en el campo industrial o cualquier otro.

II. ALUMINIO

Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales, tales como su baja densidad y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica. Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es relativamente barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX2 el metal que más se utiliza después del acero.

II.I PRODUCCIÓN

La producción de aluminio consiste de 3 pasos: extracción de bauxita, producción de alúmina y electrólisis de aluminio. El aluminio es el 3er metal más abundante en la superficie de la tierra.

La materia prima para la producción de aluminio, bauxita, está compuesta principalmente por uno o más componentes de hidróxido de aluminio, además de silica, hierro y óxido de titanio como las principales impurezas.

El mineral del cual se puede obtener aluminio comercial se llama BAUXITA, la cual regularmente puede ser encontrada en minas de depósito abierto, para lograr uniformidad en el material se tritura y con agua a presión se lava para eliminar otros materiales y sustancias orgánicas. Posteriormente el material se refina para obtener a la alúmina, lo que ya es un material comercial de aluminio con el que se pueden obtener lingotes por medio del proceso de fundición.

También existe el proceso de producción de aluminio llamado BAYER, el cual consiste en:

• La bauxita después de haber sido pulverizada y obtenida de los procesos de espumado se carga a un digestor el que contienen una solución de sosa cáustica bajo presión y a alta temperatura.

• Producto del digestor se forma aluminato de sodio que es soluble en el licor generado.

• Los sólidos insolubles como hierro, silicio, titanio y otras impurezas son filtrados y el licor con la alúmina se bombea a depósitos llamados precipitadores.

• En los precipitadores se agregan uno cristales finos de hidróxido de aluminio, estos cristales se hacen circular por entre el licor concentrado para que sirvan de simientes, van creciendo en dimensiones a medida que el hidróxido de aluminio se separa del licor.

• El hidróxido de aluminio que se adhirió a los cristales se calcina en hornos que operan por arriba de los 900ºC. Esto convierte a la alúmina en un producto de alta calidad para la fusión y obtención de aluminio de buena calidad.

• La alúmina producto de los hornos de calcinado es procesada en tinas electrolíticas llamadas celdas reductoras. Estas tinas funcionan con un baño de ciolita (fluoruro de aluminio sódico), el ánodo es un electrodo de carbón y el cátodo es la misma tina. En estas tinas se obtiene el aluminio metálico.

• El aluminio obtenido de las celdas reductoras es moldeado y procesado en hornos de concentración para la obtención de aluminio de alta calidad.

II.II PROPIEDADES

• El aluminio es un metal muy ligero, con un peso específico de 2,7 (g/cm3), que es un tercio de la del acero. La resistencia del metal puede ser ajustado mediante la adición de pequeñas cantidades de otros metales (aleaciones). Aleaciones especiales de aluminio puede alcanzar la misma resistencia a la tracción como el acero.

• A medida que el propio metal forma una capa protectora de óxido (que se forma inmediatamente si el metal se corta o rayado) es altamente resistente a la corrosión. Los diferentes tipos de tratamientos superficiales pueden mejorar aún más esta propiedad.

• El aluminio es también un buen conductor de calor y electricidad, y en relación a su peso, es casi dos veces mas liviano que un conductor de cobre de propiedades similares. El aluminio puede reflejar tanto el calor como la luz y junto con su bajo peso, hace que sea un material ideal para ser utilizado en reflectores, como por ejemplo, aparatos de iluminación.

• El aluminio es dúctil y tiene un bajo punto de fusión y la densidad. Fluye fácilmente en estado fundido y por lo tanto se puede procesar en un gran número de maneras - tanto en un estado frío como caliente. Su gran ductilidad permite que los productos de aluminio sean formados con un diseño cercano al del producto final.

• El aluminio utilizado en los edificios, construcciones y equipos de transporte no es inflamable. Sólo se quema en forma de polvo fino o como una película muy delgada. El aluminio se derrite cuando las temperaturas exceden 660 ˚ C - sin liberar gases.

• El papel de aluminio, incluso cuando se rueda a sólo 0,007 mm de espesor, sigue siendo completamente impermeable y no permite que ni la luz, ni el aroma ni el sabor de sustancias lo traspasen. Además, el propio metal no es tóxico, y no libera aroma o sabor.

• La re-fusión de aluminio requiere muy poca energía, y la pérdida de metal en el proceso de re-fusión es inferior al 3 por ciento. Sólo alrededor del 5 por ciento de la energía que es requerida para producir el metal primario inicialmente es necesaria en el proceso de reciclaje.

II.III USOS

• Por su elevada conductividad calorífica, se usa en utensilios de cocina y en los pistones de motores de combustión interna.

• Su alta resistencia en relación a su peso y su resistencia a la corrosión lo hace útil en la construcción de aeronaves, embarcaciones, en perfiles y otros elementos de construcción, vagones de ferrocarril y chasis de coches y motocicletas y en general para todos aquellos usos en los que se necesiten metales resistentes y ligeros.

• El peso del cable es muy importante en la transmisión de energía eléctrica de alto voltaje a largas distancias y por ello se usan los conductores de aluminio (en lugar de los de cobre) para tendidos eléctricos en líneas que soportan 700.000 V o más.

• El papel de aluminio de 0,018 cm de grosor, es de uso doméstico común, ya que protege los alimentos y otros productos perecederos de la descomposición. A causa de su ligereza, facilidad de manejo y compatibilidad con alimentos y bebidas, el aluminio se usa ampliamente como envase en la industria alimentaria. La recuperación y reciclaje de estos recipientes es una medida de conservación de la energía cada vez más importante.

• Los compuestos de aluminio se usan como los catalizadores (Friedel Craft AlCl3), purificación del agua (sulfato de aluminio) y en cerámicas (óxido de aluminio).

III. COBRE

III.I PRODUCCION

El cobre se obtiene fundamentalmente de un mineral llamado CALCOPIRITA el que contiene grandes cantidades de cobre, azufre y fierro.

• La calcopirita es mezclada con cal y materiales sílicos, los que son pulverizados por medio de molinos de quijadas y transferidos a unas tinas estratificadoras.

• En las tinas estratificadoras el mineral es extraído al flotar con la espuma producto de la agitación. La espuma se forma al mezclar agua con aceite y agitarlos enérgicamente.

• El mineral extraído se pasa por un horno de tostado para eliminar el azufre. Los polvos de los gases producto del horno de tostado son capturados y procesados para obtener plata, antimonio y sulfuros.

• Los concentrados del horno de tostado son derretidos en un horno de reverbero, en este horno se elimina el hierro en forma de escoria.

• El material derretido del horno de reverbero, que se conoce como ganga, es introducido a un horno parecido al convertidos Bessemer, del cual sus gases son utilizados para obtener ácido sulfúrico y el producto de su vaciado es cobre conocido como cobre Blister, el que tiene 98% de pureza y que puede ser refinado todavía más por métodos electrolíticos.

III.II PROPIEDADES

• Excelente conductividad eléctrica.

• Buena maquinabilidad.

• Buena ductilidad y maleabilidad.

• Bajos niveles de oxidación.

• Juega un papel importante en la biología, en el campo de la botánica.

III.III USOS

• El cobre se utiliza para las tuberías de suministro de agua. Este metal también se utiliza en refrigeradores y sistemas de aire acondicionado.

• Los disipadores de calor de los ordenadores están hechos de cobre debido a que el cobre es capaz de absorber una gran cantidad de calor.

• El magnetrón, la parte fundamental de los hornos de microondas, contiene cobre.

• Los tubos de vacío y los tubos de rayos catódicos, contienen cobre.

• A algunos fungicidas y los suplementos nutricionales se les añaden partículas de cobre.

• Como un buen conductor de electricidad, el cobre se utiliza en el hilo de cobre, electroimanes, relés e interruptores eléctricos.

• El cobre es un material muy resistente al óxido. Se ha utilizado para hacer recipientes que contienen agua desde

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