METALURGIA DE METALES Y ALEACIONES

METALURGIA: METALES Y ALEACIONES

La Metalurgia es el estudio de la ciencia y la tecnología de los Metales y sus Aleaciones. Existen tres remas de la metalurgia:

• Metalurgia Química: Estudia la obtención de los metales a partir de la naturaleza.

• Metalurgia Física: Estudia la estructura y propiedades de los metales y aleaciones

• Metalurgia mecánica: Estudia la manipulación de los metales y aleaciones. Dentro de este apartado, las técnicas que se utilizan en odontología son el colado, el forjado, la soldadura y la amalgamación.

Estudiaremos la metalurgia física, analizando por separado los metales y las aleaciones y describiremos someramente la manipulación de los metales y aleaciones.

METALES

Son elementos químicos que ocupan la parte central de la Tabla Periódica; tienen pocos electrones de valencia y tienden a soltarlos, convirtiéndose en iones positivos. Se unen entre sí mediante un enlace metálico y forman una estructura cristalina. A la porción más pequeña que se repite a lo largo de toda la estructura se denomina Celda Unitaria. Esta estructura le da a los metales sus propiedades más características:

CLASIFICACIÓN

Existen varias clasificaciones de los metales atendiendo a sus características, pero las que mas nos interesa en odontología es la que se basa en la nobleza. La nobleza es la capacidad que tienen algunos metales de no oxidarse a presión atmosférica y a ninguna temperatura: son resistentes a la oxidación y corrosión. Son Metales Nobles el oro, plata, platino, paladio, iridio, rutenio, rodio y osmio. Todos los demás son Metales no Nobles. La denominación de Metales Preciosos se refiere al alto precio de algunos metales, y coinciden con los metales nobles.

CURVA DE ENFRIAMIENTO

Para comprender cual es la estructura de un metal, así como su manipulación, es importante conocer la curva de enfriamiento. Cuando se calienta un metal por encima de su temperatura de fusión se pierden todas las uniones atómicas y la estructura que lo caracteriza, convirtiéndose en un líquido. Al llevarlo a temperatura ambiente, a medida que pasa el tiempo este metal se va enfriando paulatinamente hasta un punto en el que comienzan a unirse los primeros átomos. Esto genera una exotérmia denominada calor latente de fusión, que sube un poco la temperatura del metal. A partir de este punto continua la solidificación y el calor latente de fusión va compensando el enfriamiento del metal de manera que la temperatura se mantiene constante durante todo el proceso de la solidificación, formando en la gráfica una meseta a una determinada temperatura que es la que se considera temperatura de fusión o solidificación de ese metal. Una vez terminadas las uniones atómicas, el metal se va enfriando hasta llegar a la temperatura ambiente (Fig. 1).

ESTRUCTURA DEL METAL

Los metales están formados por átomos metálicos unidos mediante enlaces metálicos dando una estructura cristalina. Esta estructura cristalina se basa en distintos Sistemas de Cristalización, específico para cada metal, que hace que la Celda unitaria sea un cubo, un hexágono, etc. Al inicio del proceso de solidificación, se unen los primeros átomos en distintos puntos de la masa líquida formando los puntos de cristalización y las primeras celdas unitarias (Fig. 2A), alrededor de las cuales va creciendo la estructura de manera ordenada. Estos primeros átomos que se unen se orientan al azar por lo que cada punto de cristalización van a formar celdas unitarias orientadas espacialmente en distintas direcciones. Durante la solidificación estas estructuras van creciendo ordenadamente a partir de cada punto de cristalización (Fig. 2B), formando los granos cristalinos (Fig. 2C). Con el crecimiento granular por unión de los átomos, los granos chocan entre si dejando una zona de desorden denominada límite de grano (Fig. 2D). Por lo tanto, por cada punto de cristalización se formará un grano cristalino y el tamaño del grano va a estar en función del número de puntos de cristalización (Fig. 3). Si se produce un enfriamiento brusco del metal se formaran muchos puntos de cristalización y el resultado será un metal con un grano pequeño, mientras que si el enfriamiento es lento y controlado se formarán pocos puntos de cristalización y nos dará un grano grande.

El crecimiento ordenado dentro de los granos cristalinos no siempre es completo y se producen fallos en la estructura en los que falta algún átomo (Fig. 4). Estos fallos se denominan dislocaciones.

PROPIEDADES

Debido a su estructura, los metales en general tienen las siguientes propiedades:

• Son buenos Conductores, tanto del calor como de la electricidad, debido a la nube de electrones libres que vehiculiza la energía a través de toda la estructura.

• Una vez pulidos consiguen un Brillo superior a otros materiales.

• Todos los metales presentan gran Opacidad, debido a su estructura cristalina.

• Excepto el oro y el cobre, todos los metales son de Color gris.

• Al ser golpeados producen un sonido característico denominado Tañido.

• Excepto el mercurio y el galio, todos los metales son Sólidos a temperatura ambiente, presentando una elevada temperatura de Fusión.

• Son totalmente insolubles en agua y solubles en ácidos inorgánicos.

• En mayor o menor medida presentan el fenómeno de Corrosión.

• En general, los metales son duros, resistentes, rígidos, dúctiles y tenaces. Estas propiedades mecánicas van a variar para cada metal pero además, especialmente la ductilidad, vienen condicionadas por el tamaño de grano y la presencia de dislocaciones.

• La deformación plástica (ductilidad) del metal se ve muy favorecida por el orden que le confiere la estructura cristalina, ya que sobre esa base es muy fácil ir movilizando los átomos, especialmente si hay muchas dislocaciones. Pero esta movilización tiene un freno, que es el límite de grano, donde se pierde el orden y se produce un acúmulo de tensiones. Por lo tanto, mientras mayor sea el grano cristalino, mas espacio tendremos para deformar y mayor será la deformación plástica.

...