Download - 7 Metales No Ferrosos
TEMA 7:
MATERIALES NO FERROSOS
TEMA 7: MATERIALES NO FERROSOS
1. INTRODUCCIÓN
MATERIALES NO FERROSOS, frente a los ferrosos tienen las siguientes propiedades:
Resistencia a la corrosión
Poco peso
Resistencia al desgaste
Buena conductividad térmica y eléctrica.
TEMA 7: MATERIALES NO FERROSOS
2. CLASIFICACIÓN
PESADOS, Densidad > 5 kg/dm3: Cobre (Cu), Plomo (Pb), Cinc (Zn), Estaño (Sn), Níquel (Ni), Cromo (Cr), Cobalto (Co), Mercurio (Hg) y el volframio (W).
LIGEROS, Densidad 2 – 5 kg/dm3 :Aluminio (Al) y Titanio (Ti)
ULTRALIGEROS, Densidad < 2 kg/dm3 :Magnesio (Mg) y Berilio (Be)
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COBRE (Cu)
Se obtiene de los siguientes minerales:
• Cuprita (óxido de cobre) hasta 88% Cu.
• Calcopirita (Sulfuro de hierro y cobre), principal mena del cobre.
• Malaquita (Hidróxido de Cobre) 55 % Cu.
• Cobre nativo cobre puro, con 1% Cu.
CARACTERÍSTICAS:
Muy buen conductor de la electricidad y calor.
Muy dúctil y maleable
Puede ser soldado con estaño con facilidad.
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PROCESO DE PRODUCCIÓN DE Cu
1. PREPARACIÓN DE LOS MINERALES:
a) Trituración
b) Molienda (hasta convertir en polvo)
2. TOSTACIÓN, enriquecimiento del polvo por flotación y tostación en un horno de pisos eliminando el S)
3. CALCINACIÓN
4. REDUCCIÓN, en convertidor similar a los siderúrgicos
5. AFINADO ELECTROLÍTICO
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PLOMO (Pb)
Se obtiene de la GALENA (Sulfuro de Plomo), hasta 86 % Pb
CARACTERÍSTICAS:
Es un metal pesado
Muy blando (puede rayarse con la uña)
Poco tenaz, muy dúctil y maleable, poco resistente.
Resiste muy bien la corrosión
Baja conductividad eléctrica y mediana conduc. térmica.
Se funde fácilmente y se alea con dificultad, excepto con el estaño y antimonio.
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PROCESO DE PRODUCCIÓN DE Pb
1. PREPARACIÓN DE LOS MINERALES:
a) Trituración
b) Separación de la ganga
2. TOSTACIÓN,
3. FUSIÓN, en alto horno
4. AFINO ELECTROLÍTICO
APLICACIONES: Protector en radiología (Rayos X), tuberías y conducción de líquidos y gases, juguetes, pinturas protectoras (minio).
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CINC (Zn)
Se obtiene de los siguientes minerales:
• Calamina
• Blenda (40 – 50 % Zn)
CARACTERÍSTICAS:
Peso medio, poco dúctil, poco tenaz, y frágil.
poco maleable en frío, pero sí entre 100 – 150 ºC.
Puede ser soldado con estaño con facilidad.
Los objetos de cinc no son atacados por lejías, detergentes, jabones.
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PROCESO DE PRODUCCIÓN DE Zn
1. PREPARACIÓN DE LOS MINERALES:
a) Secado
b) Molienda
2. TOSTACIÓN,
3. PRODUCTOS INTERMEDIOS
4. LIXIVIACIÓN
5. PURIFICACIÓN
6. ELECTRÓLISIS
7. FUSIÓN Y COLADA
APLICACIONES:
• Metalizado
• Galvanizado
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ESTAÑO (Sn)
Se obtiene de la CASITERITA (Óxido de estaño), mineral muy pobre.
CARACTERÍSTICAS:
Metal blando, flexible y maleable en frío.
Muy dúctil y maleable en hojas muy finas.
Alto poder colorante.
a Tª ambiente inalterable al aire, pero fundido se oxida fácilmente.
a – 20 ºC se descompone y se convierte en polvo gris (peste del estaño).
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PROCESO DE PRODUCCIÓN DE Sn
1. PREPARACIÓN DE LOS MINERALES:
a) Tritura
b) Lavado
2. TOSTACIÓN,
3. REDUCCIÓN
4. REFUNDICIONES SUCESIVAS
5. AFINADO O PURIFICADO
APLICACIONES:
Hojalata, acero recubierto de estaño, resiste la corrosión.
Aleaciones: Bronce (Cu + Sn), Antifricción (Cu, Sn, Pb y Sb), Soldadura blanda (Sn y Pb).
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NÍQUEL (Ni)
Se obtiene de los minerales NIQUELINA y GARNIERITA.
CARACTERÍSTICAS:
Es inoxidable, inalterable a la corrosión.
Resiste los agentes atmosféricos (aire y humedad) y químicos (ácidos).
Dúctil y maleable.
Es difícil de soldar.
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PROCESO DE PRODUCCIÓN DE Ni
1. PREPARACIÓN DE LOS MINERALES:
a) Trituración, molienda
b) Cribado por flotación
2. TOSTACIÓN,
3. REDUCCIÓN
4. AFINADO POR ELECTRÓLISIS
APLICACIONES:
Revestimiento para envases, por su inalterabilidad y poder anticorrosivo.
Niquelado: recubrimiento superficial. Aceros inoxidables.
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CROMO (Cr)
Se obtiene de la CROMITA (hierro y cromo).
CARACTERÍSTICAS:
Muy duro, frágil, pero relativamente dúctil.
Resistente al calor por su alta Tª de Fusión (1800 ºC)
Resistente a la corrosión.
Presente el fenómeno de pasivación se recubre de una fina capa de óxido que lo protege.
No es tóxico, pero sus ácidos y sales sí lo son.
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PROCESO DE PRODUCCIÓN DE Cr
1. REDUCCIÓN de la cromita.
2. AFINADO POR ELECTRÓLISIS
APLICACIONES:
Cromado, recubrimiento para proteger a otros metales de la corrosión y agentes atmosféricos y químicos.
Aceros cromados: gran dureza, tenacidad y resistencia a tracción.
Aceros inoxidables: Acero – Cromo – Níquel.
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VOLFRAMIO (W) o Tungsteno
Se obtiene de la WOLFRAMITA (hierro, magnesio y volframio) y SCHEELITA (wolframato de calcio).
CARACTERÍSTICAS:
Infusible, Tª Fusión= 3410 ºC.
Muy pesado, gran dureza y buen conductor de la electricidad
Difícilmente atacado por ácidos e inoxidable al aire hasta 1000 ºC.
Difícil de mecanizar por su dureza, pero aprovechado como aleante.
APLICACIONES:
Aleado por sinterizado para durísimas aleaciones (plaquitas de Widia)
Construcción de herramientas para trabajar metales.
Proporciona a los aceros gran dureza
Hilos de lámparas incandescentes, por su ductilidad y alto pto. de fusión.
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COBALTO (Co)
Se obtiene de la COBALTINA, eritrina, esmaltina y asbolana.
CARACTERÍSTICAS:
Muy tenaz.
Maleable.
Ferromagnético a Tª ordinaria, propiedad que pierde a 1200 ºC.
Inalterable al aire frío, se oxida a 300 ºC
Posee propiedades radiactivas.
APLICACIONES:
Como revestimiento electrolítico (Cobaltado) similar al niquelado, pero poco desarrollado por su alto precio.
Aleado al acero para útiles y herramientas que resisten el desgaste.
En cerámica y vidrería para obtener pinturas y esmaltes.
En radioterapia (medicina) por la precisión de la zona a irradiar.
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MERCURIO (Hg)
Se obtiene del CINABRIO (SHg).
CARACTERÍSTICAS:
Es líquido a Tª ambiente y hasta -39 ºC.
Sus vapores son muy tóxicos.
Disuelve con facilidad casi todos los metales, excepto Fe, Ni y W, con los que forma amalgamas.
Buenas cualidades como conductor de la electricidad y alto coeficiente de dilatación.
APLICACIONES:
Como amalgama con otros metales: empastes dentales, pilas eléctricas, masillas metálicas.
Termómetros y barómetros.
Lámparas de vapor de mercurio y pilas de botón.
Aplicaciones curativas, mercurocromo por su poder antiséptico.
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TITANIO (Ti)
Se obtiene del óxido de Titanio o rutilo y la ilmenita (Ti y Fe).
CARACTERÍSTICAS:
Muy resistente y gran dureza.
Gran resistencia a la corrosión
Buena resistencia al choque.
APLICACIONES:
Construcción de estructuras y otros elementos en aeronáutica, cohetes y lanzaderas espaciales.
Herramientas de corte.
Pigmento para obtener pinturas.
Por su vistosidad y ligereza en construcción de objetos decorativos: relojes, recubrimientos exteriores de construcciones.
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ALUMINIO (Al)
Se obtiene de la BAUXITA, 4Tn Bauxita → 2Tn Alúmina → 1Tn Al .
CARACTERÍSTICAS:
Ligero y muy blando.
Excelente conductor de calor y electricidad.
Muy dúctil y maleable (papel de aluminio).
Su superficie se oxida rápidamente, pero le protege de la corrosión.
Difícil de unir por soldadura por el óxido.
APLICACIONES:
Forjado para llantas de coches.
Chasis de bicicletas y automóviles.
Estructuras aeroespaciales.
En edificación: ventanas, puertas, mamparas.
Envases de alimentación.
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BERILIO (Be)
Se obtiene de óxido de Berilio. Acompañado de fragmentos de Cromo constituye la esmeralda (piedra preciosa).
CARACTERÍSTICAS:
Ultraligero.
Sabor dulce, por ello se le conoce como glucinio.
Duro.
Expuesto al aire forma una capa de óxido que lo preserva de una posterior oxidación.
APLICACIONES:
Pantallas de tubos los tubos de Rayos X.
Aleación para endurecer el Cu.
En aleaciones ligeras y ultraligeras dándoles dureza y tenacidad.
En polvo para tubos fluorescentes, hasta que se demostró que era tóxico.
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MAGNESIO (Mg)
Se obtiene de carbonatos y silicatos como talco, sepiolita, dolomita, carnalita y asbesto.
CARACTERÍSTICAS:
Ultraligero.
Poco dúctil, maleable y blando.
Muy ávido de oxígeno, puede arder dando óxido y nitruro de magnesio, llama muy luminosa y rica en rayos UV.
Se oxida con aire húmedo, llegando a corroerse por completo.
APLICACIONES:
Pirotecnia como llama luminosa y fotografía (flash).
Se emplea como desoxidante en aleaciones de Cu, Ni y latón.
Aleaciones utilizadas en aeronáutica, automovilística, bicicletas y motos.
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PRINCIPALES ALEACIONES USADAS EN LA INDUSTRIA
• Aleaciones de cobre:
Bronces:
Ordinarios: >60% Cu + Sn (estaño)
Especiales: al Aluminio, al Fósforo, al Plomo, al Cadmio.
Latones:
Ordinarios: Cu + Zn (Cinc)
Especiales: Sn, Al, Ni, Fe
Alpacas: Cu + Ni + Zn (plata Meneses)
• Aleaciones al Aluminio: Cu, Mg, Mn, Si o Ni, mejorando su resistencia y dureza.
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2. CLASIFICACIÓN