informe técnico de metales

Qu es un metal?

Por lo general se define a los metales como elementos slidos que comparten ciertas propiedades fsicas, qumicas y mecnicas que los distinguen.La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un traslape entre la banda de valencia y la banda de conduccin en su estructura electrnica (enlace metlico). Esto le da la capacidad de conducir fcilmente calor y electricidad, y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo cual le da su peculiar brillo.El concepto de metal refiere tanto a elementos puros, por ejemplo aluminio, as como aleaciones con caractersticas metlicas. Ejemplos comunes de metales no elementales son el acero y el bronce. Los metales elementales comprenden la mayor parte de la tabla peridica de los elementos y se separan de los no metales por una lnea diagonal entre el boro y el polonio. En comparacin a los no metales tienen baja electronegatividad y baja energa de ionizacin.

Principales propiedades fsicas de los metales

Propiedades generales de los metales: Son slidos a temperatura ambiente excepto el Hg. Tienen altos puntos de fusin y ebullicin. Poseen brillo metlico porque reflejan la luz. Conducen la corriente elctrica porque hay e- libres. Conducen bien el calor ya que los e- libres en su agitacin trmica transmiten la energa al tomo siguiente Densidad: la inmensa mayora de los metales presentan altas densidades. Fusibilidad: la inmensa mayora de los metales presentan elevadsimos puntos de fusin, en mayor o menor medida para ser fundidos Dilatacin: Los metales son materiales que tienen una elevadadilatacin, en parte debido a su conductividad. Las dilataciones son perceptibles a veces aun con los cambios de temperatura ambiental. Se miden linealmente y se fija la unidad de longitud para la variacin de 1C de temperatura. ConductividadCalrica: los metales absorben y conducen la energa calrica. ConductividadElctrica: los metales permiten el paso de lacorriente elctricaa travs de su masa.

Principales propiedades fsico-mecnicas de los metales:Maleabilidado capacidad de poder estirarse en todas las direcciones sin romperse al ser sometidos a trabajos de laminacin o de martillado. El ms maleable de todos los metales es el oro y siguen en orden decreciente la plata, el aluminio, el cobre, el estao, el platino, el plomo, el zinc, el hierro y el nquel.Ductilidad. Es una caracterstica estrechamente relacionada con la maleabilidad y se entiende como la capacidad de dejarse deformar para convertirse en hilos. El orden de ductilidad de mayor a menor es: oro, plata, platino, hierro, nquel, cobre, aluminio, zinc, estao, plomo.Elasticidado capacidad de los metales de recuperar su forma inicial luego de una deformacin momentnea producida por la accin de una carga.Durezaes la resistencia que oponen los metales a ser rayados. La presencia de impurezas (pequeas cantidades de otros elementos) altera la dureza del metal. Tenacidad: los elementos presentan mayor o menor resistencia a romperse cuando ejercen sobre ellos una presin.

Densidad

La densidad de una materia representa cuntos gramos o kilogramos hay por unidad de volumen.

Aunque toda lamateriaposee masa y volumen, dos sustancias diferentes con la misma masa ocupan distintosvolmenes, as notamos que elhierroo elhormignson pesados, mientras que la misma cantidad degoma de borraroplsticoson ligeras.La propiedad que nos permite medir laligerezaopesadezde una sustanciarecibe el nombre dedensidad. Cuanto mayor sea ladensidadde un cuerpo, ms pesado nos parecer.Ladensidadse define como elcociente entre lamasade un cuerpo y elvolumenque ocupa. As, como en elS.I.lamasase mide enkilogramos(kg) y elvolumenenmetros cbicos(m) ladensidadse medir en kilogramos por metro cbico(kg/m). Estaunidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequea. Para elagua, por ejemplo, como unkilogramoocupa unvolumende unlitro, es decir, de0,001m, la densidad ser de: 1000 kg/mLa mayora de lassustanciastienen densidades similares a las delaguapor lo que, de usar esta unidad, se estaran usando siempre nmeros muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otraunidad de medidael gramo por centmetro cbico(gr./c.c.),Ladensidadde un cuerpo est relacionada con suflotabilidad, una sustanciaflotar sobre otra si sudensidades menor. Por eso lamaderaflota sobre elaguay elplomose hunde en ella, porque elplomoposee mayordensidadque elaguamientras que ladensidadde lamaderaes menor, pero ambas sustancias se hundirn en lagasolina, dedensidadms baja.

Los cuerpos slidos suelen tener mayor densidad que los lquidos y stos tienen mayor densidad que los gases.Lo anterior est dado por el hecho de que en un gas las partculas que lo componen estn menos cohesionadas, en trminos vulgares esto significa que estn ms separados. En los lquidos hay mayor cohesin y en los slidos la cohesin es mayor an.

Los metales se pueden clasificar segn su densidad en:Ultraligeros: inferior a 2 g/cm. Los ms comunes son el magnesio y el berilio.Ligeros: inferior a 4,5 g/cm. Los ms comunes son el aluminio y el titanio.Pesados: superior a 4,5 g/cm. Son la mayora de los metales.

Punto de fusin

El proceso de fusin de la materia es el mismo que el defundicin, pero este ltimo trmino se aplica generalmente a sustancias como los metales, que se lican a altas temperaturas.Elpunto de fusin(o, raramente,punto de licuefaccin) es latemperaturaa la cual se encuentra el equilibrio de fases slido-lquido, es decir la materia pasa deestado slidoaestado lquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a temperatura constante.

Sirve conocer el punto de fusin de cada metal ya que una importante parte de la industria metalrgica utiliza los procesos de fundicin para trabajar con los metales. Para componer aleaciones y para elaborar piezas complicadas.

La inmensa mayora de los metales presentan elevadsimos puntos de fusin, en mayor o menor medida para ser fundidos.

En las etapas iniciales de la manufactura del hierro y del acero, la fusin del metal no constitua una parte integral de proceso. El mineral se reduca qumicamente empleando carbn vegetal y la masa esponjosa. Resultante se forjaba para darle una consistencia compacta. La tcnica de la produccin de las altas temperaturas no haba avanzado lo suficientemente en una poca para hacer posible la fusin del hierro en una escala industrial, aun hoy en da, algunos metales como por ejemplo: el tungsteno, que tienen punto de fusin muy elevados, se producen mas convenientemente por mtodos de metalrgica de polvo. Sin embargo, en el grueso de la produccin metalrgica, la fusin y vaciado constituyen los pasos primarios de los procesos de manufactura.

Cobre

Generalidades

El cobre, cuyo smbolo es Cu, es el elemento qumico de nmero atmico 29. Se trata de un metal de transicin. Junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo despus de la plata). Es un metal duradero porque se puede reciclar un nmero casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecnicas.Fue uno de los primeros metales en ser utilizado por el ser humano en la prehistoria.El cobre posee un importante papel biolgico en el proceso de fotosntesis de las plantas, aunque no forma parte de la composicin de la clorofila. El cobre contribuye a la formacin de glbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguneos, nervios, sistema inmunitario y huesos y por tanto es un oligoelemento esencial para la vida humana.

Origen del elemento

Frecuentemente se encuentra agregado con otros metales como el oro, plata, bismuto y plomo, apareciendo en pequeas partculas en rocas, aunque se han hallado masas compactas de hasta 420 toneladas. El cobre se encuentra por todo el mundo en la lava basltica, localizndose el mayor depsito conocido en la cordillera de los Andes en Chile, bajo la forma de prfidoSe denomina prfido cuprfero o prfido de cobre y molibdeno a un tipo de mineralizacin de origen magmtico e hidrotermal. Los prfidos cuprferos constituyen la principal fuente de extraccin tanto de cobre como de molibdeno. Se pueden subdividir en dos grupos: los yacimientos donde prima el molibdeno y aquellos donde prima el cobre, tambin conocidos como Mo-(Cu) y Cu-(Mo), respectivamente.

El cobre se obtiene a partir de minerales sulfurados (80 %) y de minerales oxidados (20 %), los primeros se tratan por un proceso denominado pirometalurgia y los segundos por otro proceso denominado hidrometalurgia. Generalmente en la capa superior se encuentran los minerales oxidados (cuprita, melaconita), junto a cobre nativo en pequeas cantidades, lo que explica su elaboracin milenaria ya que el metal poda extraerse fcilmente. A continuacin, por debajo del nivel fretico, se encuentran los sulfuros primarios: calcosina (Cu2S) y covellina (CuS); y finalmente los secundarios: calcopirita (FeCuS2) cuya explotacin es ms rentable que la de las anteriores.

Cobre

Presentacin NaturalMinerales OxidadosCuprita y MelaconitaMinerales Sulfurados (Piritas)Primarios: Calcosina y Covellina

Secundarios: Calcopirita

Proceso de obtencinHidrometalurgiaPirometalurgia

Produccin mundial20%80%

Metalurgia del Cobre:

La extraccin del cobre se produce en su mayor parte de minas abiertas, donde se extrae un mineral muy pobre en contenido (0,4-1,0% cobre). Esto hace que los procesos de refinamiento posterior estn dedicados mayormente a la concentracin y eliminacin de impurezas. Una vez obtenido el mineral bruto hay dos mtodos para la extraccin y purificacin del Cobre, la hidrometalurgia y la pirometalurgia.

Hidrometalurgia:Cuando el cobre se encuentra en forma de xidos, el proceso productivo se basa en procesos hidrometalrgicos, que se conocen como lixiviacin.

El proceso que sigue esta tcnica es el siguiente:

Mineral de cobre-> lixiviacin-> extraccin-> electrlisis-> ctodo

En la lixiviacion el material chancado se ordena en tortas llamadas pilas sobre las cuales se instala un sistema de mangueras y aspersores. Las pilas con el material mineralizado se riegan con una solucin de agua con cido sulfrico que disuelve el cobre presente en los minerales oxidados, formando una solucin de sulfato de cobre, que se purifica y se concentra antes de llevarla a la electro obtencin.En la electro obtencin se realiza una electrolisis mediante la cual se recupera el cobre de la solucin proveniente de la lixiviacin, obtenindose ctodos de alta pureza (99,99%).

Esta tecnologa se utiliza muy poco porque la casi totalidad de concentrados de cobre se encuentra formando sulfuros.

Pirometalurgia:Para los sulfuros se utiliza para producir ctodos la va llamada pirometalurgia.Corresponde a la separacin de los minerales sulfurados de cobre y otros elementos como el molibdeno. Consiste en el siguiente proceso:

Mineral de cobre -> Concentracin (flotacin) -> fundicin en horno -> paso a convertidores -> afino -> moldeo de nodos -> electrorefinacin -> ctodo.

Mediante la molienda se reduce el tamao de las rocas que contienen el mineral. Luego se realiza la flotacin que es un proceso fsico-qumico que permite separar los minerales sulfurados de cobre.En la flotacin la pulpa proveniente de la molienda, se introduce en unas piscinas llamadas celdas de flotacin. Se hace burbujear aire y se mantiene la mezcla en constante agitacin para formar abundante espuma. El cobre reacciona en forma hidrofbica (huye del agua) y se adhiere a la espuma, la que posteriormente se debe secar para que se obtenga como resultado el concentrado de cobre que ya tiene una pureza del 30% y es llevado al proceso de fundicin.El concentrado del cobre seco se introduce en hornos a altsimas temperaturas (1.200 C), lo que permite separarlo de otros minerales como fierro (Fe) o azufre (S), El cobre que se obtiene de la fundicin se lleva a unos moldes (nodos), alcanzando una pureza de 99,5%.Los nodos son llevados a unas piscinas que tienen una solucin de agua y cido sulfrico. All se sumergen, instalando al frente de cada uno de ellos, una lmina de cobre muy delgada (ctodo). Se aplica corriente continua de baja intensidad y el cobre de alta pureza que est instalado en el nodo, comienza a ser atrado por el ctodo y se va depositando en ste. Al cabo de unas semanas, se obtiene un ctodo de cobre, con una pureza del 99,99%.

Otros componentes que se obtienen de este proceso son hierro (Fe) y azufre (S), adems de muy pequeas cantidades de plata (Ag) y oro (Au). Como impurezas del proceso se extraen tambin plomo (Pb), arsnico (As) y mercurio (Hg).

Principales productores mundiales (Datos de 2011-2012)

ChileEn el ao 2011, Chile en su conjunto representaba ms de un tercio de la produccin mundial de cobre, con una produccin total de 5,3 millones de toneladas de la materia prima. PerSegn los datos referidos, Per es el segundo mayor productor de cobre, con un 8% del total de la produccin a nivel mundial.

EEUU y ChinaChina aparece como el tercer mayor productor de cobre segn los datos referidos en esta investigacin, compartiendo lugar con EEUU.En general, EEUU comparte el lugar de tercer mayor productor de cobre del mundo, pero se encuentra ligeramente despus de China. SuizaEn Suiza el primer trimestre 2013 mostr que vala con una produccin de cobre de 321.800 toneladas. Si el ritmo de produccin contina en estos niveles, cerrar el 2013 con una produccin aproximada de 1,29 millones de toneladas de cobre. Aunque Suiza es la sede de la minera de cobre, la mayor parte de la extraccin se lleva a cabo fuera del pas. AustraliaComo pas, Australia es el quinto mayor productor mundial de cobre de cobre. Esto se debe a que cuenta con la cuarta mayor productora de cobre a nivel mundial; la empresa Biliton Billiton (BHP) con sede en Melbourne. Biliton Billiton produjo en 2012 1,09 millones de toneladas de cobre.

MxicoGrupo Mxico, con una produccin de 826.000 toneladas de cobre en 2012 se posiciona como una de las grandes productoras de cobre del mundo.

Propiedades Fsicas

El cobre posee varias propiedades fsicas que propician su uso industrial en mltiples aplicaciones. Es de color rojizo y de brillo metlico y, despus de la plata, es el elemento con mayor conductividad elctrica y trmica. Es un material abundante en la naturaleza; tiene un precio accesible y se recicla de forma indefinida; forma aleaciones para mejorar las prestaciones mecnicas y es resistente a la corrosin y oxidacin.

Aspectometlico, rojizo

Densidad8960 kg/m3

Estadoslido

Punto de fusin1085 C

Punto de ebullicin2562 C

Calor de fusin13.1 kJ/mol

Calor especfico385 J/(Kkg)

Conductividad elctrica58,108 10^6S/m

Conductividad trmica400 W/(Km)

Peso especfico8960 kg/m3

Coeficiente de dilatacin1.7 x 10^-5

Propiedades mecnicasTanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad, es decir, son fciles de mecanizar. El cobre posee muy buena ductilidad y maleabilidad lo que permite producir lminas e hilos muy delgados y finos. Es un metal blando, con un ndice de dureza 3 en la escala de Mohs (50 en la escala de Vickers) y su resistencia a la traccin es de 210 MPa, con un lmite elstico de 33,3 MPa. Admite procesos de fabricacin de deformacin como laminacin o forja, y procesos de soldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos trmicos como temple y recocido. En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criognicas.

Principales aleaciones - Usos

Latn (Cobre-Zinc)Para obtener latn, se mezcla el zinc con el cobre en crisoles o en un horno de reverbero o de cubilote. En fro, los lingotes obtenidos se transforman en lminas que pueden laminarse en varillas o cortarse en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres.Algunos tipos de latn son maleables nicamente en fro, otros solo en caliente, y algunos no lo son a ninguna temperatura. Todos los tipos de esta aleacin se vuelven quebradizos cuando se calientan a una temperatura prxima al punto de fusin.En esta aleacin, el zinc debe estar en proporcin menor de 45%, porque en proporcin mayor el latn disminuye sus propiedades mecnicasEl latn es ms duro que el cobre, es resistente a la oxidacin, a las condiciones salinas y es dctil por lo que puede forjarse en planchas finas. Su maleabilidad vara segn la composicin y la temperatura, y es distinta si se mezcla con otros metales, incluso en cantidades mnimas.

Variaciones de Latn:- El latn al plomo: en esta aleacin el plomo es prcticamente insoluble en el latn, y se separa en forma de finos glbulos, lo que favorece la fragmentacin de las virutas en el mecanizado. Tambin el plomo tiene un efecto de lubricante por su bajo punto de fusin, lo que permite disminuir el desgaste de la herramienta de corte.- El latn de alta resistencia (o bronce al manganeso), utilizado en construcciones navales.- El latn al hierro- El latn al aluminio- El latn al silicio.

Usos:Las aplicaciones de los latones abarcan los campos ms diversos, desde el armamento, pasando por la ornamentacin, soldadura, fabricacin de alambres, tubos de condensador y terminales elctricos. Como no es atacado por el agua salada, se usa tambin en las construcciones de barcos y en equipos pesqueros y marinos.El latn no produce chispas por impacto mecnico, una propiedad atpica en las aleaciones. Esta caracterstica convierte al latn en un material importante en la fabricacin de envases para la manipulacin de compuestos inflamables.

Bronce (Cobre-Estao)El resultado de la fusin entre cobre y estao es el bronce, una de sus principales aleaciones, en que el cobre se encuentra en una proporcin de 75 a 80%. Tiene color amarillo y es resistente a los agentes atmosfricos y a los esfuerzos mecnicos.El bronce fue la primera aleacin fabricada voluntariamente por el ser humano: se realizaba mezclando el mineral de cobre (calcopirita, malaquita, etc.) y el de estao (casiterita) en un horno alimentado con carbn vegetal. El cobre y el estao que se fundan, se aleaban entre un 5 y un 10% en peso de estao. En ese entonces, el bronce se utiliz principalmente para fabricar armas, escudos, estatuas, campanas y medallas. Hay muchos tipos de bronces que contienen adems otros elementos como aluminio, berilio, cromo o silicio. El porcentaje de estao en estas aleaciones est comprendido entre el 2 y el 22%. Las piezas fundidas de bronce son de mejor calidad que las de latn, pero son ms difciles de mecanizar y ms caras.

Usos:Actualmente, el bronce se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en bateras elctricas, en la fabricacin de llaves, vlvulas, tubos y uniones de gasfitera.El bronce puede contener adems otros elementos que le confieren propiedades especiales, que lo hacen ms apropiado a un uso determinado. Por ejemplo, existe el bronce maleable para monedas y medallas, el bronce duro para engranajes y otras piezas de mquinas, el bronce de campanas, el bronce de arte, el bronce al plomo para cojinetes, el bronce al fsforo (o bronce desoxidado), que es utilizado en la fabricacin de muelles, telas metlicas y enrejados para filtros y tamices, entre otros.

Cobre-Nquel en general:Esta aleacin tiene una conductividad trmica, menor que la del nquel, pero es significativamente mayor que la de las aleaciones de nquel con cromo o hierro.

Usos:Debido a su buena conductividad trmica y resistencia a la corrosin se utiliza frecuentemente en intercambiadores de calor especialmente en aquellos que trabajan con agua de mar y tambin en monedas.Estas aleaciones permite realizar soldaduras muy resistentes y tiene un acabado que no se desgasta. Por esta razn se utiliza en la fabricacin de varillas, puentes y partes delanteras de anteojos, y con menor frecuencia en la fabricacin de aros y otras joyas.Tienen la propiedad de rechazar los organismos marinos (antifouling) que es primordial en equipos que trabajan con agua de mar ya que se van depositando organismos marinos que dificultan la circulacin del agua y estimulan la corrosin.Las aleaciones de cobre-nquel, frecuentemente con aluminio o hierro aadidos en pequeas cantidades, constituyen aleaciones que se caracterizan por su resistencia a la corrosin marina, por lo que se utilizan ampliamente en la construccin naval, principalmente en los condensadores y tuberas, as como en la fabricacin de monedas y de resistencias elctricas.

Alpaca (Cobre-Nquel-Zinc):Las aleaciones de cobre-nquel-zinc (alpaca o platas alemanas), en una proporcin de 50-70% de cobre, 13-25% de nquel, y del 13-25% de cinc, tienen una buena resistencia a la corrosin y buenas cualidades mecnicas.

Usos:Se utilizan principalmente para la fabricacin de material de telecomunicaciones (industria telefnica, especialmente), piezas para instrumentos, artculos de grifera y accesorios de tubera de buena calidad, en cierres de cremallera, en la industria elctrica (abrazaderas, muelles, conectores, tomas de comente, etc.), en la construccin (artculos de ferretera y de ornamentacin y artculos utilizados en la fabricacin de construcciones metlicas), as como para diversos aparatos de las industrias qumicas y alimentarias. Algunas calidades de alpaca se utilizan tambin para fabricar vajillas y artculos de orfebrera de mesa, joyera, etc.

Otras aleaciones:

- Cobre-cadmio (Cu-Cd): son aleaciones de cobre con un pequeo porcentaje de cadmio y tienen con mayor resistencia que el cobre puro. Se utilizan en lneas elctricas areas sometidas a fuertes solicitaciones mecnicas como catenarias y cables de contacto para tranvas.- Cobre-cromo (Cu-Cr) y Cobre-cromo-circonio (Cu-Cr-Zr): tienen una alta conductividad elctrica y trmica. Se utilizan en electrodos de soldadura por resistencia, barras de colectores, contactores de potencia, equipos siderrgicos y resortes conductores.- Cobre-hierro-fsforo (Cu-Fe-P). Para la fabricacin de elementos que requieran una buena conductividad elctrica y buenas propiedades trmicas y mecnicas se aaden al cobre partculas de hierro y fsforo. Estas aleaciones se utilizan en circuitos integrados.- Cobre-aluminio (Cu-Al): tambin conocidas como bronces al aluminio y duraluminio, contienen al menos un 10 % de aluminio. Estas aleaciones son muy parecidas al oro y muy apreciadas para trabajos artsticos. Tienen buenas propiedades mecnicas y una elevada resistencia a la corrosin. Se utilizan tambin para los trenes de aterrizaje de los aviones.- Cobre-berilio (Cu-Be): es una aleacin constituida esencialmente por cobre. Esta aleacin tiene importantes propiedades mecnicas y gran resistencia a la corrosin. Se utiliza para fabricar muelles, moldes para plsticos y electrodos para soldar.- Cobre-plata (Cu-Ag) o cobre a la plata: es una aleacin dbil por su alto contenido de cobre, que se caracteriza por una alta dureza que le permite soportar temperaturas de hasta 226 C, manteniendo la conductividad elctrica del cobre.

Otros usos del cobre en general:- Circuitos elctricos hogareos- DIU, Dispositivo Intra Uterino- Fungicidas- Complementos nutricionales- Magnetrn (horno microondas)- Pararayos- Colorantes- Instrumentos musicales- Tubos fluorescentes- Electroimanes- Aire acondicionado y refrigeracin en general

Productos del cobre Comercializacin

Blster y nodosEl cobre blster, tambin llamado ampollado o andico, tiene una pureza de entre 98 y 99,5 %, y su principal aplicacin es la fabricacin por va electroltica de ctodos de cobre, cuya pureza alcanza el 99,99 %. Tambin se puede emplear para sintetizar sulfato de cobre y otros productos qumicos. Su principal aplicacin es su transformacin en nodos de cobre.

CtodosEl ctodo de cobre constituye la materia prima idnea para la produccin de alambrn de cobre de altas especificaciones. Es un producto, con un contenido superior al 99,99 % de cobre, es resultante del refino electroltico de los nodos de cobre. Se presenta en paquetes corrugados y flejes, cuya plancha tiene unas dimensiones de 980x930 mm y un grosor de 7 mm con un peso aproximado de 47 kg. Su uso fundamental es la produccin de alambrn de cobre de alta calidad, aunque tambin se utiliza para la elaboracin de otros semitransformados de alta exigencia.

AlambrnEl alambrn de cobre es un producto resultante de la transformacin de ctodo en la colada continua. Su proceso de produccin se realiza segn las normas ASTM B49-92 y EN 1977.El alambrn se comercializa en bobinas flejadas sobre palet de madera y protegidas con funda de plstico. Las aplicaciones del alambrn son para la fabricacin de cables elctricos que requieran una alta calidad.

Alambre de cobre desnudo / Hilos planosEl alambre de cobre desnudo se produce a partir del alambrn y mediante un proceso de desbaste y con un horno de recocido. Se obtiene alambre desnudo formado por un hilo de cobre electroltico en tres temples, duro, semiduro y suave y se utiliza para usos elctricos se produce en una gama de dimetros de 1 mm a 8 mm y en bobinas que pueden pesar del orden de 2250 kg. Este alambre se utiliza en lneas areas de distribucin elctrica, en neutros de subestaciones, conexiones a tierra de equipos y sistemas y para fabricar hilos planos, esmaltados y multifilares que pueden tener un dimetros de 0,25/0,22 mm. Est fabricado a base de cobre de alta pureza con un contenido mnimo de 99,9 % de Cu. Este tipo de alambre tiene una alta conductividad, ductilidad y resistencia mecnica as como gran resistencia a la corrosin en ambientes salobres.

Tubos / Bobina de tubo de cobreLos tubos de cobre debido a las caractersticas propias de este metal de alta resistencia a la corrosin y su resistencia y su adaptabilidad consiguen que se utilicen masivamente en residencias, edificios, condominios, oficinas, locales comerciales e industriales.

LminasUna de las propiedades fundamentales del cobre es su maleabilidad que permite producir todo tipo de lminas desde grosores muy pequeos, tanto en forma de rollo continuo como en planchas de diversas dimensiones.

Aluminio

Generalidades

El aluminio es un elemento qumico, de smbolo Al y nmero atmico 13. Se trata de un metal no ferromagntico. Es el tercer elemento ms comn encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8 % de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayora de las rocas, de la vegetacin y de los animales.Este metal posee una combinacin de propiedades que lo hacen muy til en ingeniera de materiales, tales como su baja densidad y su alta resistencia a la corrosin. Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX el metal que ms se utiliza despus del acero.El principal inconveniente para su obtencin reside en la elevada cantidad de energa elctrica que requiere su produccin. Este problema se compensa por su bajo coste de reciclado, su extendida vida til y la estabilidad de su precio.

Origen del elemento

Extraccin de Bauxita: El mineral del cual se extrae el aluminio, comnmente llamado bauxita, es abundante y se encuentra principalmente en reas tropicales y subtropicales: frica, Antillas, Amrica del Sur y Australia. Hay tambin algunas minas de bauxita en Europa. La bauxita se refina para obtener xido de aluminio (almina) y luego a travs de un proceso electroltico ser reducida a aluminio metlico.La bauxita es generalmente extrada por un sistema de minera a cielo abierto, aproximadamente a unos 4-6 metros de profundidad de la tierra.Se requieren de dos a tres toneladas de bauxita para producir una tonelada de almina. Se necesitan aproximadamente dos toneladas de almina para producir una tonelada de aluminio.

En el proceso Bayer, la bauxita es lavada, pulverizada y disuelta en soda custica (hidrxido de sodio) a alta presin y temperatura; el lquido resultante contiene una solucin de aluminato de sodio y residuos de bauxita que contienen hierro, silicio, y titanio. Estos residuos se van depositando gradualmente en el fondo del tanque y luego son removidos. Se los conoce comnmente como "barro rojo".

Produccin de Almina: La solucin de aluminato de sodio clarificada es bombeada dentro de un enorme tanque llamado precipitador. Se aaden finas partculas de almina con el fin de inducir la precipitacin de partculas de almina puras, una vez que el lquido se enfra. Las partculas se depositan en el fondo del tanque, se remueven y luego son sometidas a 1100C en un horno o calcinador, a fin de eliminar el agua que contienen, producto de la cristalizacin. El resultado es un polvo blanco, almina pura. La soda custica es devuelta al comienzo del proceso y usada nuevamente.

Electrlisis: El proceso industrial de obtencin de aluminio, denominado proceso Hall-Heroult, consiste en la electrlisis de almina (xido de aluminio) disuelta en una mezcla de sales fundidas o bao electroltico. Esta mezcla se mantiene permanentemente en estado lquido a una temperatura de 960C.El reactor donde se desarrolla el proceso, usualmente conocido como celda o cuba de electrlisis, es un recipiente de aproximadamente 4.5 m de ancho por 8.5 m de largo por 1.5 m de altura, conformado por carbn y material refractario, soportados externamente por una rgida estructura de acero. El aluminio metlico obtenido se deposita en el fondo de la cuba, mientras que el oxgeno generado consume el carbn de los nodos produciendo dixido de carbono.

Principales productores mundiales

China es el productor mundial nmero uno (41%), luego Rusia (9%) y Canad (7%)

Propiedades Fsicas

Su color es blanco y refleja bien la radiacin electromagntica del espectro visible y el trmico. Posee una combinacin de propiedades que lo hacen muy til en ingeniera de materiales, tales como su baja densidad (2700 kg/m) y su alta resistencia a la corrosin. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecnica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato.

Aspectoplateado

Densidad2700 kg/m3

Estadoslido

Punto de fusin660.3 C




Conductividad elctrica37,7 10^6S/m

Conductividad trmica237 W/(Km)



Propiedades mecnicas

Es un material blando (escala de Mohs: 2-3-4) y maleable. En estado puro tiene un lmite de resistencia en traccin de 160-200 N/mm (160-200 MPa). Todo ello le hace adecuado para la fabricacin de cables elctricos y lminas delgadas, pero no como elemento estructural. Para mejorar estas propiedades se alea con otros metales, lo que permite realizar sobre l operaciones de fundicin y forja, as como la extrusin del material. Tambin de esta forma se utiliza como soldadura.


Usos en la industria en general: El acelerado progreso de la aviacin comercial se relaciona con el incremento de la participacin del aluminio en las aeronaves. Las mayores eficiencias en el uso de combustibles en autos, camiones, trenes y barcos, obedecen entre otros al menor peso de sus estructuras gracias al uso del metal. El control de la corrosin y los menores costos de mantenimiento en los edificios modernos est ntimamente vinculado a la utilizacin del aluminio. El aluminio como packaging preserva la calidad de los comestibles y evita el desperdicio y su bajo peso reduce el consumo de combustibles y emisiones durante su transporte. Alrededor del mundo, la mayor parte de la energa elctrica es transportada y distribuida por cables de aluminio.

-Construccin (revestimientos, ventanas, techos, otras aberturas, aislamientos trmicos, puertas, zcalos, etc.)-Electricidad (Lneas areas de transporte de electricidad; Distribucin de energa; Cables de utilizacin industria)-Medicina y tratamiento de aguas (hidrxido de aluminio como anticido; sulfato de aluminio para purificacin de agua)-Packaging (proteccin, almacenamiento y preparacin de comidas y bebidas)-Transporte (automotriz, aeroespacial, ferroviario y marino)

Otros usos:-Muchos de los utensilios del hogar estn hechos de aluminio. Cubiertos, utensilios de cocina, bates de bisbol y relojes se hacen habitualmente de aluminio.-El gas hidrgeno, un combustible importante en los cohetes, puede obtenerse por -reaccin de aluminio con cido clorhdrico.-El aluminio de pureza extra (99,980 a 99,999% de aluminio puro) se utiliza en equipos electrnicos y soportes digitales de reproduccin de msica.-Algunos pases tienen monedas en que estn hechos de aluminio o una combinacin (aleacin) de cobre y aluminio.-El aluminio es muy bueno para absorber el calor. Por lo tanto, se utiliza en la electrnica (por ejemplo en ordenadores) y transistores como disipador de calor para evitar el sobrecalentamiento.-Las luces de la calle y los mstiles de barcos de vela son normalmente de aluminio.Aleaciones

El aluminio puro es un material blando y poco resistente a la traccin. Para mejorar estas propiedades mecnicas se alea con otros elementos, principalmente magnesio, manganeso, cobre, zinc y silicio, a veces se aade tambin titanio y cromo

Las aleaciones de aluminio pueden ser divididas principalmente en dos grupos, segn el tipo de proceso en que son utilizadas: las aleaciones para trabajado mecnico (extrusin, forja, laminacin, etc.) y las aleaciones de moldeo (colada de piezas). Adems, ambos grupos contienen ciertas aleaciones que pueden endurecerse mediante tratamientos trmicos y otras que no son susceptibles de endurecimiento al tratarlas trmicamente.

Actualmente las aleaciones de aluminio se clasifican en series, desde la 1000 a la 8000, segn el siguiente cuadro.

SerieAleante PrincipalCompuestos Principales

100099 % al menos de aluminio

2000Cobre (Cu)Al2Cu - Al2CuMg

3000Manganeso (Mn)Al6Mn

4000Silicio (Si)

5000Magnesio (Mg)Al3Mg2

6000Magnesio (Mg) y Silicio (Si)Mg2Si

7000Zinc (Zn) MgZn2

8000Otros elementos

Productos del Aluminio Comercializacin

La gran variedad de procesos industriales a los cuales es posible someter al aluminio explican la enorme cantidad de aplicaciones de este metal.La mayora de las aplicaciones del aluminio requieren que se lo combine con otros metales para formar aleaciones especficas para cada proceso de fabricacin.Una vez obtenida la aleacin deseada, el aluminio puede ser procesado de la siguiente manera:

LaminacinLos productos pueden ser agrupados en grandes categoras: laminados finos y laminados gruesos.Entre los primeros, se puede distinguir el foil del resto de los laminados finos. El foil tiene un espesor menor a los 0.2mm y es utilizado por lo general en la industria de packaging en envases o coberturas. Tambin se lo utiliza en aplicaciones elctricas, y como componente en aislamientos trmicos. El resto de los laminados finos, con espesores entre 0.2mm y 6mm se aplican de manera muy diversa en el sector de la construccin (sea en revestimientos o techos). Tambin tienen como destino el sector de transporte (paneles laterales y estructuras de automotores, barcos y aviones).Los laminados gruesos tienen un espesor superior a los 6mm. Suele ser utilizado tambin en estructuras de aviones, vehculos militares y componentes estructurales de puentes y edificios..

FundicinLos productos fundidos y moldeados tienen una amplia variedad de aplicaciones:Componentes livianos para vehculos, aeronaves, barcos y naves espacialesComponentes de mquinas productivas en las que el peso reducido y la resistencia a la corrosin son condiciones indispensablesBienes de alta tecnologa para la oficina y el hogar.

ExtrusinLos productos extrudos de aluminio, conocidos como "perfiles", son confeccionados a partir de cilindros de aluminio llamados barrotes (ver Barrotes para extrusin). Los barrotes se encuentran disponibles en variados tamaos, aleaciones, tratamientos trmicos y dimensiones, dependiendo de los requerimientos del usuario.El proceso de extrusin se caracteriza por hacer pasar a presin el aluminio a travs de una matriz para obtener el perfil deseado. Esto es posible tras haber calentado los barrotes a utilizar a una temperatura cercana a los 450-500C y haberles aplicado una presin de 500 a 700 MPa (equivalente a la presin registrada en el fondo de un tanque de agua de unos 60km de altura). El metal precalentado es impulsado dentro de la prensa y forzado a salir por la matriz, obtenindose as, el perfil extruido. Aplicaciones: Los productos extrudos son vastamente utilizados en el sector de la construccin , particularmente en ventanas y marcos de puertas, en casas prefabricadas y estructuras de edificios, en techos y cortinas. Tambin son utilizados en automotores, trenes y aviones y en el sector de la nutica.

Hierro

Generalidades El hierro o fierro (en muchos pases hispanohablantes se prefiere esta segunda forma)1 es un elemento qumico de nmero atmico 26. Su smbolo es Fe. Este metal de transicin es el cuarto elemento ms abundante en la corteza terrestre, representando un 5 % y, entre los metales, solo el aluminio es ms abundante; y es el primero ms abundante en masa planetaria, debido a que el planeta en su ncleo, se concentra la mayor masa de hierro nativo equivalente a un 70 %. El ncleo de la Tierra est formado principalmente por hierro y nquel en forma metlica, generando al moverse un campo magntico.El hierro es un mineral que nuestro organismo necesita para su correcto funcionamiento y se puede encontrar en los alimentos.

Origen del elemento

El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de xidos, hidrxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros. Los ms utilizados por la siderurgia son los xidos, hidrxidos y carbonatos.El proceso de extraccin y aprovechamiento del hierro se llama Siderurgia. Este proceso comienza desde su extraccin en las minas. Pueden ser subterrneas o a cielo abierto.Lo primero que se hace con las rocas extradas de las minas es un proceso de Trituracin y Molienda. Lo siguiente es la separacin de la Mena (material con hierro) de la ganga (material indeseable), existiendo principalmente dos mtodos de separacin:

Imantacin: consiste en hacer pasar las rocas por un cilindro imantado de modo que aquellas que contengan mineral de hierro se adhieran al cilindro y caigan separadas de las otras rocas, que precipitan en un sector aparte. El inconveniente de este proceso reside en que la mayora de las reservas de minerales de hierro se encuentra en forma de hematita, la cual no es magntica.Separacin por densidad: se sumergen todas las rocas en agua, la cual tiene una densidad intermedia entre la ganga y el mineral de hierro. El inconveniente de este mtodo es que el mineral se humedece siendo esto perjudicial en el proceso siderrgico.

Una vez realizada la separacin, el mineral de hierro es llevado a la planta siderrgica donde ser procesado para convertirlo primeramente en arrabio y posteriormente en acero. En una primera etapa se utiliza el alto horno para producir el Arrabio (hierro metlico con alto contenido de carbono y presencia de otras impurezas). Y posteriormente es en otro horno donde sucede la reaccin qumica necesaria para eliminar las impurezas. Controlando la cantidad de Carbono que queda presente se realizan los distintos aceros.

El acero se obtiene en el horno convertidor a travs de una operacin que se denomina afino, uno de los mtodos ms empleados para realizar el afino es el sistema de inyeccin de oxgeno (LD). Este sistema consiste en introducir en el horno convertidor el arrabio, chatarra de hierro para reciclar, fundente y oxgeno (inyectado a presin).


China es el productor mundial nmero uno (32%), luego Brasil (18%) y Australia (15%)

Propiedades Fsicas

Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnticas; es ferromagntico a temperatura ambiente y presin atmosfrica. Es extremadamente duro y denso.

Aspectometlico, brillante con un tono grisceo

Densidad7870 kg/m3

Estadoslido





Conductividad elctrica9.93 10^6S/m

Conductividad trmica80.2 W/(Km)




El hierro es un material dctil, por lo que tiene una zona importante de estiramiento elstico. La resiliencia es la energa que es capaz de absorber el material, mientras esten la zona elstica (10 17 kg/mm2), en el caso de un material dctil como el hierro esgrande y vara segn la cantidad de carbono que le aleemos al formar acero.La zona plstica del hierro tambin tiene un importante inters desde el punto devista de ser maleable y dctil, ya que el estiramiento en forma de lminas e hilos se basaen las propiedades plsticas de deformacin del material. En el caso del hierro tienebuenas propiedades de tenacidad (Lmite de Rotura: 18 29 kg/mm2), que es lacapacidad de absorber energa en la zona plstica (tras superar el lmite de fluencia) yseguir deformndose y no romper inmediatamente como un material frgil (como unacermica), as podemos estirarlo en planchas o en hilos con mayor o menor dificultadsegn su contenido en aleantes.El hierro no tiene una elevada dureza ya que es rayado fcilmente en la escalaMohs tiene un 4 sobre 10 (45 55 HB en estado puro). Por este motivo se alea concarbono formando aceros y fundiciones, el carbono se queda retenido en las zonasintersticiales de las mallas endureciendo el material.El grado de dureza vara en gran medida segn los tratamientos trmicos a losque se someta el material. En el caso del acero al calentarlo aparece un nuevo tipo deestructura que es la austenita, la cual posee mayor dureza. Si la templamos obtenemosmartensita la cual es extremadamente dura.


El hierro puro (pureza a partir de 99,5 %) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magntico. El hierro tiene su gran aplicacin para formar los productos siderrgicos, utilizando ste como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metlicos como no metlicos, que confieren distintas propiedades al material.Se considera que una aleacin de hierro es acero si contiene menos de un 2,1% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundicin.

Aceros comunes: Los aceros son aleaciones frreas con un contenido mximo de carbono del 2%.Dependiendo de su contenido en carbono se clasifican en los siguientes tipos:-Acero bajo en carbono: menos del 0,25 % de C en peso. Son blandos pero dctiles. Se utilizan en vehculos, tuberas, elementos estructurales, etctera. Tambin existen los aceros de alta resistencia y baja aleacin, que contienen otros elementos aleados hasta un 10 % en peso; tienen una mayor resistencia mecnica y pueden ser trabajados fcilmente.-Acero medio en carbono: entre 0,25 % y 0,6 % de C en peso. Para mejorar sus propiedades son tratados trmicamente. Son ms resistentes que los aceros bajos en carbono, pero menos dctiles; se emplean en piezas de ingeniera que requieren una alta resistencia mecnica y al desgaste.-Acero alto en carbono: entre 0,60 % y 1,4 % de C en peso. Son an ms resistentes, pero tambin menos dctiles. Se aaden otros elementos para que formen carburos, por ejemplo, con wolframio se forma el carburo de wolframio, WC; estos carburos son muy duros. Estos aceros se emplean principalmente en herramientas.

Aceros aleados: Con los aceros no aleados, o al carbono, es imposible satisfacer las demandas de la industria actual. Para conseguir determinadas caractersticas de resiliencia, resistencia al desgaste, dureza y resistencia a determinadas temperaturas deberemos recurrir a estos. Mediante la accin de uno o varios elementos de aleacin en porcentajes adecuados se introducen modificaciones qumicas y estructurales que afectan a la temlabilidad, caractersticas mecnicas, resistencia a oxidacin y otras propiedades.

Aceros inoxidables: uno de los inconvenientes del hierro es que se oxida con facilidad. Aadiendo un 12 % de cromo se considera acero inoxidable, debido a que este aleante crea una capa de xido de cromo superficial que protege al acero de la corrosin o formacin de xidos de hierro. Tambin puede tener otro tipo de aleantes como el nquel para impedir la formacin de carburos de cromo, los cuales aportan fragilidad y potencian la oxidacin intergranular.

Acero Microaleado: Tienen un contenido de carbono entre 0,05% y 0,25% en peso para mantener la conformabilidad y la soldabilidad. Otros elementos de aleacin incluyen hasta un 2,0% de manganeso y pequeas cantidades de cobre, nquel, niobio, nitrgeno, vanadio, cromo, molibdeno, titanio, calcio, tierras raras, o zirconio.

Acero rpido: Tienen como aleante el molibdeno y tungsteno (tambin puede tener vanadio y cromo). Tiene buena resistencia a la temperatura y al desgaste. Generalmente son usados en brocas y fresolines, machos, para realizar procesos de mecanizados con mquinas.

Fundicin: Cuando el contenido en carbono es superior a un 2.43 % en peso, la aleacin se denomina fundicin. Este carbono puede encontrarse disuelto, formando cementita o en forma libre. Son muy duras y frgiles. Hay distintos tipos de fundiciones: Gris; Blanca; Atruchada; Maleable americana; Maleable europea; Esferoidal o dctil; Vermicular.Sus caractersticas varan de un tipo a otra; segn el tipo se utilizan para distintas aplicaciones: en motores, vlvulas, engranajes, etc.

Usos generales:-Se utilizan catalizadores de hierro para producir amonaco y tambin se utilizan para convertir el monxido de carbono en los hidrocarburos utilizados para combustibles y lubricantes.-El metal de hierro es fuerte, pero tambin es muy barato. Por lo tanto, es el metal de uso ms comn hoy en da. La mayora de los automviles, mquinas, herramientas, los cascos de los buques de gran tamao y la mayora de las piezas de las mquinas estn hechas de hierro.-El acero inoxidable es un tipo muy comn de acero. El acero se obtiene mediante la combinacin de hierro con otros metales. El acero inoxidable se utiliza en algunas partes de los edificios, en ollas y sartenes, cubiertos y material quirrgico. Tambin se utiliza para fabricar aviones y automviles. El acero inoxidable es tambin 100% reciclable.-El cloruro de hierro es un compuesto muy importante. Se utiliza para el tratamiento de aguas residuales, como un colorante para telas, como colorante para pintura, como aditivo en la alimentacin animal y tambin para la fabricacin de placas de circuitos impresos.-El sulfato de hierro se usa para tratar la deficiencia de hierro (anemia). Tambin se utiliza para eliminar las partculas residuales microscpicas del agua.

Productos del Hierro Comercializacin

Para homogeneizar las distintas variedades de acero que se pueden producir, existen sistemas de normas que regulan la composicin de los aceros y las prestaciones de los mismos en cada pas, en cada fabricante de acero, y en muchos casos en los mayores consumidores de aceros. Como por ejemplo la clasificacin de AISI-SAE. En este sistema los aceros se clasifican con cuatro dgitos. El primero especifica la aleacin principal, el segundo indica el porcentaje aproximado del elemento principal y con los dos ltimos dgitos se conoce la cantidad de carbono presente en la aleacin

El acero se vende en una gran variedad de formas y tamaos, como varillas, tubos, rieles de ferrocarril o perfiles en H o en T. Estas formas se obtienen en las instalaciones siderrgicas laminando los lingotes calientes o modelndolos de algn otro modo.

Otras presentaciones:-Tubos-Barras para hormign-Barras para molienda-Alambrn-Planchas gruesas-Rollos o planchas laminares-Placas o lminas recubiertas (por ejemplo con Estao, o Zinc y Aluminio)

Titanio

Generalidades El titanio es un elemento qumico de smbolo Ti y nmero atmico 22. Se trata de un metal de transicin de color gris plata. Comparado con el acero, aleacin con la que compite en aplicaciones tcnicas, es mucho ms ligero (4,5/7,8). Tiene alta resistencia a la corrosin y gran resistencia mecnica, pero es mucho ms costoso que aqul, lo cual limita sus usos industriales.Es un metal abundante en la naturaleza; se considera que es el cuarto metal estructural ms abundante en la superficie terrestre y el noveno en la gama de metales industriales. No se encuentra en estado puro sino en forma de xidos, en la escoria de ciertos minerales de hierro y en las cenizas de animales y plantas. Su utilizacin se ha generalizado con el desarrollo de la tecnologa aeroespacial, donde es capaz de soportar las condiciones extremas de fro y calor que se dan en el espacio y en la industria qumica, por ser resistente al ataque de muchos cidos; asimismo, este metal tiene propiedades biocompatibles, dado que los tejidos del organismo toleran su presencia, por lo que es factible la fabricacin de muchas prtesis e implantes de este metal.

Origen del elemento

El titanio no se encuentra libre en la naturaleza, los minerales que muestran una mayor concentracin de este metal son el rutilo (TiO2) y la ilmenita(FeOTiO2), adems de la anatasa y la brookita (ambas son tambin TiO2).

Para obtener titanio puro, a partir de los minerales que lo contienen se utiliza mayoritariamente el llamado Mtodo de Kroll, que consiste en la reduccin de tetracloruro de titanio con magnesio, en una atmsfera de argn que impide su oxidacin. El proceso es el siguiente:

-Obtencin de tetracloruro de titanio por cloracin a 800 C, en presencia de carbono-Se purifica el tetracloruro de titanio mediante destilacin fraccionada.-A continuacin se reduce el TiCl4 con magnesio o sodio (proceso Hunter) molido en una atmsfera inerte-El titanio forma una esponja en la pared del reactor, la cual se purifica por lixiviacin con cido clorhdrico diluido. El MgCl2 se recicla electrolticamente.-La esponja resultante se compacta. Si se reduce el TiCl4 mediante sodio en lugar de magnesio, la esponja resultante es granular, lo que facilita el proceso de compactacin. La esponja se funde en un horno con un crisol de cobre refrigerado, mediante un arco elctrico de electrodo consumible en una atmsfera inerte. Se realiza un primer procesado, en el cual los lingotes se convierten en productos generales de taller.- Posteriormente la esponja de titanio obtenida se procesa mediante Pulvimetalurgia y el polvo obtenido se prensa para lograr las piezas finales.

Otro mtodo, desarrollado con posterioridad, se basa en la purificacin del titanio mediante descomposicin con yodo, pero es poco usado industrialmente, y se usa bsicamente para la reparacin de titanio de muy alta pureza para investigacin.

Pulvimetalurgia: La pulvimetalurgia representa un pequeo porcentaje en la industria del titanio debido a que, tradicionalmente, el mayor consumidor de titanio ha sido la industria aeronutica, que ha desarrollado materiales con un alto grado de fiabilidad que es ms difcil de alcanzar con materiales pulvimetalrgicos. Adems, el alto coste de los polvos de titanio disponibles actualmente, restringe su uso en aplicaciones no destinadas a la industria aeronutica. Del conjunto de la industria pulvimetalrgica, slo algunas empresas fabrican componentes de titanio, debido fundamentalmente al alto coste del material, a la falta de familiaridad de los diseadores con el titanio y a la necesidad de instalaciones especficas para su procesado.


China es el productor mundial nmero uno (45%), luego Rusia (21%) y Japn (18%)

Propiedades Fsicas

Comparado con el acero, aleacin con la que compite en aplicaciones tcnicas, es mucho ms ligero (4,5/7,8). Tiene alta resistencia a la corrosin y gran resistencia mecnica. Es paramagntico, es decir que presenta ligera susceptibilidad a un campo magntico. Es refractario. Tiene poca conductividad trmica y elctrica: no es buen conductor del calor ni de la electricidad.

Aspectoplateado

Densidad4507 kg/m3

Estadoslido










Entre las caractersticas mecnicas del titanio se tienen las siguientes:-Mecanizado por arranque de viruta similar al acero inoxidable.-Permite fresado qumico.-Maleable, permite la produccin de lminas muy delgadas.-Dctil, permite la fabricacin de alambre delgado.-Duro. Escala de Mohs 6.-Muy resistente a la traccin.-Gran tenacidad.-Permite la fabricacin de piezas por fundicin y moldeo.-Material soldable.-Permite varias clases de tratamientos tanto termoqumicos como superficiales.-Mantiene una alta memoria de su forma.


Comercial y tcnicamente existen muchas aleaciones de titanio. Las aleaciones ms conocidas son las siguientes:-Ti grado 2, tiene la siguiente composicin qumica: TiFe(0,25-0,30) Es conocido como titanio comercial puro. Tiene una resistencia a la traccin de 345 MPa, un lmite elstico de 275 MPa, una ductilidad del 20% una dureza de 82 HRB, se puede soldar y una resistencia elctrica de 0,56 (m). Sus principales aplicaciones son campos donde se requiere resistencia a la corrosin y conformabilidad como las tuberas, intercambiadores de calor, etc.-Ti grado 5, conocido como Ti6Al4V, tiene un porcentaje del 6% de aluminio y un 4% de vanadio. Es la aleacin de titanio ms utilizada, sobre todo, en el campo de la aeronutica, en el de la biomedicina o la estomatologa. Tiene una resistencia a la traccin de 896 MPa, un lmite elstico de 827 MPa, una ductilidad del 10% una dureza de 33 HRB una soldabilidad muy buena y una resistividad elctrica de 1,67 (m). Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia mecnica y altas temperaturas como en ( tornillera y piezas forjadas)-Ti grado 19, tiene la siguiente composicin qumica Ti3Al8V6Cr4Zr4Mo (Beta-C) Tiene una resistencia a la traccin de 793 MPa, un lmite elstico de 759 MPa una ductilidad de 15% una dureza de 45 HRB una soldabilidad regular y una resistividad de 1,55 (m). Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia a la corrosin y a la temperatura ((Aplicaciones marinas y motores de aviones)-Ti6246 Tiene la siguiente composicin qumica: Ti6Al2Sn4Zr6Mo, Tiene una resistencia a la traccin de 1172 Mpa, un lmite elstico de 1103 Mpa una ductilidad del 10% una dureza de 39 HRB una soldabilidad limitada y una resistividad elctrica de 2 (m) Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia mecnica obtenida por temple.Las especificaciones ASTM (American Society for Testing and Materials) clasifican las diferentes presentaciones del titanio.

Usos en general:-Biomedicina-Industria energtica-Industria automovilstica-Industria militar-Industria aeronutica y espacial-Construccin naval-Industria relojera / Joyera-Instrumentos deportivos-Decoracin-Monedas

Productos del Titanio Comercializacin

Las normas ASTM fijan las utilidades del titanio y sus aleaciones:

ASTM B265: fleje, pletina y chapaASTM B263: accesorios soldados y sin soldaduraASTM B348: barras y palanquillasASTM B367: piezas de fundicinASTM B381: forjadosASTM B861: tubera sin soldaduraASTM B862: tubera soldadaASTM B863: hilo y alambre

Se obtiene una diversidad de objetos de titanio mediante los siguientes procesos:Fundicin: La fundicin de piezas de titanio se realiza cuando se trata de piezas de diseo complejo que hace difcil el forjado o mecanizado de las mismas. Hay muchas aplicaciones donde se utilizan piezas fundidas desde piezas muy voluminosas hasta piezas muy pequeas de aplicaciones biomdicas.En el desarrollo de las diferentes prtesis seas y dentales se recurre a la fundicin de los componentes en hornos muy sofisticados para obtener una gran precisin y calidad de las piezas fundidas, a partir de los moldes adecuados. Forja: Se pueden forjar piezas de cualquier aleacin de titanio con estructura de grado nico y con una resistencia y dureza direccionales o localizadas.Ejemplo de piezas forjadas pueden ser las siguientes:-Bielas de motores de automviles de competicin-Prtesis e implantes mdicos-Cabezas de palos de golf-Turbinas de turbo-compresores-Accesorios para tuberas para cabeceros de cama o elementos decorativos como figuras de adornoExtrusin: El titanio y sus aleaciones permiten ser extruidos, pudiendo obtener diversos perfiles tanto para acabados en bruto como para piezas finales. La tcnica de extrusin es particularmente recomendable para la produccin de pieza largas y de seccin compleja.

Cromo

Generalidades Se trata de un metal de transicin y forma parte del grupo 6 de la tabla peridica de los elementos. Los cromatos de sodio y los cromatos de potasio son dos de sus compuestos ms importantes, lo mismo que los dicromatos y los alumbres de potasio y amonio. No obstante, tambin es muy importante destacar que todos los compuestos de cromo son txicos y su manipulacin debe ser sumamente cuidadosa.Si bien no es uno de los metales ms abundantes, ni mucho menos, grandes cantidades de cromo se pueden encontrar en los minerales de cromita.

Origen del elemento El Cromo en la naturaleza se encuentra en forma de Cromita (FeCr2O4).Se obtiene cromo metlico a partir de la reduccin con aluminio del xido de cromo. Este proceso es conocido como Aluminotermia.Es un proceso que emplea el aluminio como reductor de xidos metlicos, con lo que se consiguen temperaturas muy altas donde se libera calor, por ello en este proceso da lugar la reaccin exotrmica. La mezcla el xido metlico con polvo de aluminio se llama "termita".

Paso a paso del proceso:-Se extrae la Cromita de la mina-Se reduce a polvo y se mezcla con aluminio-Se coloca en un crisol adecuado y se enciende la mezcla-La oxidacin del aluminio produce suficiente calor para obtener almina y fundir el cromo que se recoge en el fondo del crisol


Sudfrica es el productor nmero uno (38%), luego India (18%) y Kazakhstan (18%)

Propiedades Fsicas

El cromo es un metal quebradizo, de brillo intenso, y de un caracterstico color gris acero (aunque tiene muchsimo compuestos de diversos colores), con un gran pulido. Debido a sus interesantes propiedades fsicas, el cromo se usa sobre todo en metalurgia, para endurecer el acero, fabricar acero inoxidable y realizar numerosas aleaciones.

AspectoPlateado metlico

Densidad7140 kg/m3

Estadoslido










Sus propiedades mecnicas, incluyendo su dureza y la resistencia a la tensin, determinan la capacidad de utilizacin. El cromo tiene una capacidad relativa baja de forjado, enrollamiento y propiedades de manejo. Sin embargo, cuando se encuentra absolutamente libre de oxgeno, hidrgeno, carbono y nitrgeno es muy dctil y puede ser forjado y manejado. Es difcil de almacenarlo libre de estos elementos.


Aleaciones: -El cromo es utilizado como aleante de otros metales.-Cromado brillante.-Cromo duro.

Usos principales:Como aleante: El cromo se utiliza principalmente en metalurgia para aportar resistencia a la corrosin y un acabado brillante.En aleaciones, por ejemplo, el acero inoxidable es aquel que contiene ms de un 12% en cromo, aunque las propiedades antioxidantes del cromo empiezan a notarse a partir del 5% de concentracin. Cromado: depositar una capa protectora mediante electrodeposicin. La capa de cromo puede ser simplemente decorativa, proporcionar resistencia frente a la corrosin, facilitar la limpieza del objeto, o incrementar su dureza superficial.

Otros usos: (Productos del Cromo - Comercializacin includo)-En pinturas cromadas como tratamiento antioxidante-Sus cromatos (cromato de plomo) y xidos (xido de cromo III o verde de cromo) se emplean en colorantes y pinturas. En general, sus sales se emplean, debido a sus variados colores, como mordientes.-El dicromato de potasio (K2Cr2O7) es un reactivo qumico que se emplea en la limpieza de material de vidrio de laboratorio y, en anlisis volumtricos, como agente valorante.-Es comn el uso del cromo y de alguno de sus xidos como catalizadores, por ejemplo, en la sntesis de amonaco (NH3).-En el curtido del cuero es frecuente emplear el denominado "curtido al cromo" en el que se emplea hidroxisulfato de cromo (III) (Cr(OH)(SO4)).-Para preservar la madera se suelen utilizar sustancias qumicas que se fijan a la madera protegindola. Entre estas sustancias se emplea xido de cromo (VI) (CrO3).-Cuando en el corindn (-Al2O3) se sustituyen algunos iones de aluminio por iones de cromo se obtiene el rub; esta gema se puede emplear, por ejemplo, en lseres.-El dixido de cromo (CrO2) se emplea para fabricar las cintas magnticas empleadas en las casetes, dando mejores resultados que con xido de hierro (III) (Fe2O3) debido a que presentan una mayor coercitividad.

Nquel

Generalidades Elemento qumico de nmero atmico 28 y smbolo Ni. Es un metal del grupo de los elementos de transicin, de color blanco plateado, brillante, duro, maleable, dctil, y con propiedades magnticas.Se encuentra en distintos minerales, en meteoritos (aleado con hierro) y, en principio, hay nquel en el interior de la Tierra principalmente en su ncleo, donde se trata del segundo metal ms abundante por detrs del hierro, metal con el que comparte numerosas caractersticas similares. Es resistente a la corrosin y se suele utilizar como recubrimiento, mediante electro deposicin. El metal y alguna de sus aleaciones, como la aleacin Monel, se utilizan para manejar el flor y algunos fluoruros debido a que reacciona con dificultad con stos productos. Su coste roza la mayora de las veces el primer puesto entre los precios de los metales comunes en los mercados dedicados a los metales. Es un producto absolutamente esencial para el desarrollo de la industria, adems de uno de los metales ms demandados.

Origen del elemento Se encuentra en la naturaleza en forma combinada. Sus principales formas minerales son: la niquelina (NiAs) y la garnierita (Si4O13[Ni, Mg]22 H2O), este ltimo es uno de los minerales ms utilizados en la extraccin del nquel, tambin existen los sulfuros, de ellos los ms importantes son los sulfuros de hierro y nquel, pentlandita y pirrotita, otros minerales que se encuentran en la naturaleza son los arseniuros, silicatos, sulfoarseniuros.

El Nquel metlico se obtiene mediante procesos muy diversos, segn la naturaleza de la mena y los futuros usos. En algunos casos, las aleaciones nquel-hierro que se obtienen como producto intermedio, se incorporan directamente a la fabricacin de aceros. Cuando se parte de minerales sulfurosos, se los transforma primero en mata que luego se machaca y tritura; a partir de all, mediante el proceso carbonlico, se obtiene primero el nquel tetracarbonilo y luego el nquel en polvo de alta pureza. Cuando se parte de xidos, el metal se obtiene a travs de procesos electrolticos.

El mtodo de extraccin del nquel depende de la composicin de los minerales. Todos los mtodos son complejos debido a la dificultad que entraa la separacin de otros elementos de propiedades muy parecidas como hierro, cobre y cobalto presentes en los minerales. En el proceso electroltico, el nquel se deposita en forma metlica pura despus de que el cobre ha sido previamente eliminado por deposicin con un electrolito y voltaje diferente. En el mtodo Mond, el cobre es eliminado por disolucin en cido sulfrico diluido, y el residuo de nquel se reduce a nquel metlico impuro. Se pasa monxido de carbono sobre el nquel impuro, formndose nquel tetracarbonilo (Ni(CO)4), un gas voltil que se descompone calentando a 200C, depositndose nquel metlico puro. Los minerales sulfurosos como la pentlandita y la pirrotita, se reducen comnmente en un horno y se envan en forma de un sulfuro aglomerado de cobre y nquel a las refineras, donde el nquel se separa por diversos procesos.

Un proceso para la extraccin de nquel a partir de un catalizador de nquel comprende:-Aadir un persulfato basado que tiene una concentracin dentro del intervalo de 0,25-4% (peso/peso) junto con el catalizador de nquel conformado y fino en una disolucin de cido sulfrico y agitar con un agitador magntico de aguja/vidrio y mantener la relacin de slido-lquido dentro del intervalo de 1/2- 1/10 (peso/volumen) -Mantener la temperatura de la suspensin obtenida en la etapa (i) dentro del intervalo de 40 a 100C durante un perodo de 0, 5 a 6 h, -Permitir que la suspensin decante y a continuacin filtrar la suspensin para obtener el licor de extraccin que contiene nquel y almina como residuo slido, -Lavar el residuo slido para retirar el licor atrapado y secar a 110-120C para obtener un subproducto con un elevado contenido de almina que proviene del catalizador de nquel gastado,-Purificar dicho licor de extraccin mediante precipitacin del hierro y de otras impurezas empleando cal y filtrar para obtener una disolucin de sulfato de nquel puro, -Cristalizar o precipitar los licores de extraccin para obtener un cristal de sulfato de nquel o de hidrxido de nquel, -Reducir el hidrxido de nquel para obtener polvo de metal de nquel u xido de nquel.


Rusia es el productor nmero uno (16%), luego Indonesia (13%) y Filipinas (13%)

Propiedades Fsicas

Es un metal de transicin de color blanco plateado con un ligero toque dorado, conductor de la electricidad y del calor, muy dctil y maleable por lo que se puede laminar, pulir y forjar fcilmente, y presentando ferromagnetismo a temperatura ambiental. Es otro de los metales altamente densos como el hierro, iridio y osmio.

AspectoLustroso metlico

Densidad8908 kg/m3

Estadoslido










El Nquel tiene unas grandes propiedades mecnicas lo que hace que se alee con muchos materiales para mejorar sus propiedades de dureza, resistencia al desgaste, tenacidad.El nquel es un material dctil, por lo que tiene una prolongada zona plstica.En el caso del nquel tiene buenas propiedades de tenacidad (Lmite de Rotura: 47 kg/mm2), que es la capacidad de absorber energa en la zona plstica (tras superar el lmite de fluencia) y seguir deformndose y no romper inmediatamente como un material frgil (como una cermica), as podemos estirarlo en planchas o en hilos con mayor o menor dificultad segn condicionantes de temperatura, tratamientos trmicos, y elementos aleados en l. Adems posee una dureza de 4 en la escala de Mohs.

Principales aleaciones Usos (Productos del Niquel y comercializacin includo)

Como se lo encuentra en la industria:Aproximadamente el 65% del nquel consumido se emplea en la fabricacin de acero inoxidable austentico y otro 12% en superaleaciones de nquel. El restante 23% se reparte entre otras aleaciones, bateras recargables, catlisis, acuacin de moneda, recubrimientos metlicos y fundicin:-Alnico, aleacin para imanes.-El mu-metal se usa para apantallar campos magnticos por su elevada permeabilidad magntica.-Las aleaciones nquel-cobre (monel) son muy resistentes a la corrosin, utilizndose en motores marinos e industria qumica.-La aleacin nquel-titanio (nitinol-55) presenta el fenmeno de efecto trmico de memoria (metales) y se usa en robtica, tambin existen aleaciones que presentan superplasticidad.-Crisoles de laboratorios qumicos.-Nquel Raney: catalizador de la hidrogenacin de aceites vegetales.-Se emplea para la acuacin de monedas, a veces puro y, ms a menudo, en aleaciones como el cupronquel.-Es la opcin ms econmica para hacer oro blanco. Es un metal que encuentra mucha facilidad para blanquear a otros metales. Esto se traduce en que un mnimo de 30% de nquel en masa puede dar una apariencia plateada a la aleacin.-Es posible encontrarlo en joyera actualmente, pero no se recomienda su uso, ya que es cancergeno y altamente txico. El nquel ha sido vetado en numerosos estados, donde su uso se ve cada vez ms reducido. Se halla sobre todo en perforaciones corporales y joyera de acero inoxidable, donde suele representar alrededor del 13% en masa. Estos aceros no son peligrosos para la salud puesto que son inertes qumicamente y no reaccionan. Sin embargo el uso de una joya enchapada en nquel (tpico de las joyas de fantasa) s puede presentar un riesgo serio de alergia o infeccin, pero ambos casos son raros.

Aleaciones:Metal Monel: Niquel-Cobre-Hierro-Manganeso-Cobalto. Resistente a la accin corrosiva de muchas sustancias qumicas. Industra textil y papelera.Constatan: Nquel-Cobre. Elevada resistividad elctrica, poco variable con la T. Resistencia elctrica y en la fabricacin de termopares.Permalloy: Niquel-Hierro. Buenas caractersticas magnticas. Bobinas de induccin en circuitos de comunicacin elctrica.Invar: Nquel-Hierro-Cromo. Gran resistividad elctrica, reducida conductividad trmica y pequeo coeficiente de dilatacin. Instrumentos de precisin, termostatos, etc.Platinita: Nquel-Hierro. Coeficiente de dilatacin semejante al vidrio. Instrumentos mixtos de metal y vidrio (tubos electrnicos, etc.).Cromel: Nquel-Cromo. Alta resistencia mecnica a temperatura elevada. Como resistencia elctrica en los hornos.

informe técnico de metales

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