materiales no ferrosos

Clasificación metales No ferrosos

Los metales ferrosos son los más importantes desde el punto de vista industrial, pues presentan excelentes propiedades mecánicas, capacidad para modificar sus propiedades por medio de tratamientos mecánicos y térmicos y bajo precio debido a su abundancia y fácil obtención.

No obstante, hay veces que las exigencias técnicas obligan a usar materiales cuyas características no siempre son satisfechas por los metales férricos. Con frecuencia se exige de los metales buena resistencia a la corrosión, poco peso, gran resistencia mecánica, elevada conductividad eléctrica o térmica y alta resistencia al desgaste. Características difíciles de lograr con el hierro y sus aleaciones, pero que poseen distinto s metales no ferrosos.1

Dependiendo de sus características, estos materiales sustituyen con ventaja a los derivados del hierro en múltiples aplicaciones tecnológicas. Sin embargo, resultan más caros de obtener debido a diversas razones, entre las que destacan las siguientes:

La baja concentración de algunos de estos metales es sus menas.

La energía consumida en los procedimientos de obtención, y afino, ya que, la mayoría de los casos, se trata de procesos electrolíticos para los que se emplea energía eléctrica.

La demanda reducida, que obliga a producirlos en pequeñas cantidades.

1 Tomado de http://centros4.pntic.mec.es/ies.ramon.giraldo/tecn_ind/tema7_met_no_ferrosos.pdf pag. 2

Los metales no férricos de mayor aplicación industrial son el cobre y sus aleaciones: el aluminio, el plomo, el estaño y el cinc. Otros como el mercurio y el volframio, se aplican en ámbitos industriales muy específicos. Los demás metales casi nunca se emplean en estado puro sino formando aleaciones. Es el caso del níquel, el cromo, el titanio o el manganeso.2

CLASIFICACION

2 Tomado de http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2008/10/clasificacion-de-los-metales-no-ferrosos.pdf pag.1

METALES NO FERROSOS

PESADOS

PLOMO

ESTANO

COBRE ALEACIONES DE COBRE

CINC

LIGEROS

ALUMINIO

TITANIO

ULTRALIGEROS

MAGNESIO

BERILIO


Pesados: Poseen una densidad igual o mayor de 5 kg/dm3. Ejemplos de estos metales son: Estaño, cobre, cinc, plomo, cromo, níquel, wolframio y cobalto

Ligeros: Poseen una densidad comprendida entre 2 y 5 kg/dm3. Ejemplos: Aluminio y titanio

Ultraligeros: Poseen densidad menor de 2 kg/dm3. Ejemplos: Magnesio y berilio

Los metales no ferrosos suelen ser blandos y con poca resistencia mecánica

METALES NO FERROSOS PESADOS

PLOMO (Pb) 3

De color gris azulado.

a) OBTENCION

Se obtiene a partir de la galena (que es un mineral formado por sulfuro de plomo, PbS, con un 85 % de Pb). El proceso es el siguiente:

1. Se tuesta el mineral, calentándolo mientras es atravesado por una corriente de aire, con lo que se elimina el azufre. Se obtiene óxido de plomo.

3 Tomado de http://centros4.pntic.mec.es/ies.ramon.giraldo/tecn_ind/tema7_met_no_ferrosos.pdf pág. 4-5

2. Reducción por fusión en un horno de cuba para separar el oxígeno del plomo y transformar éste en plomo bruto.

3. Se eliminan impurezas por medio de una fusión denominada de refinado y se obtiene el plomo puro.

b) PROPIEDADES

Cuando pulimos su superficie el plomo ofrece un color blanco brillante. En contacto con el aire, se oxida y presenta una coloración grisácea. Tiene una densidad muy elevada, concretamente de 11,3g/cm³. Se funde a una temperatura de 327 ºC, que presenta uno de los puntos de fusión más bajo entre los metales. Cristaliza en la red cúbica centrada en las caras.

Sus mejores propiedades mecánicas son la maleabilidad y la ductilidad; aunque lo mejor de este metal es:

La falta de oxidación ( en contacto con el aire húmedo, en su superficie se forma una capa protectora de carbonato de plomo)

• La protección contra el ácido sulfúrico no concentrado, ya que, en su superficie se forma una capa protectora de sulfato de plomo.

• Puede ser laminado en frío, pero no estirado en hilos, ya que es resiste mal la tracción.


En estado puro se trata de un material extraordinariamente blando. Puede rayarse con la uña y absorbe muy bien las vibraciones. Por este motivo no suena cuando se le golpea.

El agua destilada o de lluvia ataca al plomo, formando compuestos solubles muy venenosos.4

• Anticorrosivo: Resiste bien los agentes atmosféricos y químicos, aunque atacado por la mayoría de ácidos orgánicos débiles.

• Muy blando y maleable.

• Buen conductor del calor y la electricidad.

• Pesado.

c) APLICACIONES

• Para fabricación de elementos que han de trabajar en ambientes corrosivos: revestimiento de aparatos y depósitos de la industria química y eléctrica, tuberías para gas o agua, aunque en esta última aplicación está siendo sustituido por el PVC.

• Como elemento de protección contra los rayos X en medicina.

• Para fabricación de pinturas antioxidantes.

• Para mejorar el rendimiento de la gasolina y reducir su contaminación en la combustión. 4 Tomado de http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2008/10/clasificacion-de-los-metales-no-ferrosos.pdf pag 15

d) ALEACIONES DE PLOMO

El plomo y el estaño forman parte de numerosas aleaciones en las que a menudo interviene también el antimonio. Las principales son:

• Soldadura blanda: aleación de estaño (25 al 90 %) y plomo.

• Metal antifricción: aleaciones empleadas en los cojinetes de distintos mecanismos.

• Metal de imprenta: aleación de Sn + Pb + Zn para los tipos y máquinas de imprenta.

• Plomo duro: aleación con un 10 % de antimonio. Se emplea en juguetes, cubiertos económicos.

ESTAÑO (Sn)

El estaño puro tiene un color blanco brillante.

a) OBTENCION5

Dada su baja riqueza en estaño, es necesario concentrar previamente el mineral. Para ello, se tritura y se lava con el fin de separar la ganga. Posteriormente, se somete a un proceso de tostación para eliminar los sulfuros que pueden contener.

El estaño fundido se recoge en el fondo del horno y se moldea en bloques. El proceso de afino se lleva a cabo en una cuba electrolítica. En este caso, al 5 Tomado de http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2008/10/clasificacion-de-los-metales-no-ferrosos.pdf pg 20


ánodo está formado por planchas de estaño bruto y cátodo, por láminas de estaño puro.

b) PROPIEDADES

• Resistencia a la corrosión (es inoxidable)

• Maleable y poco dúctil

• Cuando se dobla se oye un crujido llamado “grito del estaño”.

• Por debajo de -18ºC se descompone en un polvo gris, es la “enfermedad o peste del Sn”

c) APLICACIONES

Por su resistencia la corrosión se emplea en la fabricación de hojalata, que se obtiene al recubrir láminas de hierro con una capa exterior de estaño por inmersión en baño de estaño fundido. Se usa mucho en envases alimenticios.

• Es muy importante su aleación con cobre para obtener bronce.

• También para obtener soldadura blanca al alearlo con plomo (Sn del 25 al 90 %)

Tomada de http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2008/10/clasificacion-de-los-metales-no-ferrosos.pdf pag 20


CINC (Zn) 6

De color blanco azulado.

a) OBTENCIÓN

Se obtiene principalmente a partir del mineral blenda (que tiene 67% de cinc y azufre). El proceso es el siguiente:

1. La blenda se somete a calcinación en presencia de aire puro para eliminar el azufre.

Durante este proceso el cinc se combina con oxigeno para formar óxido de cinc. Por su parte el acero se elimina en forma de SO2 gaseoso que se suele usar para fabricar ácido sulfúrico.

2. El óxido de cinc (ZnO) se reduce a continuación para obtener cinc bruto metálico siguiendo 2 pasos:

a. Por vía seca o reducción: El óxido de cinc se lleva a una temperatura de 1000ºC en un horno. El cinc liberado se evapora y se escapa del horno para condensarse en estado líquido por enfriamiento en un condensador. Este cinc que se obtiene no es puro, suele llevar impurezas.

b. Se somete a electrólisis para purificar el cinc: Para ello el cinc fundido se introduce en unas células electrolíticas, donde al aplicar una diferencia de potencial el cinc se deposita en el electrodo negativo.

6 Tomada de http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2008/10/clasificacion-de-los-metales-no-ferrosos.pdf pag 18

b) PROPIEDADES

El cinc es un metal de color gris azulado, brillante, frágil en frío y relativamente blando. Es inalterable al aire seco, pero el aire húmedo lo oxida y hace que pierda su brillo. La capa de óxido que lo empaña lo protege de una oxidación más profunda. No resiste la acción de los ácidos ni de los agentes alcalinos y es soluble en alcohol. Se encuentra como óxido de cinc en el mineral cincita y como silicato de cinc en la hemimorfita. También se encuentra como carbonato de cinc en el mineral esmitsonita, como óxido mixto de hierro y cinc en la franklinita, y como sulfuro de cinc en la esfalerita, o blenda de cinc. La mena principal es la blenda.

• Resistencia a la corrosión. Se auto protege contra la corrosión mediante una capa superficial de óxidos.

• Posee un coeficiente de dilatación térmica muy alto.

• A temperatura ambiente es frágil y quebradizo, pero entre 100 y 150 ºC es muy maleable.

c) APLICACIONES

• Para cubiertas de tejados, canales y otros elementos sometidos a la acción de agentes atmosféricos.


• Como elemento de aleación en latones (cobre y cinc)

• Como protector de metales corrosibles como el hierro, mediante el galvanizado. Dicho proceso consiste en introducir la pieza de hierro o acero en un baño de cinc fundido. Con ello se protege de la oxidación.

COBRE (Cu)

a) OBTENCIÓN

El cobre se encuentra generalmente en la naturaleza formando minerales, siendo los más importantes los minerales sulfurados (calcopirita y calcosina) y los óxidos (malaquita y cuprita). El proceso de obtención del

cobre puro a partir de estos minerales es por vía seca.

b) PROPIEDADES

• Conductividad térmica y eléctrica muy alta

• Resistencia a la corrosión

• Dúctil y maleable

• Se deja soldar con facilidad

c) APLICACIONES

• Por su buena conductividad eléctrica se usa como conductor eléctrico en cables de baja tensión.

• Por su buena conductividad térmica se usa en intercambiadores de calor, evacuadores de calor, refrigeradores, calderas.

• Por ser dúctil y maleable es susceptible de dejarse conformar en delgadísimas láminas empleadas en objetos de artesanía y en la industria.

ALEACIONES DE COBRE (Cu)

BRONCE

Es una aleación de cobre y estaño, normalmente con menos de un 30 % de estaño. Si sólo lleva estos dos elementos se denomina bronce ordinario y si además se le añaden otros elementos que le confieren propiedades determinadas ( como cinc, fósforo, plomo, silicio) se denominan bronces especiales.

Las aleaciones con níquel tienen las mejores propiedades a temperaturas elevadas de todas las aleaciones de cobre. Existen:

Bronces binarios

◊ Bronces forjados

◊ Bronces Moldeados

◊ Bronces con Zinc

Bronces complejos


◊ Bronces con plomo

a) PROPIEDADES:

Es duro, pero dúctil y maleable.

Más resistente a la corrosión que el cobre

Conserva la conductividad térmica y eléctrica aunque en menor medida.

b) APLICACIONES:

Fabricación de piezas mecánicas, engranajes, cojinetes, conducciones para líquidos y gases y otros accesorios para calefacción.

Los más duros (con más Sn) para campanas y timbres.

Los más blandos (con menos Sn) para fabricar chapas, alambres y medallas o monedas estampadas.

LATÓN

Es una aleación de cobre y cinc (30 a 55 %). Si además hay otros elementos se denominan latones especiales (manganeso, plomo,…).

a) PROPIEDADES:

Es dúctil y maleable. Buen conductor de la electricidad y

el calor. Resiste bien a la corrosión,

especialmente ante agua y vapor caliente.

b) APLICACIONES:

Se usa para la fabricación de numerosas piezas fundidas, forjadas o mecanizadas, entre ellas: tornillería, remaches, elementos de maquinas, griferías, elementos de decoración.

METALES NO FÉRROSOS LIGEROS

TITANIO (Ti)

De color blanco plateado.

a) OBTENCIÓN

Se obtiene del rutilo (trióxido de titanio TiO3), el cual se trata con cloro en

atmósfera inerte obteniéndose el tetra cloruró de titanio (TiCl4).

b) PROPIEDADES

El titanio es un metal de color blanco plateado, brillante, ligero, muy duro y de gran resistencia mecánica. Se oxida parcialmente y es atacado por los ácidos fuertes, pero soporta muy bien la corrosión de los agentes atmosféricos.

• Buena resistencia a la corrosión (más que el acero inoxidable)

• Buena resistencia mecánica.

• Ligero.


c) APLICACIONES

Por su densidad relativamente baja y su resistencia mecánica, se utiliza para la construcción del fuselaje de aviones, cohetes y lanzaderas espaciales.

Sus aleaciones resultan particularmente duras y resistentes. El carburo de titanio, especialmente refractario, se utiliza en la fabricación de las aletas de turbinas, en la industria aeroespacial y en herramientas de corte.

. ALUMINIO (Al)

De color blanco plateado.

a) OBTENCIÓN

En la actualidad, el método Bayer es el único empleado por ser el más barato. Se parte del mineral bauxita (óxido de aluminio que contiene 55-60 % de Al, además de ácido silícico y óxido de hierro) y se sigue el siguiente proceso:

1. La bauxita, una vez molida, es atacada con una disolución de sosa cáustica (35% en volumen) a presiones y temperaturas elevadas. De aquí se obtiene la alúmina por precipitación.

2. Para obtener el aluminio a través de la alúmina se disuelve ésta en criolita fundida, que protege el baño de la oxidación, a una temperatura de unos 1000ºC y se la somete a un proceso de electrólisis que la descompone en aluminio y oxígeno. En dicho proceso, el aluminio se va depositando en la parte inferior de la

cuba recubierta de grafito al que va conectado el borne positivo de la cuba. Al mismo tiempo, se desprende oxígeno en forma de CO y CO2. Se extrae el aluminio por esa parte inferior de la cuba.

b) PROPIEDADES

• Material ligero.

• Inoxidable al aire libre al cubrirse por una débil capa de óxido que lo protege.

• No le atacan las sustancias orgánicas.

• Maleable y dúctil. Fácil de mecanizar.

• Buen conductor de la electricidad.

c) APLICACIONES

• Por su buena conductividad eléctrica y poco peso se usa en líneas eléctricas de alta tensión.

• Por su resistencia a la corrosión se emplea en útiles de cocina, carpintería metálica y fabricación de pinturas resistentes a estados atmosféricos.

•Por su poco peso en: construcciones aeronáuticas, ferroviarias, automovilísticas y estructuras metálicas.

• Por elevada maleabilidad para papel de aluminio, como envoltura de alimentos.

• En aleaciones ligeras.


ALEACIONES LIGERAS DE ALUMINIO

Se dividen en dos categorías:

Aleaciones para moldeo: las más comunes son con cobre, con magnesio o con silicio.

Reducen el coeficiente de contracción, evitando que se produzcan griets o roturas.

Aleaciones para forja: Elevan la resistencia mecánica del aluminio.

Este tipo de aleaciones tiene diversas aplicaciones:

Construcciones marinas y aeronáuticas.

Elementos de elevadas características mecánicas: émbolos, culatas, cojinetes.

Elementos ligeros: CD-ROM, botes de refresco, cuadros de bicicletas.

METALES NO FERROSOS ULTRALIGEROS

MAGNESIO (Mg)

Color y brillo semejante a la plata.

El magnesio es muy abundante en la corteza terrestre; es el más ligero de los metales industriales con una densidad de 1,74g /cm³. Su punto de fusión es de 650ºC. Es un metal ligero, blanco plateado y bastante duro. Se vuelve ligeramente mate al aire al formar una capa de óxido compacta que impide que el proceso continúe; y, si está finamente dividido, se inflama fácilmente al calentarlo y arde con llama blanca muy

intensa, deslumbrante, en parte debido a que reacciona con el nitrógeno y el dióxido de carbono, además del oxígeno, especialmente cuando está humedecido; por eso no debe emplearse agua ni extintores de CO2 para apagar un fuego de magnesio. Reacciona con los halógenos formando dihalogenuros.

a) OBTENCIÓN

Principalmente a partir de sus minerales: magnesita, dolomita y carnalita.

b) PROPIEDADES

• Muy ligero.

• Más resistente que el aluminio, pero conduce peor la electricidad y el calor.

• Muy maleable y poco dúctil.

• No se oxida en presencia de aire seco, pero cuando hay humedad se corroe con facilidad.

• Se mecaniza bien.


c) APLICACIONES

En estado puro tiene pocas aplicaciones, sólo en pirotecnia y en fotografía, ya que en su combustión desprende gran luminosidad.

ALEACIONES DEL MAGNESIO

Sus principales aleaciones son con aluminio, cinc y manganeso. Tienen bajo peso específico (ligeros) y buena maquinabilidad. Se emplean en la fabricación de maquinaria, motores, trenes y automóviles de carreras.

Magnal Aluminio−Magnesio.

El Magnesio asociado a veces con adicciones de Manganeso y de Cromo es la característica principal de esta familia. Sus aleaciones presentan una gama extendida de características mecánicas medias, buena soldabilidad general, excelente comportamiento a bajas temperaturas (criogenia), así como el agua de mar y en atmósfera marina. Su aptitud a la deformación, buena en bajos contenidos de Magnesio, disminuye a medida que éste aumenta. En el caso de aplicaciones particulares que requieran calentamientos a temperaturas superiores a 65° C en atmósfera húmeda o agresiva, deben ser tomadas precauciones al escoger la aleación, y el estado, sobre todo para aleaciones que contengan más de un 3,5% de Mg.

APLICACIONES

Edificación, construcción naval (cascos, superestructuras)

industria química (desalamiento del agua marina)

alimentaria (envases y utensilios), transporte (volquetes, cisternas, carrocerías)

mecánica(calderería).

Simagal Aluminio−Magnesio−Silicio.

Los elementos de adicción de esta familia son el Magnesio y el Silicio. Estas aleaciones presentan características mecánicas medias. Ofrecen una buena aptitud a la deformación en frío en estado reconocido, así como su buen comportamiento ante los agentes atmosféricos y su buena aptitud a la soldadura. Esta familia está formada por dos grupos de aleaciones. El primero constituido por las aleaciones más cargadas en Mg y Si con adicciones de Mn, Cr, Zn, presenta las características más elevadas, destinadas a aplicaciones estructurales

El segundo grupo constituido por aleaciones menos cargadas en Mg y Si, ofrece una gran velocidad de extrusión asociada a características menos elevadas. Están especialmente destinadas a la decoración, amueblamiento y la edificación (puertas, ventanas).


BERILIO (Be)

a) PROPIEDADES

• Alto punto de fusión.

• Fuente de neutrones.

b) APLICACIONES

• Pantallas de protección frente a radiaciones.

• Productos para generar energía nuclear.

• Principalmente en aleaciones con cobre, aluminio, níquel y hierro.

BIBLIOGRAFIA

clasificación de los metales no férricos. Tomado de la web :

http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2008/10/clasificacion-de-los-metales-no-ferrosos.pdf

los metales no ferrosos. Tomado de la web:

http://centros4.pntic.mec.es/ies.ramon.giraldo/tecn_ind/tema7_met_no_ferrosos.pdf

Metales no ferrosos. Tomado de la web:

http://whitenoferrosos.blogspot.com/2009/03/clasificacion-de-los-metales-no.html





Procedimiento y resultados ensayo de compresión

1. Se anotan las medidas correspondientes iniciales a la probeta y las marcas para ver en el término del ensayo hasta que medida termino.

2. Se procede a bajar la máquina para colocar la probeta en el lugar indicado, asegurándose que este lo más centrada posible.

3. Procedemos a bajar el plato superior hasta que casi está a punto de tocar la probeta a 1 mm.

4. Se comienza el ensayo y se gravan los datos.

5. Se ve como la probeta se encoge.

6. Conforme al tiempo la probeta se encoge hasta qua maquina no le puede hacer más presión.

7. Se procede a tomar las medidas finales para realizar los resultados

teórico

practico

áreaesfuerzoEsfuerzo de cadenciaMódulo de elasticidadEsfuerzo de compresiónPorcentaje de acortamiento


Procedimiento y resultados ensayo de flexión

1. Se anotan los datos de la probeta longitud, diámetro, espesor.

2. Se prepara el montaje para la aplicación de la carga a la probeta.

3. Se alista la máquina para iniciar el ensayo cuadrando la carga a aplicar.

4. Se inicia y se recopila los datos5. Se finaliza el ensayo y se re

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