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.


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)


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.


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


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.


PROCESO DE PRODUCCIÓN DE Pb


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).


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.


PROCESO DE PRODUCCIÓN DE Zn


a) Secado

b) Molienda

2. TOSTACIÓN,

3. PRODUCTOS INTERMEDIOS

4. LIXIVIACIÓN

5. PURIFICACIÓN

6. ELECTRÓLISIS

7. FUSIÓN Y COLADA

APLICACIONES:

• Metalizado

• Galvanizado


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).


PROCESO DE PRODUCCIÓN DE Sn


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).


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.


PROCESO DE PRODUCCIÓN DE Ni


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


2. CLASIFICACIÓN

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