Fundamentos de Materiales

Ingeniería Mecánica Automotriz

Docente: Ing. Julio Loja

Nombres:

Jose Auquilla Fabián Mora Geovanny Ortega Patricio Ramirez

3to Ciclo G1

2010 - 2011

CUENCA – ECUADOR

OBJETIVOS

Conocer las múltiples ventajas del cobre, aluminio y magnesio , así también sus desventajas que este tiene

Dar a conocer ,los usos y aplicaciones que tiene las aleaciones en los diferentes campos

Determinar el procedimiento desde su extracción hasta la elaboración de instrumentos de uso

Tener en cuenta la importancia que este desde la antigüedad ha tenido el aluminio y el cobre, hasta nuestros días

Comprender su estructura atómica , y sus propiedades.

MARCO TEORICO

ALEACIONES

ALEACIONES DE ALUMINIO

Las aleaciones de aluminio son aleaciones obtenidas a partir de aluminio y otros elementos, generalmente cobre, zinc, manganeso, magnesio o silicio. Forman parte de las llamadas aleaciones ligeras, con una densidad mucho menor que los aceros, pero no tan resistentes a la corrosión como el aluminio puro, que forma en su superficie una capa de óxido de aluminio (alúmina). Las aleaciones de aluminio tienen como principal objetivo mejorar la dureza y resistencia del aluminio, que es en estado puro un metal muy blando. La corrosión galvánica se produce rápidamente en las aleaciones de aluminio cuando entran en contacto eléctrico con acero inoxidable u otras aleaciones con mayor electronegatividad en un ambiente húmedo, por lo que si se usan conjuntamente deben ser adecuadamente aisladas. A pesar de que el aluminio puro es un material poco usado se da la paradoja de que las aleaciones de este material son ampliamente usadas en una grandísima variedad de aplicaciones tanto a nivel industrial como a otros niveles.

CARACTERÍSTICAS

Desde el punto de vista físico, el aluminio puro posee una resistencia muy baja a la tracción y una dureza escasa. En cambio, unido en aleación con otros elementos, el aluminio adquiere características mecánicas muy superiores. La primera aleación resistente de aluminio descubierta fue el Duraluminio, y pueden ser centenares de aleaciones diferentes. El duraluminio contiene pequeñas cantidades de cobre (Cu) (3 - 5%), magnesio (Mg) (0,5 - 2%), manganeso (Mn) (0,25 - 1%) y Zinc (3,5 - 5%). Sólo se usan en la práctica materiales de aluminio que contienen otros elementos (con la excepción del aluminio purísimo Al99,99), ya que incluso en aleaciones con una pureza del 99% sus propiedades vienen determinadas en gran parte por el contenido en hierro o silicio.

Las aleaciones de aluminio contienen, en una matriz de aluminio diversos elementos de aleación. Los principales son el cobre (Cu), silicio (Si), magnesio (Mg), cinc (Zn) y manganeso (Mn). En menores cantidades se usa también hierro (Fe), cromo (Cr) y titanio (Ti); y para aleaciones especiales se suele usar también níquel (Ni), cobalto (Co), plata (Ag), litio (Li), vanadio (V), circonio (Zr), estaño (Sn), plomo (Pb), cadmio (Cd), bismuto (Bi), berilio (Be), boro (B), sodio (Na) y estroncio (Sr).

Son también importantes los diversos tipos de aleaciones llamadas anticorodal, a base de aluminio (Al) y pequeños aportes de magnesio (Mg) y silicio (Si). Pero que pueden contener a veces manganeso (Mn), titanio (Ti) y Cromo (Cr). A estas aleaciones se las conoce con el nombre de avional, duralinox, silumin, hidronalio, peraluman, etc.

Como hay distintas composiciones de aluminio en el mercado, es importante considerar las propiedades que éstas presentan, pues, en la industria de la manufactura, unas son más favorables que otras.

Características químicas

Debido a su elevado estado de oxidación se forma rápidamente al aire una fina capa superficial de óxido de aluminio (Alúmina Al2O3) impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación, lo que le proporciona resistencia a la corrosión y durabilidad. Esta capa protectora, de color gris mate, puede ser ampliada por electrólisis en presencia de oxalatos. El aluminio tiene características anfóteras. Esto significa que se disuelve tanto en ácidos (formando sales de aluminio) como en bases fuertes (formando aluminatos con el anión [Al (OH)4]-) liberando hidrógeno. La capa de óxido formada sobre el aluminio se puede disolver en ácido cítrico formando citrato de aluminio. El principal y casi único estado de oxidación del aluminio es +III como es de esperar por sus tres electrones en la capa de valencia.

Transmisión eléctrica. Aunque su conductividad eléctrica es tan sólo el 60% de la del cobre, su mayor ligereza disminuye el peso de los conductores y permite una mayor separación de las torres de alta tensión, disminuyendo los costes de la infraestructura.

Las propiedades del aluminio dependen de un conjunto de factores, de estos, el más importante es la existencia de aleantes. Con la excepción del aluminio purísimo (99,99 % de pureza), técnicamente se utilizan sólo materiales de aluminio que contienen otros elementos. Aún en el aluminio purísimo, las impurezas (Fe y Si) determinan, en gran medida, sus propiedades mecánicas. La gama del aluminio de propiedades puede ser encontrada en una serie impresionante de aleaciones disponibles en el comercio. La composición y la lógica de aquellas aleaciones son reguladas por un sistema de clasificaciones internacionalmente estado de acuerdo con la nomenclatura para aleaciones trabajadas y según varios esquemas de nomenclatura domésticos para las aleaciones de bastidor. El esquema trabajado es así. Cada aleación certificada es descrita por un cuatro número de dígito, con una remota carta y el número que indica el carácter, o la condición de la aleación, Por ejemplo, 6082-T6 es un grado de fuerza medio basado en la familia " el silicio de magnesio de aluminio ", en la condición totalmente tratada por

calor. La clasificación del aluminio y sus aleaciones se divide en dos grandes grupos bien diferenciados, estos dos grupos son: forja y fundición. Esta división se debe a los diferentes procesos de conformado que puede sufrir el aluminio y sus aleaciones. Dentro del grupo de aleaciones de aluminio forjado encontramos otra división clara, que es la del grupo de las tratables térmicamente y las no tratables térmicamente. Las no tratables térmicamente solo pueden ser trabajadas en frío con el fin de aumentar su resistencia. Conviene señalar que, dentro de las aleaciones para forja, los grupos principales de las no tratables térmicamente son: 1xxx, 3xxx y 5xxx. Dentro de las tratables térmicamente los grupos principales son: 2xxx, 6xxx y 7xxx.

Aleaciones para forja

Dentro del grupo de aleaciones de aluminio forjado encontramos otra división clara, que es la del grupo de las tratables térmicamente y las no tratables térmicamente. Las no tratables térmicamente solo pueden ser trabajadas en frío con el fin de aumentar su resistencia. Dentro de las aleaciones para forja, los grupos principales de las no tratables térmicamente son: 1xxx, 3xxx y 5xxx. Dentro de las tratables térmicamente los grupos principales son: 2xxx, 6xxx y 7xxx. En esta última división, se encuentran las aleaciones de aluminio con mayores resistencias mecánicas, los grupos 2xxx y 7xxx.

Las reglas para nombrar los materiales de aleaciones forjados se encuentran en la norma EN 573. El nombre está compuesto por lo siguiente:

EN – Norma Europea

A – para Aluminio

W – para declarar que es un “Producto Semi-terminado”.

Y cuatro números para la composición química:

El primer número da el elemento aleado principal.

El segundo número indica sí es una aleación básica (designación ”O”) o una modificación (1 - 9).

Los últimos números indican la posición de la aleación en su grupo. Por ejemplo, el EN AW-6061. Además, se pueden añadir los elementos aleados, seguidos por números que indican el contenido del elemento: EN AW-6061 [AlMg1SiCu].

Aleaciones de aluminio forjado sin tratamiento térmico. Las aleaciones que no reciben tratamiento térmico solamente pueden ser trabajadas en frío para aumentar su resistencia.

Aleaciones de aluminio forjado con tratamiento térmico. Algunas aleaciones pueden reforzarse mediante tratamiento térmico en un proceso de precipitación. El nivel de tratamiento térmico de una aleación se representa mediante la letra T seguida de un número por ejemplo T5.

Aleaciones para fundición

Desde 1996, la norma EN 1780 arregla los nombres de aleaciones de aluminio para la fundición. Se utiliza un sistema numérico de cinco cifras. Primero, se pone „EN“ para la norma europea, seguido por „A“ para Aluminio. Sigue una letra que indica la forma de producción (B para lingotes, C para fundiciones). Después cinco números para la composición química. Por ejemplo EN AB-44000. El primer número es para el elemento aleado principal, igual que en los nombres de las aleaciones para la forja, el segundo para el grupo de la aleación. El tercer número es arbitrario, el cuarto en general 0. El quinto es siempre 0, menos cuando se trata de aleaciones para la industria aeronáutica.

Fundición en molde de arena. Se hace el molde en arena consolidada por una apisonado manual o mecánico alrededor de un molde, el cual es extraído antes de recibir el metal fundido, se vierte la colada y cuando solidifica se destruye el molde y se granalla la pieza.

Fundición en molde metálico. Se vierte la colada del metal fundido en un molde metálico permanente bajo gravedad y bajo presión centrífuga. Las piezas fundidas así tienen una estructura de grano más fino, y son más resistentes que las piezas fundidas con moldes de arena.

Fundición por presión o inyección. Se funden piezas idénticas al máximo ritmo de producción forzando el metal fundido bajo grandes presiones en los moldes metálicos.

También es posible poner la composición química detrás del nombre: EN AB-45400 [Al Si5Cu3].

Otras normas que tratan el aluminio y sus aleaciones

Clasificación por su estado

F: Estado bruto. Es el material tal como sale del proceso de fabricación.

O: Recocido. Se aplica a materiales ya sea de forja como de fundición que han sufrido un recocido completo.

O1: Recocido a elevada temperatura y enfriamiento lento.

O2: Sometido a tratamiento termo mecánico.

O3: Homogeneizado. Esta designación se aplica a los alambrones y a las bandas de colada continua, que son sometidos a un tratamiento de difusión a alta temperatura.

W: Solución tratada térmicamente. Se aplica a materiales que después de recibir un tratamiento térmico quedan con una estructura inestable y sufren envejecimiento natural.

H: Estado de Acritud. Viene con materiales a los que se ha realizado un endurecimiento por deformación.

H1. Endurecido por deformación hasta obtener el nivel deseado y sin tratamiento posterior.

H2. Endurecido en exceso por deformación y recocido parcial para recuperar suavidad sin perder ductilidad.

H3. Acritud y estabilizado.

H4. Acritud y lacado o pintado. Son aleaciones endurecidas en frio y que pueden sufrir un cierto recocido en el tratamiento de curado de la capa de pintura o laca dada. 7En ésta clasificación se usa un segundo dígito (en ocasiones es necesario un tercer dígito) que indica el grado de endurecimiento por deformación.

T: Denomina a materiales que has sido endurecidos por tratamiento térmico con o sin endurecimiento por deformación posterior. Las designaciones de W y T solo se aplican a aleaciones de aluminio ya de forja o de fundición que sea termos tratables.

T1: Enfriado desde un proceso de fabricación realizado a una elevada temperatura y envejecido de forma natural.

T2: Enfriado desde un proceso de fabricación realizado a una alta temperatura, trabajado en frío y envejecido de forma natural.

T3: Solución tratada térmicamente, trabajada en frío y envejecida a Tamb. hasta alcanzar una condición estable.

T4: Solución tratada térmicamente y envejecida a Tamb. hasta alcanzar una condición estable. Es un tratamiento similar a T3 pero sin el trabajo en frío.

T5: Enfriado desde un proceso de fabricación a alta temperatura y envejecida artificialmente.

T6: Solución tratada térmicamente y envejecida artificialmente. Son designados de esta forma los productos que después de un proceso de conformado a alta temperatura (moldeo o extrusión) no son endurecidos en frío sino que sufren un envejecimiento artificial.

T7: Solución tratada térmicamente y sobre envejecida para su completa estabilización.

T8: Térmicamente tratada por disolución, trabajada en frío y envejecida artificialmente.

T9: Solución tratada térmicamente, envejecida artificialmente y trabajada en frío.

T10: Enfriado desde un proceso de fabricación realizado a una elevada temperatura, trabajado en frío y envejecido artificialmente hasta una condición sustancialmente estable.

Existen variantes del estado T, a estas variantes se les añaden a la T dos dígitos. Estos dos dígitos son específicos para cada producto y se usan para estado de alivio de tensiones en productos fabricados mediante el proceso de forja.

Series de aluminios según sus aleantes

Las aleaciones de aluminio (tanto las forjadas como las moldeadas) se clasifican en función del elemento aleante usado (al menos el que esté en mayor proporción). Los elementos aleantes más usados son:

Serie 1xxx. Son aleaciones de aluminio técnicamente puro, al 99,9% siendo sus principales impurezas el hierro y el silicio como elemento aleante. Se les aporta un 0.12% de cobre para aumentar su resistencia. Tienen una resistencia aproximada de 90 MPa. Se utilizan principalmente para trabajos de laminados en frío.

Serie 2xxx. En estas aleaciones el principal elemento aleante es el Cu, pero a veces también se le añade Mg. Las características de esta serie son: buena relación dureza-peso y mala resistencia a la corrosión. En lo referente a la primera característica decir que algunas de las aleaciones de esta serie tienen que ser sometidas a TT de solubilidad y a veces de envejecimiento para mejorar sus propiedades mecánicas. Una vez hecho esto la serie 2xxx tiene unas propiedades mecánicas que son del orden y, a veces superiores, que las de los aceros bajos en carbono. El efecto de los TT es el aumento de la dureza con una bajada de la elongación. En lo referente a la segunda característica estas aleaciones generalmente son galvanizadas con aluminio de alta pureza o con aleaciones de la serie 6xxx para protegerlas de la corrosión y que no se produzca corrosión intergranular. Los usos más frecuentes que se le dan a estos aluminios son (generalmente son usados en lugares donde sea necesario una alta relación dureza-peso) en las ruedas de los camiones y de los aviones, en la suspensión de los camiones, en el fuselaje de los aviones, en estructuras que requieran buena dureza a temperaturas superiores a 150 ºc. Para finalizar decir que salvo la aleación

2219 estas aleaciones tienen una mala soldabilidad pero una maquinabilidad muy buena.

Serie 3xxx. En estas aleaciones el principal elemento aleante es el Mn. Estas aleaciones tan solo tienen un 20% más de dureza que el aluminio puro. Eso es porque el Mn solo puede añadirse de forma efectiva en solo un 1.5%. Por ello hay muy pocas aleaciones de esta serie. Sin embargo los aluminios 3003, 3×04 y 3105 son muy usados para fabricar utensilios que necesiten dureza media y que sea necesario buena trabajabilidad para fabricarlos como son botellas para bebidas, utensilios de cocina, intecambiadores de calor, mobiliario, señales de tráfico, tejados y otras aplicaciones arquitectónicas.

Serie 4xxx. En esta serie el principal elemento aleante es el Si que suele añadirse en cantidades medianamente elevadas (por encima del 12%) para conseguir una bajada del rango de fusión de la aleación. El objetivo es conseguir una aleación que funda a una temperatura más baja que el resto de aleaciones de aluminio para usarlo como elemento de soldadura. Estas aleaciones en principio no son tratables térmicamente pero si son usadas en soldadura para soldar otra aleaciones que son tratables térmicamente parte de los elementos aleantes de las aleaciones tratables térmicamente pasan a la serie 4xxx y convierten una parte de la aleación en tratable térmicamente. Las aleaciones con un elevado nivel de Si tienen un rango de colores que van desde el gris oscuro al color carbón y por ello están siendo demandadas en aplicaciones arquitectónicas. La 4032 tiene un bajo coeficiente de expansión térmica y una alta resistencia al desgaste lo que la hace bien situada para su uso en la fabricación de pistones de motores.

Serie 5xxx. Esta serie usa como principal elemento aleante el Mg y a veces también se añaden pequeñas cantidades de Mn cuyo objetivo es el de endurecer el aluminio. El Mg es un elemento que endurece más el aluminio que el Mn (un 0.8 de Mg produce el mismo efecto que un 1.25 de Mn) y además se puede añadir más cantidad de Mg que de Mn. Las principales características de estas aleaciones son una media a alta dureza por endurecimiento por deformación, buena soldabilidad, buena resistencia a la corrosión en ambiento marino y una baja capacidad de trabajo en frío. Estas características hacen que estas aleaciones se usen para adornos decorativos, hornamentales y arquitectónicos, en el hogar, iluminación de las calles y carreteras, botes, barcos y tanques criogénicos, partes de puentes grúa y estructuras de automóviles.

Serie 6xxx. En estas aleaciones se usan como elementos aleantes el Mg y el Si en proporciones adecuadas para que se forme el Mg2Si. Esto hace que esta aleación sea tratable térmicamente. Estas aleaciones son menos resistentes que el resto de aleaciones, a cambio tiene también formabilidad, soldabilidad, maquinabilidad y resistencia a la corrosión. Estas aleaciones pueden moldearse por un TT T4 y endurecido por una serie de acciones que completen el TT T6. Su uso suele ser el de aplicaciones arquitectónicas, cuadros de bicicletas, pasamanos de los puentes, equipo de transporte y estructuras soldadas.

Serie 7xxx. El Zn añadido en proporciones que van desde el 1 al 8 % es el elemento aleante en mayor proporción en estas aleaciones. A veces se añaden pequeñas cantidades de Mg para hacer la aleación tratable térmicamente. También es normal añadir otros elementos aleantes como Cu o Cr en pequeñas cantidades. Debido a que la principal propiedad de estas aleaciones es su alta dureza se suele usar en las estructuras de los aviones, equipos móviles y otras partes altamente forzadas. Debido a que esta serie muestra una muy baja resistencia a la corrosión bajo tensión se le suele aplicar levemente un TT para conseguir una mejor mezcla de propiedades.

Aplicaciones del aluminio en el área automotriz

En forma de placa o lámina se usan en la industria del transporte en carrocerías, tanques o escaleras; son ideales para la fabricación de carros de ferrocarril o de trenes urbanos y en general para aplicaciones estructurales. Para el transporte, el aluminio es un elemento ideal gracias a que es ligero, fuerte y es fácil de moldear. La utilización de este metal reduce ruido y vibración. El aluminio absorbe energía cinética lo cual evita, que en un accidente, la reciban los pasajeros. El aluminio no se oxida como el acero; esto significa que los vehículos, en zonas climatológicas de gran humedad tengan una vida más larga. Los autos con cuerpo de aluminio duran tres o cuatro veces más que los que tienen un chasis de acero.

Uso Industrial de las Aleaciones Metálicas del Aluminio

El aluminio se utiliza rara vez 100% puro, casi siempre se usa aleado con otros metales. El aluminio puro se emplea principalmente en la fabricación de espejos, tanto para uso doméstico como para telescopios reflectores

Aportaciones de los elementos aleantes

Los principales elementos aleantes del aluminio son los siguientes y se enumeran las ventajas que proporcionan.

• Cromo (Cr) Aumenta la resistencia mecánica cuando está combinado con otros elementos Cu, Mn, Mg.

• Cobre (Cu) Incrementa las propiedades mecánicas pero reduce la resistencia a la corrosión.

• Hierro (Fe). Incrementa la resistencia mecánica.

• Magnesio (Mg) Tiene alta resistencia tras el conformado en frío.

• Manganeso (Mn) Incrementa las propiedades mecánicas y reduce la calidad de embutición.

• Silicio (Si) Combinado con magnesio (Mg), tiene mayor resistencia mecánica.

• Titanio (Ti) Aumenta la resistencia mecánica.

• Zinc (Zn) Reduce la resistencia a la corrosión.

Propiedades de la Aleación Al-Si: Resistencia y Expansión Térmica

Como sabemos, la aleación de aluminio 4032 posee en su composición un elevado % de silicio; en concreto su composición es de un 11% de silicio y un 1% de Fe, Cu, Mg y W. Este añadido provoca unas buenas propiedades de moldeo, soldabilidad y resistencia a la corrosión, incluso en ambientes marinos. En general, estas aleaciones son mas resistentes y ductiles que las aleaciones de Al-Cu. Esto se debe a la microestructura. El sistema binario Al-Si forma un eutéctico a 577ºC y una composición del 11.7%, que forma una matriz alfa, aluminio, y una dispersión de fase beta o Si.

En las aleaciones de Al con Si, éste aparece a partir de la precipitación de la fase alfa o directamente durante la precipitación a partir del líquido. En los procesos de colada no se alcanza un equilibrio total apareciendo Si libre. Se suele añadir Na o Fe para desplazar el eutéctico a la derecha, 14%, y disminuir su temperatura en una reacción de modificación. Luego el Si precipita de forma dispersa y uniforme en vez de placas alargadas. Al existir numerosos precipitados dispersos se dificulta el desplazamiento de dislocaciones y a su vez de grietas aumentando la resistencia. Además se provoca una disminución del coeficiente de expansión térmica debido a la disminución de grandes límites de granos evitándose así el choque de las las deformaciones de dos fases distintas a lo largo de estos.Estas aleaciones se utilizan en tratamientos térmicos con precipitación a alta temperatura. Por esto se utiliza en pistones donde se requieren propiedades de alta resistencia y choque térmico.También podemos encontrar estas composiciones de aluminio en la fabricación de turbinas de aviación.

ALEACIONES DE COBRE

COBRE

El cobre existe existe en la naturaleza como cobre elemental, fue extraído de la roca mucho antes que el hierroEl cobre se encuentra en estado nativo, aunque a menudo, contiene pequeños porcentajes de plata, bismuto y plomo. También aparece combinado con el oxígeno (formando el óxido cuproso y cúprico). Quizá los minerales de cobre más conocidos son los sulfuros mixtos de hierro y cobre, como la calcopirita o pirita de cobre, y el sulfuro. También se encuentra en la malaquita y en la azuforita.El cobre constituye el 0,007 % de la litosfera; sin embargo, es un metal de uso muy importante.Los yacimientos de cobre pueden dividirse en cuetro categorías:

- Yacimientos incorporados a la roca: Aparecen como menas de cobre incrustadas en laPropia roca.- Yacimientos filonianos: Se trata de cobre de origen hidrotermal y filoniano, estando muy extendidos. Existen cuatro formas en las cuales el cobre puede presentarse en montones o filones:- Filones de calcopirita.- Montones de pirita de hierro cobriza.- Cobre nativo.- Filones de cobre gris.- Yacimientos de contacto: Son aquellos formados con contacto de rocas eruptivas.- Yacimientos sedimentarios: Son bastante frecuentes, a causa de la solubilidad de las sales de cobre y particularmente del sulfato. El cobre arrastrado por esta sal es fácilmente reducido y precipitado, sea por las materias orgánicas, sea por los desprendimientos hidrocarburados.Los yacimientos sedimentarios son más regulares que los demás, no están sujetos a empobrecerse súbitamente y su explotación se hace a nivel constante, sin ahondamientos bruscos.El mineral de cobre es bastante raro. La mayoría delas veces su contenido es flojo, del orden del 1 o 2 %; un mineral se considera rico si contiene más de un 2 % y se explotan hasta con contenidos cercanos al 0,5 %. El negocio sólo es rentable si se pueden mecanizar hasta el último extremo las operaciones, lo que conlleva que se prefieran las explotaciones a cielo abierto. En muchos casos la explotación sólo es rentable porque se aprovecha todo el material extraído.

ISÓTOPOS

Configuración electrónica del átomo de cobre.

En la naturaleza se encuentran dos isótopos estables: 63Cu y 65Cu. El más ligero de ellos es el más abundante (69,17%). Se han caracterizado hasta el momento 25 isótopos radiactivos de los cuales los más estables son el 67Cu, el 64Cu y el 61Cu con periodos de semidesintegración de 61,83 horas, 12,70 horas y 3,333 horas respectivamente. Los demás radioisótopos, con masas atómicas desde 54,966 uma (55Cu) a 78,955 uma (79Cu), tienen periodos de semidesintegración inferiores a 23,7 minutos y la mayoría no alcanzan los 30 segundos. Los isótopos 68Cu y 70Cu presentan estados meta-estables con un periodo de semidesintegración mayor al del estado fundamental.Los isótopos más ligeros que el Cu estable se desintegran principalmente por emisión beta positiva, originando isótopos de níquel, mientras que los más pesados que el isótopo 65Cu estable se desintegran por emisión beta negativa dando lugar a isótopos de cinc. El isótopo 64Cu se desintegra generando 64Zn, por captura electrónica y emisión beta positiva en un 69% y por desintegración beta negativa genera 64Ni en el 31% restante. EXTRACCION DEL COBRE

Un método para extraer cobre de minerales o concentrados sulfurados.se extrae lixiviando el material por medio de una solución de lixiviación que contiene cloruro de hierro y cloruro de cobre, siendo regulado el procedimiento de lixiviación con el fin de mantener el potencial redox en la solución de lixiviación entre 430 mv y 460 v, con lo cual el cloruro de hierro se reduce a cloruro de hierro mientras que el cloruro de cobre se mantiene en estado divalente. El contenido de cobre en el mineral o concentrado se lixivia por tanto como cloruro de cobre. El cloruro de cobre se extrae después de la solución madre de lixiviación poniendo en contacto la solución con un agente de extracción orgánico formador de complejos iónicos cuyas propiedades de extracción dependen de la concentración de cloruros.El cobre aparece en depósitos de sulfuros y en rocas volcánicas básicas como el basalto. Por lo general, el metal es lixiviado y se transporta a otro lugar antes de depositarse en forma de minerales de cobre.

La mayor parte del cobre que se obtiene por uno u otro procedimiento es por fundición o por disolución y precipitación electrolítica. Ésta se efectúa haciendo pasar una corriente eléctrica por una solución de vitriolio azul, nombre vulgar del sulfato de cobre. El ánodo lo constituye el cobre puro. Al paso de la corriente eléctrica se van depositando en el cátodo en la forma de cobre metálico los iones de cobre de la solución, los que simultáneamente van siendo reemplazados por iones de cobre del ánodo a medida que éste desaparece al entrar a formar parte de la solución, las impurezas que contiene se van asentando en el fondo como lamas, de las que posteriormente se recuperan el oro y la plata. El cobre electrolítico suele poseer un grado de pureza que fluctúa entre 99, 92 y 99, 96 por ciento.CARACTERISTICAS DEL COBREUnas de las características del cobre son la termo fluencia así como El cobre es extremadamente tenaz, teniendo una notable resistencia a la rotura para cargas de choque repentinas. El hecho de que su límite elástico sea solamente un 50% de su coeficiente de rotura, puede tomarse como índice de su habilidad para deformarse sin romperse, cuando se carga por encima de su límite elástico.El cobre tiene una elevada conductividad del calor y electricidad, la resistencia a la corrosión, así como su maleabilidad, ductilidad.

ALEACIONES DEL COBRE

El cobre tiene numerosas aleaciones, las más conocidas son el latón y el bronce. Las aleaciones de cobre son mas resistentes y duras que el cobre puro, y pueden mejorar sus propiedades mecánicas, tales que la resistencia a la corrosión de la mayoría de las aleaciones es superior a la del cobre comercial. En general estas aleaciones se mecanizan mucho más fácil.Latón: es la aleación de cobre y cinc. El latón es mas duro que el cobre, es dúctil y puede forjase en planchas finas. Su maleabilidad varía según la composición y la temperatura, y es distinta si se mezcla con otros metales, incluso en cantidades mínimas. Algunos tipos de latones son maleables únicamente en frió, otros son en caliente, y algunos no lo son en ninguna temperatura. Todos estos tipos de aleaciones se vuelven quebradizas cuando se calientan a una temperatura próxima al punto de fusión.Bronce: cualquiera delas distintas aleaciones compuestas sobre todo de cobre y estaño. Los componentes del bronce varían; así, cuando contiene al menos un 10% de estaño, la aleación es dura y tiene un punto de fusiona bajo. El bronce es mas resistente y duro que cualquier otra aleación común, excepto el acero.Bronce fosforoso: el fósforo se añade al bronce que contiene desde 1,5% a 10% de estaño, durante la fusión y el colado para fines desoxidantes. El fósforo aumenta la fluidez del metal fundido, por lo tanto, aumenta la facilidad de colarlo en piezas finas y ayuda a obtener piezas coladas más sanas. Aumenta la dureza y resistencia al desgaste.Bronce al plomo: el plomo no se alea con el cobre, pero puede mezclarse con el por agitación o mezcla mecánica mientras se halla en el estado liquido y se cuela en moldes, dando como resultado que el plomo quede bien distribuido en toda la pieza en forma de partículas pequeñas. El plomo se añade al bronce con el fin de aumentarla facilidad de mecanizado, y actúa como un autolubricante en piezas que están sometidas a desgaste

por deslizamiento. Las partículas de plomo reducen el coeficiente de rozamiento de la aleación.Bronce al manganeso: es latón de 60% de cobre, 40% de cinc y manganeso hasta 3.5%. Bronces al níquel: la adición de níquel al bronce y latón mejora sus propiedades mecánicas y se emplea para aumentar la dureza y resistencia al desgaste de los ronces.Bronce al silicio: contiene de 1 a 4% de silicio, el cual se añade para mejorar las características de endurecimiento por el trabajo en frió.

BRONCE AL ALUMINIO.

Con estas aleaciones se consiguen materiales dúctiles y maleables (latones), buena conductividad eléctrica, resistencia a ciertas corrosiones, sonoridad (bronces de campana), color (monedas y objetos decorativos). Por estos motivos el cobre es tan utilizado.La profunda variedad de aleaciones mejoran aprovechando los mecanismos del mismo Las aleaciones endurecibles por envejecimiento del cobre son aleaciones posee temperaturas de re cristalización superiores a los 3500C, lo que permite el endurecimiento por acritud y además tienen laCaracterística de permitir un endurecimiento notable por envejecimiento. Así pues, en estas aleaciones Podemos realizar el proceso mixto de acritud y envejecimiento artificial que consigue el máximo de Características mecánicas. Entre las aleaciones de esta familia cabe citar las aleaciones Cu-Zr, Cu-Cr y Cu-Be, muy utilizadas en la industria eléctrica. Útiles para resortes y alambres delgados, eficaces para ser utilizados con agentes inflamables, evitando su inflamación

APLICACIONES DEL COBRE

Por sus características como conductor a sobresalido en el campo de las telecomunicaciones así como material resistente al calos como en los radiadores de los automóviles así como destiladoras industriales Cabe recalcar su importancia dentro de las tuberías quienes han reducido costos y a la vez han innovado en el campo de los conductores, a si como en el campo de la medicina

IMPACTO AMBIENTALEl impacto ambiental que trae consigo la extracción del cobre La lixiviación in situ necesita una amplia red superficial de hoyos, muy cerca el uno al otro, y poliductos y bombas para recircular el lixiviador por el cuerpo mineral (y luego de la extracción del mineral, se bombea una solución de lavado o neutralización). Los problemas operativos incluyen la pérdida de control del lixiviador, problemas con la tubería, derrames, fugas, e insuficiencia del lavado o neutralización. Los impactos incluyen la alteración del suelo, vegetación, recursos culturales e históricos, degradación de la calidad del aire debido a las partículas y las emisiones de los equipos a diesel, contaminación de las aguas freáticas con el lixiviador, y de las aguas superficiales con los derrames, y el ruido de las operaciones (taladros, tráfico, bombas). La lixiviación in situ necesita una amplia red local de

transporte, ya pequeña y calificada fuerza laboral, equipos (taladros, camiones, grúas, generadores a diesel, bombas eléctricas), agua, fuente de energía eléctrica, instalaciones de apoyo (oficina, taller, almacenamiento y vivienda), campo de aviación, y caminos de acceso.La lixiviación de las pilas de desechos puede involucrar la extracción de pilas de desperdicios y minas antiguas, o recuperación secundaria de una operación permanente, o, lo que es muy común, actualmente, en los depósitos de oro diseminados y pobres, lixiviación del material recién extraído en grandes montones, sea en la superficie, o en las fosas antiguas. Usualmente, se prepara la superficie de la tierra o el fondo de la fosa, colocando forros y ripio; se instalan tuberías y se amontona el material mineral encima (el mineral proviene, usualmente, de las minas superficiales). El lixiviador (principalmente ácido sulfúrico para cobre y sodio, y cianuro para oro) se rocía o se vierte encima de las pilas, y luego se recoge para recuperar los metales. Después del proceso de lixiviación, se lava el montón, permitiendo que el líquido se filtre y extraiga el metal, o neutralice la pila antes de desecharla.Los problemas operativos incluyen la falta de estabilidad de la pila, control del lixiviador, erosión eólica e hídrica, fugas/filtración hacia el agua superficial y freática, problemas con la tubería, y lavado, neutralización o reclamación incompleto. Aparte de los efectos de la extracción superficial, los impactos incluyen la degradación de la calidad del aire debido a las partículas que el viento lleva de las pilas de lixiviación; sedimentación de los ríos locales con los materiales de la pila de lixiviación; contaminación del agua superficial por las fugas y derrames; deterioro del agua freática debido a la rotura del forro; perdida de la fauna y animales domésticos en las piscinas de lixiviación; y el ruido de las bombas.Los equipos de procesamiento incluyen las plantas de preparación y lavado, de separación/concentración (separación por gravedad, lixiviación, amalgamación, intercambio iónico, flotación, etc.), refinerías y fundiciones. Las instalaciones de procesamiento de los minerales producen grandes cantidades de desechos (relaves, lama, escoria) que deberán ser eliminados en el sitio o cerca del mismo; a veces estos materiales pueden ser devueltos a las áreas donde la extracción ha terminado.Las preocupaciones ambientales incluyen la alteración del suelo, vegetación y ríos locales durante la preparación del sitio; contaminación atmosférica proveniente de la separación, concentración y procesamiento (polvo fugitivo y emisiones de la chimenea); ruido del transporte, transferencia, trituración y molienda del mineral; contaminación de las aguas superficiales por los derrames de los molinos y plantas de lavado; contaminación de las aguas freáticas debido a las fugas de las pilas de relaves y piscinas de lama; contaminación de los suelos, vegetación y aguas superficiales locales debido a la erosión eólica e hídrica de las pilas de desechos; eliminación de los desechos; impactos visuales; y conflictos en cuanto al uso de la tierra.

ALEACIONES DE MAGNESIO

Generalmente el proceso de extracción es electrolíticamente del cloruro de magnesio concentrado en agua de mar

Se funde a una temperatura inferior que la del aluminio.

Su exposición a agentes salinos causa su deterioro.

Cuando se procesa al magnesio representa un gran peligro por ser inflamable.

Generalmente se utiliza en aplicaciones especiales relevantes

Es muy abundante en la naturaleza, y se halla en cantidades importantes en muchos minerales rocosos, Además se encuentra en el agua de mar, salmueras subterráneas y lechos salinos. Es el tercer metal estructural más abundante en la corteza terrestre, superado solamente por el aluminio y el hierro.

El magnesio es químicamente muy activo, desplaza al hidrógeno del agua en ebullición y un gran número de metales se puede preparar por reducción térmica de sus sales y óxidos con magnesio. Se combina con la mayor parte de los no metales y prácticamente con todos los ácidos. El magnesio reacciona sólo ligeramente o nada con la mayor parte de los álcalis y muchas sustancias orgánicas, como hidrocarburos

PROPIEDADES

El magnesio es un metal altamente inflamable, que entra en combustión fácilmente cuando se encuentra en forma de virutas o polvo, mientras que en forma de masa sólida es menos inflamable. Una vez encendido es difícil de apagar, ya que reacciona tanto con nitrógeno presente en el aire (formando nitrato de magnesio) como con dióxido de carbono (formando óxido de magnesio y carbono). Al arder en aire, el magnesio produce una llama blanca muy intensa incandescente, la cual fue muy utilizada en los comienzos de la fotografía. En ese tiempo se usaba el polvo de magnesio como la fuente de iluminación (polvo de flash). Más tarde, se usarían tiras de magnesio en bulbos de flash eléctricos. El polvo de magnesio todavía se utiliza en la fabricación de fuegos artificiales y en bengalas marítimas.

APLICACIONES

Se utiliza en aplicaciones aeroespaciales y naves de alta velocidad. El uso principal del metal es como elemento de aleación del aluminio, empleándose las aleaciones aluminio-magnesio en envases de bebidas. Las aleaciones de magnesio, especialmente magnesio-aluminio, se emplean en componentes de automóviles, como llantas, y en maquinaria diversa. Además, el metal se adiciona para eliminar el azufre del acero y el hierro. Utilizado

también el la fabricación de aros de automóviles y en artefactos de alta velocidad y resistencia.

ALEACIONES DEL MAGNESIO

Incluyen aquellas que tienen niveles muy bajos de impurezas resistentes a la corrosión. El uso principal del metal es como elemento de aleación del aluminio, empleándose las aleaciones aluminio-magnesio en envases de bebidas. Las aleaciones de magnesio, especialmente magnesio-aluminio, se emplean en componentes de automóviles, como llantas, y en maquinaria diversa. Además, el metal se adiciona para eliminar el azufre del acero y el hierro

IMPACTO AMBIENTAL

El magnesio es extremadamente inflamable, especialmente si está pulverizado. En contacto con el aire y algo de calor no muy fuerte reacciona rápidamente y con ácidos también, produciendo hidrógeno, por lo que debe manipularse con precaución. El fuego, de producirse, no se deberá intentar apagar con agua, deberá usarse arena seca, cloruro de sodio o extintores de clase D.

CONCLUSIONES

El cobre se ha conocido desde la antigüedad , el cual ha sido de vital importancia para el desarrollo de las diferentes culturas

El cobre es conocido dentro de los minerales de mayor importancia en el mundo y como el mejor conductor de electricidad

En el campo automotriz el cobre se ha distinguido como elemento resistente al calor

La preocupación de las autoridades acerca de el tiempo útil de cobre ha sido de vital importancia para evitar la contaminación , instaurando sistemas de reciclaje

Por sus excelentes propiedades se ha utilizado en los diferentes campos con excelentes resultados

BIBLIOGRAFIA

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