INDICEINTRODUCCIÓNHISTORIAALUMINIOPROPIEDADES DE ALUMINIO

PROPIEDADES QUIMICASPROPIEDADES FÍSICASPROPIEDADES MECÁNICAS

OBTENCIÓN DEL ALUMINIOMINERALES OBTENCIÓN

FASES DE OBTENCIÓN DEL ALUMINIO EXTRACCIÓN DEL ÓXIDO DE ALUMINIO PURO

AL2O3 (ALÚMINA) DE LA BAUXITA. REDUCCIÓN ELECTROLÍTICA DEL ÓXIDO DE

ALUMINIO.MANUFACTURAS o PROCESOS DE FABRICACION DEL ALUMINIO.

EXTRUSIÓN. LAMINACIÓN TEMPLADO.

ACABADOS DE SUPERFICIE Y ESTRUCTURAS ANODIZADO.

ALEACIONES APORTES DE LOS ELEMENTOS ALIANTES

TIPOS DE ALUMINIOALUMINIOS EXTRUIDOALUMINIO ANODIZADOALUMINIO RECICLADO

APLICACIONES Y USOSVENTAJAS DEL ALUMINIO

INTRODUCCIÓN

Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis.

HISTORIA

ALUMINIOEl aluminio es el tercer elemento mas común encontrado en la corteza terrestre.Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrolisis.Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería mecánica, tales como su baja densidad (2.700kg/m3) y su alta resistencia ala corrosión.

PROPIEDADES DEL ALUMINIO

A.-PROPIEDADES 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. 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.

B.-PROPIEDADES FÍSICAS

Entre las características físicas del aluminio, destacan las siguientes: Es un metal ligero, cuya densidad es de 2.700 kg/m3, un tercio de la del

acero. Tiene un punto de fusión bajo: 660 °C (933 °K) . Punto de ebullición (ºC): 2450

El peso atómico del aluminio es de 26,9815 u. Es de color blanco brillante, con buenas propiedades ópticas y un alto

poderde reflexión de radiaciones luminosas y térmicas.

Resistente a la corrosión, a los productos químicos, a la intemperie y al aguade mar, gracias a la capa de Al2O3 formada.

Abundante en la naturaleza. Es el tercer elemento más común en la cortezaterrestre, tras el oxígeno y el silicio.

Su producción metalúrgica a partir de minerales es muy costosa y requieregran cantidad de energía eléctrica.

Fácil de reciclar.

C.- PROPIEDADES MECÁNICAS

Entre las características mecánicas del aluminio se tienen las siguientes: De fácil mecanizado debido a su baja dureza. Muy maleable, permite la producción de láminas muy delgadas. Bastante dúctil, permite la fabricación de cables eléctricos. Para su uso como material estructural se necesita alearlo con otros

metalespara mejorar las propiedades mecánicas, así como aplicarle tratamientos térmicos.

Permite la fabricación de piezas por fundición, forja y extrusión. Material soldable. Con CO2 absorbe el doble del impacto

MINERALES

Se encuentra normalmente en forma de silicato de aluminio puro o mezclado con otros metales como sodio, potasio, hierro, calcio y magnesio, pero nunca como metal libre. Los silicatos no son menas útiles, porque es extremamente difícil y caro extraer el aluminio de ellas.Entre estas combinaciones naturales destacan: ortosa o feldespato potásico [KAlSi3O8], albita o feldespato sódico [NaAlSi3O8], anortita o feldespato cálcico [CaAl2Si3O8], moscovita o mica de potasio [KAl2(AlSi3O10)(OH,F)2], caolín o caolinita [Al4(Si4O10)(OH)8], corindón [Al2O3] y arcillas (mezclas de productos de descomposición de silicatos de aluminio (granito, gneis, feldespatos) por acción del agua, dióxido de carbono, calor, etc).

La bauxita [Al2O3.xH2O], óxido de aluminio hidratado impuro, es la fuente comercial de aluminio y de sus compuestos.

OBTENCIÓN

El procedimiento de extracción consta de dos fases:

EXTRACCIÓN DEL ÓXIDO DE ALUMINIO PURO AL2O3 (ALÚMINA) DE LA BAUXITA.

La alúmina se obtiene a partir del método químico desarrollado por K. J. Bayer consistente en una serie de reacciones químicas desencadenadas cíclicamente que comienzan mezclando bauxita triturada con soda cáustica liquida y calentada a baja presión obteniendo así hidróxido de aluminio. Este se separa del residuo insoluble (lodo rojo) por precipitación.Por calcinación del hidróxido se obtiene la alúmina con apariencia de un polvo blanco como la sal de cocina.

REDUCCIÓN ELECTROLÍTICA DEL ÓXIDO DE ALUMINIO.

En 1886 Charles Martin Hall en los Estados Unidos y Paul L. T. Héroult en Francia descubrieron por separado y casi simultáneamente que el óxido de aluminio o alúmina (P.F.2050ºC) se disuelve en criolita (Na3AlF) fundida (a 950ºC) en una mezcla de densidad inferior a la del aluminio, con lo que éste sedimenta, evitándose su oxidación con el oxígeno atmosférico, pudiendo ser descompuesta electrolíticamente en una cuba que actúa de cátodo con electrodos de carbón que actúan de ánodo.En el cátodo se deposita aluminio líquido, ya que el baño se encuentra a una temperatura superior a la de su punto de fusión, que cae por gravedad al fondo de la cuba electrolítica de donde se retira.De este proceso sale, el aluminio con un 93.3 y 99.8 % de pureza. Para producir una tonelada de aluminio se requieren de cinco toneladas de bauxita para dos toneladas de alúmina con un consumo de 13000 Kw/H.El aluminio obtenido se denomina primario y no es utilizado en esta forma sino aleado con otros metales que le aumentan sus cualidades y propiedades como resistencia a la corrosión y características mecánicas y de elasticidad. Las aleaciones del aluminio se presentan en forma de tochos para extrusión, placas para laminación y lingotes para fundiciones y son materia prima para las industrias transformadoras.El consumo energético del proceso es muy grande. Actualmente, el mineral criolita ha sido reemplazado por una mezcla de fluoruros de sodio, aluminio y calcio. Otro método más moderno es la electrólisis del AlCl3, sin fundente. El reciclado requiere menos de un 5% del consumo eléctrico gastado para obtener la misma cantidad de aluminio de la bauxita.

MANUFACTURAS O PROCESO DE FABRICACIÓN DEL ALUMINIO.

El proceso productivo se inicia con la fundición del aluminio primario (con una riqueza del99.7%), aleándolo con diferentes elementos como el magnesio, silicio, cobre, manganeso, entre otros, que le proporcionan diferentes propiedades físicas y mecánicas, dependiendo de su uso final.La planta de fundición provee de materia prima a la planta de extrusión con lingotes, a la planta de laminación con placas en gran variedad de anchos y longitudes.

Con el fín de asegurar la uniformidad en propiedades y composición de las placas y lingotes, estos se introducen en hornos de homogeneizado, donde se consigue una composición homogénea y la liberación de tensiones internas que puedan haberse creado durante el colado del metal.

EXTRUSIÓN.

El proceso de extrusión consiste en hacer pasar a una gran presión un lingote cilíndrico precalentado, por el orificio de una matriz que configura la forma del perfil de aluminio. Este perfil puede ser tubular y sólido dependiendo de la necesidad.Una vez esta barra está fría se corta en piezas más pequeñas y cada una de esta se alarga de las puntas para que queden completamente rectas.Por ser un proceso de trabajo en caliente, la mayoría de los perfiles se deben tratar térmicamente para aumentar su resistencia

. LAMINACIÓN.

El proceso de laminación consiste en hacer pasar una placa de aluminio a través de dos rodillos, los cuales ejercen una presión determinada que aplasta dicha placa hasta lograr el calibre deseado. De esta manera se producen láminas lisas y en rollos, discos.

TEMPLADO.

Las deformaciones a que se someten los productos de aluminio durante su elaboración, ocasionan que sus propiedades mecánicas varían en relación directa a la magnitud de dichas deformaciones. Algunas aleaciones de aluminio pueden aumentar o disminuir sus propiedades mecánicas mediante tratamientos térmicos, mientras que otras sólo pueden ablandarse por este medio; las primeras se denominan aleaciones tratables térmicamente, y las otras, aleaciones no tratables térmicamente.El sistema de designación de temples está basado en las secuencias de los tratamientos básicos utilizados. Posteriormente a la designación de la aleación, separada por un guión entre las dos aparecen las letras F,T,H y O.

ACABADOS DE SUPERFICIE Y ESTRUCTURAS

Para un mejor acabado, las barras de aluminio siguen un proceso de acabado: ANODIZADO O LACADO.

1. ANODIZADO.El anodizado es un proceso por el que se se transforma la superficie del aluminio en óxido de aluminio. Este óxido constituye una excelente protección y ofrece una alta resistencia a la corrosión en cualquier ambiente al que se exponga.

2. LACADO.El lacado es el proceso por el cual se añade un revestimiento de color al aluminio. Es preciso calentar el aluminio a la temperatura justa para conseguir la adherencia del pigmento de color (que es en polvo).

ALEACIONES

El aluminio es un metal con unas propiedades metálicas muy reducidas, por lo que para su utilización se alea con otros metales como el magnesio, silicio, cobre, manganeso, entre otros, que le proporcionan diferentes propiedades físicas y mecánicas, dependiendo de su uso final.Para designar tanto el aluminio como sus diferentes aleaciones se utiliza un sistema numérico de cuatro dígitos. (norma ANSIH35.1)

1. 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). Aumenta la resistencia a la corrosión.

APLICACIONES Y USOS DEL ALUMINIOA) ALUMINIO METÁLICOLos principales usos industriales de las aleaciones metálicas de aluminio son:· Transporte; como material estructural en aviones, automóviles, trenesde alta velocidad, metros, tanques, superestructuras de buques ybicicletas

. · Estructuras portantes de aluminio en edificios.

· Embalaje de alimentos; papel de aluminio, latas, tetrabrik, etc.

· Carpintería metálica; puertas, ventanas, cierres, armarios, etc.

· Bienes de uso doméstico; utensilios de cocina, herramientas, etc.

· Transmisión eléctrica. Un conductor de aluminio de misma longitud ypeso es más conductivo que uno de cobre y más barato.

· Recipientes criogénicos (hasta -200 °C), ya que contrariamente al acerono presenta temperatura de transición dúctil a frágil, por ello latenacidad del material es mejor a bajas temperaturas.

· Calderería. Debido a su gran reactividad química, el aluminio se usafinamente pulverizado como combustible sólido de cohetes espaciales ypara aumentar la potencia de los explosivos

TIPOS DE ALUMINIOSAluminios extruidoLa extrusión es un proceso tecnológico que consiste en dar forma o moldear una masa haciéndola salir por un abertura especialmente dispuesta para consigue perfiles de diseño complicado

El aluminio debido a sus propiedades es uno de los metales que mas se utilizan para producir variados y complicados tipos de perfiles que se usan principalmente en las construcciones de carpintería metálica.El proceso de extrusión consiste en aplicar una presión al cilindro de aluminio haciendo pasar por un molde llamado matriz adecuado que es el que determina su forma.

ALUMINIO ANODIZADOEl proceso de anodizado permite obtener de manera artificial películas de oxido de mucho mas espesor y con mejores características de protección que las causas naturales en el aluminio.Según sea el grosor de la capa que se desee obtener existen dos procesos de anodizados.Anodizados decorativos coloreados.Anodizados de endurecimiento superficial.Cuando se requiere mejorar de forma sencilla la superficie protectora de las piezas se procede a un denominado anodizado duro.

ALUMINIO RECICLADOEl reciclaje del aluminio es un proceso mediante el cual, los desechos de aluminio pueden ser convertidos en otros productos tras su utilidad primaria. Este proceso implica simplemente refundir el metal, lo cual es mucho más barato y consume mucha menos energía que la producción de aluminio a partir de la electrólisis de la alúmina (Al2O3), la cual primero tiene que extraerse de la mina de bauxita y después ha de refinarse usando el proceso Bayer. Reciclar aluminio desechado requiere solamente el 5% de la energía que se consumiría para producir aluminio de la mina.1 Por este motivo, aproximadamente el 31% de todo el aluminio producido en los Estados Unidos viene de chatarra reciclada

VENTAJAS DEL ALUMINIO

El aluminio `posee una vida muy larga. El aluminio presenta un mantenimiento sencillo. El aluminio es seguro y no inflamable. El aluminio es un material ligero fácil de incorporar en cualquier

construcción. El aluminio aluminio es un material ecológico El aluminio garantiza una total estanqueidad al aire, al agua y al viento. El aluminio ofrece un factor de aislamiento térmico excepcional. El aluminio esta disponible en una gran variedad decolores El aluminio puede adaptarse a una variedad de estilo.