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Metalografia del aluminio y el cobre

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Carlos Barrientos

on 8 May 2013

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Transcript of Metalografia del aluminio y el cobre

METALOGRAFIA Es la ciencia que estudia las características estructurales o constitutivas de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas y mecánicas.Entre las características estructurales están el tamaño de grano, el tamaño,forma y distribución de las fases que comprenden la aleación y de las inclusiones no metálicas, así como la presencia de segregaciones y otras irregularidades que profundamente pueden modificar las propiedades mecánicas y el comportamiento general de un metal. MICROSCOPIO
METALOGRAFICO FOTOMICROGRAFIA Una fotografía tomada a través de un microscopio se llama foto micrografía. El microscopio óptico alcanza hasta unos 2000 aumentos, y el eléctrico, que emplea un haz de electrones en lugar de luz, llega hasta 1000000 o más. Estos microscopios incorporan casi siempre una cámara especial. EXAMEN METALOGRAFICO El examen metalográfico tiene como objeto establecer el estado de un metal en un instante dado en su vida.Puesto que el estado E de un metal o una aleación de composición conocida está determinado por su integridad i y su estructura e, es decir puesto que se cumple E = f (i, e), resulta que el examen metalográfico, concretamente, persigue el estudio de la integridad y estructura de un metal o de una aleación dada.La integridad de un material metálico está determinada por la continuidad o discontinuidad de la masa metálica. Es la forma más sencilla de realizar un estudio, este consta en examinar la superficie metálica a simple vista, pudiendo determinar de esta forma las características macroscópicas. Del cual se puede obtener datos sobre los tratamientos mecánicos sufridos por el material (es decir se puede determinar si el material fue trefilado, laminado, forjado, etc.) o determinar la distribución de defectos (como grietas superficiales, rechupes, partes soldadas, etc.). EXAMEN MACROGRAFICO METALOGRAFIA EN
ALTAS TEMPERATURAS Como las micrografías normales se toman en muestras que se encuentran a temperatura ambiente, solamente se obtiene así pruebas indirectas de las reacciones que dicha muestra ha soportado a temperaturas elevadas. Esta dificultad puede vencerse mediante el uso de una platina calentadora que,actualmente, puede adquirirse en diversos modelos comerciales. COBRE La obtención del cobre se realiza por dos métodos fundamentales, que se denominan de vía seca y vía húmeda. La metalurgia del cobre por vía seca es la más utilizada, pero sólo se puede aplicar a minerales con concentración mínima del 10 por ciento del cobre. La vía húmeda se emplea para minerales de contenido de cobre entre el 3 y el 10 %. Los minerales de contenido de cobre inferior al 3 por ciento, por ahora, no se benefician. METALURGIA POR VIA SECA METALURGIA POR VIA HÚMEDA 1. Concentración de mineral por flotación, a fin de eliminar parte de la ganga, y conseguir un porcentaje de cobre de un 20 %,aproximadamente.

2. Eliminación parcial del hierro por tostación incompleta, que elimina también parte del azufre en forma de SO₂, que se utiliza para la fabricación de ácido sulfúrico (SO₄H₂). El hierro se elimina en forma de óxido de hierro. Y queda un producto intermedio denominado mata,formado por sulfuros de cobre y de hierro (S Cu₂ Sn Fe).

3. Oxidación de la mata en convertidores para eliminar el hierro que resta por tostación y reacción, y obtener cobre bruto.

4. Afino del cobre en horno de reverbero, por oxidación del cobre y reducción después, y finalmente afino por electrólisis, hasta conseguir una pureza de 99.99 por ciento. 1. Disolución, con ácido sulfúrico o sulfato férrico, de los minerales oxidado so de las cenizas producidas por la tostación de las piritas en la fabricación del ácido sulfúrico, hasta obtener sulfato de cobre (SO₄ Cu).

2. Precipitación de la solución obtenida, pobre en cobre (un gramo aproximadamente por litro), por medio del hierro, formándose sulfato de hierro (SO₄ Fe) y precipitándose el cobre. Se obtiene un producto muy impuro, con alrededor del 80 % de cobre.Para obtener un metal más puro se recurre a la precipitación electrolítica,utilizando como ánodo plomo o grafito. DEFINICIONES COBRE: Con la denominación del cobre se designa el elemento químico de este nombre, así como los productos metalúrgicos de los que, solamente con el carácter de impurezas, pueden formar parte otros elementos.

COBRE METAL: Con esta denominación se designa al cobre como elemento químico, se presenta en forma cristalina de cubos centrados en las caras, con un parámetro de red de 36153 * 10¯ centímetros, a 20° C.

COBRE BLÍSTER: Es el cobre obtenido industrialmente de los minerales mediante la fusión por mata en hornos y ulterior tratamiento de ella en el convertidor.

CÁSCARA DE COBRE O COBRE DE CEMENTACIÓN: Es el cobre obtenido industrialmente por vía húmeda, de disoluciones acuosas de sales cupríferas, en las que el hierro sustituye al cobre con precipitación de éste.

COBRE DE AFINO TÉRMICO: Es el obtenido industrialmente por vía seca y en el que se han eliminado las impurezas, en cantidad y calidad, hasta un límite tal que puede considerarse prácticamente puro
.
COBRE ELECTROLÍTICO: Es el obtenido por electrólisis acuosa y que a un elevado grado de pureza une la condición de una conductividad eléctrica muy alta.

COBRE OFHC: El cobre denominado OFHC (Oxigen free high conductivity) es un cobre libre de oxígeno y de alta conductividad eléctrica. Se obtiene refundiendo los cátodos de cobre electrolítico, en hornos eléctricos de inducción en atmósfera inerte(CO, N₂).El cobre OFHC, por su bajo contenido de oxígeno, inferior a 0.010 %, es muy dúctil, pero, en cambio, es metalúrgicamente más impuro, pues contiene impurezas que en el cobre electrolítico quedan oxidadas y no afectan a la red cristalina. Por eso el nombre OFHC es de conductividad ligeramente inferior a la del cobre electrolítico. ALUMINIO El aluminio es uno de los principales componentes de la corteza terrestre, formando un 8.13% de la misma, es un porcentaje superior al porcentaje de hierro, que se supone que es de un 5% y solamente superada por el silicio. El aluminio no se encuentra puro en la naturaleza, sino formando parte de los minerales, de los cuales los más importantes son las bauxitas, que están formadas por un 65% de alúmina. METALOGRAFIA DEL COBRE Y ALUMINIO PROCESO DE OBTENCIÓN SEPARACIÓN DE LA ALUMINA La separación de la alúmina de las bauxitas por el procedimiento Bayer, que comprende las siguientes operaciones: se calientan las bauxitas para deshidratarlas, una vez molidas, se atacan a continuación con lejía de sosa en caliente y a presión para formar aluminato sódico, que se separa del resto de los componentes de la bauxita, después, bajo la influencia de una pequeña cantidad de alúmina que inicia la reacción, se hidroliza el aluminato de sodio, quedando alúmina hidratada a 1200 °C, con lo que queda preparada para la siguiente fase. REDUCCIÓN DE LA ALUMINA La reducción de la alúmina disuelta en un baño de criolita y con cierta cantidad de fundente, por electrolisis con electrodos de carbón. Para obtener una tonelada de aluminio son necesarias 4 toneladas de bauxita, 80 kg de criolita, 600 kg de electrodos de carbón y 22000 Kw-hora. La metalurgia del aluminio es por tanto esencialmente electrolítica. aluminio silicio aluminio envejecido PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR
UNA MUESTRA METALOGRAFICA CORTE POR SIERRA: El corte con sierra produce severas condiciones de trabajo en frio y produce superficies irregulares con valles muy altos, lo cual provoca que se pierda mucho tiempo en la preparación de la muestra. Este procedimiento se utiliza principalmente cuando las probetas son muy grandes para luego proceder con el corte abrasivo y adecuar la pieza a los requerimientos necesarios para su análisis.

POR DISCO ABRASIVO: Este tipo de corte es el que mas se utiliza puesto que produce una superficie bastante suave y es un procedimiento que no toma mucho tiempo. Los discos abrasivos están formados por granos abrasivos tales como oxido de aluminio o carburo de silicio acoplados con aglutinantes, de los cuales se usan de goma si el corte será húmedo o se utiliza de resina si el corte será seco. MONTAJE Luego de realizar el corte de la pieza esta se debe de montar o embutir en una pastilla, el material de la pastilla puede ser Lucita (resina termoplástica) o Bakelita (resina termoendurecible). DESBASTE Después de montada la pieza sobre la pastilla inicia el proceso de desbaste con hojas de esmeril o lija con abrasivos más finos, sucesivamente hasta tener la pieza terminada, este proceso se divide en tres etapas, las cuales deben de realizarse muy cuidadosamente para obtener una superficie final libre de ralladuras PULIDO Pulido Fino: La ultima aproximación a una superficie plana libre de ralladuras se obtiene mediante una rueda giratoria húmeda cubierta con un paño cargado con partículas abrasivas seleccionadas en su tamaño, en este sentido, existen muchos abrasivos, prefiriendo a la gamma del oxido de aluminio para pulir metales ferrosos, los basados en cobre u oxido de cerio para pulir aluminio, magnesio y sus aleaciones, al final de cuentas seleccionaremos el tipo de abrasivo según el material que se va a pulir y el propósito del estudio metalográfico.

Pulido Electrolítico: Es una alternativa de mejorar el pulido total pudiendo reemplazar al fino pero muy difícilmente al pulido intermedio. Se realiza colocando las muestras sobre el orificio de la superficie de un tanque que contiene la solución electrolítica previamente seleccionada, haciendo las veces de ánodo.

Pulido químico: Este es un procedimiento utilizado en laboratorios y fabricas para nivelar y abrillantar superficies de metales no ferrosos, especialmente el cobre y el aluminio. El mecanismo de este procedimiento, realizado sin aplicación de potencial eléctrico, parece ser semejante al desarrollado en el procedimiento electrolítico.
Durante la aplicación del reactivo químico apropiado se forma sobre la superficie del metal una capa viscosa responsable de la nivelación de las crestas y valles producidos por los esmeriles, el método para la realización de este procedimiento en un laboratorio se caracteriza pos su simplicidad y economía, ya que solo se necesita recipientes adecuados que contengan los reactivos, un dispositivo de calentamiento y un termómetro
¡ GRACIAS POR SU ATENCIÓN !
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