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Materiales no ferrosos

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on 7 January 2014

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Materiales no Ferrosos
Propiedades tales como bajo peso específico, poca o nula oxidación en condiciones ambientales normales, así como una fácil manipulación, han contribuido a que los materiales no ferrosos tengan una gran importancia en la fabricación de gran cantidad de productos.
El aluminio es el tercer elemento mas abundante en la corteza terrestre (después del oxigeno y el sílice) y el metal mas abundante en la tierra (8% en su peso
Proceso de Obtención

PROPIEDADES
APLICACIONES
Todos los productos de Aluminio pueden reciclarse luego de su uso. El reciclaje es esencial en la Industria del aluminio siendo económica, técnica y ambientalmente viable.
Reciclaje del Aluminio
Cobre
Es un metal altamente utilizado en su forma natural , como en aleaciones.
Obtención del Cobre
El método de obtención del cobre:

a) Por vía húmeda
b) Por vía seca
Aleaciones del Cobre
Aplicaciones
Con el reciclaje de Cobre contribuimos al cuidado del medio ambiente. El Cobre tiene unas propiedades que permiten reutilizarlo sin perder su calidad.

Al reutilizar los materiales viejos evitamos aumentar la cantidad de basura y reducimos la utilización de recursos naturales
Reciclaje
Es un metal blando plateado , dúctil y maleable
Es levemente ferromagnético.
Tiene un Color plateado Brillante y se puede pulir fácilmente.
Es magnético (Como si fuese un metal ferroso).
Es muy resistente a la oxidación y a la corrosión.
Níquel
Las aleaciones níquel-cobre utilizándose en motores marinos e industria química.
Níquel Raney: catalizador de la hidrogenación de aceites vegetales.
Se emplea para la acuñación de monedas, a veces puro y, más a menudo, en aleaciones como el cuproníquel.
Aplicaciones
Es un metal de color gris-acero a blanco-estaño. Cuando esta muy puro se puede cortar con una sierra, forjar, estirar en hilos, extrudir, Etc;
Es muy dúctil y maleable
Wolframio o Tungsteno
OBTENCION
Cobalto
Tiene propiedades análogas al níquel.
Se emplea sobre todo en súper aleaciones de alto rendimiento, siendo éstas normalmente más caras que las de níquel. Es un metal eminentemente de aleación, al igual que el níquel o el zinc
APLICACIONES
Se encuentra abundantemente en la naturaleza, ya que es uno de los componentes de casi todas las rocas de origen volcánico.
Titanio
Proceso de Obtención
Aplicaciones del Titanio

Magnesio
Características del Magnesio:

Tiene un color blanco, parecido al de la plata.
Es maleable y poco dúctil.
Es mas resistente que el Aluminio.
En estado liquido o en polvo es muy inflamable (flash de las antiguas cámaras de fotos).
Proceso de Obtención
Es un metal bastante escaso en la corteza terrestre. Suele encontrarse concentrado en minas, aunque su riqueza suele ser bastante baja (del orden de 0,02%).
El mineral de Estaño mas explotado es la casiterita (SnO2).
Estaño
PROPIEDADES
Obtención del Estaño
Es conocido desde la mas remota antigüedad, pero no se consiguió aislarlo de otros elementos y, por tanto, obtenerlo en estado puro hasta el siglo XVII.
Los minerales mas empleados en la extracción del Zinc son:
Blenda ( sZn 40 a 50% del Zinc).
Calamina (SiO4Zn2-H2O menor del 40% del Zinc).
Zinc
Propiedades del Zinc
Aleaciones del Zinc
Se empieza a utilizar, aproximadamente, en el año 5000 A.C. adquiriendo gran importancia durante el periodo romano y a partir del siglo XIX.
Contienen plomo los minerales:
Galena SPb (el mas empleado).
Cerusita CO3Pb.
Anglesita SO4Pb.
Plomo
Propiedades del Plomo
Aplicaciones del Plomo
Densidad: 6,8 kg/dm3.
Punto de fusión: 1900 ºC.
Resistividad: 1,1 ohm*mm2/m.
Características:
Tiene un color gris acerado.
Es muy duro y tiene una gran acritud.
Resiste muy bien a la oxidación y corrosión.
Se emplea como:
Cromado brillante para objetos decorativos.
Cromado duro para la fabricación de Aceros inoxidables y Aceros para herramientas.
Cromo
Los metales no ferrosos se pueden clasificar, según su peso específico, en pesados, ligeros y ultraligeros:

Aleaciones
Se emplea solamente cuando el contenido de cobre en el mineral es muy reducido
(menos de un 10%). Consiste en triturar todo el mineral y añadirle ácido sulfúrico y aplicar a la
mezcla el proceso de electrólisis (es decir, aplicar una corriente continua introduciendo dos
electrodos en la mezcla).
Vía húmeda:
Se emplea solamente cuando el contenido de cobre supera el 10%.
Consta de las siguientes fases
Vía seca:
1. Se tritura el mineral, se criba y se muele hasta reducirlo a polvo.
2. Se introduce en un recipiente con agua abundante, donde se agita para eliminar la ganga que flota.
3. La mena que quede se lleva a un horno de pisos donde se oxida para eliminar el hierro
presente. De este modo se separa el cobre del hierro
4. A continuación se introduce el mineral de cobre en un horno donde se funde. Luego se añade sílice y cal que reaccionan con el azufre y restos de hierro, formando la escoria que flota y se elimina. El cobre líquido que se encuentra debajo se denomina cobre bruto, cuya pureza es del 40%.
5. Por último, para obtener un cobre de alta pureza se somete el líquido a un proceso ectrólitico.
El cobre tendrá una pureza del 99,9%.
Aluminio
• Conductividad térmica y eléctrica muy alta
• Resistencia a la corrosión
• Dúctil y maleable
• Se deja soldar con facilidad
Propiedades
• 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.
El estaño se obtiene a partir de un mineral denominado casiterita (78% de Sn). La casiterita se reduce en presencia de Carbono y elevada temperatura, de forma que se elimina así el oxígeno transformándose en estaño bruto por la siguiente reacción:
SnO2 + C → Sn + CO2
Por refundiciones sucesivas o por procesos electrolíticos se obtiene el estaño puro.
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”

APLICACIONES
Por su maleabilidad, en la fabricación de papel de estaño, para cubrir alimentos.
Es muy importante su aleación con cobre para obtener bronce.
También para obtener soldadura blanca al alearlo con plomo (Sn del 25 al 90 %)

ALEACIONES
Su aleación con plomo (50% plomo y 50% estaño) forma la soldadura, utilizado para soldar conductores electrónicos, por su baja temperatura de fusión, que lo hace ideal para esa aplicación ya que facilita su fundición y disminuye las probabilidades de daños en los circuitos y piezas electrónicas
Resistencia a la corrosión. Se autoprotege 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.

OBTENCION
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.
Anticorrosivo: Resiste bien los agentes atmosféricos (en el aire se autoprotege formando de óxido) y químicos, aunque atacado por la mayoría de ácidos orgánicos débiles.
Muy blando y maleable.
Buen conductor del calor y la electricidad.
Pesado.

OBTENCIÓN
Como elemento de protección contra los rayos X en medicina.
Para fabricación de pinturas antioxidantes.
Para mejorar el rendimiento la gasolina y reducir su contaminación en la combustión.
El plomo y el estaño forman parte de numerosas aleaciones en las que a menudo interviene también el antimonio. Las principales son:
Soldadura blanda
Metal antifricción
Metal de imprenta
Plomo duro:
ALEACIONES DE PLOMO
Se obtiene cromo a partir de la cromita (FeCr2O4). El cromo se obtiene comercialmente calentando la cromita en presencia de aluminio o silicio (mediante un proceso de reducción).

Aproximadamente la mitad de la cromita se extrae de Sudáfrica. También se obtiene en grandes cantidades en Kazajistán, India y Turquía

Electrólisis de sales de cromo (III).
Por reducción del trióxido de cromo con aluminio, el cual si se realiza a vacío, se obtiene cromo del 99 % de pureza.
METODOS DE OBTENCION
APLICACIONES
El cromo se utiliza principalmente en metalurgia para aportar resistencia a la corrosión y un acabado brillante.
Obtención de acero inoxidable.
Obtención de ferrocromo, aleación de hierro y cromo, con una buena resistencia a la corrosión.
Para el cromado, con lo cual se obtienen superficies duras y brillantes que impiden la corrosión.
Se usa para dar a las esmeraldas un color verde. Es el responsable del color verde de las esmeraldas y del color rojo de los rubíes.
El cromato de plomo, amarillo, se usa como colorante.
El óxido de cromo (III) es muy duro, se emplea en el coloreado de vidrios y porcelanas (color verde) y tiene muchas aplicaciones como catalizador.
ALEACIONES DE CROMO
1. CFY
(cromo-hierro-itrio): CFY es una aleación basada en cromo con un contenido de hierro del 5 %.
2. ITM
(metal para temperaturas medias): Nuestro ITM es una aleación basada en hierro con un contenido de cromo del 26 % y una minúscula cantidad de óxido de itrio.
OBTENCIÓN
El níquel aparece en forma de metal en los meteoritos y se encuentra en el núcleo de la Tierra también junto al hierro e iridio.
Combinado se encuentra en minerales diversos como garnierita, millerita, pentlandita y pirrotina.

Métodos de obtención

El mineral que lo contiene se concentra y tuesta en un horno de reverbero, con lo cual se obtiene una mezcla de sulfuros de cobre y níquel, que reciben un tratamiento distinto según la composición de la mezcla, en el llamado proceso Mond.
ALEACIONES
Se funde con carbonato de sodio obteniéndose wolframato de sodio, Na2WO4.
El wolframato de sodio soluble se extrae después con agua caliente y se trata con ácido clorhídrico para conseguir ácido volfrámico, H2WO4.

APLICACIONES
• Hilo para filamentos de lámparas.
• Elementos calentadores para alta temperatura.
• Hilo embebido en vidrios, para facilitar visión en climatología adversa.
• Equipos de investigación.
• Fotocélulas de control.
• Soporte de filamentos.
• Cuerdas de instrumentos musicales.
• Hilo de pesca.

1. W-NS (tungsteno «Non-Sag»)
2. WCu (tungsteno-cobre)
3. WLZ (tungsteno-óxido de lantano-óxido de circonio).
4. WT (tungsteno-óxido de torio).

ALEACIONES
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.
• Se usa en líneas eléctricas de alta tensión.
• Se emplea en útiles de cocina, carpintería metálica y fabricación de pinturas resistentes a estados atmosféricos.
• En construcciones aeronáuticas, ferroviarias, automovilísticas y estructuras metálicas.
• Para papel de aluminio, como envoltura de alimentos.
• En aleaciones ligeras.
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
PROPIEDADES
• Buena resistencia a la corrosión (más que el acero inoxidable)
• Buena resistencia mecánica.
• Ligero
Se obtiene del rutilo (trióxido de titanio), el cual se trata con cloro en atmósfera inerte obteniéndose el tetracloruro de titanio. Tratando éste en atmósfera inerte con magnesio a elevadas temperaturas se obtiene el titanio puro.
En aeronáutica, navegación, autocares, material bélico (proyectiles, misiles), transbordadores y naves espaciales. En forma de óxido y pulverizado como elemento antioxidante en la fabricación de pinturas.
Existen unos 30 tipos de titanio para el 90% de trabajos se utilizan dos: el titanio gr. 2 y la aleación de titanio gr. 5 (5Al-4V). Se pueden dividir en cinco grupos:

1. Titanio Comercialmente puro. Más del 99% de titanio.
2. Titánico puro con resistencia corrosión aumentada. Pequeños valores de Paladio y Rutilio.
3. Aleaciones Alpha. Mejores propiedades mecánicas.
4. Aleaciones Alpha-Beta. Alta resistencia mecánica.
5. Aleaciones Beta. Alta resistencia mecánica. Soldabilidad limitada.
Dónde: α –estabilizadores, que elevan la temperatura de transformación.
β –estabilizadores que hacen que descienda.

Aleaciones
Principalmente a partir de sus minerales: magnesita, dolomita y carnalita.
En estado puro tiene pocas aplicaciones, sólo en pirotecnia y en fotografía, ya que en su combustión desprende gran luminosidad.
El bioxido de magnesio como aislante electrico y termico en las resistencias encapsuladas.
APLICACIONES
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.
ALEACIONES
BERILIO (Be)
PROPIEDADES
Alto punto de fusión.
Fuente de neutrones.
Excelente conductividad térmica y eléctrica (10% de la del cobre).
Buena elasticidad (módulo de elasticidad un tercio mayor que el del acero).
Es fácilmente maleable.
Tiene una permeabilidad alta a los rayos X (tiene pocos electrones)
Consta en tratar berilio pulverizado con ácido sulfúrico se obtiene sulfato de berilio; este se calienta obteniéndose oxido, que sirve para la preparación de otros compuestos. El metal se obtiene por electrólisis del fluoruro o del cloruro anhidro fundido, o bien por reducción del cloruro con sodio o magnesio.
Obtención
Pantallas de protección frente a radiaciones.
Productos para generar energía nuclear.
Principalmente en aleaciones con cobre, aluminio, níquel y hierro.
APLICACIONES
Se encuentra en aleaciones para mejorar la dureza y la corrosión (se utiliza en la fabricación de armas, reactores nucleares, aeronaves, en la industria electrónica y las telecomunicaciones).
ALEACIONES
Algunas aleaciones binarias de cobalto con metales no férricos de uso más frecuente son las Co-Ni, Cr - Co, Co-W, Co-Ta, Co-Ti, Co-V, Co-Mo o Co-P. Poseen cualidades de dureza y resistencia
ALEACIONES
• Aleaciones entre las que cabe señalar súper aleaciones usadas en turbinas de gas de aviación, aleaciones resistentes a la corrosión, aceros rápidos, y carburos cementados y herramientas de diamante.
• Imanes (Alnico) y cintas magnéticas.
• Catálisis del petróleo e industria química.
• Recubrimientos metálicos por deposición electrolítica por su aspecto, dureza y resistencia a la oxidación.
• Secante para pinturas, barnices y tintas.
Una etapa de separación implica flotación por espuma, en el que los tensioactivos se unen a los diferentes componentes del mineral, dando lugar a un enriquecimiento de mena de cobalto. Tras el tostado se convierte la mena a sulfato de cobalto, mientras que el cobre y el hierro se oxida al óxido. La lixiviación con agua extrae el sulfato junto con los arseniatos. Los residuos están además lixiviado con ácido sulfúrico obteniéndose una solución de sulfato de cobre. El cobalto también puede ser lixiviado de la escoria de la fundición de cobre.
OBTENCION
Gracias
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