Metales no ferrosos

Cobre. Estaño. Plomo. Aluminio. Magnesio. Obtención por vía húmeda, seca. Método Bayer, Kroll. Propiedades y aplicaciones

  • Enviado por: Sitto
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 6 páginas
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LOS METALES NO FERROSOS

Los metales no ferrosos se diferencian de los ferrosos principalmente en:

Ventajas

Inconvenientes

Resisten mejor la oxidación y corrosión, en general

Son más difíciles de obtener, por lo que resultan más caros.

Tienen un punto de fusión relativamente bajo.

Tienen una resistencia mecánica menor

- Densidad: 8.90 kg/dm3

- Punto de fusión: 1.083ºC

- Dureza: 3 (escala de Mohs)

- Resistividad:

0.017 mm2/m

- Resistencia a la tracción: 18 kg/mm2

- Alargamiento: 20%

Se pueden clasificar según su densidad en:

PESADOS (> 5 kg/dm3):

  • Cobre:

  • Propiedades:

    • Es uno de los primeros metales utilizados por el ser humano.

    • Muy dúctil, maleable y conductor de la electricidad y el calor.

    • Materia prima: Sulfuros: - calcopirita

- calcosina

Óxidos: - malaquita

- cuprita

- melaconita

  • Obtención:

- Por vía húmeda: cuando el contenido en cobre es muy pobre.

  • Triturar el mineral

  • Añadir ácido sulfúrico

  • Someter a electrolisis.

  • - Por vía seca:

  • Se machaca el mineral y se separan los trozos grandes con una criba

  • Se pulveriza en un molino de bolas

  • Se decanta en un recipiente con agua

  • Se oxida el hierro en un horno de pisos

  • En un horno de reverbero se funde el mineral y con sílice y cal se separan los restos de azufre y óxido de hierro. Se obtiene cobre bruto o blister (40% de pureza)

  • Para obtener un cobre más puro se debe someter a electrólisis

    • Aplicaciones:

    • Bronce

      (cobre + estaño )

      Sn (5-30%)Mayor dureza, sonoridad, fragilidad, y punto de fusión.

      Campanas, cojinetes

      Sn+Si Bronce al silicio mejor conductividad eléctrica y térmica

      cables

      Latón

      (cobre + cinc)

      Zn (30-55%) menor maleabilidad y ductilidad

      tortillería y piezas de maquinaria

      Zn+Pb mayor maquinabilidad

      Densidad: 7.28 kg/dm3

      Punto de fusión:231ºC

      Resistividad: 0.115 mm2/m

      Resistencia a la tracción: 5 kg/mm2

      Alargamiento: 40%

          • Estaño:

      • Propiedades:

        • A temperatura ambiente no se oxida, sin embargo por debajo de -18ºC se descompone convirtiéndose en un polvo gris.(peste del estaño)

        • Es muy maleable y blando pero cuando se calienta se vuelve frágil y quebradizo.

        • Materia prima: el más explotado es el óxido (SnO2)

      • Obtención: el proceso es análogo al del cobre.

      • Aplicaciones:

      • Bronce

        hojalata

        Chapa fina de acero recubierta de estaño que lo protege de la oxidación.

        Soldaduras blandas

        Sn + Pb(10-75%)

        Metal de imprenta

        Sn+Pb+Zn

        • Plomo:

        • Densidad: 11.34kg/dm3

          Punto de fusión: 327ºC

          Dureza: 1.5 (escala de Mohs)

          Resistividad: 0.22 mm2/m

          Resistencia a la tracción: 2 kg/mm2

          Alargamiento: 50%

          • Propiedades:

            • Se oxida con facilidad lo que le hace perder el brillo que tiene cuando está recién cortado.

            • Resiste muy bien el ácido clorhídrico y sulfúrico pero es atacado por el nítrico.

            • Materia prima: galena

          • Obtención:

        • Se tritura, muele, y decanta el mineral

        • Los sulfuros de plomo se tuestan a 700ºC para formar monóxido de plomo

        • Se utiliza un hormo alto como el del hierro para obtener el plomo de obra

        • Se somete a diversos procesos para separar otros metales

        • Si se desea se hace uso de un afinado electrolítico para obtener un plomo de mayor calidad.

          • Aplicaciones

          • Formando aleación

            Pb+Sn (Soldadura blanda)

            En estado puro

            juguetería

            Soldaditos de plomo

            Pinturas

            Para impedir las oxidaciones de piezas metálicas

            Antidetonante

            En gasolinas (ha dejado de utilizarse)

            En la industria

            Se emplea como protección contra todo tipo de radiaciones y en la fabricación de baterías y vidrios.

            Densidad: 7.14 kg/dm3

            Punto de fusión: 419ºC

            Dureza: 2.5 (escala de Mohs)

            Resistividad: 0.057 mm2/m

            Resistencia a la tracción: 11 kg/dm3

            Piezas moldeadas: 3 kg/dm3

            Piezas forjadas: 20 kg/dm3

            Alargamiento: 20%

            • Cinc

            • Propiedades:

              • Su resistencia es alta a la oxidación y corrosión con el aire, pero reducida frente a ácidos y sales.

              • Posee el mayor coeficiente de dilatación

              • Materia prima blenda (40-50%) sulfuros

            calamita (-40%) carbonatos y silicatos

            • Obtención:

            Vía seca:

          • Trituración y calcinación del material

          • Se obtiene óxido de cinc

          • Con un horno de mufla (análogo al horno alto) se obtiene cinc de pureza del 98%.

          • Vía húmeda:

          • Se pulveriza el mineral

          • Se añade ácido sulfúrico y se obtiene sulfato de cinc.

          • Mediante electrólisis se logra cinc (99.9%)

            • Aplicaciones:

            • En aleación

              Latón (Cu + Zn)

              Plata alemana o alpaca (Cu+Ni+Zn)

              Zamak (Al+Cu+Zn) piezas moldeadas de gran precisión y calidad.

              Recubrimiento de piezas metálicas

              Galvanizado electrolítico (demasiado cara)

              Galvanizado en caliente

              Metalizado

              Sherardización (horno-acero-polvo)

              • Cromo:

              • Densidad: 6.8 kg/dm3

                Punto de fusión: 1.900ºC

                • Propiedades:

                  • Gran dureza, acritud y resistencia a la corrosión.

                  • Materia prima: Cromita

                • Aplicaciones

                • Como recubrimiento

                  Cromado brillante

                  Objetos decorativos

                  Aleado

                  Cromado duro

                  Par fabricación de aceros y herramientas.

                  • Níquel

                  • Propiedades:

                  • Densidad: 8.85kg/dm3

                    Punto de fusión: 1.450ºC

                      • Gran tenacidad y fácil de pulir.

                      • Magnético.

                      • Resiste muy bien los productos químicos.

                    • Obtención: Niquelina

                    • Aplicaciones:

                    % Aceros inoxidables (aleado con acero y cromo)

                    % Recubrimientos antioxidantes.

                    % Industria química

                    Densidad: 19 kg/dm3

                    Punto de fusión:3.370ºC

                    • Wolframio:

                    • Propiedades:

                      • Elevado punto de fusión.

                      • Obtención: wolframita.

                    • Aplicaciones:

                    % Filamentos de lámparas

                    % Aleado se emplea en elementos que deben soportar grandes fuerzas y temperaturas.

                    Densidad: 8.6 kg/dm3

                    Punto de fusión: 1.490ºC

                    • Cobalto:

                    • Propiedades:

                      • Análogas al Ni.

                    • Aplicaciones:

                    %Imanes permanentes.

                    %Endurecer aceros y otros metales (herramientas de corte)

                    LIGEROS (5 kg/dm3 >  >2 Kg/Dm3 )

                    • Aluminio

                    • Propiedades:

                    • Densidad: 2.7kg /dm3

                      Punto de fusión: 660ºC

                      Dureza: 2 (escala de Mohs)

                      Resistividad: 0.026 mm2/m

                      Resistencia a la tracción: 10 kg/mm2

                      (Laminado o forjado 20 kg/mm2)

                      Alargamiento: 25%

                        • Es el metal más abundante (pero nunca en estado puro)

                        • Muy ligero e inoxidable al aire.

                        • Buen conductor de la electricidad y el calor

                        • Fácil de trabajar (maleable y dúctil)

                        • Materia prima: bauxita alúmina (FeO+AlO)

                      • Obtención:

                      Método BAYER:

                      Primera fase:

                    • Se tritura y pulveriza la bauxita.

                    • Se disuelve en sosa cáustica utilizando además cal y agua caliente (vapor saturado)

                    • Se decanta y se separan los residuos sólidos.

                    • Se utiliza un intercambiador de calor para enfriarlo y se añade agua.

                    • En una cuba de precipitación la alúmina se deposita y mediante un filtro se recupera la sosa.

                    • Se elimina la humedad de la alúmina en un horno rotativo.

                    • Segunda fase

                    • Se enfría la alúmina y disuelto en criolita fundida (1000ºC) se somete a electrólisis.

                    • Se separan el aluminiodel Co y el Co2, y se extrae por la parte inferior obteniéndose una pureza de 99.5-99.8%.

                      • Aplicaciones: Aleado mejora la dureza y resistencia de otros metales formando aleaciones ligeras, además de otras amplísimas aplicaciones industriales. (bicicletas, CD-ROM, ventanas, puertas…)

                      • Al + bronce

                        Duraluminio o bronce del aluminio

                        Al + magnesio

                        Aplicaciones en automóviles y aeronáutica

                        Al + Cu + Si

                        Fundición inyectable

                        Al + Ni/Co

                        ALNICO, para fabricar potentes imanes permanentes

                        Densidad: 4.45 kg/dm3

                        Punto de fusión: 1.800ºC

                        Resistividad: 0.8 mm2/m

                        Resistencia a la tracción: 100 kg/dm2

                        Alargamiento: 5%

                        • Titanio

                        • Propiedades:

                          • Es abundante pero su extracción es compleja y eso lo encarece.

                          • Resiste la corrosión y oxidación mejor que el acero inoxidable.

                          • Con propiedades análogas a las del acero, a veces las supera y las mantiene incluso hasta los 400ºC.

                          • Materia prima: rutilo

                        ilmenita

                        • Obtención

                        Método KROLL:

                        Cloración: se calienta el mineral (rojo vivo), y se añade cloro y carbón.

                        Se forma tetracloruro de titanio.

                        Transformación: la masa se introduce junto con un gas inerte en un horno a 1000ºC y se obtiene titanio esponjoso.

                        Obtención: en un horno eléctrico se le añaden fundentes y se obtiene titanio puro.

                        • Aplicaciones:

                        • Nitrato de Ti

                          Fabricación de herramientas de corte.

                          Carbonato de Ti

                          Fabricación de aletas de turbinas hidráulicas y de gas.

                          Aleación

                          Estructuras y elementos destinados a la aeronáutica.

                          ULTRALIGEROS ( < 2 Kg)

                          • Magnesio:

                          • Densidad: 1.74 kg/dm3

                            Punto de fusión 650ºC

                            Resistividad: 0.8 mm2/m

                            Dureza: 2 (escala de Mohs)

                            Resistencia a la tracción: 18 kg/mm2

                            • Propiedades:

                              • En estado líquido o en polvo es muy inflamable (flash).

                              • Maleable y poco dúctil.

                              • Mal conductor de electricidad y calor.

                              • Débil frente a la corrosión húmeda.

                              • Materia prima: Carnalita (disuelta en el agua de mar)

                            Dolomita

                            • Obtención

                            Carnalita:

                            Electrólisis: en un horno que actúa como cátodo el magnesio sube a la superficie por la diferencia de densidades con las sales fundidas.

                            Dolomita:

                            Horno eléctrico: se añaden fundentes y se elimina el oxígeno obteniéndose magnesio.

                            • Aplicaciones

                            • Puro (pocas)

                              Productos pirotécnicos

                              Desoxidante (fundiciones de aceros)

                              Aleado

                              Magnam Mg(98%) + Mn(2%)

                              Fugmacin Mg(95%) + Zn (5%)