Aleaciones Livianas
Aluminio
Presentación y Obtención
Descubierto en 1827, el aluminio no se encuentra puro en la naturaleza, sino combinado con otros metales. El mineral con mayor contenido de aluminio es la bauxita. También se puede encontrar óxido de aluminio como corindón, en forma de cristal, de donde se extraen piedras preciosas.
De la bauxita se obtiene un óxido de aluminio que, al mezclarse con agua, es tratado en celdas electrolíticas. En este proceso se agrega criolita, que reduce el punto de fusión de la arcilla de 2000°C a 960°C. Ambas sustancias se introducen en un baño electrolítico donde se separa el oxígeno del aluminio, obteniendo así aluminio puro.
Propiedades Físicas
- Punto de fusión: 628°C
- Después de la plata y el cobre, es el mejor conductor eléctrico.
- Excelente conductor térmico.
Propiedades Químicas
- Resistente a la corrosión gracias a una capa impermeable.
Propiedades Mecánicas
- Resistencia a la tracción:
- Fundido: entre 160 y 320 N/mm2
- Laminado: entre 180 y 400 N/mm2
Propiedades Tecnológicas
- Se puede forjar, laminar, estirar, mecanizar por arranque de viruta, perforar y tornear en distintos procedimientos.
Aleaciones de Aluminio
Sus aleaciones principales son con cobre, silicio, manganeso y zinc.
- Con manganeso y magnesio: el aluminio forma cristales mezcla, denominadas aleaciones no endurecibles.
- Con cobre, zinc y silicio: forma cristales mezcla a unos 500°C, llamadas aleaciones endurecibles porque su dureza aumenta con el tiempo de almacenamiento.
Magnesio
Presentación y Obtención
El magnesio ocupa el octavo lugar entre los elementos químicos más abundantes. Para su obtención, se introducen magnesita, dolomita y carnalita en hornos para eliminar el CO2, obteniendo óxido de magnesio. Luego, a través de un proceso de electrólisis, se obtiene magnesio puro.
Propiedades Físicas
- Punto de fusión: 657°C
- Densidad: 1.74 kg/dm3
- 1 kg de magnesio tiene 4 veces el volumen de 1 kg de hierro.
Propiedades Químicas
- Estable en presencia de aire seco.
- Se usa en pirotecnia como desoxidante.
Propiedades Mecánicas
- En forma de metal puro tiene poca resistencia: 110 a 200 N/mm2
Propiedades Tecnológicas
- Fácil de mecanizar con arranque de viruta.
- Fácilmente conformable.
- Fundible.
Aleaciones de Magnesio
Por su facilidad de combustión y poca resistencia, el magnesio se usa solo aleado.
- Manganeso: le da resistencia a la corrosión.
- Aluminio: mejora su comportamiento mecánico.
- Zinc: le da gran alargamiento y resistencia.
Estas aleaciones se usan para piezas de motores, cuerpos de ventiladores, piezas de máquinas fotográficas, etc.
Titanio
El titanio posee baja densidad y alta resistencia mecánica.
Propiedades Físicas
- Densidad: 4.55 kg/dm3
- Punto de fusión: 1668°C
Propiedades Químicas
- Gran resistencia al calor y a la corrosión.
- Su aleación principal es con aluminio y vanadio.
Propiedades Mecánicas
- Resistencia a la tracción: 980 a 1160 N/mm2
- Tiene resistencia a la fatiga.
Aleaciones de Titanio
- Es más resistente y liviana que el acero.
- Se emplea en propulsión y construcción de motores.
Aleaciones Pesadas
Cobre
Es el metal de consumo más antiguo y, junto con el aluminio, es el metal no ferroso más importante. Se encuentra como mineral.
Presentación y Obtención
Los minerales de cobre más importantes son la calcocita y la calcopirita. El elemento que acompaña al cobre es el azufre, el cual se elimina en hornos de calcinación. De este proceso se obtiene óxido de cobre y luego se refina en un horno de cuba para obtener cobre puro.
Propiedades Físicas
- Densidad: 8.9 kg/dm3
- Punto de fusión: 1084°C
- Conductividad térmica y eléctrica 8 veces mejor que la del hierro.
Propiedades Mecánicas
- Resistencia a la tracción: hasta 250 N/mm2 con un alargamiento del 50% y una dureza del 25% comparada con la del acero.
Propiedades Químicas
- En contacto con la atmósfera forma una capa superficial de carbonato de cobre que lo hace resistente a la corrosión.
Propiedades Tecnológicas
- El cobre puede forjarse, laminarse, embutirse, mecanizarse por arranque de viruta, colarse y soldarse.
Aleaciones de Cobre
Existen diversas aleaciones de cobre, entre las que destacan:
- Latón: Aleación de cobre y zinc. Tiene buena colabilidad, resistencia a la corrosión y su dureza aumenta con el contenido de zinc.
- Alpaca: Aleación de cobre, níquel y zinc. El níquel le da a esta aleación el color blanco de la plata. Se usa para aparatos de precisión, joyas y vitrinas.
- Bronce: Aleación de cobre y estaño (60% cobre y 40% estaño). Posee una alta resistencia mecánica, a la corrosión y a la fricción. Se usa para fabricar bujes, muelles y válvulas.
- Cobre-Aluminio: Aleación de cobre y aluminio (70% cobre y 30% aluminio). Las piezas de acero sometidas al agua son sustituidas por las aleaciones cobre-aluminio. Se usa para chapas, árboles de leva, ruedas dentadas y tornillos sinfín.
- Cobre-Zinc: Combinando con el cobre forma un metal parecido al oro.
Estaño
Presentación y Obtención
Sus minerales son la casiterita y la estannita. En primer lugar, se produce un concentrado que se muele y se mezcla con carbón en polvo para fabricar briquetas. Estas se queman evaporando el zinc y resultando en un metal con 99.5% de pureza.
Propiedades Físicas
- Densidad: 7.3 kg/dm3
- Punto de fusión: 419°C
Propiedades Químicas
- Buena resistencia a la corrosión, ya que al combinarse con el oxígeno forma una capa impermeable de óxido que lo protege.
Propiedades Mecánicas
- Resistencia a la tracción: hasta 140 N/mm2
- A temperatura ambiente es quebradizo.
Propiedades Tecnológicas
- Fácil de conformar.
- Muy dúctil.
- No es venenoso.
- Se puede laminar obteniendo láminas de hasta 0.01 mm de espesor.
- Es muy fluido en estado fundido y colable.
- Se puede emplear como material de recubrimiento.
Aleaciones de Estaño
Sus aleaciones son de cobre, plomo y antimonio. Estas aleaciones se usan para coladas a presión. Las aleaciones más usadas de estaño son de soldadura blanda para materiales pesados. Estas se dividen en 3:
- Soldadura blanda de plomo y estaño: Puede contener también antimonio. Se usa para soldar cobre, con soldador y llama.
- Soldadura de estaño-plomo: Con adición de cobre o plata. Se usa para electromecánica de precisión y construcción de aparatos eléctricos.
- Soldadura blanda especial: Utilizada en la industria eléctrica.
Plomo
Es el metal más blando de los metales pesados. Recién cortado o fundido es de color blanco plateado, pero se recubre de una capa gris debido a la oxidación. El plomo es muy venenoso.
Presentación y Obtención
El mineral más importante es la galena (PbS). Para su extracción se hace un concentrado enriquecido. Luego de hacer una reducción en horno de cuba se obtiene plomo de obra y por refinación se obtiene el plomo oscuro.
Propiedades Físicas
- Densidad: 11.34 kg/dm3
- Punto de fusión: 327°C
Propiedades Químicas
- Muy resistente a la corrosión e incluso frente a la mayoría de los ácidos, con excepción del agua regia.
- Es venenoso.
Propiedades Mecánicas
- Su resistencia es de solo 15 N/mm2, pero posee un alargamiento de hasta 60%.
Propiedades Tecnológicas
- Se puede soldar y colar fácilmente.
- Se emplea para cubrir tejados, depósitos de ácidos, cables, cintas, protección contra radiaciones y en los carburantes como antidetonante.
Aleaciones de Plomo
- Las de 10% de plomo se usan como metal de cojinetes, revestimiento de cables y placas de acumuladores.
- El antimonio endurece la aleación.
- Combinaciones de plomo son, entre otras, el minio y el blanco de plomo.
- El cristal de plomo posee un elevado índice de refracción de la luz.
- Los metales antifricción son aleaciones de plomo y estaño para cojinetes de fricción. Aleado también con antimonio recibe el nombre de metal antifricción blanco.