Materiales No Ferrosos

E

n ocasiones para satisfacer las especificaciones técnicas que se requieren en determinadas aplicaciones industriales, no basta con recurrir a los metales ferrosos, ya que debemos emplear materiales con menor punto de fusión, que no se corroan, con menor resistividad, fáciles de mecanizar…

Por todo ello se recurre a los metales no ferrosos, que cada vez se hacen más imprescindibles para la fabricación de un buen número de productos. Estos metales, a pesar de presentar características específicas, presentan una serie de propiedades físicas generales que los identifican:

Estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido

Opacidad, excepto en capas de muy pequeño espesor.

Buenos conductores eléctricos y térmicos

Brillantes, una vez pulidos

Estructura cristalina en estado sólido

Se pueden clasificar de acuerdo a su densidad en

Tipo Características Metal no férrico

Pesados Su densidad es igual o mayor de 5 kg/dm3 Estaño, cobre, cinc, cromo, plomo, wolframio y cobalto

Ligeros Su densidad está comprendida entre 2 y 5 kg/dm3 Aluminio y titanio

Ultraligeros Su densidad es menor de 2 kg/dm3 Magnesio y berilio

En general los metales no ferrosos suelen ser blandos y presentan una reducida resistencia mecánica, por lo que se suelen alear para mejorar éstas y otras propiedades.

Según su nivel de utilización los metales no ferrosos serían: Cobre y sus aleaciones, aluminio, estaño, plomo, zinc, níquel, cromo, titanio, magnesio.

Los metales no ferrosos, ordenados de mayor a menor utilización son:

Estaño

Símbolo Sn. Número atómico 50. Densidad 7,28kg/dm3. Punto de fusión 231ºC. Resistencia a la tracción 5kg/mm2. Alargamiento 40%.Resistividad 0,115Ωm2/m.

Es un metal bastante escaso en la corteza terrestre. Suele encontrarse concentrado en minas, aunque la riqueza suele ser bastante baja (del orden del 0,02%).

El mineral de estaño más explotado es la Casiterita (SnO2).

El proceso de obtención parte de triturar la casiterita hasta convertirla en polvo y se baña en cubas que se agitan, para que por decantación el estaño ocupe la parte baja del depósito, se compacta tras eliminar la ganga. Después se somete a tostación, para reducir los óxidos de estaño, si se tiene que depurar su riqueza hasta alcanzar valores del orden de 99%, es necesario someterlo a procesos electrolíticos.

Propiedades

Densidad: 7,28 kg/dm3.

Punto de fusión: 231 °C.

Resistividad: 0,115Ω·

Resistencia a la tracción: 5 kg/mm2.

Alargamiento: 40%.emperatura ambiente es blando y maleable, es fácil obtener papel de escaso espesor.

Características

El estaño puro tiene un color muy brillante.

A temperatura ambiente se oxida perdiendo el brillo exterior, es muy maleable y blando, y pueden obtenerse hojas de papel de estaño de algunas décimas de milímetro de espesor.

En caliente es frágil y quebradizo.

Por debajo de -18°C empieza a descomponerse y a convertirse en un polvo gris. A este proceso se le conoce como enfermedad o peste del estaño.

Cuando se dobla se oye un crujido denominado grito del estaño

El estaño tiene la característica de cuando la temperatura desciende de -18ºC sufre un proceso degenerativo llamado la peste del estaño que provoca el que se descomponga en polvo.

Aplicaciones

Sus principales aplicaciones son en la fabricación de hoja de lata recubriendo un alma de acero de dos capas muy finas de estaño puro. En aleación con plomo para emplearse como metal de aportación en la soldadura blanda eléctrica. En aleaciones especiales de muy bajo punto de fusión, en las proporciones adecuadas con plomo, bismuto, cadmio e indio se consigue una aleación que funde a 47ºC.

Obtención del estaño

La casiterita se tritura (1) y muele (2) en molinos adecuados.

Se introduce en una cuba con agua (3) en la que se agita. Por decantación, el mineral de estaño (que es más pesado), se va al fondo y se separa de la ganga.

Se introduce en un horno (4), donde se oxidan los posibles sulfures de estaño que hay en el mineral y se transforman en óxidos.

La mena de estaño, en forma de óxido, se introduce en un horno de reverbero, donde se produce la reducción (transformación de óxido de estaño a estaño), depositándose el estaño en la parte inferior y la escoria en la superior.

Finalmente, para obtener un estaño con porcentaje del 99% es necesario someterlo a un proceso electrolítico.

Aleaciones del estaño

Las más importantes son:

Bronce. Es una aleación de cobre y estaño.

Soldaduras blandas. Son aleaciones de plomo y estaño con proporciones de estaño entre el 25 y 90%.

Aleaciones de bajo punto de fusión. Las más importantes son:

Darcet (25 % Sn + 25 % Pb + 50 % Bi), que funde a los 97 °C.

Cerrolow (8,3% Sn + 22,6% Pb + 44,7% B¡+ 5,3% Cd + 19,1 % In), que funde a los 47 °C.

Una de las aplicaciones más importantes del estaño es la fabricación de hojalata, que consiste en recubrir una chapa de acero con dos capas muy finas de estaño puro. El estaño protege al acero contra la oxidación.

Cobre

Símbolo Cu. Número atómico es 29. Densidad 8,9kg/dm3. Punto de fusión 1083ºC. Resistencia a la tracción 18kg/mm2. Alargamiento 20%. Resistividad 0,017Ωm2/m.

Obtención. Estado natural.

El cobre puede encontrarse en estado puro. El cobre en bruto se tritura, y se separa por flotación y se concentra en barras. Los concentrados se funden en un horno de reverbero que produce cobre metálico con una pureza aproximada del 98%. Este cobre en bruto se enriquece por electrólisis, hasta alcanzar una pureza que supera el 99,9%. Los óxidos y carbonatos se reducen con carbono. Las menas más importantes, las formadas por sulfuros, no contienen más de un 12% de cobre.

El cobre puro es blando

El principal mineral de cobre es la calcopirita sulfuro de hierro y cobre, se encuentra en Chile, México, Estados Unidos y la antigua URSS; la azurita, carbonato de cobre, en Francia y Australia, y la malaquita, otro carbonato de cobre, la cuprita, un óxido de cobre que se encuentra en España.

Propiedades

Elevada conductividad del calor y electricidad, resistente a la corrosión, dúctil y maleable.

Densidad: 8,90 kg/dm3

Punto de fusión: 1083 °C.

Resistividad: 0,017Ω·

Resistencia a la tracción 18 kg/mm2

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