Unidad 6 Tipos de Tratamientos Termicos

 

INDICE  TEMAS

PAG.

5.4 Tipos de tratamientos térmicos…………………………………2  6.1 Producción propiedades y usos de Aluminio Cobre, Titanio, Níquel, Plomo, Plata, Oro, Iridio, Platino, Rodio y Zinc …………………………..11  6.2 Aleaciones antifricción, antifricción, Tiposy aleaciones ……………….33 

CONCLUSION ………………………………………………………………….39 

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5.4 TIPOS DE TRATAMIENTOS TERMICOS

Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento calentamient o y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, de los metales los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la dureza, la  la resistencia  resistencia y la la elasticidad.  elasticidad. Los  Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el el acero  acero y la fundición, la fundición, formados  formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos. Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, reside en la composición química de la aleación que los forma y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman a los aceros sin variar la composición química de los mismos. Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química se llama alotropía llama alotropía y es la que justifica los tratamientos térmicos. Técnicamente el poliformismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras distintas estructuras cristalinas, cristalinas, con  con una única composición química, el diamante el diamante y el el grafito  grafito son  son polimorfismos polimorfismosdel del carbono.  carbono.   La α-ferrita, la austenita la austenita y la δ-ferrita son polimorfismos del hierro. del hierro. Esta propiedad en un elemento un elemento químico puro se denomina alotropía. denomina alotropía.  

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Por lo tanto las diferentes estructuras de grano pueden ser modificadas, obteniendo así aceros con nuevas propiedades mecánicas, pero siempre manteniendo la composición química. Estas propiedades varían de acuerdo al tratamiento que se le de al acero dependiendo dep endiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de como se enfría el mismo. La forma que tendrá el grano y los microconstituyentes que compondrán al acero, sabiendo la composición química del mismo (esto es porcentaje de Carbono y Hierro (Fe3))y la temperatura a la que se encuentra, se puede ver en el Diagrama el Diagrama Hierro Carbono. Carbono.   A continuación se adjunta a modo de ejemplo una figura que muestra como varía el grano a medida que el acero es calentado y luego enfriado. Los microconstituyentes microconstituyent es a los que antes se hizo referencia en este caso son la Perlita, la Perlita, la  la Austenita  Austenita y la la Ferrita.  Ferrita.   En la figura que se adjunta a continuación se puede ver con mayor claridad como varía el grano del latón del latón de acuerdo a la variación de temperatura en un tratamiento térmico. El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para su utilización en la industria metalmecánica. Los otros principales elementos de composición son el cromo, wolframio, manganeso, níquel, vanadio, cobalto, molibdeno, cobre, azufre y fósforo. A estos elementos químicos que forman parte del acero se les llama componentes, y a las distintas estructuras cristalinas o combinación de ellas constituyentes. Los elementos constituyentes, según su 3 

 

porcentaje, ofrecen características específicas para determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etcétera. La diferencia entre los diversos aceros, tal como se ha dicho depende tanto de la composición química de la aleación de los mismos, como del tipo de tratamiento térmico.  térmico. 

Los hornos de crisol con sales fundidas han sido largamente utilizados en el tratamiento térmico de los metales, utilizándose entre otros en los procesos de cementación, nitruración, temple, revenido, sulfinización y selenización. Cementación El elemento más utilizado para modificar la composición química superficial de un acero es el carbono. La cementación efectuada en baño de sales y operando a temperaturas de 920-950º C no presenta sobre carburación apreciable; por el contrario permite una regular absorción del carbono y su mayor difusión. El control de la temperatura es del todo imprescindible para una correcta cementación. Operando a 880º C el tiempo necesario para lograr una misma capa se duplica con relación r elación al trabajo realizado a 900º C.

Nitruración Las sales con contenidos de cianuro fundidas ceden a acero carbono y/o nitrógeno en función de su temperatura. Hasta los 750º C la carburación es poca, y a partir de esta temperatura disminuye la nitruración aumentando la carburación. La temperatura normal de trabajo está entre los 500 y 550º C y los tiempos de permanencia en el baño entre 10 y 30 minutos en función de la pieza y su utilización. Temple y revenido El tratamiento térmico más empleado para mejorar las propiedades de una pieza mecanizada es el temple seguido de un revenido. Para conseguir un buen resultado es necesario seguir las indicaciones del fabricante del acero en cuanto a temperaturas y métodos de enfriamiento. Descripción del horno El horno es de construcción metálica, electro soldado, a partir de chapas y perfiles de acero laminado en frío, de gran robustez, con avanzado diseño y 4 

 

protección con imprimación fosfocromatante y pintura epoxídica de agradables tonos, lo que le confiere una larga vida y un acabado estéticamente agradecido. El aislamiento se realiza mediante fibras cerámicas de baja masa térmica y gran poder calorífico, cuidadosamente dispuestas en estratos para reducir las perdidas de calor. Calentamiento Existen multitud de alternativas para el calentamiento de los crisoles que contienen las sales. Por las características de la serie de hornos que presentamos creemos que la mejor solución es el calentamiento eléctrico por resistencias, si bien opcionalmente puede construirse con calefacción a gas o gasóleos. Las resistencias eléctricas están formadas por un aro de hormigón refractario con hilo resistor de aleación Cr-Al-Fe en su interior y preparadas para ser conectadas a la red de 220/380 V III fases. Los calefactores están ampliamente sobredimensionados sobredimensionados para una larga vida. Control de proceso El control de la temperatura está asegurado por un regulador electrónico con visualizador digital y termopar tipo K sumergido en las sales y un regulador con termopar en la cámara de calentamiento. Debe tenerse en cuenta que para alcanzar una temperatura determinada en las sales la temperatura en la cámara formada por las resistencias y el crisol debe ser del orden de unos 100 grados superior. No es conveniente sobrepasar este margen por acortarse la vida del crisol ni mantener muy estrecho el margen ya que el tiempo de fusión f usión de las sales se alarga. En el cuadro eléctrico que acompaña de serie estos hornos se instala un temporizador el cual una vez transcurrido el tiempo de tratamiento a la temperatura una señal eléctrica para el accionamiento de una alarmadeseada acústicaproporciona y/o luminosa. En caso de rotura del crisol unos electrodos colocados en la solera del horno detectan la presencia de las sales fundidas y provocan el encendido de un piloto avisador. Características Además de los hornos descritos pueden facilitar cualquier tipo de horno o sales para tratamiento. Accesorios para tratamientos térmicos 5 

 

Geinsa puede suministrar sales para los siguientes tratamientos térmicos de metales: - Cementación, sales sales a partir de cloruros y cianuros en sacos de 25 kg a 80 euros el saco - Nitruración, sales a partir de cianuros y ni nitratos tratos en sacos de 25 kg a 85 euros el saco - Temple, sales a partir de cloruros y sulfatos sulfatos en sacos de 2 25 5 kg a 68 euros el saco - Revenido, sales a partir de nitratos y nitritos en sa sacos cos de 25 kg a 75 euros el saco - Sulfinización y Se Selenización lenización - Para baja bajass temperatu temperaturas, ras, reven revenidos, idos, Martempering Martempering y Austempering, Austempering, a partir de nitratos y nitritos en sacos s acos de 25 kg a 78 euros el saco - Para bajas temperaturas, temperaturas, revenidos revenidos,, temples iisotérmicos sotérmicos y oxidación azul, sales a partir de nitratos y nitritos en sacos de 25 kg a 77 euros el saco - Para el primer apagado de los aceros rápidos y recocidos, etc., sa sales les a partir de nitratos y cloruros en sacos de 25 kg a 77 euros el saco Hornos de sales Los hornos de crisol con sales fundidas han sido largamente utilizados para el tratamiento térmico de los metales. Entre otras ventajas cabe citar la rapidez del tratamiento, la uniformidad de temperatura, la ausencia de oxidación y, sobre todo, la facilidad de manejo. Entre los inconvenientes, la dificultad de limpieza y la lentitud de puesta en marcha que obligan a un trabajo ininterrumpido. Actualmente se utilizan, principalmente, en los siguientes tratamientos: - Cementación y Nitrura Nitruración: ción: es el proce procedimiento dimiento más utilizado utilizado para series cortas - Temple: barato y de alto rendimiento - Revenido: muy rápido - Sulfinización y Se Selenización. lenización. Único sistema industrial industrial Nitruración en baños de sales Todas las sales fundidas con contenidos de cianuros ceden al acero, carbono y nitrógeno. Estas sales fundidas a distintas temperaturas adquieren diferentes propiedades. Cuando la temperatura de un baño con elevado contenido de cianuro alcanza los 760º C, el efecto nitrurante disminuye, dando, por el contrario, una mayor actividad al efecto cementante. Por el 6 

 

contrario, a medida que esta temperatura decrece la carburación disminuye, dando paso totalmente al nitrógeno al llegar a los 600º C. Los baños de nitruración deben contener, además de los cianuros, una parte de cianato, necesario para que el baño sea activo. En los baños de cementación, la formación de cianatos deberá evitarse. Puede mejorarse el rendimiento mecánico de utillajes construidos con aceros altamente aleados (rápidos, en caliente, etc.) sometiéndolos después del tratamiento de temple a un corto período de nitración de sales. En fresas, brochadores, machos, hileras, escariadores, etc., y en estampas de trabajo en caliente, moldes, etc., puede alcanzarse hasta diez veces más su rendimiento. Las sales utilizadas generalmente tienen tienen su pun punto to de fusión a los 300º C, y la zona de trabajo se sitúa entre los 500 y 550º C. Los crisoles deberán ser construidos en acero dulce. En las herramientas sometidas a esfuerzos de flexión o de torsión, escariadores, brocas, machos de roscar, etc., el tiempo de permanencia en el baño nitrurante será de pocos minutos (5 a 10). En fresas madre, moldes, etc., de mayor sección, el tiempo puede ser hasta 40 minutos. Las piezas serán retiradas del baño dejando que se enfríen al aire, nunca deberán acabarse de enfriar en aceite o en agua. Un revenido posterior mejora las condiciones mecánicas del material nitrurado. La temperatura del revenido puede estipularse en los 500º C, con un tiempo de una hora, aproximadamente. Igual que en el proceso de nitruración las piezas deberán ser enfriadas al aire. En ningún caso deberá ser aprovechado el baño de nitrurar para ejecutar el apagado de piezas austenizadas, puesto que los perfiles de las herramientas se harían frágiles, por efecto de una brusca y descontrolada nitruración. Calentamiento eléctrico Existen aleaciones muy numerosas para tal finalidad. Debemos considerar un punto muy importante: las temperaturas máximas de trabajo indicadas por cada fabricante de resistencias no deberán ser confundidas con las temperaturas reinantes en el horno. Por ejemplo, supongamos un horno donde la temperatura indicada es de 1.000º C. Las resistencias estudiadas

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para lograr los 1.000º C de temperatura máxima, tendrán una temperatura muy superior, en la mayoría de los casos de hasta 1.200º C y más. Los constructores de hornos tienen la precaución de elegir la forma de la resistencia, la forma de suspenderla, las posibilidades máximas de radiación de la resistencia para evitar los sobrecalentamientos locales y también la carga específica en W/cm2. En hornos donde se requieren altas temperaturas, no es recomendable resistencias en forma de hilo espiral, sea cual fuere su aleación, si deben ser soportadas en toda su longitud. Esta disposición disminuye la radiación del elemento calefactor, creando, además, a menudo, sobrecalentamientos localizados, formando por la oxidación y el refractario del soporte, un nudo fusible que origina la rotura de la resistencia. La tendencia actual es incorporar la espiral resistente a la placa de hormigón especial con lo que se consigue alto rendimiento con la potencia instalada del orden del 50% de la instalada con otro procedimiento. Cementación Las temperaturas elevadas favorecen la solución del carbono en mayores proporciones. Si después de la cementación se procede a enfriar directamente el material en un baño caliente, este enfriamiento rápido inhibe el material carburado de una sobre carburación, aunque el porcentaje de carbono en la periferia sea de 1,2%. Los carburos que pudieran formarse, son segregados en forma granular finísima y difusa, siendo del todo aceptables (aumento de durezas). El control de temperaturas es del todo necesario en los procesos de cementación. Pequeños errores de temperatura, pueden modificar sensiblemente la duración del proceso, particularmente cuando se trate de alcanzar las mayores profundidades de cementación. El control de temperaturas deberá efectuarse con instrumentos de precisión, y que queden registrados los tiempos y temperaturas. Los baños deberán cuidarse con esmero para lograr procesos regulares de cementación. Cualquier agregado al baño que no entre en su formulación, con toda seguridad, alterará la buena marcha del mismo. Igualmente tiene una gran importancia la utilización de crisoles adecuados. Deben descartarse 8 

 

los crisoles fabricados con aceros con elevados porcentajes de níquel. Los crisoles más idóneos para la cementación, son los fabricados con aceros dulces y el menor porcentaje de carbono posible. En cada jornada de trabajo tr abajo será necesaria una revisión y limpieza del fondo del baño, todos los lodos que puedan formarse son perjudiciales para su buen rendimiento. El baño de cementación deberá ser controlado por períodos más o menos espaciados, según sea la cadencia del trabajo. Mantener la concentración determinada de CNNa del baño, asegura una cementación regular en cada proceso. Una capa cubre baño (grafito), demasiado compacta, dificulta la cementación. Es necesario que la superficie del baño presente lagunas sin cubrir. Las temperaturas de cementación en baños de sales pueden estipularse entre los 900 y 930º C, salvo excepciones. Cementando a temperaturas inferiores a 900º C, por ejemplo, a 880º C, los tiempos necesarios para lograr una misma profundidad son duplicados, y cementando a unos 850º C, son hasta cuatro veces más con relación a temperaturas y tiempos. La cementación bien ejecutada en baños de sales, da excelentes resultados, omitiendo perfectamente el recocido de difusión, imprescindible cuando la carburación del acero es efectuada por otros procedimientos. La manutención de los baños deberá ejecutarse a diario y como norma establecida. Como se ha expuesto, cualquier interferencia que afecte la composición del baño, puede anular la buena marcha de la operación. Sales de nitruración Con la aplicación de las sales de nitrurar se obtienen resultados nitrurantes excelentes, tratándose en aceros apropiados para la nitruración. Al mismo tiempo las sales nitrurantes extienden su aplicación a acero de construcción al carbono, de baja aleación, austeníticos y a fundiciones. Durante el tratamiento, el material absorbe carbono y nitrógeno del baño. Dadas las bajas temperaturas con que se opera (550-570º C), la penetración del carbono es muy lenta, combinando con el nitrógeno retenido, una capa poco frágil, cuya composición es de un 25% de carburo y de un 75% de nitruro de hierro. Cuando el acero sometido a tratamiento no contiene grandes porcentajes de elementos formadores de nitruros, tales como son el cromo, aluminio, 9 

 

tungsteno, vanadio, etc., la dureza superficial alcanzada varía poco. Sin embargo, la resistencia a la fatiga de esta capa de compuestos, es mucho más elevada que la conseguida en las capas cementadas. Además del aumento de resistencia a la fatiga, este proceso aumenta considerablemente la resistencia al gripaje, particularmente para las piezas que trabajan con escasa lubricación. La capa dada por la aplicación del proceso, posee propiedades de comprensión; con estas tensiones se aumenta considerablemente la resistencia a la fatiga de las piezas en estado templado y revenido (bonificadas). Estas tensiones de comprensión son originadas por el nitrógeno que se encuentra en la zona de difusión. Esta elevación de la resistencia a la fatiga, es muy remarcada en los aceros de construcción bonificables y de cementación, con bajos porcentajes de elementos de aleación. Si estos tipos de aceros una vez efectuado el proceso nitrurante se enfrían bruscamente en agua, se pueden alcanzar coeficientes en el aumento de la resistencia a la fatiga, del orden del 80 al 120%, para los aceros de cementación y del 50 al 60% para los aceros bonificables. En los aceros austeníticos y para las fundiciones, pueden igualmente lograrse aumentos de resistencia a la fatiga del 20 al 30%. La aplicación de estas sales nitrurantes en diferentes piezas se pueden favorecer con el proceso de nitruración por sus efectos antidesgaste y aumento de resistencia a la fatiga. Camisas de cilindro, engranajes de bomba de aceite, árboles de levas, engranajes construidos con aceros austeníticos, piezas para compresores, pistones hidráulicos, máquinas de coser, etc. Piezas de aeronáutica, bielas para motores diesel, culatas de fundición, cigüeñales,

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pivotes a esfuerzos alternados. Tratamiento térmico: 

- Temperatura de trabajo: 52 520-560º 0-560º C. - Tiempos de permanencia: 5 a 45 minutos. - Enfriamiento: aire o agua. Composición química de algunos baños de sales: 

- Sales para baja bajass temperaturas, temperaturas, revenidos, Marte Martempering mpering y Austem Austempering: pering: 45% NaNO2 más 55% KNO3. - Sales para bajas temperaturas, temperaturas, revenidos, tem temples ples isotérmicos isotérmicos y oxidación azul: 50% NaNO2 más 50% KNO3. - Baño de cementación: 40% NaCN más 10% 10% NaCl más 20 20% % BaCO3 más 30% 30% BaCl2. - Sales para el primer apagado de los ac aceros eros rápidos y rec recocidos, ocidos, etc.:30% etc.:30% BaCl2 más 20% NaCl más 50% CACl2.

6.- Metales y aleaciones no ferrosas  

6.1 Producción, propiedades y usos de:  Aluminio, Cobre, Titanio, Níquel, Plomo Plata, Oro, Iridio, Platino, Rodio,Plomo, Zinc. ,

 

Metal: Es una palabra que proviene pr oviene del latín metallum. Cuerpo simple, sólido a la temperatura ordinaria a excepción del mercurio, conductor del calor y la electricidad y que se distingue de los demás sólidos por su brillo especial, blanco. Aleación de cobre ( 50% a 65%), níquel ( 8% a 26%) y cinc ( resto). Es de color blanco, se deforma en caliente y frío pero es inalterable por revenido. 11 

 

Según su composición recibe el nombre de alpaca, argentan, antifricción, plata nueva o plata alemana. En el sistema periódico el carácter metálico aumenta dentro de cada grupo, al aumentar el peso atómico. En los periodos disminuyen al aumentar el número atómico. Así, en los metales alcalinos el cesio es mas metal que en el litio; en el primer periodo, el litio es mas metal que el fluor. Los metales forman óxidos e hidróxidos. Cuanto mayor carácter metálico tiene el elemento, mas básico es el hidróxido. Forman los cationes de las sales minerales y las rocas. Algunos se encuentran libres en la naturaleza ( oro, plata, cobre, platino y bismuto) Metales y no metales se encuentran separados en el sistema periódico por una línea diagonal de elementos. Los elementos a la izquierda de ésta diagonal son los metales y los elementos a la derecha son los no metales. Los elementos que integran esta diagonal ( boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio, teluro, polonio y astato) tienen propiedades tanto metálicas como no metálicas. Los elementos metálicos mas comunes son los siguientes: aluminio, bario, berilio, bismuto, cadmio, calcio, cesio, cromo, cobalto, cobre, oro, iridio, hierro, plomo, litio, magnesio, mercurio, manganeso, molibdeno, níquel, osmio, paladio, platino, potasio, radio, rodio, plata, sodio, tantalio, talio, torio, estaño, titanio, wolframio, uranio, vanadio y cinc. Los elementos metálicos se pueden combinar unos con otros y también con otros elementos formando compuestos, disoluciones y mezclas. Una mezcla de dos o mas metales o de un metal y ciertos no metales como el carbono se denominan aleación. Las aleaciones de mercurio con otros elementos metálicos son conocidas como amalgamas.

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Los metales están entre los tóxicos más antiguos conocidos por el hombre. En el industrializado mundo actual las fuentes de exposición a metales son ubicuas tanto en el campo laboral como a partir de agua, los alimentos o el ambiente contaminados. Su toxicidad está caracterizada por el elemento metálico en cuestión pero se ve modificada por el tipo de compuesto, orgánico o inorgánico y sus características de hidro o liposolubilidad, que determina su toxico cinética y por tanto sus posibilidad de alcanzar sus dianas. Las biomoléculas más afectadas por los metales son las proteínas con actividad enzimático por lo que su patología es multisistema. Los principales sistemas afectados son el gastrointestinal, neurológico central y periférico, hemático y renal. Algunos de los compuestos metálicos son carcinógenos. Los metales se benefician de un tratamiento condicionado por su reactividad química. Pueden ser inactivados y eliminados mediante la administración de substancias quelantes que producen con ellos moléculas complejas, atóxicas y excrétales. LOS METALES  METALES  Metalurgia   Metalurgia A las operaciones físicas químicas necesarias para extraer los metales de sus menas y la preparación posterior para su uso, se le llama Metalurgia. Hay que someter a loso minerales a una serie de operaciones cuya finalidad es separar la Mena de la ganga y después aislar el metal. Las operaciones son las siguientes: . Tratamiento preliminar, en el cual son removidas las materias extrañas y el

mineral es puesto en forma adecuada para el tratamiento inmediato. . Reducción, consiste en reducir al componente del metal libre. . Refinamiento, es el metal purificado y en algunos casos se le añade sustancias con propósito de darle ciertas propiedades al producto final. Propiedades   Propiedades 13 

 

Entre las principales propiedades de los metales figuran las siguientes: Maleabilidad: Es la capacidad de un metal para transformarse en lámina, sin Maleabilidad: Es rotura por la acción de presiones. Ductilidad: Es Ductilidad:  Es la propiedad que tiene un metal de dejarse estirar en hilos. Tenacidad: Es la resistencia a la rotura por tensión que presentan los Tenacidad: Es metales. Fragilidad: Es la facultad de un metal de romperse por la acción del choque o Fragilidad: Es por cambios bruscos de temperatura. Muchas veces se confunde la fragilidad con la debilidad siendo propiedades independientes. Un material es frágil cuando su deformación es casi nula antes de romperse. Forjabilidad: Es la propiedad mediante la cual puede modificarse a la forma Forjabilidad: Es de un metal a través de la temperatura. Soldabilidad: Es la propiedad que tienen algunos metales, por medio de la Soldabilidad: Es cual dos piezas de los mismos se pueden unir u nir formando un solo cuerpo. Temple: Es la propiedad para la cual adquiere el acero una dureza Temple: Es extraordinaria al calentarlo de 600 C y enfriándolo bruscamente en agua. Oxidación: Los Oxidación:  Los metales en la construcción se oxidan por acción del oxígeno del aire. Hay metales impermeables en los cuales la pequeña capa de óxido o carbonato que se le forma en la superficie, protege al resto de metal, como es el caso del cobre, aluminio, plomo, estaño y cinc, entre otros. Hay otros metales, como el hierro, que son permeables y la oxidación penetra el metal hasta destruirlo. ESTRUCTURA ELECTRÓNICA  ELECTRÓNICA  En sus primeros esfuerzos para explicar la estructura electrónica de los metales los científicos esgrimieron las propiedades de su buena conductividad térmica y eléctrica para apoyar la teoría de que los l os metales se 14 

 

componen de átomos ionizados, cuyos electrones libres forman un “mar”

homogéneo de carga negativa. La atracción electrostática entre los iones positivos del metal y los electrones libres, se consideró la responsable del enlace entre los átomos del metal. Así, se pensaba que el libre libr e movimiento de los electrones era la causa de su alta conductividad eléctrica y térmica. La principal objeción a esa teoría es que en tal caso los metales debían tener un calor específico superior al que realmente tienen. En 1928, el físico alemán Arnold Sommerfeld sugirió que los electrones en los metales se encuentran en una disposición cuántica en la que los niveles de baja energía disponibles para los electrones se hayan casi completamente ocupados. En el mismo año el físico Estadounidense de origen suizo Felix Bloch, y mas tarde el físico francés Louis Brillouin, aplicaron esta idea en la hoy aceptada “teoría de bandas” para los enlaces en los sólidos metálicos.  

De acuerdo con dicha teoría, todo átomo de metal tiene únicamente un un número limitado de electrones de valencia con los que unirse a los átomos vecinos. Por ello se requiere un amplio reparto de electrones entre los átomos individuales. El reparto de electrones se consigue por la superposición de orbitales atómicos de energía equivalente con los átomos adyacentes. Ésta superposición va recorriendo todo el metal, formado por amplios orbitales que se extienden por todo el sólido, en vez de pertenecer a átomos concretos. Cada uno de estos orbitales tiene un nivel de energía distinto debido a que los orbitales atómicos de los que proceden, tenían a su vez diferentes niveles de energía. Los orbitales, cuyo número es el mismo que el de los orbitales atómicos, tienen dos electrones cada uno y se van llenando en orden de menor a mayor energía hasta agotar el número de electrones disponibles. En esta teoría se dice que los grupos de electrones residen en bandas, que constituyen conjuntos de orbitales. Cada banda tiene un margen de valores de energía, valores que deberían poseer los electrones para poder ser parte de esa banda. En algunos metales se dan interrupciones de energía entre bandas pues los electrones no poseen ciertas energías. 15 

 

La banda con mayor energía en un metal no está llena de electrones dado que una característica de los metales es que no poseen suficientes electrones para llenarla. La elevada conductividad térmica y eléctrica de los metales se explica así por el paso de electrones de estas bandas con defecto de electrones provocado por la absorción de energía térmica.

COBRE   COBRE Estado Natural  Natural  Se encuentra nativo principalmente en EE. UU., Bolivia, Chile y Japón. Combinado se halla el Azurita (CO3 Cu Cu (OH)2), también la Cuprita (Cu 2O) y la Clacopirita (S2 Fe Cu) que es el principal mineral utilizado en la obtención del cobre. En la Rep. Dom. hay yacimiento de Calcopirita y Cuprita en la cordillera central y se cree que el cobre será el próximo mineral Dominicano a explotarse en pequeña y mediana escala. Obtención   Obtención El método seguido en la industria para extracción del cobre son dos: vía seca y vía húmeda. El más importante es por la vía seca, que se basa en proceso de tostación y fusión del mineral. Propiedades   Propiedades Es un material de color rojizo. Es blando, maleable y tenaz. No se oxida al contacto del aire seco, pero al aire húmedo en presencia de anhídrido carbónico le hace cubrirse con una capa de sulfato de color verde azulado, la cual le protege de la oxidación. Es un excelente conductor de la electricidad. Adquiere un olor desagradable cuando se le frota. Aplicaciones   Aplicaciones Tiene muy poca aplicación en la construcción debido a su costo. Su mayor uso es en la mecánica debido a sus propiedades químicas, eléctricas y térmicas. Se emplea en electricidad en la obtención de bobinados pararrayos 16 

 

y cables. Las principales formas comerciales son en tubos y alambres de diferentes diámetros y espesores. Aleaciones de Cobre  Cobre  Las dos principales aleaciones que forma el cobre son: Bronce: Es una aleación de cobre y estaño donde el cobre se encuentra en una proporción de 75 a 80%. Tiene color amarillo y resistente a los agentes atmosféricos y a los esfuerzos mecánicos. Se utiliza en la fabricación de armas, medallas, campanas y estatuas. En la construcción se emplea en grifos, tubos y uniones. Latón: Es una aleación de cobre y cinc. El cinc debe de estar en proporción menor de 45%, porque en proporción mayor el latón disminuye sus propiedades mecánicas. Tiene color amarillo y es resistente a la oxidación. No es atacada por el agua salada, razón por la cual se usa en la marina. Se emplea en ornamentación en la fabricación de tubos, en soldadura y en fabricación de alambres. ZINC   ZINC Estado Natural  Natural  No se encuentra en la naturaleza en estado nativo sino combinado. El mineral más adecuadamente del cual se obtiene es la blenda (Sn Z). Industrialmente se obtiene por dos vías: Vía seca y vía húmeda. Propiedades   Propiedades Es de color blanco azulado, de brillo metálico. Es resistente a los agentes atmosféricos al recubrirse con una capa delgada de hidróxido que lo protege de la oxidación. Aplicación   Aplicación Tiene buena resistencia mecánica, por lo que se podría emplear en construcción como elemento resistente. Sin embargo, su mayor uso esta 17 

 

como elemento protector su aplicación más típica en al construcción es el revestimiento de techos. También se emplea en el revestimiento del hierro y de la madera. PLOMO   PLOMO Estado Natural  Natural  No se encuentra nativo en la naturaleza. El mineral más importante del cual se extrae es la gánela (SP B), que contiene 86.5% de plomo. Los principales yacimientos de galena se encuentran en EE. UU., Australia, México, Alemania y España. Obtención   Obtención El plomo se obtiene por varios procedimiento, por tostación y reducción, tostación y reacción, cementación cementación y rodadura. La obtención por tostación y reducción consiste en someter la galena a tostación obteniéndose óxido de plomo el cual se convierte en plomo por medio de una función reductora. El plomo, obtenido por los procedimientos anteriores, es sometido a un proceso de purificación, y se conoce como afino de plomo, el cual consiste en separarlo de las impurezas que los acompañan. Propiedades   Propiedades Es un metal de color blanco azulado, pero en contacto con el aire adquiere un color gris al recibiese de una capa de óxido. Es maleable, dúctil, flexible y muy blando, al extremo que es rayado por la uña. Funde a 327 C. El ácido nítrico lo ataca y lo disuelve. Los cambios de temperatura lo agrietan, en consecuencia no se usan los tubos de plomo en la conducción de agua o vapor caliente. Aplicación   Aplicación Después del hierro, el plomo es el metal de mayor uso, pero en la construcción su empleo es limitado debido a su poca resistencia. Se utiliza en 18 

 

la fabricación de fusibles eléctricos y tubos. En el comercio se encuentra bajo diferentes formas. Sus principales son lingotes, placas, alambres, tubos y balas. ALUMINIO   ALUMINIO Estado Natural  Natural  No se presenta nunca en estado nativo, abunda mucho en la naturaleza formando minerales. Se extrae casi exclusivamente de la bauxita (Al2O3.H2O). La obtención se efectúa por electrólisis de la bauxita. Propiedades   Propiedades Es un metal dúctil y maleable. No lo ataca el aire porque se recubre de una ligera capa de óxido que lo protege. Tiene muy buena conductividad tanto eléctrica como térmica. Aplicaciones   Aplicaciones Se emplea por sus buenas propiedades eléctricas en la fabricación de alambres destinado a construcción eléctrica. El aluminio también se emplea en forma de plancha, en el recubrimiento de techos. ESTAÑO   ESTAÑO Estado Natural  Natural  Pocas veces se encuentra en estado nativo. Se obtiene principalmente de la casiterita (Sn O2), que contiene 79% de estaño. Obtención   Obtención Se obtiene por medio de reducción con carbono. La operación se realiza en hornos. La principal impureza del estaño es el hierro. Para eliminar esta impureza se funde nuevamente a bajas temperatura. Propiedades   Propiedades

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Es de color blanco de plata. Es poco resistente mecánicamente. Al doblar un abarra de estaño rechina, debido al rompimiento de sus cristales, cuyo ruido es llamado grito del estaño. Es resistente a los agentes atmosféricos a temperatura ordinaria, pero al elevarse la temperatura tiende a oxidarse. Aplicación  Aplicación  En construcción el estaño se usa en el descubrimiento de objetos metálicos, principalmente en las plancha de hierro para formar la hojalata. También se utiliza en soldaduras y en formas de tubos, aunque estos resultan de alto costo. Plata   Plata Plata, de símbolo Ag, es un elemento metálico blanco y brillante que conduce el calor y la electricidad mejor que ningún otro metal. Es uno de los elementos de transición del sistema periódico. Su número atómico es 47. La plata se conoce y se ha valorado desde la antigüedad como metal ornamental y de acuñación. Probablemente las minas de plata en Asia Menor empezaron a ser explotadas antes del 2500 a.C. Los alquimistas la llamaban el metal Luna o Diana, por la diosa de la Luna, y le atribuyeron el símbolo de la luna creciente. PROPIEDADES   PROPIEDADES Exceptuando el oro, la plata es el metal más maleable y dúctil. Su dureza varía entre 2,5 y 2,7; es más dura que el oro, pero más blanda que el cobre. Tiene un punto de fusión de 962 °C, un punto pu nto de ebullición de 2.212 °C y una densidad relativa de 10,5. Su masa atómica es 107,868. Desde el punto de vista químico, la plata no es muy activa. Es insoluble en ácidos y álcalis diluidos, pero se disuelve en ácido nítrico o sulfúrico concentrado, y no reacciona con oxígeno o agua a temperaturas ordinarias. 20 

 

El azufre y los sulfuros atacan la plata, y el deslustre o pérdida de brillo se produce por la formación de sulfuro de plata negro sobre la superficie del metal. Los huevos, que contienen una considerable cantidad de azufre como componente de sus proteínas, deslustran la plata rápidamente. Las pequeñas cantidades de sulfuro que existen naturalmente en la atmósfera o que se añaden al gas natural doméstico en forma de sulfuro de hidrógeno (H2S), también deslustran la plata. El sulfuro de plata (Ag2 S) es una de las sales más insolubles en disolución acuosa, propiedad que se utiliza para separar los iones plata de otros iones positivos. ESTADO NATURAL  NATURAL  La plata ocupa el lugar 66 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. No existe apenas en estado puro; p uro; los sedimentos más notables de plata pura están en México, Perú y Noruega, donde las minas han sido explotadas durante años. La plata pura también se encuentra asociada con el oro puro en una aleación conocida como oro argentífero, y al procesar el oro se recuperan r ecuperan considerables cantidades de plata. La plata está normalmente asociada con otros elementos (siendo el azufre el más predominante) en minerales y menas. Algunos de los minerales de plata más importantes son la cerargirita (o plata córnea), la pirargirita, la silvanita y la argentita. La plata también se encuentra como componente en las menas de plomo, cobre y cinc, cin c, y la mitad de la producción mundial de plata se obtiene como subproducto al procesar dichas menas. Prácticamente toda la plata producida en Europa se obtiene como subproducto de la Mena del sulfuro de plomo, la galena. La mayoría de la plata extraída en el mundo procede de México, Perú y Estados Unidos. En 1999 la producción mundial de plata se aproximaba a las 16.700 toneladas. METALURGIA   METALURGIA

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En general, la plata se extrae de las menas de plata calcinando la Mena en un horno para convertir los sulfuros en sulfatos y luego precipitar químicamente la plata metálica. Hay varios procesos metalúrgicos para extraer la plata de las menas de otros metales. En el proceso de amalgamación, se añade mercurio líquido a la Mena triturada y se forma una amalgama de plata. Después de extraer la amalgama de la Mena, se elimina el mercurio por destilación y queda la plata metálica. En los métodos de lixiviación, se disuelve la plata en una disolución de una sal (normalmente cianuro de sodio) y después se precipita la plata poniendo la disolución en contacto con cinc o aluminio. Para el proceso de Parkes, que se usa para separar la plata del cobre, véase Plomo. La plata impura obtenida en los procesos metalúrgicos se refina por métodos electrolític electrolíticos os (véase Electroquímica) o por copelación, un proceso que elimina las impurezas por evaporación o absorción. APLICACIONES   APLICACIONES El uso de la plata en joyería, servicios de mesa (véase Cubertería; Metalistería)) y acuñación de monedas es muy conocido. Normalmente se Metalistería alea el metal con pequeñas cantidades de otros metales para hacerlo más duro y resistente. La plata fina para las cuberterías y otros objetos contiene un 92,5% de plata y un 7,5% de cobre. La plata se usa para recubrir las superficies de vidrio de los espejos, por medio de la vaporización del metal o la precipitación pr ecipitación de una disolución. Sin embargo, el aluminio ha sustituido prácticamente a la plata en esta aplicación. La plata también se utiliza con frecuencia en los sistemas de circuitos eléctricos y electrónicos. ORO   ORO

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Oro, de símbolo Au (del latín aurum), es un elemento metálico, denso y blando, de aspecto amarillo brillante. El oro es uno de los elementos de transición del sistema periódico. Su número atómico es 79. El oro puro es el más maleable y dúctil de todos los metales. Puede golpearse con un martillo hasta conseguir un espesor de 0,000013 cm, y una cantidad de 29 g se puede estirar hasta lograr un cable de 100 km de largo. Es uno de los metales más blandos y un buen conductor eléctrico y térmico. Como otros metales, finamente pulverizado pulverizado presenta un color negro, y en suspensión coloidal su color varía entre el rojo rubí y el púrpura (véase Coloide). Es un metal muy inactivo. No le afectan el aire, la humedad, ni la mayoría de los disolventes. Sólo es soluble en agua de cloro, agua regia o una mezcla de agua y cianuro de potasio. Los cloruros y cianuros son compuestos importantes del oro. Tiene un punto de fusión de 1.064 °C, un punto de ebullición de 2.970 °C y una densidad relativa de 19,3. Su masa atómica es 196,967. Estado Puro  Puro  El oro se encuentra en la naturaleza en las vetas de cuarzo y en los depósitos de aluviones secundarios como metal en estado libre o combinado. Está distribuido por casi todas partes, aunque en pequeñas cantidades, ocupando el lugar 75 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Casi siempre se da combinado con cantidades variables de plata. La aleación natural oro-plata recibe el nombre de oro argentífero o electro . En combinación química con el teluro, está presente junto con la plata pl ata en minerales como la calverita y la silvanita, y junto con el plomo, el antimonio y el azufre en la naguiagita. Con el mercurio aparece como amalgama de oro. También se encuentra en pequeñas cantidades en piritas de hierro, y a veces existen cantidades apreciables de oro en la galena, un sulfuro de plomo que suele contener plata. En el agua de mar se encuentra en una proporción de 5 a 250 partes en masa por cada 100 millones de partes de agua. Aunque la 23 

 

cantidad total de oro en el agua marina rebasa los 9.000 millones de toneladas, el costo de su extracción superaría su valor real. APLICACIONES   APLICACIONES El oro se conoce y aprecia desde tiempos remotos, no solamente por su belleza y resistencia a la corrosión, sino también por ser más fácil de trabajar que otros metales y menos costosa su extracción. Debido a su relativa rareza, comenzó a usarse como moneda de cambio y como referencia en las transacciones monetarias internacionales (véase Patrón oro). La unidad para medir la masa del oro es la onza troy, que equivale a 31,1 gramos. La mayor parte de su producción se emplea en la acuñación de monedas y en  joyería (véase Metalistería) Metalistería).. Para estos fines se usa aleado con otros metales que le aportan dureza. El contenido de oro en una aleación se expresa en quilates. El oro destinado a la acuñación de monedas se compone de 90 partes de oro y 10 de plata. El oro verde usado en joyería contiene cobre y plata. El oro blanco contiene cinc y níquel o platino. Se utiliza también en forma de láminas para dorar y rotular. El púrpura de Cassius, un precipitado de oro finamente pulverizado e hidróxido de estaño (iv), formado a partir de la interacción de cloruro de oro (iii) y cloruro de estaño (ii), se emplea para el coloreado de cristales de rubí. El ácido cloráurico se usa en fotografía para colorear imágenes plateadas. El cianuro de oro y potasio se utiliza para el dorado electrolítico. El oro también tiene aplicaciones en odontología. Los radioisótopos del oro se emplean en investigación biológica y en el tratamiento del cáncer. Extracción   Extracción El procedimiento más simple para extraer el oro es el lavado en batea, por medio de una fuente circular que suele tener una pequeña cavidad en su fondo. El buscador de oro procede a llenar fuente con arena o grava 24 

 

mezcladas con pequeñas partículas de oro, agitándola en el seno de una suave corriente de agua. Las partes más ligeras de la grava se van con el agua y las partículas de oro van quedando en el fondo de la batea. Con el tiempo se han desarrollado nuevos métodos de extracción, como el método hidráulico, que consiste en dirigir una potente corriente de agua contra la grava o arena. Con esa operación los materiales se fragmentan y se filtran a través de unos conductos en los que el oro se va depositando, mientras que la grava flota y se retirarla. r etirarla. En la extracción en ríos se suelen utilizar dragas elevadoras. Estas dragas son barcazas con fondo plano que se sirven de una cadena continua de pequeños cangilones, que recogen el material del fondo del río, vaciándolo sobre la draga en un trómel o arcaduz (recipiente hecho de cerniduras). El material va girando en el trómel a medida que el agua cae sobre él. La arena con el oro se sumerge a través de las perforaciones del trómel, cayendo en unas planchas cuyo movimiento va concentrando el oro. También puede hacerse el dragado en lechos secos de antiguos ríos, siempre que se encuentre agua abundante a una distancia razonable. Para ello se cava un hoyo y se introduce la draga, que flota en el agua bombeada desde la fuente adyacente. Con frecuencia se descubren depósitos de rocas que contienen oro, por pequeños afloramientos en la superficie. Estos yacimientos se trituran con máquinas especiales. El oro se extrae de la grava o de rocas trituradas disolviéndolo en disoluciones de mercurio (proceso de amalgama) o de cianuro (proceso de cianuro). Algunas menas, sobre todo aquellas en las que el oro está combinado químicamente con teluro, deben ser calcinadas antes de su extracción.

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El oro se recupera de la solución y se funde en lingotes. Para que una roca sea rentable debe contener un mínimo de una parte de oro por 300.000 partes de material desechable. La forma más rara del oro son las pepitas. La más grande, la Welcome Stranger, de unos 70,8 kg, apareció casualmente bajo la superficie del suelo al chocar la rueda de un vagón contra ella, en Victoria (Australia), en el año 1869.

Producción   Producción La obtención de oro data de las culturas etrusca, minoica, asiria y egipcia, cuando los placeres de oro procedían de arenas y gravas aluviales, y se extraía por el simple proceso de lavado con batea. El oro se obtenía también de esta forma en India, Asia central, el sur de los montes Urales y en las regiones del este del Mediterráneo. Con los primeros progresos en las técnicas de extracción, se explotaron las vetas de auríferos primarios, alcanzando este tipo de extracción cierta importancia en la era precristiana. Durante la edad media apenas hubo progresos significativos significativos en la producción y extracción del oro. En el siglo XVI, el valor de las reservas de oro en Europa apenas alcanzaba la cifra de 225 millones de dólares. Con el descubrimiento de América, y hasta comienzos del siglo XIX, la producción mundial alcanzó unos 4.665.000 kg (unos 150 millones de onzas troy). América del Sur y México se convirtieron en ese periodo en grandes productores. La colonización española del continente americano supuso a partir del siglo XVI un importante incremento en la producción de oro del Nuevo Mundo para su posterior exportación: entre los años 1521 y 1660, los españoles sacaron de América más de 200 toneladas de este metal. La afluencia de oro y plata transformó la economía del Viejo continente y el metal precioso se convirtió en un instrumento político. En el siglo XVI la producción de México llegó a alcanzar el 9% del total de la producción mundial. 26 

 

A partir del siglo XVIII, se descubrieron nuevos yacimientos: California (Estados Unidos) en 1848, Australia en 1851 y Transvaal (República de Suráfrica) en 1886. En la actualidad, Suráfrica es el mayor proveedor mundial de oro, con una producción anual que ronda las 500 toneladas. Sus minas más importantes se encuentran en Witwatersrand. Hay otros 70 países que producen oro en cantidades comerciales, pero alrededor del 80% de la producción mundial proviene de Suráfrica y de Estados Unidos, y en menor medida, de los países de la antigua URSS , Australia, Canadá, China y Brasil. Otros países con producción notable, aunque inferior, son México, Chile, Colombia y Filipinas. PLATINO   PLATINO Platino, de símbolo Pt, elemento metálico químicamente inerte y poco abundante, más valioso que el oro. Su número atómico es 78, y es uno u no de los elementos de transición del grupo 10 (o VIIIB) del sistema periódico. Es el elemento más importante del denominado grupo de metales del platino; los otros elementos del grupo son el rutenio, el rodio, el paladio, el osmio y el iridio. Es probable que los metales del platino se utilizaran en formas aleadas en la antigüedad, en Grecia y Roma, y fueron mencionados por primera vez en la literatura europea a principios del siglo XVI. El explorador español Antonio de Ulloa participó en una expedición por tierras americanas y fue el primero en describir en sus Observaciones astronómic astronómicas as y físicas (1748) el platino como un cuerpo simple. La separación de los elementos del grupo del platino se llevó a cabo en el siglo XIX. PROPIEDAD Y ESTADO NATURAL  NATURAL  27 

 

El platino es un metal blanco grisáceo con una dureza de 4,3. Tiene un punto de fusión alto, es dúctil y maleable, se expande ligeramente al calentarlo y tiene una gran resistencia eléctrica. El metal es relativamente inerte y resistente al ataque del aire, el agua, los ácidos aislados y los reactivos ordinarios. Se disuelve lentamente en agua regia, formando ácido cloroplatínico (H2 Pt Cl6); es atacado por los halógenos y combina, bajo ignición, con hidróxido de sodio, nitrato de sodio o cianuro de sodio. El platino tiene un punto de fusión de 1.772 °C, un punto de ebullición de 3.827 °C y una densidad d ensidad relativa de 21,45. Su masa atómica es 195,08. Ocupa el lugar 72 en abundancia natural entre los elementos de la corteza terrestre. Excepto en el mineral hesperiquita (arseniuro de platino), el platino existe en estado metálico, a menudo aleado con otros metales del platino. Se han encontrado pepitas del metal de hasta 9,5 kg. TITANIO   TITANIO El titanio es un elemento un elemento químico de símbolo Ti y número y número atómico 22. Se trata de un metal un metal de transición de color gris plata. Comparado con el el acero,  acero,   aleación con la que compite en aplicaciones técnicas, es mucho más ligero (4,5/7,8). Tiene alta resistencia a la corrosión la corrosión y gran resistencia gran resistencia mecánica,  mecánica,  pero es mucho más costoso que aquél, lo cual limita sus usos industriales. Es un metal abundante en la naturaleza; se considera que es el cuarto metal estructural más abundante en la superficie terrestre y el noveno en la gama de metales industriales. No se encuentra en estado puro sino en forma de óxidos, en la escoria la escoria de ciertos minerales de de hierro  hierro y en las las cenizas  cenizas de animales y plantas. Su utilización se ha generalizado con el desarrollo de la tecnología la tecnología aeroespacial, aeroespacial, donde  donde es capaz de soportar las condiciones extremas de frío y calor que se dan en el espacio y en la industria la industria química,  química,  por ser resistente al ataque de muchos ácidos; muchos  ácidos; asimismo,  asimismo, este metal tiene propiedades biocompatibles, biocompatibles, dado que los tejidos del organismo toleran su presencia, por lo que es factible la fabricación de muchas prótesis muchas  prótesis e implantes de este metal.

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Entre las características mecánicas del titanio se tienen las siguientes: Mecanizado por arranque de viruta de viruta similar al al acero  acero inoxidable.  inoxidable.  Permite fresado Permite  fresado químico. químico.   Maleable, permite Maleable,  permite la producción de de láminas  láminas muy delgadas.

 

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Dúctil, permite Dúctil,  permite fabricación de de alambre  alambre delgado. Duro. Duro. Escala  Escala de la Mohs 6. Muy resistente a la tracción. la tracción.   Gran tenacidad. Gran  tenacidad.   Permite la fabricación de piezas por fundición por fundición y moldeo.   moldeo.  Material soldable. Material  soldable.   Permite varias clases de tratamientos tanto termoquímicos como superficiales. Mantiene una alta memoria de su forma.

 

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NIQUEL   NIQUEL El níquel es un metal brillante plateado-blanco con un ligero matiz dorado. Si alguna vez te has preguntado pr eguntado para qué sirve el níquel, níquel, a continuación tienes una lista de sus posibles usos:  

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El níquel se utiliza en muchos productos. Algunos ejemplos son las cuerdas de la guitarra eléctrica, los imanes y baterías recargables. Las propiedades magnéticas de níquel en realidad hacen que sea un material muy importante para fabricar discos duros de ordenador. El acero níquelinoxidable se une al hierro al hierro en una aleación para fabricar acero inoxidable. El tiene numerosas aplicaciones. Se emplea en utensilios de cocina, cubiertos, herramientas, instrumentos quirúrgicos, tanques de almacenamiento almacenamien to de armas de fuego, faros de coches, joyas y relojes. Varios tipos de hoja de lata se hacen usando níquel aleado con otros metales. También se pueden hacer aleaciones resistentes al calor y la electricidad de níquel. El níquel se añade también a superaleaciones. Por ejemplo, mezclándolo con el cobalto. el cobalto.   El níquel se utiliza todavía en muchas partes del mundo para la fabricación de monedas. 29 

 

 

El níquel se utiliza para fabricar pilas alcalinas, como parte de los electrodos. El níquel se utiliza en un proceso conocido como ensayo de fuego. Este proceso ayuda a identificar los tipos de compuestos en un mineral, metal o aleación. El níquel es capaz de recoger todos los elementos del grupo

 

del platino en este proceso. También recoge parcialmente del platino parcialmente oro.  oro.   En química, el níquel se utiliza normalmente como un catalizador para una reacción de hidrogenación.

 

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Propiedades atómicas del níquel La masa atómica de un elemento está determinado por la masa total de neutrones y protones que se puede encontrar en un solo átomo perteneciente a este elemento. En cuanto a la posición donde encontrar el níquel dentro de la tabla periódica de los elementos, el níquel se encuentra en el grupo 10 y periodo 4. El níquel tiene una masa atómica de 58,71 u. La configuración electrónica del níquel es [Ar]3d84s2. La configuración electrónica de los elementos, determina la forma el la cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento. El radio 30 

 

medio del níquel es de 135 pm, su radio atómico o radio de Bohr es de 149 pm, su radio covalente es de 121 pm y su radio de Van der Waals es de 163 pm. IRIDIO Los metales de transición, también llamados elementos de transición es el grupo al que pertenece el iridio. En este grupo de elementos químicos al que pertenece el iridio, se encuentran aquellos situados en la parte central de la tabla periódica, concretamente en el bloque d. Entre las características que tiene el iridio, así como las del resto de metales de tansición se encuentra la de incluir en su configuración electrónica el orbital d, parcialmente lleno de electrones. Propiedades de este tipo de metales, entre los que se encuentra el iridio son su elevada dureza, el tener puntos de ebullición y fusión elevados y ser buenos conductores de la electricidad y el calor. El estado del iridio en su forma sólido. El natural iridio eses un elmento químico de aspecto blanco plateado y pertenece al grupo de los metales de transición. El número atómico del iridio es 77. El símbolo químico del iridio es Ir. El punto de fusión del iridio es de 2739 grados Kelvin o de 2466,85 grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del iridio es de 4701 grados Kelvin o de 4428,85 grados celsius o grados centígrados. La masa atómica de un elemento está determinado por la masa total de neutrones y protones que se puede encontrar en un solo átomo 31 

 

perteneciente a este elemento. En cuanto a la posición donde encontrar el iridio dentro de la tabla periódica de los elementos, el iridio se encuentra en el grupo 9 y periodo 6. El iridio tiene una masa atómica de 192,217 u. La configuración electrónica del iridio es [Xe]4f14 5d7 6s2. La configuración electrónica de los elementos, determina la forma el la cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento. El radio medio del iridio es de 135 pm, su radio atómico o radio de Bohr es de 180 pm y su radio covalente es de 137 pm. RODIO La masa atómica de un elemento está determinado por la masa total de neutrones y protones que se puede encontrar en un solo átomo perteneciente a este elemento. En cuanto a la posición donde encontrar el rodio dentro de la tabla periódica de los elementos, el rodio se encuentra en el grupo 9 y periodo 5. El rodio tiene una masa atómica de 102,90550 u. La configuración electrónica del rodio es [Kr]4d8 5s1. La configuración electrónica de los elementos, determina la forma el la cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento. El radio medio del rodio es de 135 pm, su radio atómico o radio de Bohr es de 173 pm y su radio covalente es de 135 pm.

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6.2 Aleaciones antifricción, tipos y aplicaciones.

 

 ALEACIONES 

Definición: Aleación, sustancia compuesta por dos o más metales. Las aleaciones, al igual que los metales puros, poseen brillo metálico y conducen bien el calor y la electricidad, aunque por lo general no tan bien como los metales por los que están formadas. Las sustancias que contienen un metal y ciertos no metales, particularmente las que contienen carbono, también se llaman aleaciones. La más importante entre estas últimas es el acero. El acero de carbono simple contiene aproximadamente un 0,5% de manganeso, hasta un 0,8% de carbono, y el resto de hierro. Existen 4 tipos fundamentales de aleaciones de los no metales: Eutéctico sencillo: sencillo: los dos metales de volumen atómico muy diferente van cristalizando por separado al enfriarse lentamente hasta alcanzar le temperatura autentica, en la cual se cristalizan a la vez. La mezcla del punto eutéctico tiene una composición definida. Los principales son cadmiobismuto, silicio-aluminio, berilio-aluminio, plomo- antimonio y cobre-plomo. Disolución sólida sustitucional: sustitucional: los átomos de los dos metales son parecidos en volumen y estructura; cristalizan en el mismo sistema por lo que los átomos de los dos elementos se distribuyen en la red cristalina formada de los mismos(disolución sólida). Son de este tipo: oro-plata, oro-platino, cobreníquel y cobalto-níquel. Disolución sólida con compuesto intersticial: intersticial : los átomos, de pequeño volumen atómico se colocan entre los huecos existentes en la red cristalina del metal formando una disolución intersticial, por ejemplo: carburación o nitrituración de los aceros. Compuesto ínter metálico: metálico: forma compuestos sólidos de composición y punto de fusión definidos que no cumplen las reglas sencillas de valencia. Los 33 

 

enlaces son intermedios entre el metálico y el covalente. Fórmulas conocidas son: Al3 Ag2, Al2 Cu, Mg2 Si y Fe3 C.

CLASIFICACIÓN DE LAS ALEACIONES 

Se clasifican en férricas y en no férricas. Éstas últimas se dividen en: Pesadas: cuando el material base es el cobre subdivididas a su vez en bronces Pesadas: cuando y latones. Ligeras: formadas Ligeras:  formadas fundamentalmente por aluminio y magnesio.  ALEACIONES DE ANTIFRICCIÓN  ANTIFRICCIÓN  

Deben reunir las condiciones contradictorias de: -Tener un pequeño coeficiente de rozamiento por un metal suficientemente duro. -Obtener una aleación los bastante plástica para evitar el desgarro. Son: De estaño, composición: 70-90% de estaño, 15-30% de plomo, 4-15% de antimonio y 4-11% de cobre. De plomo, composición: 69-90% de antimonio. VARIEDADES   VARIEDADES Una aleación puede ser un compuesto ínter metálico, una disolución sólida, una mezcla íntima de cristales diminutos de los elementos metálicos constituyentes o cualquier combinación de disoluciones o mezclas de los mismos. Los compuestos intermetálicos como NaAu2, CuSn y CuAl2, no siguen las reglas ordinarias de valencia y son por lo general duros y frágiles, aunque las últimas investigaciones han aumentado la importancia de estos 34 

 

compuestos. Las aleaciones tienen normalmente puntos de fusión más bajos que los componentes puros. Una mezcla con un punto de fusión inferior al de otra mezcla cualquiera de los mismos componentes se llama mezcla eutéctica. El eutectoide, o fase sólida análoga del eutéctico, suele tener mejores característica característicass físicas que las aleaciones de proporciones diferentes. PROPIEDADES 

Con frecuencia las propiedades de las aleaciones son muy distintas de las de sus elementos constituyentes, constituyentes, y algunas de ellas, como la fuerza y la resistencia a la corrosión, pueden ser considerablemente mayores en una aleación que en los metales por separado. Por esta razón, se suelen utilizar más las aleaciones que los metales puros. El acero es más resistente y más duro que el hierro forjado, que es prácticamente hierro puro, y se usa en cantidades mucho mayores. Los aceros aleados, que son mezclas de acero con metales como cromo, manganeso, molibdeno, níquel, volframio y vanadio, son más resistentes y duros que el acero en sí, y muchos de ellos son también más resistentes a la corrosión que el hierro o el acero. Las aleaciones pueden fabricarse con el fin de que cumplan un grupo determinado de características. Un caso importante en el que son necesarias unas características particulares es el diseño de cohetes y naves espaciales y supersónicas. Los materiales usados en estos vehículos y en sus motores deben pesar poco y ser muy resistentes y capaces de soportar temperaturas muy elevadas. Para soportar esas temperaturas y reducir el peso total, se han desarrollado aleaciones ligeras y de gran resistencia hechas de aluminio, berilio y titanio. Para resistir el calor generado al entrar en la atmósfera de la Tierra, en los vehículos espaciales se están utilizando aleaciones que contienen metales como el tántalo, niobio, volframio, cobalto y níquel. En los reactores nucleares se utiliza una amplia gama de aleaciones especiales hechas con metales como berilio, boro, niobio, hafnio y circonio, 35 

 

que absorben los neutrones de una forma determinada. Las aleaciones de niobio-estaño se utilizan como superconductores a temperaturas extremamente bajas. En las plantas de desalinización se utilizan aleaciones especiales de cobre, níquel y titanio, diseñadas para resistir los efectos corrosivos del agua salina hirviendo. Históricamente, la mayoría de las aleaciones se preparaban mezclando los Históricamente, materiales fundidos. Más recientemente, la pulvimetalurgia ha alcanzado gran importancia en la preparación de aleaciones con características especiales. En este proceso, se preparan las aleaciones mezclando los materiales secos en polvo, prensándolos a alta presión y calentándolos después a temperaturas justo por debajo de sus puntos pu ntos de fusión. El resultado es una aleación sólida y homogénea. Los productos hechos en serie pueden prepararse por esta técnica abaratando mucho su costo. Entre las aleaciones que pueden obtenerse por pulvimetalurgia están los cermets. Estas aleaciones de metal y carbono (carburos), boro (boruros), oxígeno (óxidos), silicio (siliciuros) y nitrógeno (nitruros) combinan las ventajas del compuesto cerámico, estabilidad y resistencia a las temperaturas elevadas y a la oxidación, con las ventajas del metal, ductilidad y resistencia a los golpes. Otra técnica de aleación es la implantación de Ion, que ha sido adaptada de los procesos utilizados para fabricar chips de ordenadores o computadoras. Sobre los metales colocados en una cámara de vacío, se disparan haces de iones de carbono, nitrógeno y otros elementos para producir una capa de aleación fina y resistente sobre la superficie del metal. Bombardeando titanio con nitrógeno, por ejemplo, se puede producir una aleación idónea para los implantes de prótesis. La plata fina, el oro de 14 quilates, el oro blanco y el platino iridiado son aleaciones de metales preciosos. La aleación antifricción, el latón, el bronce, el metal Dow, la plata alemana, el bronce de cañón, el monel, el peltre y la soldadura son aleaciones de metales menos preciosos. Debido a sus impurezas, el aluminio comercial es en realidad una aleación. Las aleaciones de mercurio con otros metales se llaman amalgamas. 36 

 

Tipos de aleaciones  aleaciones  Los duraluminios duraluminios son  son un conjunto de aleaciones de forja de aluminio, cobre (0,45%-1,5%) y magnesio (0,45%-1,5%) así como manganeso (0,6%-0,8%) y silicio (0,5%-0,8%) como elementos secundarios. Pertenecen a la familia de las aleaciones aluminio-cobre (2000). Presentan una elevada resistencia mecánica a temperatura ambiente, sin embargo, su resistencia a la corrosión, Soldabilidad y aptitud para el anodinado son bajas. Se emplean en la industria in dustria aeronáutica y de automoción. La Alpaca La Alpaca:: Compuesta por cinc, cobre y níquel, con un color y brillo parecido a la plata. El constantán constantán es  es una aleación generalmente formada por un 55% de cobre y un 45% de níquel (Cu55 Ni45 ). Se caracteriza por tener una resistencia eléctrica constante en un amplio rango de temperaturas. Hay otras aleaciones conocidas por tener también un muy pequeño coeficiente de temperatura, por ejemplo el manganeso (Cu86 Mn12 Ni2 ). Los latones latones son  son aleaciones de cobre y zinc con porcentajes de éste último entre el 3 y el 45%. Ocasionalmente se añaden pequeñas cantidades de otros elementos (Al Sn, Pb o As) para potenciar alguna de las características de la aleación. Las aplicaciones de los latones abarcan los campos más diversos, desde el armamento, pasando por la ornamentación, hasta los tubos de condensador y terminales eléctricos. El bronce bronce es  es el nombre con el que se denominan toda una serie de aleaciones metálicas que tienen como base el cobre y proporciones variables de otros elementos como estaño, zinc, aluminio, antimonio, fósforo, y otros con objeto de obtener unas características de dureza superior al cobre. 37 

 

Fue la primera aleación fabricada conscientement conscientemente: e: consistía en mezclar el mineral de cobre (calcopirita, malaquita etc.) y el de estaño (casiterita) en un horno alimentado con carbón vegetal. El Anhídrido Carbónico resultante reducía los minerales a metales: Cobre y Estaño que se fundían y aleaban entre un 5 y un 10% en peso de estaño. De bronce fueron las primeras armas y herramientas; tamb también ién se utilizó como soporte para la escritura y para fabricar estatuas. El carburo de titanio (Ti titanio (Ti C), es un sólido cristalino, negro, brillante, muy duro que conduce la corriente eléctrica y es estable frente a los ácidos. Se utiliza en la fabricación de sierras. El metal titanio y sus compuestos se consideran fisiológicamente inertes. Esta propiedad lo hace útil en la detección de sonidos subacuáticos al convertir vibraciones mecánicas en señales eléctricas. El Zamak: aleación de zinc con aluminio, cobre y magnesio. La inyección inyecci ón a presión proporciona piezas de gran precisión a coste muy reducido  reducido  El invar invar es  es una aleación de hierro (64%) y níquel (36%) con muy poco carbono y algo de cromo. Por su pequeño Coeficiente de dilatación se emplea en la fabricación de piezas de precisión (relojería, aparatos de física, válvulas de motores, etc.).

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CONCLUSION 

Los materiales metálicos son una parte importante tanto de la industria como de los procesos de fabricación, gracias al estudio científico y a la innovación de la ingeniería, hoy en día tenemos materiales más fuertes resistentes y con muchas más aplicaciones en las máquinas y construcciones. Otra cosa que hay que destacar es la mejora de estos materiales con la ayuda de la ingeniería química, la cual ha sido vital y siempre lo será en la fabricación de materiales mejorados de acuerdo a las demandas de cada máquina nueva que se crea. Como vimos en el presente trabajo, anteriormente a nteriormente solo se conocía el hierro dulce y por mucho tiempo fue este hierro el que se utilizó para la creación de herramientas y armas, hasta la aparición del acero y sus aplicaciones. Actualmente no solo el acero, el cobre, el bronce y el hierro son los materiales con los cuales están hechas las grandes maquinas, herramientas y armas, sino que se han ido mejorando y descubriendo aplicaciones en nuevos materiales como lo es el zinc, el aluminio, el estaño, el pomo, etc.

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