ALEACIONES NO FÉRRICAS
1. EL COBRE Y SUS ALEACIONES: LATÓN
Y BRONCE
El cobre cuyo
símbolo es Cu, es el elemento químico de número atómico 29. Se trata de un
metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y
el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de
los mejores conductores de electricidad. Gracias a su alta conductividad
eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más
utilizado para fabricar cables eléctricos y otros elementos eléctricos y
componentes electrónicos.
El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de
aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque
tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con
el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero
porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades
mecánicas.
El cobre posee un importante papel biológico en el proceso de
fotosíntesis de las plantas, aunque no forma parte de la composición de la
clorofila. El cobre contribuye a la formación de glóbulos rojos y al
mantenimiento de los vasos sanguíneos, nervios, sistema inmunitario y huesos y
por tanto es un oligoelemento esencial para la vida humana.
El cobre se encuentra en una gran cantidad de alimentos
habituales de la dieta tales como ostras, mariscos, legumbres, vísceras y
nueces entre otros, además del agua potable y por lo tanto es muy raro que se
produzca una deficiencia de cobre en el organismo. El desequilibrio de cobre
ocasiona en el organismo una enfermedad hepática conocida como enfermedad de
Wilson. Es el tercer metal más utilizado en el mundo, por
detrás del hierro y el aluminio.
LATÓN (CU-ZN)
El latón, también conocido como cuzin, es una
aleación de cobre, cinc (Zn) y, en menor proporción, otros metales. Se obtiene
mediante la fundición de sus componentes en un crisol o mediante la fundición y
reducción de menas sulfurosas en un horno de reverbero o de cubilote.
Las características de los latones dependen de la
proporción de elementos que intervengan en la aleación de tal forma que algunos
tipos de latón son maleables únicamente en frío, otros exclusivamente en
caliente, y algunos no lo son a ninguna temperatura. Todos los tipos de latones
se vuelven quebradizos cuando se calientan a una temperatura próxima al punto
de fusión.
El latón es más duro que el cobre, pero fácil de
mecanizar, grabar y fundir. Es resistente a la oxidación, a las condiciones
salinas y es maleable, por lo que puede laminarse en planchas finas. Su
maleabilidad varía la temperatura y con la presencia, incluso en cantidades
mínimas, de otros metales en su composición.
El latón tiene un color amarillo brillante, con
parecido al oro, característica que es aprovechada en joyería, especialmente en
bisutería, y en el galvanizado de elementos decorativos. Las aplicaciones de
los latones abarcan otros campos muy diversos, como armamento, calderería,
soldadura, fabricación de alambres, tubos de condensadores y terminales
eléctricos.
Como no es atacado por el agua salada, se usa también en las
construcciones de barcos y en equipos pesqueros y marinos.
El latón no produce chispas por impacto mecánico,
una propiedad atípica en las aleaciones. Esta característica convierte al latón
en un material importante en la fabricación de envases para la manipulación de
compuestos inflamables, cepillos de limpieza de metales y en pararrayos.
BRONCE (CU-SN)
Las aleaciones en cuya composición predominan el
cobre y el estaño (Sn) se conocen con el nombre de bronce y son conocidas desde
la antigüedad. Hay muchos tipos de bronces que contienen además otros elementos
como aluminio, berilio, cromo o silicio.
La tecnología metalúrgica de la fabricación de
bronce es uno de los hitos más importantes de la historia de la humanidad pues
dio origen a la llamada Edad de Bronce. El bronce fue la primera aleación
fabricada voluntariamente por el ser humano: se realizaba mezclando el mineral
de cobre (calcopirita, malaquita, etc.) y el de estaño (casiterita) en un horno
alimentado con carbón vegetal. El resultante de la combustión del carbón, que
se oxidaba formando anhídrido carbónico, producía la reducción los minerales de
cobre y estaño a metales. El cobre y el estaño que se fundían, se aleaban entre
un 5 y un 10 % en peso de estaño.
El bronce se emplea especialmente en aleaciones
conductoras del calor, en baterías eléctricas y en la fabricación de válvulas,
tuberías y uniones de fontanería. Algunas aleaciones de bronce se usan en
uniones deslizantes, como cojinetes y descansos, discos de fricción; y otras
aplicaciones donde se requiere alta resistencia a la corrosión como rodetes de
turbinas o válvulas de bombas, entre otros elementos de máquinas. En algunas
aplicaciones eléctricas es utilizado en resortes.
1.1. EL COBRE EN RIÓPAR
Hablar de Riópar es hablar de industria. La vida
de este municipio albaceteño ha estado ligada al complejo industrial desde que
en 1773 fuera fundado. "Se trata de
un hito histórico: la primera fábrica de zinc y latón en España, pionera en
experimentación metalúrgica e ingenios hidráulicos aplicados a la producción en
serie, dentro del contexto europeo de la Primera Revolución Industrial".
Lo cuenta Marta Vera, presidenta de la Asociación de Amigos de las Reales
Fábricas de Riópar.
Con la fundación de la Reales Fábricas nace la
colonia obrera que configura el actual pueblo de Riópar lo que hace que el
complejo esté repartido en una extensión de 10 kilómetros y con 22.700 metros
cuadrados de superficie de talleres, almacenes, viviendas obreras,
infraestructura hidráulica..., donde el proceso de producción iba desde la
extracción, pasando por su fundido y aleación, hasta el acabado de las piezas
para el mercado. De aquí salieron piezas como lámparas, relicarios,
candelabros, braseros, camas, llamadores y mirillas, esculturas, y hasta
planchas para el forrado de navíos, según recoge la documentación de la
Asociación de Amigos de la Reales Fábricas de Riópar.
2. EL ALUMINIO Y SUS ALEACIONES
El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al
y número atómico 13.
Se trata de un metal no ferro magnético. Es el
tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de
aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en
la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.
Este metal posee una combinación de propiedades
que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales, tales como su baja densidad (2.700
kg/m3) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se
puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica(hasta los 690 MPa). Es
buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es
muy barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX el metal que más se
utiliza después del acero.
Los principales elementos aleantes del aluminio son los siguientes y se enumeran las ventajas
que proporcionan.
·
Cromo (Cr) Aumenta la resistencia mecánica cuando está
combinado con otros elementos Cu, Mn, Mg.
·
Cobre (Cu) Incrementa las propiedades mecánicas pero
reduce la resistencia a la corrosión.
·
Hierro (Fe). Aumenta la resistencia mecánica.
·
Magnesio (Mg) Tiene una gran resistencia tras el
conformado en frío.
·
Manganeso (Mn) Incrementa las propiedades mecánicas y
reduce la calidad de embutición.
·
Silicio (Si) Combinado con magnesio (Mg), tiene mayor
resistencia mecánica.
·
Titanio (Ti) Aumenta la resistencia mecánica.
·
Zinc (Zn) Aumenta la resistencia a la corrosión.
·
Escandio (Sc) Mejora la soldadura.
Serie
|
Designación
|
Aleante principal
|
Principales compuestos
en la aleación
|
Serie 1000
|
1XXX
|
99% al menos de aluminio
|
-
|
Serie 2000
|
2XXX
|
|
Al2Cu - Al2CuMg
|
Serie 3000
|
3XXX
|
|
Al6Mn
|
Serie 4000
|
4XXX
|
|
-
|
Serie 5000
|
5XXX
|
|
Al3Mg2
|
Serie 6000
|
6XXX
|
|
Mg2Si
|
Serie 7000
|
7XXX
|
|
MgZn2
|
Serie 8000
|
8XXX
|
Otros elementos
|
-
|
3. EL MAGNESIO Y SUS ALEACIONES
El magnesio es un metal de color blanco plateado,
siendo el más liviano de los metales para uso estructural (pesa un 33% menos
que el aluminio).
Como casi todos los metales en estado puro, es
poco aplicable debido a sus pobres propiedades de resistencia a esfuerzos, pero
cuando es aleado con otros metales en proporciones adecuadas (sobre todo con
aluminio, manganeso y cinc) su resistencia aumenta considerablemente.
Las aleaciones de este tipo pueden ser fabricadas
en planchas, láminas, tubos, varillas, perfiles, cualquier forma forjada e
inclusive formas fundidas en moldes y troqueles. Pero, aunque se las trabaja
con el mismo equipo que cualquier otro material, usualmente se hace en caliente
ya que tienen cierta tendencia a rajarse bajo trabajos en frío.
Las láminas de esta aleación se pueden trabajar
con casi los mismos métodos que los otros metales, pero debe tenerse especial cuidado
si se calienta, ya que tiende a incendiarse, con temperaturas superiores a
420°C y mucho más bajas si se trata de la viruta que produce el trabajado.
Son necesarias precauciones importantes al
manipular magnesio y en caso de incendio debe tenerse a mano un extinguidor
especial para esta aleación ya que el uso de agua o espuma hace que arda más
rápidamente y con pequeñas explosiones.
Este material tiene extrema resistencia a la
corrosión en aire seco, que corroe fácilmente ante la presencia de ciertas
sales o cuando se pone en contacto con otro material (corrosión galvánica) por
lo que es usual tratarlo químicamente, lo que le da un aspecto bronceado.
Estas aleaciones son algo variadas. Es común
encontrar comercialmente y en la bibliografía, una serie de números y letras
que dependen del fabricante o de alguna institución que las utiliza.
Existe una denominación de la USAE, una de ASTM
(American Society of Testing Materials) y otra de MAZLO (American Magnesieum
Corporation) bastante parecida a la del aluminio, entre otras.
A modo de ejemplo, se incluye a continuación una
lista con algunas aleaciones, su denominación, su composición química y su modo
de empleo:
4. TITANIO Y ALEACIONES
El Titanio es el elemento número 22 de la tabla
periódica. El Titanio es un metal liviano (4,5 g/cm3), que pesa un 45% menos
que el acero (7,8 g/cm3) y solo el 60% más que el aluminio (2,7 g/cm3). Es el
cuarto metal estructural más abundante en la corteza terrestre, y el noveno
elemento más común. El Titanio posee coeficientes de expansión lineal y de
conductividad térmica inferiores a los del aluminio y a los del acero aleado.
El Titanio es no magnético. El Titanio es biocompatible.
La tecnología moderna se ve atraída por sus
propiedades: soporta los más diversos agentes corrosivos, elevadas presiones,
mayores temperaturas que muchos otros metales, y su peso es reducido (40% menos
que el acero). Por ello no es de extrañar que sea una de las más cotizadas
materias primas.
ALEACIONES:
