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	Cobre (Cu)	Al2Cu - Al2CuMg
Serie 3000	3XXX	Manganeso (Mn)	Al6Mn
Serie 4000	4XXX	Silicio (Si)	-
Serie 5000	5XXX	Magnesio (Mg)	Al3Mg2
Serie 6000	6XXX	Magnesio (Mg) y Silicio (Si)	Mg2Si
Serie 7000	7XXX	Zinc (Zn)	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. 

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