Monografias | Tecnología Automotriz - AleacionesTecnología Automotriz - AleacionesResumen: Introducción. Aluminio. Bronce. Latón. Zinc. Estaño. Níquel. Cromo. Cobre. Plomo.La aleación es una sustancia compuesta por dos o más metales. Las aleaciones al igual que los metales puros poseen brillo metálico y conducen bien el calor y electricidad, aunque por lo general no tan bien como los metales por los metales que estan formados. Índice
La aleación es una sustancia compuesta por dos o más metales. Las
aleaciones al igual que los metales puros poseen brillo metálico y conducen
bien el calor y electricidad, aunque por lo general no tan bien como los metales
por los metales que estan formados.
La mayoría de las aleaciones se preparaban de las aleaciones mezclando
los materiales fundidos, con frecuencia las propiedades de las aleaciones son
muy distintas de las de sus elementos constituyentes, como la fuerza y la
resistencia a la corrosión, pueden ser considerablemente mayores en la aleación
que en los metales separados.
El aluminio 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.
El aluminio puro es un metal
suave, blanco y de peso ligero. Al ser mezclado con otros materiales como: silicón,
cromo, tungsteno, manganeso, níquel, zinc, cobre, magnesio, titanio, circonio,
hierro, litio, estaño y boro, se producen una serie de aleaciones con
propiedades específicas que se pueden aplicar para propósitos diferentes.
El aluminio puede ser fuerte,
ligero, dúctil y maleable. Es un excelente conductor del calor y de la
electricidad; el valor de su densidad es de 2.7 y las temperaturas de fusión y
ebullición son de 660º C y 2.467º C, respectivamente. No se altera en
contacto con el aire ni se descompone en presencia de agua, debido a que su
superficie queda recubierta por una fina capa de óxido que lo protege del
medio. Sin embargo, su reactividad con otros elementos es elevada: al entrar en
contacto con oxígeno produce una reacción de combustión que origina una gran
cantidad de calor, y al combinarse con halógenos y azufre da lugar a la formación
de haluros y sulfuros.
Constantes
Físicas y Químicas del Aluminio:
»
Peso atómico
26.9
»
Punto de fusión
660ºC
»
Punto de ebullición
2.467ºC
»
Gravedad específica
2.7
g/ml
»
Estructura cristalina
red
cúbica centrada en las caras
»
Radio atómico
1.43
Å
»
Valencia
3
»Configuración
electrónica
1s²2s²
2p^63s²3p^1
Pero una de las mayores
ventajas del aluminio es que puede ser reciclado una y otra vez sin perder su
calidad ni sus propiedades.
El
aluminio se emplea como elemento de aleación en los aceros de nitruración, que
suelen contener 1% aproximadamente de aluminio. También se usa en algunos
aceros resistentes al calor. El aluminio es un elemento desoxidante muy enérgico
y es frecuente añadir 300gr por tonelada de acero para desoxidarlo y afinar el
grano.
En
general los acero aleados de calidad contienen aluminio en porcentajes pequeñísimos
de 0,001 a 0,008% de Al.
Obtención del aluminio
El mineral del cual se puede
obtener aluminio comercial se llama BAUXITA, la cual regularmente puede ser
encontrada en minas de depósito abierto, para lograr uniformidad en el material
se tritura y con agua a presión se lava para eliminar otros materiales y
sustancias orgánicas. Posteriormente el material se refina para obtener a la alúmina,
lo que ya es un material comercial de aluminio con el que se pueden obtener
lingotes por medio del proceso de fundición.
Bauxita. Existen numeroso depósitos
de bauxita principalmente en la zona tropical y subtropical del mundo y también
en Europa. Forman estratos o bolsas que se encuentran generalmente a 12 metros o
más abajo del suelo o de una cubierta de vegetación. La clase de bauxita
comercial debe de contener al menos 40% de óxido de aluminio. La bauxita es
generalmente extraída por una mina de tiro abierto. La cubierta se quita, se
remueve la bauxita y se transporta a la refinería. Una vez que la extracción
haya sido terminada, la capa del suelo y la vegetación se reemplazan. En Brasil
y Australia, por ejemplo, hay programas de plantación y conservación que
ayudan a la vegetación a regenerarse por sí misma.
Dos de tres toneladas de
bauxita son requeridas para producir una tonelada de alúmina dependiendo de la
clase de bauxita.
Alúmina. La bauxita es
refinada en alúmina usando el proceso Bayer.
La bauxita se lava y se
disuelve en sosa cáustica (hidróxido de sodio) a una presión y temperatura
alta. El resultado es un licor que contiene una solución de aluminato de sodio
y residuos de bauxita sin disolver que contienen hierro, silicio y titanio.
Estos residuos se hunden gradualmente hasta el fondo del tanque y son removidos.
Son comúnmente conocidos como "barro rojo".
La solución clara de aluminato
de sodio es bombeada a un tanque muy grande llamado precipitador. Las partículas
finas de alúmina son agregadas para despepitar la precipitación de partículas
de alúmina puras mientras que el licor se enfría. Las partículas se hunden
hasta el fondo del tanque y son removidas y luego se pasan a un calcinador
rotador o fluidizador a 1100°C para apartar el agua que está combinada. El
resultado es un polvo blanco, alúmina pura. La sosa cáustica se regresa el
principio del proceso y se vuelve a utilizar.
Dos toneladas de alúmina se
requieren para producir una tonelada de aluminio.
Aluminio.
La base de todas las
plantas fundidoras de aluminio primario es el proceso Hall-Héroult, inventado
en 1886. La alúmina se disuelve mediante un baño electrolítico de criolita
fundida (fluoruro alumínico sódico) en un recipiente de hierro revestido de
carbón o grafito conocido como "crisol". Una corriente eléctrica se
pasa por el electrolito a un bajo voltaje pero con una corriente muy alta
generalmente 150,000 amps. La corriente eléctrica fluye entre el ánodo
(positivo) de carbono hecho del coque de petróleo y brea, y un cátodo
(negativo) formado por un recubrimiento de carbón grueso o grafito del crisol.
El aluminio fundido es
depositado en el fondo del crisol y se revuelve periódicamente, se lleva a un
horno, de vez en cuando se mezcla a una aleación especificada, se limpia y
generalmente se funde.
El aluminio se forma a cerca de
900°C pero una vez que se ha formado tiene un punto de fusión de solo 660°C.
En algunas fundidoras este ahorro de calor es utilizado para fundir metal
reciclado que luego es mezclado con el metal nuevo.
El metal reciclado requiere
solo 5% de la energía necesaria para producir el metal nuevo. Mezclar metal
reciclado con un nuevo metal permite ahorrar energía considerablemente así
como el uso eficiente del calor procesado. No hay diferencia entre el metal
primario y el metal reciclado en términos de calidad y propiedades.
La mayoría de los hornos
produce aluminio del 99.7% de pureza que es aceptable para la mayoría de las
aplicaciones. Sin embargo, el aluminio muy puro de 99.99% es utilizado para
aplicaciones especiales, generalmente aquellas dónde la alta ductilidad y
conductividad es requerida. El margen de diferencia en pureza del aluminio da
cambios significantes en las propiedades del metal.
También existe el proceso de
producción de aluminio llamado BAYER, el cual consiste en:
Para
la producción de cada kilogramo de aluminio se requiere 2 kg de alúmina, los
que son producto de 4 kg de bauxita y 8 kwh de electricidad.
Reciclaje.
Al final de la vida útil que contiene aluminio puede ser utilizado una y
otra vez sin que se pierda su calidad, ahorrando energía y materiales en bruto.
Reciclando un kilogramo de
aluminio se pueden ahorrar 8 kilogramos de bauxita, 4 kilogramos de productos químicos
y 14 kW/hr de electricidad.
Cualquier cosa hecha de
aluminio puede ser reciclada repetidamente: no solo latas, también hojas, láminas,
moldes, marcos de ventanas, muebles de jardín, componentes de automóvil son
derretidos y se usan para hacer los mismos productos de nuevo.
El material de desecho en todas
sus fases es meticulosamente recolectado y clasificado por tipos de aleación
por todas las compañías de aluminio. A diferencia de otros metales, el
aluminio de desecho tiene un valor significativo y buenos índices de precios en
el mercado.
El aluminio es el único
material de empaque que cubre más allá de su costo de recolección, proceso y
traslado al centro de reciclaje. La industrial del aluminio está trabajando con
los fabricantes de componentes de automóviles para permitir que los carros con
componentes de aluminio sean fácilmente desmantelados y que los desechos sean
clasificados y reutilizados para partes nuevas idénticas. En la mayoría de
otros proyectos de reciclaje los desechos de material son rara vez reutilizados
para su misma aplicación, este tiene que ser degradado a una aplicación que
tiene menos propiedades de metal.
La tasa de reciclaje para
aplicaciones de construcción y transporte va desde el 60 al 90% en varios países.
El metal es reutilizado en aplicaciones de alta calidad.
Aplicaciones
del aluminio en el área automotriz
En forma de placa o lámina se
usan en la industria del transporte en carrocerías, tanques o escaleras; son
ideales para la fabricación de carros de ferrocarril o de trenes urbanos y en
general para aplicaciones estructurales.
Para el transporte, el aluminio
es un elemento ideal gracias a que es ligero, fuerte y es fácil de moldear. El
gasto inicial en energía es totalmente recuperable ya que el vehículo ahorrará
mucha gasolina y requerirá menor fuerza o potencia para moverse.
El uso de aluminio en las
partes que componen a coches y camiones ha aumentado en forma constante en la última
década. La utilización de este metal reduce ruido y vibración.
Gracias al aluminio, muchas
partes de los vehículos son recicladas Además, el aluminio absorbe energía
cinética lo cual evita, que en un accidente, la reciban los pasajeros.
El aluminio no se oxida como el
acero; esto significa que los vehículos, en zonas climatológicas de gran
humedad tengan una vida más larga. Los autos con cuerpo de aluminio duran tres
o cuatro veces más que los que tienen un chasis de acero.
Aluminio
Este metal ligero con una densidad de 2,7 gramos por centímetro cúbico
es casi tres veces más ligero que el hierro. En el nuevo Opel Vectra y
Vectra GTS se utiliza en los anclajes del chasis, del capó y de los
parachoques o paragolpes.
El
bronce es una aleación de cobre y estaño empleada por primera vez en
Mesopotamia hacia el 3000 a. C. La fabricación del cobre implica el
conocimiento detécnicas para fundir los metales. La cantidad de estaño hace
variar la dureza de la aleación. Con un 5 %
de estaño el bronce puede trabajarse en frío y con el 15 % o más de
estaño el material es más duro y apto para la fabricación de figuras. Además,
el bronce funde a una temperatura menor que el cobre, lo que facilita su
metalurgia. Los sumerios emplearon el bronce para elaborar estatuas.
Aplicaciones
del bronce en el área automotriz
Se
emplea para la fabricaciòn de bujes que conforman partes mecànicas.
El
latón es el mejor material para la manufactura de muchos componentes debido a
sus características únicas. Buena resistencia y el ser muy dúctil se combinan
con su resistencia a la corrosión y su fácil manejo en las máquinas y
herramientas. El latonado establece los estándares mediante los cuales la
trabajabilidad de otros materiales es medida y también está disponible en una
muy amplia variedad de productos y tamaños para lograr el maquinado mínimo de
las dimensiones finales.
Como
varilla o barra, el latón es fácilmente disponible para manufacturas y para
almacenado. Para piezas largas frecuentemente es de gran valor, considerando la
adquisición de medidas especiales de perfiles extruidos diseñados para
minimizar los costos de producción subsecuentes. La manufactura de varillas de
latón se puede hacer de una gran variedad de perfiles y tamaños con un mínimo
de materias primas comparado con otros materiales.
El
costo de troqueles para extrusiones especiales puede ser muy barato cuando es
para volúmenes de producción grandes y las extrusiones de cavidad pueden
salvar las operaciones de barrenado excesivo. Como en las extrusiones, el costo
de troqueles para estampado caliente es mucho menor que el de las técnicas de
moldeado para inyección usadas para algunos materiales.
El
latón, teniendo varias combinaciones de resistencia y ductilidad, resistencia a
la corrosión, maquinado, conductilidad y muchos otros atributos es ampliamente
usado en la manufactura de componentes y productos terminados. Los materiales
alternativos se pueden considerar, pero es necesario recordar que el criterio
principal a ser evaluado, es aquel que tiene que ver en general con la duración
y el costo relacionado con él, más que con el costo primario de la materia
prima.
Las
propiedades del latón dependen principalmente de la proporción de zinc que
presente, así como la adición de pequeñas cantidades de otros metales esto es
conveniente para darle distintos usos.
Obtención
del latón
Fundición: Hornos eléctricos de inducción alimentan la colada continua
para producción de "billets" y de alambrón en las aleaciones y
dimensiones. La fijación de la aleación se apoya en aparatos de rayos X, que
garantizan el cumplimiento de las restrictivas tolerancias analíticas impuestas
para conseguir una calidad constante en todo momento.
Fundición
de aleaciones de cobre; latones complejos. Se funden en hornos de inducción y
solidifican por procedimientos de colada continua y centrífuga de altas
velocidades.
Fabricación
(por medio de mecanización en máquinas de control numérico) de cojinetes metálicos
de fricción con lubricantes sólido incorporado. El lubricante es un grafito
aglomerado con resinas y otros elementos. Forja de latón en estampa cerrada,
para la realización de piezas entre 20 grs. Y 5 Kgs.
Extrusión:
Formar barras, tubos, perfiles, etc., haciendo pasar metal fundido o materia plástica
por una abertura apropiada. Mediante líneas productivas, permite una elevada
capacidad productiva con un óptimo nivel de calidad. Se requiere una particular
atención en el control y la regulación de la temperatura del material extruido
durante la fase de extrusión, que constituye la base de la calidad de los
productos.
Trefilería
de hilo: Se apoya en instalaciones tecnológicamente avanzadas para la producción
de hilo en diversas medidas, aleaciones, características mecánicas.
Laminación:
Laminados con atención a las propiedades mecánicas y a las tolerancias
dimensionales que vienen controladas y reguladas "on line" mediante
calibración por láser que trabajan en cascada en la caja de laminación.
Tubo
calibrado: El tubo extruido viene trabajado para obtener todas las medidas
pertenecientes a los más variados sectores de uso que van del mobiliario a la
fontanería y múltiples de aplicaciones especiales.
Barra
calibrada: Por medio de rodillos se producen barras con calibres determinados.
Aplicaciones
del latón en el área automotriz
En
el area de Automoción:Termostatos, guías de válvula, casquillos,
conexiones y una variedad de piecerío menor en conjuntos y subconjuntos mecánicos,
eléctricos y electrónicos. El metal ideal en la fabricación de radiadores es
el cobre por su facilidad de transmitir calor, pero porrazones económicas se
emplea el latón.
Cinc, de símbolo Zn, elemento metálico
blanco azulado que tiene muchas aplicaciones industriales. El cinc es uno de los
elementos de transición del sistema periódico; su número atómico es 30. Los
minerales de cinc se conocen desde hace mucho tiempo, pero el cinc no fue
reconocido como elemento hasta 1746, cuando el químico alemán Andreas
Sigismund Marggraf aisló el metal puro calentando calamina y carbón de leña.
Obtención
del zinc
El cinc puro es un metal
cristalino, insoluble en agua caliente y fría, y soluble en alcohol, en los ácidos
y en los álcalis. Es extremadamente frágil a temperaturas ordinarias, pero se
vuelve maleable entre los 120 y los 150 °C, y se lamina fácilmente al pasarlo
entre rodillos calientes. No es atacado por el aire seco, pero en aire húmedo
se oxida, cubriéndose con una película carbonada que lo protege de una
posterior corrosión. Tiene un punto de fusión de 420 °C, un punto de ebullición
de 907 °C y una densidad relativa de 7,14. Su masa atómica es 65,38.
Ocupa el lugar 24 en abundancia
entre los elementos de la corteza terrestre. No existe libre en la naturaleza,
sino que se encuentra como óxido de cinc (ZnO) en el mineral cincita y como
silicato de cinc (2ZnO·SiO2H2O) en la hemimorfita. También se encuentra como
carbonato de cinc (ZnCO3) en el mineral esmitsonita, como óxido mixto de hierro
y cinc (Zn(FeO2)O2) en la franklinita, y como sulfuro de cinc (ZnS) en la
esfalerita, o blenda de cinc. Las menas utilizadas más comúnmente como fuente
de cinc son la esmitsonita y la esfalerita.
El primer paso en el proceso
metalúrgico es transformar los minerales en óxidos, sometiéndolos a altas
temperaturas. Después se reducen los óxidos con carbono en un horno eléctrico
y el cinc hierve y se destila en la retorta, en donde tiene lugar la reducción.
El cinc obtenido por destilación contiene pequeñas cantidades de hierro, arsénico,
cadmio y plomo, y es conocido en metalurgia como peltre. En otro método de
refinarlo, los minerales se calcinan y se lixivian con ácido sulfúrico. Después
de separar las impurezas, la disolución se electroliza. El cinc electrolítico
es puro y tiene cualidades superiores como, por ejemplo, una mayor resistencia a
la corrosión.
Aplicaciones del zinc en el área
automotriz
El
metal se usa principalmente como capa protectora o galvanizador para el hierro y
el acero, y como componente de distintas aleaciones, especialmente del latón.
También se utiliza en las placas de las pilas (baterías) eléctricas secas, y
en las fundiciones a troquel. El óxido de cinc, conocido como cinc blanco, se
usa como pigmento en pintura. También se utiliza como rellenador en llantas de
goma y como pomada antiséptica en medicina. El cloruro de cinc se usa para
preservar la madera y como fluido soldador. El sulfuro de cinc es útil en
aplicaciones relacionadas con la electroluminiscencia, la fotoconductividad, la
semiconductividad y otros usos electrónicos; se utiliza en los tubos de las
pantallas de televisión y en los recubrimientos fluorescentes.
En
la actualidad, aproximadamente nueve de cada diez vehículos en circulación en
el continente norteamericano contienen una o varias piezas galvanizadas, lo que
representa, en promedio, 15 kilos de zinc por vehículo.
Debido
a sus características intrínsecas, las baterías de zinc, son más eficaces
que los otros sistemas actuales. Esto podría influir principalmente en el
sector de coches eléctricos. Los representantes de esta industria cuentan con
un crecimiento del mercado de entre 5 y 10% en los próximos diez años.
El
estaño es un elemento químico de símbolo Sn, que pertenece al grupo IV de la
tabla periódica. Su número atómico es 50 y su peso atómico 118,69. Forma
compuestos estannosos (Sn ) y estannicos (Sn), así como sales complejas de los
tipos estannito y estannato. El estaño ocupa el lugar 49 entre los elementos de
la corteza terrestre. El estaño ordinario tiene un punto de fusión de 232 °C,
un punto de ebullición de 2.260 °C y una densidad relativa de 7,28.
El
estaño es muy dúctil y maleable a 100 °C de temperatura y es atacado por
los ácidos fuertes. Ordinariamente es un metal blanco plateado, pero a
temperaturas por debajo de los 13 °C se transforma a menudo en una forma
alotrópica (claramente distinta) conocida como estaño gris, que es un polvo
amorfo de color grisáceo con una densidad relativa de 5,75. Debido al aspecto
moteado de los objetos de estaño que sufren esta descomposición, a esta acción
se la denomina comúnmente enfermedad del estaño o peste del estaño. Al doblar
una barra de estaño ordinaria, ésta emite un sonido crepitante llamado grito
del estaño, producido por la fricción de los cristales. Expuesto
a ambientes exteriores e interiores mantiene su color blanco plateado por su
notable resistencia a la corrosión. Existe dos formas alotrópicas (distintas
estructuras cristalinas): estaño blanco (forma Beta) y estaño gris ( forma
alfa). La temperatura de transformación entre ambas es de 13.2 C, aunque el
cambio estructural solamente tiene lugar si el metal es de gran pureza. La
transformación inversa se produce a baja temperatura.
Obtención
del estaño
El
mineral principal del estaño es la casiterita
(o estaño vidrioso), SnO2, que abunda en Inglaterra, Alemania, la
península de Malaca, Bolivia, Brasil y Australia. En la extracción de estaño,
primero se muele y se lava el mineral para quitarle las impurezas, y luego se
calcina para oxidar los sulfuros de hierro y de cobre. Después de un segundo
lavado, se reduce el mineral con carbono en un horno de reverbero; el estaño
fundido se recoge en la parte inferior y se moldea en bloques conocidos como
estaño en lingotes. En esta forma, el estaño se vuelve a fundir a bajas
temperaturas; las impurezas forman una masa infusible. El estaño también puede
purificarse por electrólisis.
Electroposicion.
Este procedimiento consiste en depositar un metal sobre el polo negativo o cátodo
de una solución de sus iones y permite obtener recubrimientos de muy bajo
espesor. Algunos compuestos del estaño, tanto inorgánicos como orgánicos, han
encontrado aplicación en el campo de la cerámica (vidriados especiales) y en
el tratamiento e investigación de materiales plásticos. Infortunadamente, el
estaño, rara vez se encuentran en estado puro y en cantidades comerciales. En
virtud de que deben ser separados de la ganga antes de que el mineral se pueda
reducir se efectuará un proceso conocido como preparación del mineral. Uno de
los métodos para concentrar o "preparar el mineral" es familiar a
quienes han lavado oro. En virtud de que los metales y los compuestos metálicos
son más pesados que la ganga, se depositarán en el fondo con más rapidez, si
dicha mezcla se agita en el agua. Se han desarrollado métodos especiales para
acelerar la acumulación de compuestos metálicos utilizando este principio.
En
otro método de "preparación del mineral", el mineral y la ganga se
pulverizan finamente y se mezcla con agua. Se añade una cierta cantidad de
aceite especifico y se induce un mezclado violento. Aparece una acción
espumante y los compuestos metálicos quedan suspendidos en la espuma de donde
son extraídos para ser procesados.
Aplicaciones
del estaño en el área automotriz
Del
estaño se obtienen con facilidad fases intermetálicas (aleaciones de dos o más
metales) duras y frágiles.Pequeñas aplicaciones de trabajado mecánico
aumentan la dureza. Sin embargo, como consecuencia de la baja temperatura de
recristalizacion, la mayoría de las aleaciones de estaño se ablandan espontáneamente
a la temperatura ambiente.
Los
elementos de aleación como el cobre, el antimonio, el bismuto, el cadmio o la
plata aumentan su dureza. Las aleaciones mas utilizadas son las soldaduras
blandas, que se emplean para cierres y juntas de metales; el material de
aportación es una aleación de estaño y cobre. El material de aportación para
usos especiales se contribuye de aleaciones de estaño, antimonio, plata, indio,
y zinc. La combinación de bismuto y cadmio con estaño y plomo produce
aleaciones con bajo punto de fusión, que se emplean como fusibles para
extintores de fuego, tapones de calderas, etc. Las aleaciones de cobre y estaño
reciben el nombre genérico de bronces y pueden llevar o no elementos de
modificación como zinc, plomo o manganeso.
El
estaño se emplea por su ductilidad, suavidad de superficie, resistencia a la
corrosión y cualidades higiénicas principalmente en chapas, tubos, alambres y
tubos plegables. También se puede utilizar como revestimiento de acero y cobre.
La banda de acero revestida de estaño denominada hojalata constituye uno de los
materiales empleados con mayor profusión en la industria conservera. Para su
fabricación, el revestimiento de estaño se puede aplicar por inmersión en
cubetas de metal fundido o por electroposicion.
Níquel,
de símbolo Ni, es un elemento metálico magnético, de aspecto blanco plateado,
utilizado principalmente en aleaciones. Es uno de los elementos de transición
del sistema periódico y su número atómico es 28.
Durante
miles de años el níquel se ha utilizado en la acuñación de monedas en
aleaciones de níquel y cobre, pero no fue reconocido como sustancia elemental
hasta el año 1751, cuando el químico sueco Axel Frederic Cronstedt consiguió
aislar el metal de una mena de niquelita.
El níquel
es un metal duro, maleable y dúctil, que puede presentar un intenso brillo.
Tiene propiedades magnéticas por debajo de 345 °C. Aparece bajo cinco formas
isotópicas diferentes. El níquel metálico no es muy activo químicamente. Es
soluble en ácido nítrico diluido, y se convierte en pasivo (no reactivo) en ácido
nítrico concentrado. No reacciona con los álcalis. Tiene un punto de fusión
de 1.455 °C, un punto de ebullición de 2.730 °C y una densidad de 8,9 g/cm3.
Su masa atómica es 58,69.
El níquel
aparece en forma de metal en los meteoritos. También se encuentra, en combinación
con otros elementos, en minerales como la garnierita, milerita, niquelita,
pentlandita y pirrotina, siendo estos dos últimos las principales menas del níquel.
Ocupa el lugar 22 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre.
Las
menas de níquel contienen generalmente impurezas, sobre todo de cobre. Las
menas de sulfuros, como las de pentlandita y pirrotina niquelífera se suelen
fundir en altos hornos y se envían en forma de matas de sulfuro de cobre y níquel
a las refinerías, en donde se extrae el níquel mediante procesos diversos. En
el proceso electrolítico, el níquel se deposita en forma de metal puro, una
vez que el cobre ha sido extraído por deposición a un voltaje distinto y con
un electrólito diferente. En el proceso de Mond, el cobre se extrae por
disolución en ácido sulfúrico diluido, y el residuo de níquel se reduce a níquel
metálico impuro. Al hacer pasar monóxido de carbono por el níquel impuro se
forma carbonilo de níquel (Ni(CO)4), un gas volátil. Este gas, calentado a 200
°C, se descompone, depositándose el níquel metálico puro.
Obtención
del níquel
Aplicaciones
del níquel en el área automotriz
El níquel
se emplea como protector y como revestimiento ornamental de los metales, en
especial de los que son susceptibles de corrosión como el hierro y el acero. La
placa de níquel se deposita por electrólisis de una solución de níquel.
Finamente dividido, el níquel absorbe 17 veces su propio volumen de hidrógeno
y se utiliza como catalizador en un gran número de procesos, incluida la
hidrogenación del petróleo.
El níquel
se usa principalmente en aleaciones, y aporta dureza y resistencia a la corrosión
en el acero. El acero de níquel, que contiene entre un 2% y un 4% de níquel,
se utiliza en piezas de automóviles, como ejes, cigüeñales, engranajes,
llaves y varillas, en repuestos de maquinaria y en placas para blindajes.
Algunas de las más importantes aleaciones de níquel son la plata alemana, el
invar, el monel, el nicromo y el permalloy. Las monedas de níquel en uso son
una aleación de 25% de níquel y 75% de cobre. El níquel es también un
componente clave de las baterías de níquel-cadmio.
Los
mayores depósitos de níquel se encuentran en Canadá; en 1957 se descubrieron
ricos yacimientos en el norte de Quebec. Otros países importantes productores
de níquel son Rusia, Australia e Indonesia. La producción mundial minera de níquel
en 2000 fue de unos 1.160 millones de toneladas.
Los
fabricantes de automóviles son grandes usuarios de níquel, y los ingenieros de
la industria automotriz están optando por aleaciones de níquel y de acero
inoxidable con contenido de níquel a fin de satisfacer una amplia gama de
necesidades en la fabricación de vehículos cada vez más sofisticados. En este
número se presentan tres aplicaciones de este tipo: la fabricación de depósitos
de combustible impermeables al gas que ayudarán a reducir las emisiones de gas
tipo invernadero; baterías
recargables de níquel-cadmio en vehículos eléctricos con cero emisiones que
pudieran ayudar a limpiar el aire en los principales centros urbanos; y el ecológicamente
responsable electro chapeado de diversas partes automotrices, tales como ruedas.
De igual forma, el uso de acero inoxidable con contenido de níquel utilizado en
una prensa de tecnología de punta que procesa el hule de llantas usadas a fin
de que puedan reciclarse para hacer otros componentes, como es el caso de
guardafangos.
Recientemente,
la industria automotriz se ha enfrentado al reto de tomar el control de sus
productos y de esta forma minimizar el impacto ecológico que éstos ocasionan
cuando la vida útil llega a su fin. El uso de aleaciones con contenido de níquel
está facilitando el logro de estos objetivos.
Cromo, de símbolo Cr, es un
elemento metálico de color gris, que puede presentar un intenso brillo. Es uno
de los elementos de transición del sistema periódico y su número atómico es
24.
Este elemento fue descubierto
en 1797 por el químico francés Louis Nicolas Vauquelin, que lo denominó cromo
(del griego chroma, 'color') debido a los múltiples colores de sus compuestos.
El cromo es un elemento común
y ocupa el lugar 21 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre.
Su masa atómica es 51,996; su punto de fusión es de 1.857 °C, y su punto de
ebullición de 2.672 °C y su densidad 7,2 g/cm3.
El cromo puede reemplazar en
parte al aluminio o al hierro en muchos minerales a los que da sus exclusivos
colores. Muchas de las gemas preciosas deben su color a la presencia de
compuestos de cromo. Los minerales aptos para su posterior manipulación son
poco comunes; la cromita (FeCr2O4) es el más importante.
Obtención del cromo
Aplicaciones del cromo en el área
automotriz
Más de la mitad de la producción
total de cromo se destina a productos metálicos, y una tercera parte es
empleada en refractantes. El cromo está presente en diversos catalizadores
importantes. Principalmente se utiliza en la creación de aleaciones de hierro,
níquel o cobalto. Al añadir el cromo se consigue aumentar la dureza y la
resistencia a la corrosión de la aleación. En los aceros inoxidables,
constituye el 10% de la composición final. Debido a su dureza, la aleación de
cromo, cobalto y wolframio se emplea para herramientas de corte rápido de
metales. Al depositarse electrolíticamente, el cromo proporciona un acabado
brillante y resistente a la corrosión. Debido a ello se emplea a gran escala en
el acabado de vehículos. El amplio uso de la cromita como refractante se debe a
su alto punto de fusión, su moderada dilatación térmica y la estabilidad de
su estructura cristalina.
Cobre, de símbolo Cu, es uno
de los metales de mayor uso, de apariencia metálica y color pardo rojizo. El
cobre es uno de los elementos de transición de la tabla periódica, y su número
atómico es 29. Su punto de fusión es de 1.083 °C, mientras que su punto de
ebullición es de unos 2.567 °C, y tiene una densidad de 8,9 g/cm3. Su masa atómica
es 63,546.
Obtención
del cobre
El cobre ocupa el lugar 25 en
abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Frecuentemente se
encuentra agregado con otros metales como el oro, plata, bismuto y plomo,
apareciendo en pequeñas partículas en rocas, aunque se han hallado masas
compactas de hasta 420 toneladas. El cobre se encuentra por todo el mundo en la
lava basáltica, localizándose el mayor depósito conocido en la cordillera de
los Andes en Chile, bajo la forma de pórfido. Este país posee aproximadamente
el 25% de las reservas mundiales conocidas de cobre y a comienzos de 1980 se
convirtió en el primer país productor de este metal. Los principales
yacimientos se localizan en Chuquicamata, Andina, El Salvador y El Teniente.
Producción del
cobre
Los
yacimientos de cobre contienen generalmente concentraciones muy bajas del
metal. Ésta es la causa de que muchas de las distintas fases de producción
tengan por objeto la eliminación de impurezas. La mena de cobre se
tritura y muele antes de ser introducida en una cámara de flotación, en
la que el cobre se concentra en la superficie, mientras los fragmentos
sobrantes se hunden. Después, el concentrado, que se denomina carga, se
introduce en un horno de reverbero que separa más impurezas. Durante el
proceso de fundición, se extraen los gases de desecho, y el material
forma en el fondo del horno un charco de hierro y cobre fundidos, llamado
mata. La capa anaranjada de metal impuro en la superficie de la mata es
escoria, que se drena y extrae mientras la mata de cobre sigue su proceso
en un convertidor. El cobre fundido del convertidor es moldeado, y debe
ser refinado una vez más por electrólisis antes de utilizarse para la
fabricación de productos como cables eléctricos y herramientas.
El
cobre se obtiene fundamentalmente de un mineral llamado CALCOPIRITA el que
contiene grandes cantidades de cobre, azufre y fierro.
Aplicaciones
del cobre en el área automotriz
El cobre tiene una gran
variedad de aplicaciones a causa de sus ventajosas propiedades, como son su
elevada conductividad del calor y electricidad, la resistencia a la corrosión,
así como su maleabilidad y ductilidad, además de su belleza. Debido a su
extraordinaria conductividad, sólo superada por la plata, el uso más extendido
del cobre se da en la industria eléctrica. Su ductilidad permite transformarlo
en cables de cualquier diámetro, a partir de 0,025 mm. La resistencia a la
tracción del alambre de cobre estirado es de unos 4.200 kg/cm2. Puede usarse
tanto en cables y líneas de alta tensión exteriores como en el cableado eléctrico
en interiores, cables de lámparas y maquinaria eléctrica en general:
generadores, motores, reguladores, equipos de señalización, aparatos
electromagnéticos y sistemas de comunicaciones.
A lo largo de la historia, el
cobre se ha utilizado para acuñar monedas y confeccionar útiles de cocina,
tinajas y objetos ornamentales. En un tiempo era frecuente reforzar con cobre la
quilla de los barcos de madera para proteger el casco ante posibles colisiones.
El cobre se puede galvanizar fácilmente como tal o como base para otros
metales. Con este fin se emplean grandes cantidades en la producción de
electrotipos (reproducción de caracteres de impresión).
La metalurgia del cobre varía
según la composición de la mena. El cobre en bruto se tritura, se lava y se
prepara en barras. Los óxidos y carbonatos se reducen con carbono. Las menas más
importantes, las formadas por sulfuros, no contienen más de un 12% de cobre,
llegando en ocasiones tan sólo al 1%, y han de triturarse y concentrarse por
flotación. Los concentrados se funden en un horno de reverbero que produce
cobre metálico en bruto con una pureza aproximada del 98%. Este cobre en bruto
se purifica por electrólisis, obteniéndose barras con una pureza que supera el
99,9 por ciento.
El cobre puro es blando, pero
puede endurecerse posteriormente. Las aleaciones de cobre, mucho más duras que
el metal puro, presentan una mayor resistencia y por ello no pueden utilizarse
en aplicaciones eléctricas. No obstante, su resistencia a la corrosión es casi
tan buena como la del cobre puro y son de fácil manejo. Las dos aleaciones más
importantes son el latón, una aleación con cinc, y el bronce, una aleación
con estaño. A menudo, tanto el cinc como el estaño se funden en una misma
aleación, haciendo difícil una diferenciación precisa entre el latón y el
bronce. Ambos se emplean en grandes cantidades. También se usa el cobre en
aleaciones con oro, plata y níquel, y es un componente importante en aleaciones
como el monel, el bronce de cañón y la plata alemana o alpaca.
El cobre ha sido desde siempre
el metal elegido para radiadores de coches y camiones,aunque el aluminio ha
asumido una significativa cuota de mercado en el equipamiento original de
radiadores en los últimos 20 años. En los años 70 la industria del automóvil
comenzó un cambio del cobre/latón al aluminio para los radiadores de coches y
camiones porque era más ligero y la percepción de un mercado estable le dio a
este metal una ventaja comparativa. Hoy en día elcobre está presente en el 39
% del total de radiadores en el mercado.
Obtención del plomo
El
concentrado de plomo o GALENA contiene 65 a 68 % de plomo.
Aleación producto homogéneas de
propiedades metálicas compuesto de 2 o mas elementos, uno de los cuales al
menos debe de ser un metal, sin que haya combinación química entre ellos.
Por medio de las aleaciones se les dan a los metales características,
como por ejemplo dureza que no poseen por si mismo, actualmente ningún metal se
usa puro, hay millares de aleaciones industriales, la mas importante es el
acero, el bronce que se compone de cobre y estaño, así como otros de igual
importancia como lo son el latón que es cobre con cinc, los que son mezclas de
plomo y antimonio los cuales se usan como soldadura, como tipos de imprenta las
aleaciones de aluminio con magnesio y manganeso tienen muchas aplicaciones en la
aviación y astronáutica.
http://www.bolidenbrass.com/prodinf_ie4.htm
http://simonellitrafilerie.com/español/present.htm
http://www.farmbrass.it/SPAGNOLO/forni_so/forni_so2.htm
http://expert.navarra.net/paghtml/wisco.htm
http://www.aceroinoxidable.com.mx/lat/laton.html
http://www.secofi.gob.mx/prod-min.htm
http://www.cda.org.uk/megab2/costeff/pub117.htm
http://www.ficto.gr/Brassa.html
http://finanzas.yahoo.es/noticias/19990205/finanzas/esp-990205-134515.html
Compartir Publicación enviada por Jesús Guevara Contactar mailto:cicuta350@hotmail.com Código ISPN de la Publicación EpyuZlZkAyCappEBQg Publicado Sunday 28 de September de 2003 Ultimas Publicaciones en ilustrados.com
ilustrados.com nace con el fin difundir el conocimiento publicando trabajos de investigación, monografias, tesis, presentaciones powerpoint y afines. Publicar trabajos en ilustrados.com ha alcanzado prestigio y reconocimiento internacional siendo cada vez más el número de académicos, empresas, investigadores, científicos que consultan las publicaciones de nuestro portal. | ||||||||||||||||||||||||||||
