OTROS METALES (Berilio, zinc, níquel, cobalto, wolframio, cromo, etc.) PDF

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Trabajo de la asignatura Tecnología Industrial I sobre distintos metales que incluyen el cromo, el cobalto, el níquel o el titanio...

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OTROS METALES 1. NÍQUEL Es un metal pesado que se obtiene de diversos minerales: la pirrotina o pirita magnética, la garnierita, la nicolita o niquelina, el níquel arsenical, y el níquel antimónico. Las características del níquel, al igual que la mayoría de los metales de transición, son:

-

Gran dureza Puntos de ebullición y fusión elevados:1453 K ( fusión) y 2730 K (ebullición) - Ser un buen material conductor, tanto de la electricidad como del calor - Tiene muchos propiedades relacionadas con su tratamiento: maleable y dúctil. Esto da muchas ventajas a la hora de su utilización. - Tiene resistencias elevadas tanto mecánica y al desgaste como a los reactivos químicos Todas estas características van a ser bastante importantes en los usos del níquel, dado a que mayormente forma aleaciones, por lo tanto los elementos resultantes adquirirán estas características. El níquel se encuentra en pequeñas concentraciones entre otros materiales, de los cuales se someten a diversos procesos geoquímicos, como la tostación (colocar los minerales en un horno y reducirlos, quedando así un sulfuro que se envía a las refinerías para tratar posteriormente) y otros procesos, hasta obtener una pequeña cantidad del material acompañado de otros como el hierro, cobalto y el cobre. En esas concentraciones el níquel se encuentra formando sulfuros y arseniuros. El níquel, debido a sus amplias propiedades, se utiliza para la formación de monedas, catalizadores, material químico, equipos de laboratorio, pilas termoeléctricas, acumuladores de níquel-cadmio y para sustancias magnéticas mediante aleaciones con otros materiales. Un ejemplo es el uso del acero con el níquel para formar acero inoxidable. Gracias a todas sus propiedades anteriores es muy demandado en la industria siderúrgica para formar aleaciones con el cobre, oro, plata, cromo, plomo, cobalto, manganeso, etc. Algunas aleaciones son: -Alnico cobalto, aluminio y níquel -Alpaca zinq, cobre y níquel -Elinvaracero y níquel ------------------ -Inver hierro, níquel poco carbono y cromo Etc. 2. COBALTO El cobalto es un metal duro, con color blanco azulado, tiene propiedades parecidas al níquel como la dureza y la tenacidad, añadiendo aquí que es inalterable en agua y aire. También tiene

propiedades ferromagnéticas, pero se diferencia del níquel en que no tiene resistencia a los reactivos químicos. Es un material más escaso que el níquel y el hierro por lo tanto le hace más escaso y las aleaciones son más caras. Por esto, en la industria se encuentran pocas aleaciones con cobalto. Por sus propiedades similares al níquel se sustituye a veces y se utiliza como recubrimiento quirúrgico. Su aplicación principal es la aleación: Aceros de corte rápido al cobalto Aleaciones magnéticas Aleaciones refractarias Fabricación de metales duros para herramientas de corte Superaleaciones para turbinas de gas en aviones 3. WOLFRAMIO. El wolframio o también llamado tungsteno, es un metal de color blanco plateado que se encuentra escaso en la corteza terrerstre, en el caso de que se obtenga, se puede encontrar tanto en forma de oxido como en forma de sales minerales. Entre sus características podremos resaltar su gran dureza y densidad (19,5 g/cm³), su punto de ebullición es el más alto de todos los metales (6170ºF), la mayor resistencia a la tracción y la menor presión de vapor. El wolframio tiene algún que otro inconveniente, dado a que si se encuentra en forma impura es muy difícil de trabajar, pero al encontrarse en forma pura se trabaja muy fácilmente. El problema es que es muy difícil de encontrar el wolframio en forma pura. Tiene también ventajas en las que podemos resaltar su gran fuerza, resistencia calórica y pequeña resistencia química. Entre sus aplicaciones destacan: -Fabricación de filamentos para las lámparas eléctricas. -Resistencias para hornos eléctricos. -Ánodos para los tubos de rayos X y televisión -herramientas de corte de alta velocidad -bujías -Puntas de bolígrafos -Aleaciones de acero duras y resistentes. 4. CROMO El cromo es un metal de transición, en su sus características físicas resaltamos que es duro, frágil, de color gris acerado con un tinte azulado y con toques brillantes, aparte de estas podemos encontrar las carácterísticas que todos los metales de transición tienen, es decir, elevadas temperaturas de fusión y ebullición y ser buenos conductores de la electricidad y del calor. 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. La mayoría de estos compuestos son de color verde, pero algunos son de color rojo o azul.

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 ( cromado). 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. 5. TITANIO El metal es extremadamente frágil en frío, pero es muy maleable y dúctil al rojo vivo moderado. Tiene un punto de fusión (de 1.660 °C) y un punto de ebullición (de 3.287 °C) altos y una densidad de 4,5, aunque esta cifra pueda variar. Es dúctil, maleable, tenaz, resistente a la corrosion, pero no es buen conductor, tanto del calor como de la electricidad. El titanio se encuentra en forma de óxido en los minerales ilmenita (FeTiO3), rutilo (TiO2) y esfena (CaO · TiO2 · SiO2). Para obtener el óxido de titanio se tritura el mineral y se mezcla con carbonato de potasio y ácido fluorhídrico produciendo fluorotitanato de potasio (K2TiF6). Éste se destila con agua caliente y se descompone con amoníaco. Así se obtiene el óxido hidratado amoniacal, que se inflama en un recipiente de platino produciendo dióxido de titanio (TiO2). Para obtener el titanio en forma pura, se trata el óxido con cloro, con lo que se obtiene tetracloruro de titanio; después se trata por el proceso de reducción ese líquido con magnesio en una cámara de hierro cerrada para producir titanio metálico. Por último se funde el metal y se moldea en lingotes. Así tras varios procesos podemos obtener el titanio puro. Las aplicaciones del titanio son muy variadas, pero podríamos resaltar algunas, por ejemplo: -Tuberías, intercambiadores de calor, etc. Dado a su resistencia a la corrosión y confortabilidad. -Tornillería y piezas forjadas, por su resistencia a las altas temperaturas -Aplicaciones marinas y motores de aviones. Por sus dos resistencias mencionadas anteriormente. -Industria automovilística, para aligerar el peso de los coches sustituyendo a otros materiales. -En herramientas de corte para endurecer las puntas -Para pinturas antioxidables, de hecho, el dioxido de titanio es la mejor pintura blanca que existe. -Para bisutería, joyería, relojería, etc. Como un apartado a parte del titanio, tenemos el titanio biomédico, es decir el que se utiliza para fines de salud humana. Esto es porque el titanio es admitido por los tejidos del cuerpo, y no ha dado reacciones alérgicas conocidas todavía. Gracias a esto se han podido fabricar tornillos óseos, prótesis de cadera y rodilla, implantes dentales. También con el titanio se producen materiales quirúrgicos ya sean bisturís, tijeras, etc.

6. MAGNESIO. El magnesio es un metal de transición de color blanco plateado. El magnesio es maleable y dúctil cuando se calienta. Es el metal más ligero que permanece estable en condiciones normales, sin tener en cuenta el berilio. Por esta propiedad las aleaciones formadas con magnesio son muy ligeras (por su baja densidad). El magnesio tiene un punto de fusión de unos 649 ºC, un punto de ebullición de unos 1.107 ºC y una densidad de 1,74 g/cm3. El magnesio solo se encuentra en la corteza terrestre formando parte de otros elementos, tales sean: Carnalita, dolomita y magnesita, en muchos silicatos que forman rocas y en forma de sales. El magnesio no necesita ser aislado del oxígeno como otros metales, sino que está protegido por una fina capa de óxido, por lo tanto no se oxida el interior. Otra propiedad del magnesio es que reacciona, a altas temperaturas, con el oxígeno, produciendo una llama blanca, que produce una luz muy intensa. Si te quedas mirando fijamente a esa llama puedes correr riesgos de dañarte la vista. Esta llama se utilizaba en las antiguas cámaras de fotos para producir ese efecto “flash” en las fotografías El magnesio se obtiene por dos métodos diferentes. El primero consiste en reducir el mineral en hornos eléctricos con carburo de calcio, en otros casos con reductores similares. En el segundo, el magnesio se consigue en dos fases: cloruración del mineral en el que está formando parte el magnesio y electrólisis a 700°C del producto resultante, cloruro fundido. El metal se acumula en la superficie del baño y el cloro desprendido se recoge y se aprovecha para repetir otra vez el proceso. En las aleaciones del magnesio, depende de con quien lo aleemos se producen distintos efectos: ELEMENTO EFECTO Al

Permite aumentar la resistencia y afinar el grano

Mn

Permite la eliminación de impurezas mediante precipitación, lo que mejora la resistencia a la corrosión

Zn

Contribuye al afino de grano, aunque no debe incorporarse en demasiada cantidad pues provocaría fisuración en caliente durante la solidificación

Zr

Contribuye en gran medida al afino de grano, con lo que mejora la ductilidad pero no beneficia en la resistencia

Ce, La, Nd y Pr

La adición de pequeñas cantidades de estos elementos mejora enormemente la resistencia a la fluencia en caliente hasta unos 250ºC, pero estas aleaciones binarias tienen baja resistencia a la tracción. Estos aleantes permiten reducir la microporosidad de las aleaciones Mg-Zn, y dado su bajo punto de fusión forman eutécticos fácilmente lo que mejora su moldeabilidad.

Th

Pequeñas cantidades de este aleante mejoran la resistencia a la fluencia en caliente hasta 350ºC, y evita la microporosidad y la fragilización de las aleaciones Mg-Zn, a la vez que aumenta su ductilidad. Su presencia mejora

la moldeabilidad y la soldabilidad Ag

Mejora considerablemente la resistencia a la tracción.

Depende del compuesto que esté formando el magnesio, se puede utilizar para distintos fines: Carbonato de magnesio  se utiliza como material refractario y aislante Cloruro de magnesio se usa como material de relleno en los tejidos de algodón y lana, en la fabricación de papel y de cementos y cerámicas. Hidróxido de magnesio , y utilizado en medicina como laxante, "leche de magnesia", y en el refinado de azúcar. Etc. Luego las aleaciones de magnesio presentan una gran resistencia a la tracción. Si se tiene que tener en cuenta el peso, el metal se utiliza aleado con aluminio o cobre en fundiciones para piezas de aviones; en miembros artificiales, aspiradoras e instrumentos ópticos, y en productos como esquíes, carretillas, cortadoras de césped y muebles para exterior.

El metal puro se utilizaba en flashes fotográficos, como hemos dicho antes, bombas incendiarias y señales luminosas. También se utiliza en fuegos artificiales.

7. BERILIO. El berilio es un elemento gris y frágil que tiene un color grisáceo. El berilo tiene un lustre vítreo con un ligero brillo y su valor depende principalmente de su dureza, transparencia y color. Pueden aparecer cristales grandes y opacos de color verde claro, algunos con pesos superiores a una tonelada, incrustados en una variedad de granito llamada pegmatita. Tiene un punto de fusión de unos 1.287°C, un punto de ebullición de unos 3000ºC, y una densidad de 1,85 g/cm3. El berilio al entrar en contacto con el aire, se forma una capa de óxido que protege al mineral. La capacidad del berilio de rayar el vidrio se atribuye a este recubrimiento óxido. Los derivados del berilio son normalmente blancos o blanquecinos y bastante similares en sus propiedades químicas a los compuestos del aluminio. Al tener las propiedades tan parecidas, el berilio y el aluminio normalmente están presentes en el mismo mineral. Existen variedades de berilio que están consideradas como piedras preciosas como la esmeralda y la aguamarina. Añadiendo berilio a algunas aleaciones se obtienen a menudo productos con gran resistencia al calor, mejor resistencia a la corrosión, mayor dureza, mayores propiedades aislantes y mejor calidad de fundición. Tiene mucha resistencia a campos magnéticos, no produce chispas y es resistente a la electricidad. Estas tres cualidades le dan mucho valor en las aleaciones.

Como los rayos X atraviesan con facilidad el berilio, se utiliza para componer los tubos de rayos X. El berilio se usa también en la industria nuclear, formando así moderadores para parar las reacciones de fusión. Los productos derivados del berilio son seguros de usar y seguros de manejar, sin embargo, los humos y el polvo liberados durante la fabricación son muy tóxicos. Se tienen que tener muchas precauciones para evitar respirar o ingerir cualquier cantidad de ese producto. Las personas que trabajan con esos productos utilizan trajes acondicionados para esa función.

El berilio se utiliza cada vez más en la industria. Aparte de su importancia en la fabricación de los aviones y los tubos de rayos X, el berilio se usa en ordenadores, láser, televisión, instrumentos oceanográficos y cubiertas protectoras del cuerpo.

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