Materiales Metálicos – Metales No Ferrosos

Algunos como el cobre, el plomo y el estaño que fueron descubiertos en la antigüedad y otros como el cinc, el aluminio, el cobalto, el níquel, el magnesio… que fueron descubiertos más recientemente.

El uso de estos metales en construcción, material de transporte, bienes eléctricos, electrodomésticos… tienen una gran incidencia en la industria actual.

1) Generalidades

Se clasifican en:

• Metales no ferrosos pesados (cobre, estaño, níquel, cinc, cobalto, plomo, cromo, wolframio)
• Metales no ferrosos ligeros (aluminio, titanio).
• Metales no ferrosos ultraligeros (magnesio, berilio).

En general, todos son resistentes a la oxidación y a la corrosión, se emplean mucho en aleaciones.

2) Cobre

Es de los de mayor utilización, posee apariencia metálica y color pardo-rojizo, conductividad eléctrica elevada y buena conductividad térmica. Densidad = 8,96 g/cm3. Es muy dúctil y maleable, resiste a los agentes atmosféricos.

2.1) Metalurgia del cobre

Los minerales más utilizados son calcopirita, calcosina, cuprita, malaquita y azurita. Se obtienen por:

• Vía seca: se usan minerales con un 15% de cobre.
• Vía húmeda: se usan minerales con un 3% de cobre.

2.1.1) Vía seca

1. Trituración del mineral.
2. Pulverización del mineral. 3) Eliminación de la ganga. 4) Tostación parcial.
3. Formación de la mata.
4. Oxidación de la mata.
5. Refino del cobre bruto. Se hace en:

• Horno de reverbero.
• Refino electrolítico.

2.2) Aleaciones de cobre

• Bronces: cobre+estaño. – Latones: cobre+cinc.
• Cuproaluminios: cobre+aluminio.
• Cuproníqueles: cobre+níquel.
• Alpacas o platas alemanas: cobre+níquel+cinc+estaño

2.3) Aplicaciones del cobre

• Como conductor eléctrico.
• Instalaciones de fontanería. – Calderas.
• Serpentines.
• Industria química.

3) Estaño

Densidad = 7,36 g/cm3. Menor dureza que el cinc y mayor dureza que el plomo, color blanco plateado. A 100oC es muy dúctil y maleable. El estaño existe en 3 formas alotrópicas:

• Estaño blanco rómbico.
• Estaño blanco tetragonal.
• Estaño gris cúbico.

3.1) Metalurgia del estaño

Se puede obtener por 2 procedimientos distintos: – Por reducción pirometalúrgica de la casiterita.

• Por recuperación electrolítica de la hojalata.

3.2) Aplicaciones del estaño

Se utiliza en muchos procesos industriales, para recubrir el acero (hojalata) y en aleaciones: – Bronce: cobre+estaño.

• Metal de soldar: estaño+plomo.
• Metal de imprenta: estaño+plomo+antimonio.
• Aleaciones antifricción (para cojinetes): cobre+antimonio+estaño.
• Aleaciones de bajo punto de fusión: bismuto+cadmio+plomo+estaño

4) Plomo

Color gris azulado, bastante pesado (densidad de 11,35 g/cm3) y blando. Con la humedad se recubre de una capa de carbonato básico de plomo que lo hace muy resistente a los agentes atmosféricos.

4.1) Metalurgia del plomo

Los minerales galena, cerusita, anglesita y minio son los más utilizados. Los procesos para obtenerlos son:

• Tostación.
• Refino electrolítico.

4.2) Aplicaciones del plomo

En grandes cantidades en la fabricación de baterías y en el revestimiento de cables eléctricos. Por ser muy resistente a los agentes atmosféricos se emplea también en tuberías, tanques…

5) Cinc

Color blanquiazul. Densidad de 7,14 g/cm3. Funde a 430oC y hierve a los 907oC.

5.1) Metalurgia del cinc

Se obtiene a partir del sulfuro del óxido y del carbonato.

5.2) Aleaciones de cinc

Entre las aleaciones de cinc, aparte de los latones, el bronce de cinc y las alpacas, podemos citar las calaminas.

5.3) Aplicaciones del cinc

En la fabricación de tejados, canalones, cubos, depósitos…(50%), galvanizado (30%) y el resto en diversas aplicaciones.

6) Aluminio

Se encuentra en la corteza terrestre en minerales como cianita, silimanita, bauxita, diásporo y corindón.

6.1) Metalurgia del aluminio

• Separación de la alúmina a partir de la bauxita. – Reducción de la alúmina.

6.2) Aleaciones de aluminio

Los metales con los que se alean son cobre, cinc, magnesio, manganeso, silicio y otros elementos de aleación.

6.3) Aplicaciones del aluminio

Tiene excelentes propiedades: – Reducida densidad.

• Buena conductividad eléctrica. – Resistencia a la corrosión.
• Elevado poder reflector de la radiación calorífica. – Por su afinidad por el oxígeno.

7) Otros metales

Níquel, cobalto, wolframio, cromo, titanio, magnesio, berilio.

Metales de Construcción

Primero fue la arcilla, la piedra y la madera, con la tecnología posteriormente pasó a utilizarse el vidrio, el acero, el cemento y el hormigón. Hoy día se están incorporando los polímeros, reforzadas de vidrio u otros distintos. La elección de un material adecuado depende, en cada caso, de múltiples factores de tipo físico, químico, mecánico, estético, económico…

1) Introducción

2) Materiales pétreos

Se incluyen las rocas y los materiales granuladas. ### 2.1) Rocas

• Granito para fabricar hormigón.
• Gabro y diorita: se usan como piedras ornamentales.
• Liparita y piedra pómez: se utilizan para conglomerados ligeros. – Areniscas: utilizadas en construcción y pavimentación.
• Calcita: se utiliza en la construcción.
• Pizarra: se emplea para recubrimientos de edificios.
• Mármol: se utiliza con fines ornamentales.

2.2) Materiales granulados

Arena y grava se utiliza en la obra para hacer morteros y hormigones. ### 3) Materiales cerámicos

Hay dos tipos:

• Porosos.
• Impermeables.

3.1) Arcillas cocidas

Son arcillas que contienen una cantidad considerable de óxido de hierro que les confiere un color rojizo.

3.2) Loza

• Cacharrería barnizada.
• Loza común.
• Loza fina.
• Loza para la construcción.

3.3) Materiales refractarios

Ladrillo macizo que soporta altas temperaturas. ### 3.4) Porcelana

Puede ser: – Blanda.

• Dura.

3.5) Gres ### 4) El vidrio

Es un material amorfo transparente o translúcido, duro y frágil a temperatura ambiente. Se obtiene

:
– Arena de cuarzo.
– Caliza.
– Sosa.
4.1) Variedades de vidrio
– Vidrio plano: se obtiene por el método de flotación en baño de estaño. – Vidrio hueco.
– Vidrio colado.
– Vidrio prensado.
– Fibra de vidrio.
4.2) Derivadas del vidrio
– Vidrio de ventana.
– Vidrio armado.
– Vidrio de seguridad. – Vidrio antireflectante.
5) Materiales aglomerantes
        
 Son materiales que amasados con agua tienen la propiedad de fraguar y endurecerse. – Aglomerantes aéreos.
– Aglomerantes hidráulicos.

5.1) Yeso
Se extrae de la piedra de yeso o aljez sometiéndola a un proceso de obtención y trituración. En función de sus propiedades hay diversos tipos:
– Yesonegro.
– Yesoblanco.
– Escayola.
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5.2) La cal aérea

5.3) La cal hidráulica

5.4) Las puzolanas
Son sustancias silíceas que reducidas a polvo y amasadas con cal, originan aglomerantes hidráulicos. Pueden ser naturales y artificiales.
5.5) Cementos
Son materiales pulverulentos que mezclados con agua forman una masa plástica capaz de endurecer en contacto con el aire. Tienen buena resistencia a la compresión.
5.5.1) Morteros de cemento

Mezcla cemento, arena y agua

5.5.2) Hormigón
Mezcla cemento, arena, agua, grava y gravilla. Hay de dos tipos:
– Hormigón armado: varillas de hierro. cuando además del hormigón le metemos – Hormigón pretensado: muy resistente a los esfuerzas de tracción