Materiales no ferrosos 2da parte

Materiales no ferrosos

Estaño:

Extracción del estaño: En la naturaleza se puede hallar en estado nativo, pero generalmente se encuentra en forma de óxido estannoso, el mineral se lo conoce con el nombre de casiterita. Se extrae el mineral de estaño de las minas, el mineral de estaño es triturado y lavado para quitar todas las impurezas, posteriormente se tuesta para oxidar los sulfuros de hierro y cobre.

Se somete a un segundo lavado para eliminar

los restos del sulfato de cobre producidos durante la tostación y se reduce con carbón a 1200ºC en un horno reverbero. Al estaño fundido se lo recoge en la parte inferior y se moldea en bloques conocidos como estaño en lingotes.

El estaño se afina por electrolisis o refundiéndolo a temperatura moderada para separarlo de las impurezas, que permanecen sin fundir. El proceso de electrolisis 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.

Características:

·       El estaño puro tiene un color blanco muy brillante, por debajo de los 13ºC se transforma a menudo en una forma alotrópica conocida como estaño gris.

·         A temperatura ambiente no se oxida, se sulfata.

·         Las lejías y los ácidos le atacan

·         Por debajo de -18ºC empieza a descomponerse y convertirse en un polvo gris. Este proceso se denomina “enfermedad o  peste del estaño”

·         Es blando, dúctil, maleable y es inalterable al aire y a los agentes orgánicos en frio, pero en caliente es frágil y quebradizo

·         Cuando se dobla se oye un crujido denominado “grito del estaño” debido por la fricción de los cristales.

·         Es pesado, conduce la electricidad

·         Tiene plasticidad, resistencia al degaste, resistencia a la corrosión, conductividad calorífica y resistencia a la compresión.

Propiedades: El punto de fusión del estaño es de  231ºC y su punto de ebullición 2.260ºC, su resistividad es de 0.115 ohm.mm(al cuadrado)/m, su densidad de 7,28 kg/dm(al cubo), su resistencia a la tracción es de 4 a 5 kg/mm(al cuadrado), y su alargamiento es de 40%y su dureza Mohs 1,5.

Los principales países productores de estaño en el mundo son: China, Malasia, Indonesia, Peru, Brasil y Bolivia

Aplicaciones: La aplicación del estaño, en estado puro, más importante es formando la hojalata. Pero donde el estaño tiene grandes aplicaciones es como elemento aleado:

·         Con el cobre se obtenían Bronces

·         Se utiliza el estaño aleado con el plomo para soldar al cual se denomina soldadura blanda

·         Con el estaño y el plomo se obtienen materiales antifricción para fabricar cojinetes

·         Aleaciones de bajo punto de fusión:

a)      Darcet (25% Sn, 25% Pb, 50% Bi) se funde a los 97ºC

b)      Cerrolow (8.3% Sn, 22.6%Pb, 44.7%Bi, 5.3Cd, 19.1 In) se funde a los 47ºC

·         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.

·         Se usa en forma de hojalata como capa protectora para recipientes de cobre para fabricar latas y objetos similares, en aleaciones, en soldaduras, en la industria aeroespacial y como ingredientes de algunos insecticidas.

·         Se usa para circuitos eléctricos.

·         Se utiliza en la industria de la cerámica para la fabricación de esmaltes ceramicos.

Aleaciones de estaño y plomo:

El estaño y el plomo forman parte de numerosas e importantes aleaciones en la que muchas veces interviene el antimonio. Las más importantes son:

·         Metal de imprenta

Son las aleaciones que se utilizan para fabricar tipos y maquinas a componer.

·         Plomo duro

Es una aleación de plomo y antimonio (10%). Se emplea para la construcción de juguetes y piezas mecánicas.

·         Aleaciones antifricción

Se emplean para recubrir la superficie de fricción de los cojinetes.

Deben ser lo suficientemente duras para que el contacto tenga lugar en superficies lisas y haya poco rozamiento, pero al mismo tiempo tienen que ser plásticos para que se adapten bien a las inevitables faltas de alineación. Los materiales antifricción están compuesto por: aleación dura inmersos en una masa plástica (blanda) que lo rodea.

Además debe fundir a bajas temperaturas (200ºC-300ºC), para evitar el fenómeno de agarrotamiento o gripado (unión por fusión de los metales en contacto-muñón y cojinete) por calentamiento excesivo, debido al rozamiento.

Las principales aleaciones antifricción son:

a)      A base de plomo: Son las más económicas pero poco resistentes al desgaste. Como elementos endurecidos del plomo se emplean Sb, Sn, Cu, Ni, Mg, etc.

b)      A base de estaño: Se las conoce con el nombre de metal babit. Las características mecánicas son mejores que las anteriores, pero más caras. Los elementos endurecedores son Sb, Cu y Ni.

·         Soldadura blanda

Es una aleación de plomo y estaño con corporaciones de estaño entre el 25 y el 90% dependiendo de los materiales a soldar.

Plomo:

Extracción: El plomo se encuentra distribuido por todo el planeta en forma de galena que es sulfuro de plomo. La extracción de la galena se hace por calcinación de la mena, convirtiéndola en oxido y reduciendo el óxido con coque en altos hornos o en un horno reverbero hasta que parte del sulfuro de plomo se transforma en oxido de plomo y sulfato de plomo. Se elimina el aporte del aire al horno y se eleva la temperatura, reaccionando el sulfuro de plomo original con el sulfato y el óxido de plomo, para formar plomo metálico y dióxido de azufre. La galena contiene otros metales, el plomo es en bruto obtenido en procesos de fundición suele tener impurezas de metales como cobre, cinc, plata y oro.

Características:

·         Es un metal bastante pesado 11,34 kg/dm

·         Tiene un color grisáceo blanco muy brillante cuando está recién cortado, pero pierde este brillo cuando se oxida en presencia de aire húmedo o agua natural. Forma asi una fina capa de carbonato básico que lo auto protege

·         El agua destilada y de lluvia ataca el plomo, formando compuestos solubles muy venenosos

·         Resiste muy bien el ácido clorhídrico y sulfúrico, sin embargo es atacado por el ácido nítrico, los halógenos y el vapor de azufre

·         Es muy blando y maleable

·         Está considerado como buen conductor de calor y la electricidad

·         Su temperatura de fusión es 327ºC

Aplicaciones: Por su cualidad de resistir bien los agentes atmosféricos y químicos tiene multitud de aplicaciones, tanto en estado puro como formando aleaciones. En la actualidad el empleo de plomo de las condiciones de agua y sanitarios está siendo reemplazados por materiales de plásticos (PVC), más económicos y fáciles de instalar.

Las más importantes son:

·         En juguetería: soldaditos de plomo

·         El óxido de plomo (minio) se emplea para impedir las oxidaciones de piezas metálicas

·         A la gasolina normal y súper se le añade plomo disuelto con objeto de mejorar el rendimiento.

·         En la industria, el plomo resulta ideal como elemento de protección contra los rayos x (en medicina) y otras radiaciones en centrales nucleares.

Propiedades: Su densidad es de 11,340 kg/dm(al cubo) su punto de fusión es de 327ºC y su punto de ebullición es de  1749ºC, su resistencia a l atracción es de 12 kg/cm (al cuadrado) y su dureza Mohs es de 1,5

  

CINC: o ZINC

 Extracción del cinc: La extracción de este metal se efectúa a partir de dos grupos principales de minerales:

·         Calamina (carbonato y silicato de cinc) 

·         Blenda (mezcla de sulfuro de cinc y sulfuro de plomo), que contiene entre 40% y 50% de cinc.

El mineral de cinc se lo mezcla con una pequeña cantidad de aceite, lavándolas con agua; de esta manera las partículas que tienen superficies lustrosas, como los sulfuros, son mojados por el aceite y flotan encima del líquido mientras que las materias terreas se posan en el fondo.

Cuando se ha conseguido la concentración de la primera materia se procede a su calcinación para convertir el mineral concentrados en óxido de cinc. La calamina se calcina con facilidad en los hornos reverberos.

 Luego pasa por una serie de procedimientos:

Tostación: La tostación del concentrado se realiza en tres hornos, del tipo denominado de leche fluido cuya capacidades de tostación son de 300, 400 y 850 toneladas diarias de concentrados. El concentrado se tuesta con el aire, formándose óxido de cinc (calcine), y dióxido de azufre gaseoso, que se transforma luego en ácido sulfúrico una vez enfriado y purificado el gas que sale de los hornos de tostación.

Lixiviación: El zinc y otros metales contenidos en la calcine se disuelve en ácido sulfúrico diluido, en dos etapas de lixiviación:

Lixiviación neutra: se disuelve la mayor parte de la calcine. Mediante la utilización de espesadores se  separan los sólidos no disueltos de la disolución de sulfato de cinc. La disolución clarificada se envía a la etapa de purificación, mientras que los sólidos no disueltos se someten a la etapa de lixiviación acida.

Lixiviación acida: se realiza a una temperatura próxima a la de ebullición. Se disuelven todos los metales excepto el plomo, calcio y sílice. La disolución así obtenida se somete a un proceso de hidrolisis, tras el que se forma un sulfato básico de hierro insoluble llamado jarosita, que en unión de los metales no disueltos  en esta segunda etapa constituyen el residuo final del proceso que después de una decantación en espesadores y posterior filtración, es enviado por bombeo a la balsa de residuos.

Purificación: La disolución de sulfato de zinc procedentes de la etapa de lixiviación neutra se trata mediante un proceso continuo realizado en dos etapas, para eliminar otros materiales disueltos (cobre, cadmio o cobalto). Una vez realizada la filtración, la disolución de sulfato de zinc se enfría mediantes torres de refrigeración y se bombea al tanque de almacenamiento de electrolito.

Electrolisis: Se produce el paso de una corriente eléctrica a través de la disolución purificada de sulfato de cinc, organizándose el cinc metálico puro, que se deposita sobre láminas de cinc resultantes se arrancan automáticamente y son transportadas para su fusión y colada

Fusión y colada: Las láminas de zinc producidas por electrolisis son fundidas en hornos de inducción eléctrica. Una vez fundido el cinc, se envía a las máquinas de colada con el objeto de producir diversas formas comerciales de lingote que requiere el mercado. En el mismo departamento existen varios hornos en el que el cinc se combina con otros metales para producir aleaciones para fundición a presión, colada por gravedad, galvanización, laminación y otros.

Los principales yacimientos se encuentran en Canadá, Rusia, Australia y Perú es el 23º elemento más abundante en la tierra.

Características:

·         Presenta una buena resistencia a la oxidación y corrosión en el aire, pero su resistencia a la corrosión frente a ácidos y sales es muy reducida. 

·         Posee un coeficiente de dilatación térmica muy grande. Es el que tiene mayor coeficiente de entre todos los metales.

·         A temperatura ambiente es frágil y quebradizo, pero entre 100º y 180ºC es muy maleable.

·         Es de color entre blanco azulado y gris plateado.

Aplicaciones: Las formas comerciales del cinc sin alear con chapas, tubos y alambres. Ej: el recubrimiento de las pilas es de cinc, los canalones de cinc.

Aleaciones de cinc:

El cinc se lo utiliza en la industria en diferentes aplicaciones, tanto puro como aleada con diferentes metales.

*En los latones que son aleaciones de cobre y cinc. Si además hay otros elementos, se denominan latones especiales.

a)      Latones ordinarios: Las proporciones de cinc pueden variar entre el 30% y 55%. Se emplean para tornillería y piezas de maquinarias.

b)      Latones especiales: Dependiendo del elemento adicional, recibe distintos nombres, siendo más adecuadas para una aplicación que para otra.

·         Latones al manganeso: para piezas moldeadas y forjadas

·         Latones al plomo: para piezas pequeñas. El plomo facilita la maquinabilidad

·         Latones al hierro-ferromanganeso: Son muy tenaces y resistentes a la corrosión. Se emplean para hélices de barcos, turbinas, etc.

·         Latones para soldaduras fuertes

*También se produce las alpacas que están compuestas por cobre, níquel, cinc y estaño. Se conocen también con el nombre de plata Meneses o plata alemana. El níquel le da un color blanco argentado. Se emplean en instrumentos de dibujo, estuches de reloj, cubiertos de mesa y joyería barata.

*También el bronce al cinc que se utiliza como objetos de arte.

Una aleación muy utilizada es la de ZAMAK, formada por 14% Al y 1% Cu. Se emplea para la obtención de piezas moldeadas de gran precisión (+- 0,02 mm) y de gran calidad superficial, por lo que no es necesaria una mecanización posterior con arranque de viruta. Esta aleación es muy empleada para recubrir chapas de hierro y de acero contra la corrosión, mediante técnicas denominadas metalizado y galvanizado

Metalizado: Es un método de recubrimiento protector de su superficies metálicas, que consiste en proyectar, con una pistola eléctrica adecuada, un metal vaporizado (generalmente cinc, plomo o aluminio) sobre la superficie a proteger. Ej: Las pintura metalizadas.

Galvanizado: Consiste en introducir la pieza de hierro o acero en un baño de cinc fundido sacándola posteriormente. El cinc se adhiere al acero y cuando se enfría forma cristales que dan el aspecto de áreas diferenciadas. Ej: la tela metálica con sus postes, así como las farolas, se construyen en acero galvanizado.

Propiedades:

Su punto de fusión es de 419ºC y su punto de ebullición es de 906ºC, su densidad 7,14 kg/dm (al cubo), su resistencia a la tracción: en piezas forjadas es de 3 kg/mm(al cuadrado) y en piezas forjadas es de 20 kg/mm( al cuadrado) y su dureza mohs es de 2,5

Actividad obligatoria

1-Realizar el diagrama de fujo los 3 materiales expuesto (Estaño,Plomo,zinc) indicado los procesos desde su mineria hasta hasta sus aplicaciones

El trabajo se realiza en grupo y se lo envia al direccion de correo del administrado del blog

• El trabajo debe ser realizado en un archivo Word o Power Point 

2- En los comentarios dejar alguna pagina de interes sobre el material trabajado