LOS MATERIALES METÁLICOS NO FÉRRICOS

INTRODUCCIÓN Las aleaciones de hierro cubren la mayor parte de las necesidades como material estructural, para la fabricación de máquinas y herramientas, envolventes o carcasas, útiles y recipientes de todo tipo, alambres, tubos, etc. No obstante, cuando se requieren propiedades específicas para aplicaciones concretas tales como: •alta conductividad eléctrica o térmica.•bajo peso.•resistencia a la oxidación y corrosión.•facilidad de conformación.•resistencia a altas temperaturas.•aspecto decorativo

será necesario recurrir a otros metales que, debido a la baja concentración de sus menas, el elevado consumo de energía (muchos se obtienen por vía electrolítica) y su menor demanda, resultan menos económicos que las aleaciones de hierro.

CLASIFICACIÓN DE METALES NO FÉRRICOS Se clasifican según su peso en tres grandes grupos:

•Pesados: son aquellos cuya densidad es superior a 5gr/cm3. La mayor parte de los metales de uso industrial pertenecen a este grupo: cobre, plomo, cinc, estaño, cromo, níquel, cobalto, wolframio y mercurio.

•Ligeros: su densidad está comprendida entre 2 y 5gr/cm3. Pertenecen a este grupo el aluminio (2,7gr/cm3) y el titanio (4,51gr/cm3).

•Ultraligeros: su densidad es inferior a 2gr/cm3. Pertenecen a este grupo el magnesio (1,74gr/cm3) y el berilio (1,85gr/cm3)

EL COBRE: UN METAL CONDUCTOR

Estado natural. El cobre es un metal de moderada abundancia en la naturaleza. Normalmente se encuentra agregado a otros metales como: oro, plata, bismuto y plomo. Es más improbable encontrarlo en estado nativo, en forma de pequeñas partículas en rocas. Sus minerales más importantes son los sulfurados, que continen siempre hierro en gran proporción:

•Calcopirita (CuFeS2). Es el más importante porque está muy extendido.•Calcosinita (Cu2S).•Cuprita (Cu2O)•Malaquita (CuCO3 . Cu(OH)2)

Obtención.

En primer lugar, el mineral se somete a procesos de enriquecimiento o concentración:

1.- Trituración: el material se tritura y se hace pasar por una criba. Los trozos grandes se vuelven a triturar.

2.- Pulverización: se muele el material hasta reducirlo a polvo fino, mediante unas bolas de acero que giran.

3.- Eliminación de la ganga: el material molido se introduce en un recipiente con agua y se agita para eliminar la ganga (rocas y tierra pulverizada) por diferencia de densidades.

A continuación se pueden aplicar dos métodos para obtener el cobre metálico:•Por vía seca: cuando el mineral, una vez concentrado, tiene un contenido en cobre superior al 10-15%. Es el mas utilizado.•Por vía húmeda: para minerales muy pobres (cu < 10%)

Procedimiento por vía seca.

1.- Tostación parcial: con cantidad insuficiente de aire. Se elimina S y se oxida parcialmente el Fe. Se forma una masa constituida por óxido de Fe, sulfuros de Fe y Cu y ganga.

2.- Formación de la mata: se funde la masa por encima de 1100 ºC. Se oxida casi todo el Fe y se combina con la sílice y la cal de la ganga para formar escoria, constituida por silicatos complejos de Fe y Ca. Se forman dos capas: la superior, formada por la escoria y la inferior que es la mata (Cu 25-45%), formada por sulfuro de Cu y residuos de sulfuro de Fe.

3.- Oxidación de la mata: la mata fundida se vierte en un convertidor y se insufla aire. El S y el Fe se oxidan. Se separan los óxidos volátiles y el óxido de Fe forma escoria con la sílice. El proceso acaba cuando comienza a oxidarse el Cu. Se obtiene Cu al 93% con impurezas de Fe, S, Pb, Zn, Ni y metales preciosos.

4.- Refino del cobre bruto: para obtener Cu al 99,95%. Puede hacerse mediante:

•Un horno de reverbero: se funde el Cu impuro en atmósfera oxidante para eliminar impurezas más afines por el O que el Cu. Después se utiliza el gas producido por un hidrocarburo para reducir el óxido de Cu que se haya podido formar.

•Por vía electrolítica: los lingotes de Cu impuro se colocan como ánodos de una cuba electrolítica que contiene una disolución de sulfato de cobre. Los cátodos son láminas de Cu puro recubierto de grafito. Aplicando una tensión adecuada ánodo-cátodo, el Cu de la disolución migra hacia los cátodos, donde se deposita prácticamente puro y el Cu de los ánodos impuros va pasando poco a poco a la disolución. Cuando se consumen los ánodos el proceso de refino ha concluido.

OBTENCIÓN DELCOBRE

En cuanto a las impurezas, se dan dos casos:•Los metales menos nobles (cinc, hierro, etc) pasan a la disolución.•Los metales nobles (plata, oro, platino..) no se disuelven y se depositan junto con las impurezas no metálicas en el fondo de la cuba donde forman los llamados barros anódicos. Después pueden recuperarse esos metales.

Procedimiento por vía húmeda

En este caso, el mineral concentrado y triturado se disuelve con ácido sulfúrico diluido y sulfato de hierro. El cobre pasa a sulfato. Añadiendo hierro a la disolución, precipita cobre:

CuSO4 + Fe FeSO4 + Cu

A continuación, debe refinarse el cobre obtenido, que es impuro, por vía electrolítica.

Propiedades.•Color pardo rojizo y brillo metálico.•Conductividades eléctrica y térmica muy elevadas.•Blando, muy dúctil y maleable.•Pesado: 8,96 gr/cm3.•Punto de fusión: 1083 ºC.•Resistente a la oxidación y corrosión de agentes atmosféricos y algunos compuestos químicos de uso industrial.Aplicaciones.Por su elevada conductividad eléctrica y su ductilidad, se utiliza para fabricar hilos conductores y bobinados.

Por su resistencia a la oxidación y corrosión (aunque es atacado por los ácidos sulfúrico, nítrico y clorhídrico) y su elevada conductividad térmica; para piezas de fontanería, tuberías y calderas, equipos de refrigeración, intercambiadores de calor, etc..

Aleaciones de cobre. Las más importantes son:•Bronces: aleaciones Cu, Sn y otros elementos, que conservan la resistencia a la oxidación y corrosión de ambos, pero son más duras y resistentes. Tienen buena resistencia al desgaste y con Pb adquieren cualidades autolubricantes que les confiere un coeficiente de rozamiento bajo. Se utilizan para la fabricación de elementos de máquinas (cojinetes, engranajes, correderas…), válvulas, campanas, chapas, alambres, etc.•Latones: aleaciones cobre-cinc susceptibles de gran brillo y pulimento. Más resistencia y dureza que el cobre y soporta mejor la acción oxidante del agua y el vapor Se utiliza para: ferretería, bisutería, instrumentos musicales, tubos, intercambiadores de calor (radiadores de automóvil)….•Alpacas: compuestas por Cu, Ni, Zn y Sn. Por su aspecto estético plateado y su resistencia a la corrosión, se emplean en joyería y bisutería, objetos decorativos, cubiertos, equipos quirúrgicos y dentales….

•Cuproaluminios: aleaciones de Cu y Al de mayor dureza, resistencia mecánica y resistencia a la corrosión que el Cu. Son especialmente resistentes a la acción del agua del mar, empleándose en la fabricación de aletas de hélices y turbinas, piezas de bombas, tubos de condensadores…..•Cuproníqueles: aleaciones de Cu y Ni en proporciones elevadas. Por su elevada resistencia a la corrosión y aspecto estético, se emplean en la fabricación de monedas.

EL ESTAÑO: UN METAL BLANDOEstado natural. El estaño es un metal muy escaso en la corteza terrestre. Ocupa 1 parte por cada 100.000 del total. En la naturaleza se encuentra concentrado en forma de minerales. El más importante es la casiterita, que contiene SnO2. El contenido en Sn es muy pobre, siendo necesario tratar 1 tonelada de mineral para conseguir 200 gr de metal puro. Presenta tres estados alotrópicos. Dos de ellos son cristalinos (sólidos), mientras que el otro, estable por debajo de 13,2ºC se presenta en forma de polvo (estaño gris), por lo que, a temperaturas bajas el estaño se convierte en polvo.

Obtención.•En primer lugar, el mineral se concentra mediante lavado, trituración y separación de la ganga por flotación•Si es necesario, se somete a un proceso de tostación para eliminar los sulfuros que pueda contener.

•A continuación se reduce el óxido con carbón de coque en un horno de reverbero. El estaño fundido se recoge en el fondo y se moldea en bloques.•Por último se refina mediante un proceso electrolítico, utilizando como ánodo el estaño impuro y como cátodo láminas de estaño puro.•También se puede obtener mediante un proceso de reciclado de la hojalata. Para ello se introduce en una disolución de hidróxido de sodio. El estaño se disuelve y luego se hace precipitar mediante un proceso electrolítico.

Propiedades.•Color blanco plateado y brillo metálico.•Muy escaso.•Blando, dúctil y maleable en frío, pero quebradizo en caliente.•Densidad: 7,28 gr/cm3.•Punto de fusión: 231 ºC.•Resistente a la oxidación a temperatura ambiente y a los compuestos orgánicos, pero es atacado por los ácidos fuertes.

•Se descompone a tas bajas (peste del estaño)•Cuando se rompe, el roce de los cristales emite un ruido crepitante característico (grito del estaño).

Aplicaciones.•En estado puro se emplea para cubrir acero (hojalata). También en otro tiempo se uso para fabricar papel de estaño.•Aleado con cobre, para bronce.•Aleado con plomo, para soldaduras blandas (metal de soldar)•Aleado con plomo y antimonio, para tipos y máquinas de componer (metal de imprenta)•Aleado con cobre, antimonio y plomo, para cojinetes (aleaciones antifricción)•Aleado con titanio, en la industria aeroespacial.•Aleado con otros componentes, para la fabricación de fusibles (aleaciones de bajo punto de fusión)

EL PLOMO: UN METAL PESADOEstado natural.

El plomo es un metal muy escaso en la corteza terrestre. Ocupa 16 partes por cada millón del total. En la naturaleza se encuentra concentrado en forma de minerales. El más importante es la galena, que contiene PbS y cantidades pequeñas de cobre, oro plata, etc.

Obtención.•En primer lugar, el mineral se concentra mediante lavado, trituración y separación de la ganga por flotación•A continuación, se somete a un proceso de tostación con sílice y caliza, para eliminar azufre y convertir el sulfuro en óxido.•Después, el óxido se reduce en un horno alto con carbón de coque y piedra caliza. (plomo de obra)

•Por último se refina por vía electrolítica para separar las impurezas de cobre, estaño, arsénico, antimonio, bismuto y plata.

Propiedades.•Color gris azulado brillante cuando se corta.•Muy escaso.•Muy blando. Frágil (se rompe fácilmente en cubitos)•Densidad: 11,34 gr/cm3.•Punto de fusión: 327 ºC.•Muy resistente a agentes atmosféricos y a ácidos fuertes (como el sulfúrico), pero es atacado por los ácidos orgánicos. Con la humedad se recubre de una capa de carbonato que lo protege.•Gran poder absorbente de las radiaciones. (rayos X).•Tóxico y contaminante.

Aplicaciones.

En muchas de sus aplicaciones está siendo sustituido por otros materiales.. Por su resistencia a la humedad fue muy empleado en la fabricación de tuberías sanitarias, tanques, depósitos, revestimiento de cables submarinos, etc. También, el tetraetilo de plomo se ha empleado durante mucho tiempo, como antidetonante de las gasolinas.•Se emplea para la fabricación de baterías.•Como blindaje protector contra las radiaciones en centrales nucleares, aparatos clínicos, etc.•Aleado con Sn, para soldaduras blandas.•Aleado con Sn y Sb, metal de imprenta.•Con Sn, Cu y Sb, metal antifricción para cojinetes, bielas, árboles de levas.•Algunos compuestos de plomo se usan en pinturas y pigmentos protectores de la oxidación, como el minio (Pb3O4)

EL CINC: UN METAL PROTECTOREstado natural. El cinc no se encuentra libre en la naturaleza, sino formando parte de distintos minerales, entre los que destaca la blenda, que es básicamente sulfuro de cinc (ZnS), con una proporción de cinc superior al 50%. Tambien se encuentra en forma de óxidos (cincita ZnO) y carbonato (smithsonita ZnCO3)

Obtención.•En primer lugar, el mineral se somete a procesos de concentración y separación de la mena.•Los carbonatos se calcinan (sin oxígeno) y los sulfuros se tuestan (con oxigeno). Se obtiene el óxido (ZnO).•Después, el óxido se reduce en un horno eléctrico.•Por último se separa de las impurezas de hierro, arsénico, cadmio y plomo mediante destilación, aprovechando que su temperatura de ebullición es baja (907 ºC).

•También puede obtenerse por vía húmeda, disolviendo el óxido con ácido sulfúrico para que pase a sulfato. Se trata la disolución con cal y polvo de cinc para eliminar impurezas y luego se hace precipitar por vía electrolítica, recuperándose el ácido.

Propiedades.•Color blanco azulado.•Blando. Resistencia mecánica baja. Frágil a tª ambiente y muy maleable entre 120 y 150ºC.•Densidad: 7,14 gr/cm3.•Puntos de fusión y ebullición: 419 ºC y 907ºC respectivamente.•Resiste la oxidación y corrosión atmosférica por formación de capa protectora de óxido o carbonato, pero no resiste la acción de los ácidos ni otros agentes químicos.•Elevado coeficiente de dilatación.

Aplicaciones.

Una parte importante del cinc, se emplea como capa protectora de hierros y aceros (galvanizado)•En otro tiempo fue muy utilizado para chapas de tejados, tubos, canalones, cubos y depósitos de agua.•Placas y vainas de pilas secas.•Aleado con Cu para latón.•Aleado con cu, Ni y Sn para alpacas o platas alemanas.•El bronce al cinc (Cu – Sn – Zn) se emplea en bisutería y objetos decorativos.•Las calaminas (Zn – Al – Cu – Mg) se utilizan para la fabricación por moldeo de gran cantidad de piezas con mucha precisión y calidad superficial: manivelas de elevación de cristales, manillas de puertas de automóviles, etc

EL ALUMINIO: UN METAL LIGEROEstado natural.

El aluminio es uno de los principales componentes de la corteza terrestre, con más del 8% en peso y solo superado por el silicio. Gran parte de las rocas que vemos, son silicatos de aluminio y otros componentes. A pesar de su abundancia, en la naturaleza no se encuentra libre, sino en forma del alúmina (Al2O3)

Debido a la afinidad del aluminio por el oxígeno es muy difícil de reducir para obtener el aluminio puro, por tanto su metalurgia será muy complicada.

La alúmina se encuentra en diversos minerales (cianita, silimanita, diásporo, bauxita y corindón). No obstante, a nivel metalúrgico, el más importante es la bauxita, que es un óxido hidratado de aluminio mezclado con óxido de hierro y otros materiales. Puede contener hasta un 65% de riqueza.

Obtención. La obtención del aluminio es un proceso muy complejo que consta de dos fases:1.- Obtención de la alúmina a partir de la bauxita.2.- Reducción de la alúmina.

1.- Separación de la alúmina (Método Bayer).•En primer lugar se concentra el mineral mediante trituración, molienda y separación de la ganga.•A continuación la bauxita se disuelve con sosa caústica a alta presión.

Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2OLa formación del aluminato de sodio se ve favorecido por dos factores: la temperatura y la concentración de sosa caústica.

•Las impurezas insolubles, se separan del aluminato de sodio por filtración y flotación.

•A continuación se reduce la tª y la concentración de sosa. Así se reduce la solubilidad y vuelve a precipitar de nuevo el hidrato de alúmina Al(OH)3

•El hidrato de alúmina se somete a un proceso de calcinación para obtener la alúmina deshidratada Al2O3.

2.- Reducción de la alúmina.

•La alúmina se disuelve con criolita fundida (Na3AlF6), que protege el baño de la oxidación.•La electrólisis se realiza a 1.000ºC en una cuba de acero (cátodo) que contiene unos bloques de carbón (ánodo).•El aluminio fundido al 99,5%, precipita en el fondo de la cuba, de donde se extrae. El oxígeno se elimina como CO y CO2.

Se supone que la reacción que tiene lugar es:

2 Al2O3 + 3 C 4 Al + 3 CO2

OBTENCIÓN DE LA ALÚMINA

ELECTRÓLISIS DE LA

ALÚMINA

•Si se desea aluminio con una pureza superior al 99,5%, será necesario un nuevo afino por vía electrolítica.

En la reducción de la alúmina se consume mucha energía eléctrica (17.000 a 24.000 Kw.h por cada tonelada de aluminio obtenido). Se utilizan voltajes de 4,9V y corrientes de 100.000A.

Propiedades.•Color blanco plateado.•Blando. Resistencia mecánica moderada. Gran ductilidad y maleabilidad.•Densidad: 2,7 gr/cm3. (ligero)•Punto de fusión: 660ºC.•Elevadas conductividades eléctrica y térmica.•Gran poder reflector de la radiación calorífica.•Fácil de conformar por moldeo, pero difícil de soldar (por la capa protectora de óxido) y mecanizar (porque se adhiere al filo de corte)

•La capa de óxido que lo cubre es impenetrable y le protege al agua, vapor de agua y muchos reactivos químicos.•Muy abundante pero de metalurgia cara.

Aplicaciones.•Líneas eléctricas de alta tensión.•En polvo, para reducir óxidos de otros metales (aluminotermia).•Chapas y láminas de hasta 0,4m de espesor (papel de aluminio.•Utensilios y baterías de cocina•Carpintería metálica para interiores e intemperie.•Pinturas reflectantes para depósitos de líquidos inflamables.•Depósitos y latas de bebida.•Industria aeronáutica deportiva, automovilística y ferroviaria.

Debido a sus bajas propiedades mecánicas, se alea con otros elementos:•Sus aleaciones con Cu (duraluminios) se emplean para fabricar piezas de altas prestaciones mecánicas y baja densidad: piezas para aviones, llantas de vehículos…•Sus aleaciones con Mg (aleaciones ultraligeras) son muy ligeras y resistentes mecánicamente y a la corrosión: se emplean en estructuras de barcos, aviones, bicis…•Sus aleaciones con silicio (aleación inyectable) son muy fluidas: se fabrican por moldeo piezas de geometría complicada: cárteres de vehículos, radiadores, pistones, culatas, llantas…•La aleación con níquel y cobalto (Alnico) se usa para fabricar imanes permanentes.

EL TITANIO: UN METAL RESISTENTEEstado natural. El titanio se encuentra en casi todas las rocas de origen volcánico que contienen hierro. Ocupa el lugar noveno en abundancia en la corteza terrestre, pero no se encuentra en estado puro. Sus minerales más comunes son el rutilo (TiO2) y la ilmenita (FeTiO3).

Obtención. El proceso de obtención es muy complejo, lo que encarece bastante este material. Se utiliza el llamado proceso de Kroll.•Una vez triturado el mineral, si no es un óxido se llevan a cabo complejos procesos fisico-químicos para transformarlo en TiO2.•A continuación el óxido se calienta al rojo con carbón y se trata con cloro. Se transforma en tetracloruro de titanio (TiCl4)•El TiCl4 se reduce con Mg en atmósfera inerte de argón o helio en un horno a 800ºC

TiCl4 + 2 Mg 2 MgCl2 + Ti

•El titanio obtenido se calienta en un horno eléctrico a 1.000ºC y se le añaden fundentes para purificarlo.

Propiedades.•Color blanco plateado.•Alta resistencia mecánica y dureza incluso a Tas altas (400ºC)•Densidad: 4,5 gr/cm3 (ligero).•Punto de fusión: 1.660 ºC•Alta resistencia a la oxidación y corrosión incluso en caliente.•Buena afinidad con otros elementos como el oxígeno y no provoca rechazo en el cuerpo humano.•Abundante, pero de metalurgia cara y complicada.

Aplicaciones del titanio y sus aleaciones. Casi siempre se emplea aleado con Fe, Va, Al, C, Cr, Mo….•Industria aeronáutica y aeroespacial: aviones, capsulas espaciales, lanzaderas, satélites, etc.•Aletas de turbina y otros componentes que trabajan en ambientes agresivos y a Tas elevadas.•Herramientas de corte, muelas afilado, hileras de extrusión…•Aceros especiales e inoxidables.•Depósitos de agua salada, plantas potabilizadoras, piezas de barcos.•Prótesis de huesos y dientes.•Pinturas antioxidantes (en polvo).•Desoxidante y desnitrogenante en metalurgia (agente reductor).•Estructuras ligeras resistentes a la oxidación: para edificios, bicicletas, vehículos, carcasas de relojes, etc.

APLICACIONES DEL TITANIO

Avión supersónico

EL MAGNESIO: UN METAL ULTRALIGEROEstado natural. El magnesio ocupa el lugar octavo en abundancia en la corteza terrestre (2,09%). Se presenta combinado con otros elementos formando minerales, como la dolomita y la magnesita (que son carbonatos de Ca y Mg y Mg respectivamente) y la carnalita, que contiene cloruro de magnesio hidratado, el cual se haya también disuelto en el agua del mar y de los lagos salinos.

Obtención. Principalmente se extrae del cloruro de magnesio.•El cloruro del magnesio deshidratado y fundido se trata con cloruro de sodio o de potasio y se somete a electrólisis en un recipiente metálico que actúa de cátodo. El ánodo es una barra de grafito. El Mg sube a la superficie al tener menor densidad que la mezcla de sales fundidas. Despues se retira con una cuchara y se vierte en moldes.

•También puede obtenerse a partir de óxidos, carbonatos o silicatos en un horno eléctrico añadiendo fundentes y agentes reductores del oxígeno (carbón, ferrosilicio, etc).

Propiedades.•Color blanco plateado.•Blando, maleable pero poco dúctil, moderada resistencia mecánica, pero elevada en relación a su peso, bajo módulo elástico.•Densidad: 1,74 gr/cm3 (ultraligero).•Punto de fusión 650ºC.•Inalterable al aire seco, pero no a la humedad.•Gran afinidad con el oxígeno, con el que, finamente pulverizado, reacciona rápidamente con gran desprendimiento de luz y calor.•Abundante, pero de metalurgia complicada.

Aplicaciones del magnesio y sus aleaciones.

•Productos pirotécnicos, bombas incendiarias, señales luminosas. En otro tiempo para flashes de fotografía deshechables.•Agente reductor de otros metales (desoxidante y desulfurante).•Las aleaciones ultraligeras con aluminio y cinc se usan en la industria aeronáutica y automovilística para fabricar componentes de poco peso, también para bicicletas y motocicletas de competición.•Ya que no produce chispa cuando es golpeado, se usa para fabricar vagonetas para transporte de explosivos.

EL BERILIO: UN METAL DUROEstado natural. Es un metal bastante escaso en la corteza terrestre y difícil de aislar, ya que casi siempre está acompañado en sus minerales del aluminio. El principal mineral es el óxido (berilia)

Propiedades.•Color gris acerado.•Frágil, aunque completamente puro es maleable. Su resistencia en relación a su peso es muy elevada .•Densidad: 1,85 gr/cm3 (ultraligero).•Punto de fusión 1.287ºC.•Se oxida al aire formando una capa protectora de óxido dura e impenetrable, capaz de rayar al vídrio.•Bajo coeficiente de dilatación.•Buen conductor eléctrico, no produce chispas y resiste bien la acción de los campos magnéticos.•Emite muchos neutrones si se bombardea con partículas

•Los rayos X lo atraviesan fácilmente•Raro y escaso.

Aplicaciones del berilio y sus aleaciones.•Principalmente se usa como aleante de otros metales a los que proporciona gran dureza y resistencia a la corrosión. Por cementación de otros metales con berilio, se consiguen durezas superficiales extraordinarias.•Por su ligereza y bajo coeficiente de dilatación se emplea en la fabricación de piezas de aviones, incluso supersónicos.•Como es atravesado fácilmente por los rayos X, se usa para filtrar los electrones dispersos y reflejados en de tubos de rayos x, equipos láser, ordenadores, televisión y como conductor para el transporte de señales electrónicas.•En reactores nucleares como moderador y fuente de neutrones.

EL NIQUEL: UN METAL INOXIDABLEEstado natural. Se encuentra en la naturaleza en forma de sulfuros y arseniuros que casi siempre contienen cobre y otras impurezas. De escasa abundancia, en la corteza terrestre ocupa el lugar 22.

Obtención.•Trituración, molienda y separación por flotación de las menas de arseniuros y sulfuros.•Tostación para obtener la mata de óxido de níquel.•Reducción del óxido con carbón. Se obtiene el níquel con impurezas de hierro, cobalto y cobre.•Afino electrolítico empleando ánodos de níquel impuro y cátodos de níquel puro.

Propiedades.•Color blanco brillante que, pulimentado. Adquiere aspecto decorativo.•Duro, tenáz, dúctil y maleable, resistencia mecánica y al desgaste elevadas. Conserva las propiedades mecánicas a temperatura elevada.•Densidad: 8,9 gr/cm3 .•Punto de fusión 1.453ºC.•Elevada resistencia a la corrosión y a muchos reactivos químicos, incluso en caliente.•Magnético y de moderada resistividad.•Coeficiente de dilatación bajo.•De metalurgia complicada y baja concentración de sus menas..

Aplicaciones del niquel y sus aleaciones.•Instrumentos utilizados en cirugía, laboratorio, cocina e industria química.•Recubrimiento electrolítico de otros metales (niquelado), confiriendo resistencia a la corrosión y aspecto decorativo.•Fabricación de aceros inoxidables y bronces al niquel (alpacas).•Aleaciones para motores de aviación y turbinas de gas.•Con cromo (nicrom), para resistencias eléctricas.•Con cobre (constantán), para resistencias eléctricas y termopares.•Con hierro (permalloy), para bobinas de inducción.•Con hierro y cromo (invar), se usa para fabricar instrumentos de precisión tales como relojes y termostatos debido a que tiene un coeficiente de dilatación nulo.

EL COBALTO: UN METAL MAGNÉTICOEstado natural. Ocupa el lugar 30 entre los elementos de la corteza terrestre en abundancia. Se encuentra en forma de arseniuro (esmaltita) y sulfoarseniuro (cobaltina), principalmente.

Obtención.Se somete el mineral a procesos de concentración y se transforma en óxido.A continuación el el óxido se reduce con hidrógeno o por aluminotermina, o bien mediante un proceso electrolítico.

Propiedades.•Color blanco plateado.•Densidad: 8,6 gr/cm3 .•Punto de fusión 1.495ºC.

•Duro, tenaz, de propiedades muy parecidas al níquel.•Magnético.•Inalterable al agua y al aire.•De metalurgia muy compleja.

Aplicaciones.•Recubrimiento de otros metales.•Instrumental quirúrgico.•Aceros de corte rápido y metales duros para herramientas de corte (por ejemplo como aleante en el carburo de wolframio).•Aleaciones refractarias, superaleaciones para trabajos en condiciones extremas (por ejemplo para turbinas de aviones).•Aleaciones magnética (aceros al cobalto)

EL WOLFRAMIO: UN METAL INFUSIBLEEstado natural. Es un metal escaso en la corteza terrestre (ocupa el lugar 57 en abundancia), que no se encuentra libre en la naturaleza, sino combinado con otros metales formando minerales como la wolframita. Este compuesto de W, fe y Mn se usa como mena del wolframio.

Obtención.•Procesos de concentración y separación de la mena.•Fusión de la wolframita con carbonato de sodio.•La sal soluble obtenida se trata con ácido clorhídrico. Se obtiene el óxido de wolframio (WO3)..•El óxido se reduce mediante una corriente de hidrógeno en un horno eléctrico.

Propiedades.•Color blanco plateado.•Densidad: 19,5 gr/cm3 (muy pesado).

•Punto de fusión 3.410ºC. (refractario)•Muy duro y resistente y difícil de mecanizar. Aunque es dúctil y maleable, impuro es frágil. Para obtener hilos finos son necesarias hileras de diamante.•Resiste temperaturas elevadas, aunque se oxida fácilmente.•También resiste la acción de muchos reactivos químicos, pero es atacado por el cloro.•Buena conductividad eléctrica..

Aplicaciones.•Se utiliza para fabricar filamentos de lámparas incandescentes, resistencias de hornos eléctricos, electrodos para soldadura, bujías, contactos eléctricos, placas para tubos de rayos X….•Como aleante de aceros duros y resistentes a altas tas para herramientas de corte (aceros de corte rápido).•El carburo de wolframio (dureza 9,7 en la escala Mohs) se emplea para herramientas de corte y matrices para trabajos en caliente (widia y estelita).

EL CROMO: UN METAL DUROEstado natural. Ocupa el lugar 21 entre los elementos de la corteza terrestre en abundancia. No se encuentra libre en la naturaleza, sino formando parte de minerales. El más común es la cromita, que es un óxido de hierro y cromo.

Obtención. Después de someter el mineral a procesos de concentración y separación de la mena, hay tres procedimientos.1.Reducción de la cromita por tostación con aluminio en polvo. Se obtiene ferrocromo (cromo con impurezas de hierro.2.Reducción del óxido de hierro y cromo con carbón. Se obtienen aleaciones de cromo y hierro.3.Electrólisis del óxido de hierro y cromo. Se obtiene cromo puro.

Propiedades.•Color blanco grisáceo.•Densidad: 7,1 gr/cm3 .•Punto de fusión 1.903ºC. (elevado)•Muy duro y frágil, aunque maleable por encima de 500ºC.•Muy resistente a la oxidación y corrosión y conserva sus propiedades a temperaturas elevadas.•Aspecto estético y resistencia al desgaste•Sus menas tienen una concentración muy baja.

Aplicaciones.•Recubrimiento electrolítico (cromado) de otros metales.•Aceros inoxidables.•Metales duros para herramientas de corte y trabajos en caliente (Widia y estelita)•Aceros al cromo para herramientas de mano, cubiertos, candados, herramientas de corte, cigüeñales, rodamientos elementos de máquinas y blindajes.

EL MERCURIO: UN METAL LÍQUIDOEstado natural. Ocupa el lugar 67 entre los elementos de la corteza terrestre en abundancia. Aunque puede encontrarse en estado puro o combinado con plata en pequeñas cantidades, es más común encontrarlo en forma de sulfuro. El cinabrio es su principal mena.

Obtención.•Procesos de concentración y separación de la mena.•Tostación del sulfuro de mercurio en presencia de aire.•El mercurio se vaporiza y es conducido a condensadores herméticamente cerrados donde se recoge en estado líquido.

Propiedades.•Color plateado brillante.•Densidad: 13,55 gr/cm3 (pesado).

•Punto de fusión: -39ºC. Punto de ebulición: 357ºC•Buena conductividad eléctrica.•Elevado y constante coeficiente de dilatación térmica.•Se combina con casi todos los metales excepto con el Fe y el Pt y forma aleaciones llamadas amalgamas, que son amasables y pueden ser sólidas o líquidas.•Proceso de obtención sencillo.•Muy tóxico y contaminante.

Aplicaciones.Termómetros y barómetros.Pilas de botón.Lámparas de vapor de mercurio.Odontología (empastes).Separación de oro y plata de sus menas, por formación de una amalgama líquida que luego se destila.