INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CELAYA QUÍMICA ESTADO VITREO, PRINCIPALES MATERIALES Y ALEACIONES UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA Y MATERIALES CERÁMICOS EN LA INDUSTRIA. ERNESTO CEBALLOS CASILLAS SARA MARCELA ARELLANO DÍAZ 25/10/2011

VITREO El vidrio es un material artificial o incluso natural que se obtiene por enfriamiento a una velocidad determinada de una mezcla de componentes de tipo inorgánico fundida o bien en el enfriamiento de ciertas rocas fundidas. Desde el punto de vista industrial se logra por este procedimiento, así como por diversos métodos de moldeado, una amplia variedad de materiales con múltiples usos en la vida ordinaria, construcción, industria, tecnología, investigación, etc.

PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS DE UN MATERIAL VITREO El vidrio común contiene aproximadamente el 70-72% en peso de dióxido de silicio (SiO2).  La materia prima principal es la arena (o "arena de cuarzo) que contiene casi el 100% de sílice cristalina en forma de cuarzo.  A pesar de que se trata de un cuarzo casi puro, todavía se puede contener un poco (<1%) de óxidos de hierro que el color del vidrio, por lo general, esta arena es enriquecido en la fábrica para reducir la cantidad de óxido de hierro de <0,05%. Grandes cristales de cuarzo natural único son el dióxido de silicio puro, y que, a la trituración, se utilizan para las gafas especiales de alta calidad.

Temperatura de transición vítrea (Tg) La Temperatura de transición vítrea (Tg) es la temperatura a la que se da una seudotransición termodinámica en materiales vítreos, por lo que se encuentra en vidrios, polímeros y otros materiales inorgánicos amorfos. Esto quiere decir que, termodinámicamente hablando, no es propiamente una transición. La Tg se puede entender de forma bastante simple cuando se entiende que en esa temperatura el polímero deja de ser rígido y comienza a ablandarse.

CARACTERÍSTICAS Material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos. El vidrio se obtiene por fusión a unos 1.500 °C de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3). El término "cristal" es utilizado muy frecuentemente como sinónimo de vidrio, aunque es incorrecto debido a que el vidrio es un sólido amorfo y no un cristal propiamente dicho.

PRINCIPALES MATERIALES UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA Hierro: Es un metal reductor que se combina principalmente con el oxígeno, el azufre y el cloro. Reduce los ácidos cuyo anión no es reducible produciendo un desprendimiento hidrógeno, cosa que sucede con el ácido clorhídrico y el ácido sulfúrico. Con los ácidos cuyo anión es reducible, la acción del hierro es mucho más compleja. Cobre: Metal rojizo, maleable y dúctil. Es un excelente conductor de la electricidad. Se encuentra libre en la naturaleza (cobre nativo), combinado con el oxígeno, y aparece en cantidades variables en los minerales de plata, hierro, antimonio, etc. Sus métodos de obtención se agrupan en dos grupos: por vía seca, que consiste en una serie de oxidaciones, fusiones y reducciones de los minerales, con el fin de aumentar su contenido en cobre y obtener un metal casi puro; y por vía húmeda, en el que se tuestan primero los minerales con el sulfuro de hierro o pirita, transformándose el cobre en sulfato, y posteriormente queda el metal libre por reducción de esa sal con chatarra de hierro.

PRINCIPALES MATERIALES UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA Plomo: Tiene un aspecto plateado grisáceo; aunque recién cortado es brillante, va perdiendo brillo al oxidarse en contacto con el aire, y con los ácidos forma sales venenosas. Es un metal pesado, dúctil, maleable, blando y flexible; por lo que es muy fácil de modelar. Su número atómico es el 82, su peso atómico 207'22, y su símbolo el Pb.   Zinc: Presenta una coloración blanca azulada. Es un metal algo blando. Cuando se funde es frágil, sin embargo, cuando está laminado adquiere una mayor resistencia, e incluso es posible darle forma. Aluminio: Metal de colores y brillo similares a los de la plata, ligero y dúctil, muy maleable, por lo que puede presentarse en hilos y demás formas, buen conductor de calor y de la electricidad y resistente a la oxidación. Es un metal blando; tiene poca resistencia a la rotura y bajo límite elástico. Tiene un buen poder reflector. Su densidad en estado sólido es de 2'7; Su punto de fusión es de 660ºC y su temperatura de ebullición, de 2500ºC. Es un metal muy reactivo. Se combina en caliente con los halógenos, el oxígeno el nitrógeno y el carbono.

PRINCIPALES ALEACIONES UTILIZADAS EN LA INDUSTRIA Alnico: Aleación formada principalmente de cobalto, aluminio y níquel aunque también puede contener hierro, cobre y en ocasiones titanio. Su uso principal es en aplicaciones magnéticas. Las aleaciones de álnico son ferromagnéticas y se usan para hacer imanes permanentes. Antes del desarrollo de imanes de tierras raras en la década de 1970, fueron el tipo más fuerte de imán. Acero: aleación de hierro y carbono  donde el carbono no supera el 2,1% en peso[  de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Porcentajes mayores que el 2,0% de carbono dan lugar a las fundiciones aleaciones que al ser quebradizas y no poderse forjar  a diferencia de los aceros, se moldean.

PRINCIPALES ALEACIONES UTILIZADAS EN LA INDUSTRIA Alpaca: aleación ternaria compuesta por zinc, cobre y níquel con un color y brillo parecido al de la plata . Las aleaciones que contienen más de un 60% de cobre son monofasicas y se caracterizan por su ductibilidad  y por la facilidad para ser trabajadas a temperatura ambiente , la adición de níquel confiere una buena resistencia a los medios corrosivos. Cobre:  aleación metalica de cobre y estaño en la que el primero constituye su base y el segundo aparece en una proporción de entre el 3 y el 20%. Constantán:  Aleación generalmente formada por un 55% de cobre y un 45% de níquel  (Cu55Ni45). Se caracteriza por tener una resistencia eléctrica  constante en un amplio rango de  temperaturas, es uno de los materiales más utilizados para la fabricación de monedas.

PRINCIPALES ALEACIONES UTILIZADAS EN LA INDUSTRIA Magnam: aleación de magnesio (mg) que se le añade manganeso (mn), aluminio (al) y zinc  (zn). Es un metal muy difícil de conseguir ya que solo se usa para experimentos y construcción de solo algunos instrumentos. Nicrom: Aleación de níquel, cromo está compuesta de un 80% de niquel y un 20% de cromo. Es de color gris y resistente a la corrosión , con un punto de fusión cercano a los 1400°. Por su gran resistividad  y su difícil oxidación a altas temperaturas, es muy utilizado en la confección de resistencias para elementos calefactores, como secadores de pelo, hornos eléctricos y tostadoras.

PRINCIPALES ALEACIONES UTILIZADAS EN LA INDUSTRIA Oro blanco:  Aleación de oro y algún otro metal blanco, como la plata , el platino, paladio , o níquel , muchas veces recubierta de rodio de alto brillo. Esta aleación es muy usada en joyería, Una mezcla que fue muy usada por un tiempo, contiene dos a cuatro partes de oro y una parte de plata. Peltre: Aleación  compuesta por estaño, cobre, antimonio y plomo. Es maleable, blando y de color blanco con alguna similitud a la plata, poco reactivo y funde a 320 ºC por lo que su utilización para adornos es muy común. Zamak: Aleación de cobre, zonz con aluminio , magnesio y cobre.Tiene dureza, resistencia a la tracción, y temperatura de fusión de 386 °C.. Es un material barato, posee buena resistencia mecánica y deformabilidad plástica, y buena maleabilidad. Se puede cromar, pintar y mecanizar.

MATERIALES CERÁMUCIS UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA silicio (Si3N4). Utilizado como polvo abrasivo. Carburo de boro (B4C), usado en algunos helicópteros y cubiertas de tanques. Carburo de silicio (SiC), empleado en hornos microondas, en abrasivos y como material refractario. Di boruro de magnesio (MgB2), es un superconductor no convencional. Óxido de zinc (ZnO), un semiconductor. Ferrita (Fe3O4) es utilizado en núcleos de transformadores magnéticos y en núcleos de memorias magnéticas. Esteatita, utilizada como un aislante eléctrico. Óxido de uranio (UO2), empleado como combustible en reactores nucleares . Óxido de itrio, bario y cobre (YBa2Cu3O7-x), superconductor de alta temperatura.