MAGNESIO Y ALEACIONES AL MAGNESIO

MAGNESIO Es muy abundante en la naturaleza, esta situado en el octavo lugar en la corteza terrestre. Se obtiene de la magnesita, dolomita, carnalita y serpentina. Además se encuentra en el agua de mar, salmueras subterráneas y lechos salinos. Tiene un color gris amarillento

HISTORIA DEL MAGNESIO En el año 1908 Humphrey Davy aisla el metal por electrolisis en la pila de Volta, de una mezcla pastosa de magnesia y sulfuro de mercurio. En el año 1857, Saint Claire Deville y Caron purifican por primera vez el metal en una corriente de Hidrogeno. Recién en el año 1932 la URSS comienza a producir el metal a escala industrial. El desarrollo de la producción del magnesio es muy parecido al del aluminio desde el punto de vista cronológico, pero la escala es diferente (1/20).

EXTRACCION Y REFINO PARA LA EXTRACCIONSE UTILIZAN DOS PROCEDIMIENTOS: La electrolisis ígnea La reducción térmica

PARA EL REFINO SE PROCEDE DE LA SIGUIENTE MANERA: -mediante doble electrolisis (99.995 de pureza) sublimación en vacío ( > a 99.995 de pureza) en laboratorio mediante la zona fundida

FORMAS DE ENTREGAS DE LOS LINGOTES. NORMALIZACION Lingotes para refusión. análisis químico (espectrografía o colorimetría) Placas y tochos para transformación. análisis químico ausencia de cloruros compacidad ( ausencia de rechupes y fisuras) estado superficial

PROPIEDADES Y VENTAJAS Mineral blando Temperatura de fusión baja (650º C) Resistente a la corrosión (tratamientos de protección) Fácil de maquinar Elevada resistencia mecánica Alta razón resistencia a peso Es el mas ligero de los metales usados en estructuras Su densidad es de 1.74g/cm³

Tiene estructura cristalina c.p.h (hexagonal compacta). debido a esto existe un impedimento en la deformación del metal en frío. La ausencia de autoprotección entraña dificultades con respecto a la resistencia a la corrosión en ambientes húmedos

El magnesio comercialmente puro o primario tiene un mínimo de pureza de 99.8%. El resto suele contener Al, Fe, Mn, Cu, Si. Se utiliza como desoxidador y desulfurizador en la fabricación de aleaciones de Ni y Cu. También se utiliza como eliminador de gases disueltos en la fabricación de tubos de vacío. Los ánodos de Mg proporcionan efectiva protección de barcos y calentadores de agua

DESIGNACION DE ALEACION Y TEMPLE La A.S.T.M ha publicado un sistema de nomenclatura de las aleaciones que ha sido adoptado por la Magnesium Association. Las letras utilizadas para representar los elementos son las siguientes

XXOO X AZ92 A Las primeras dos letras representan los elementos de aleación, dispuestas en orden de porcentajes decrecientes, o en orden alfabéticos si son iguales. Son seguidas de sus respectivos porcentajes redondeados a enteros. La letra final corresponde a la serie

DESIGNACION DE LOS TRATAMIENTOS TERMICOS EMPLEADOS EN LAS ALEACIONES DE MAGNESIO

ALEACIONES AL MAGNESIO La mayoría de las aleaciones al magnesio son ternarias. Pero están basadas en cuatro sistemas de aleaciones binarias: Mg-Al, Mg-Tierras raras, Mg-Zn, Mg,Th. El Al y el Zn elevan la resistencia mecánica. El Th mejora las propiedades a temperaturas elevadas. La principal función de las tierras raras es que afinan el tamaño del grano

ALEACIONES BASADAS EN MAGNESIO-ALUMINIO Este grupo incluye las aleaciones: AM magnesio-aluminio-manganeso AZ magnesio-aluminio-zinc Se fabrican en moldes de arena para piezas que requieren buena resistencia a la cedencia mas resistencia a las fugas de presión. En moldes permanentes; se logran piezas con buena resistencia tensil moderada resistencia a la cedencia y elongación y tolerancias dimensiónales mas ajustadas

Fundida en molde de arena Fundida en molde permanente Debido al enfriamiento mas rápido la estructura muestra partículas mas finas del compuesto y ninguna constituyente laminar

ALEACIONES BASADAS EN MAGNESIO-ZINC Este grupo incluye las aleaciones: ZK magnesio-zinc-zirconio ZH magnesio-zinc-torio El alto contenido de zinc requiere un cuidadoso control de la fundición para producir piezas sanas, libres de micro porosidad y fisuras por altas temperaturas

Vemos la forma laminar en las fronteras de grano de una aleación tipo ZH (el torio reduce los problemas anteriores sin incidir en las propiedades mecánicas)

EK magnesio-tierra rara-zirconio EZ magnesio-tierra rara-zinc ALEACIONES BASADAS EN MAGNESIO TIERRAS RARAS Esta grupo incluye las aleaciones: EK magnesio-tierra rara-zirconio EZ magnesio-tierra rara-zinc Son adecuadas para usar hasta temperaturas de 500ºF Esta cualidad se debe a una alta temperatura de recristalización y por medio de precipitados en las fronteras de grano

HK magnesio-torio-zirconio HZ magnesio-torio-zinc ALEACIONES BASADAS EN MAGNESIO TORIO Este grupo incluye las aleaciones: HK magnesio-torio-zirconio HZ magnesio-torio-zinc El torio mejora las propiedades a elevada temperatura

RESISTENCIA A LA CORROSION Depende del porcentaje del elemento de aleación De la humedad ambiente Si la exposición es bajo techo o al aire libre En soluciones acuosas salinas depende de la presencia de impurezas (fe,cu,ni). Para combatir estos problemas se han logrado aleaciones de alta pureza(AZ91) que son 100 veces mas resistentes que las aleaciones de magnesio corrientes

UNION DE ALEACIONES AL MAGNESIO Son soldables por: soldadura de arco, soldadura por gas, soldadura eléctrica de punto. Remachado: se utilizan métodos convencionales, pero solo los remaches dúctiles de Al deberían usarse para prevenir la corrosión galvanica. Enlace adhesivo: es un método nuevo que permite materiales mas delgados, mayor ahorro del peso

OPERACIONES DE CONFORMACION DEFINITIVA Plegados y conformados: se opera a temperaturas de 280º a 350º C, deberá calentarse el utillaje y la chapa. Evitar las inclusiones metálicas. Embutición: también se realiza en caliente entre 150º a 350º C. La lubricación se realiza con aceite para bajas temperaturas y con grafito para las mas elevadas. Mecanizado mecánico: fácil mecanización, velocidades de corte muy altas lo que reduce el tiempo y los costos. Mecanizado químico y decapado: se practica en la industria de la impresión. Desengrasado Decapado protección

TRATAMIENTOS DE PROTECCION Tratamientos con sobre espesores pequeños: ( < 1/100 mm ). La superficie debe quedar bien definida geométricamente. La película protectora no debe traer consigo perturbación alguna sobre el perfil, los juegos etc. Las películas son a base de : magnesia, fluoruros, cromatos. Tratamientos con sobres pesores importantes: ( > 1/100 mm ). Se trata de barnices, pinturas, revestimientos plásticos que protegen contra agentes corrosivos

APLICACIONES DEL MAGNESIO EN LA INDUSTRIA AUTOMOVILISTICA Y AERONAUTICA

Se utiliza para reducir el peso del coche Permite disminuir el espesor de ciertas piezas que no tienen problemas de resistencia Permite fabricar de una sola vez piezas con formas complicadas Se utiliza en la fabricación de llantas (mejor acabado, mayor duración de los moldes

Kit de llantas 5” barnizado con polvo amarillo. Peso por rueda 1920grs.

Llantas livianas de magnesio 7½ j x 17”

Caja de cambios para un helicóptero hecha de una aleación de magnesio, tratada superficialmente con protección contra la corrosión. Caja de cambios (gearbox) (b) múltiple (manifold) hechos mediante fundición, de una aleación de magnesio

Aplicaciones de ZE41A-T5

ENDURECIENTO POR PRECIPITACION DE LAS ALEACIONES DE MAGNESIO La solubilidad en estado sólido, aumenta con la temperatura. La velocidad de enfriamiento es lo suficientemente rápida como para evitar la transformación de fases que conduce a las fases de equilibrio. El precipitado es altamente coherente con la matriz, de tamaño pequeño y se encuentra homogéneamente distribuido en la matriz.

Aleación Mg- 5%Zn. En el tratamiento de solución, las muestras fueron calentadas por 1 hora a 315ºC y enfriadas en agua.

Todas las aleaciones de Mg son reciclables. Resulta mucho mas rentable reciclar que obtener material de 1º GENERACION Reciclando solo usamos el 3% de la energía que utilizamos en el proceso de electrolisis

NIQUEL Y ALEACIONES AL NIQUEL

Es un metal pesado que se obtiene de un mineral llamado garnierita Es de color blanco y tiene buenas propiedades mecánicas

PROPIEDADES Resistencia al desgaste Resistencia a la corrosión Resistencia a las altas temperaturas Buena conductividad eléctrica El 60% del níquel producido se utiliza en aceros inox y aceros aleados al níquel. El remanente se utiliza en aceros aleados al alto níquel y para electrodepositacion.

CLASES DE NIQUEL Composición Propiedades Mecánicas Usos Ni A 99% Ni Excelentes Ni D 95.5% Ni 4.5% Mn Buenas Electrodos para bujías,alambre Ni E 98% Ni 2% Mn Muy buenas Cables eléctricos, cables para bujías

DURANIQUEL Es una aleación Ni-Al forjada endurecible por envejecimiento. Usos: piezas de instrumentos, fuelles y artículos de pesca

PERMANIQUEL Es una aleación al alto Ni templable por envejecimiento y posee mejor conductividad eléctrica y térmica Usos. Aplicaciones donde sea necesario mayor conductividad eléctrica y mejores propiedades mecánicas

ALEACIONES DE BASE NIQUEL COBRE El cobre se añade para incrementar la formabilidad y disminuir el peso El monel es la mas importante de este grupo de aleaciones Contienen aproximadamente 2/3 de Ni y 1/3 de cu

VARIACIONES DEL MONEL MONEL R: con agregado de azufre para mejorar maquinabilidad. Usos: tornillos MONEL K: con agregado de aluminio, el cual hace a la aleación templable por envejecimiento. Usos: resortes, instrumentos para avión, cojinetes de bolas. MONEL H Y S: con agregado de silicio, tienen gran resistencia al ataque corrosivo. Usos: asientos para válvula, camisas para bombas

MONEL R 400 Aleación con 67% Ni y 23%Cu Endurecida mediante trabajo en frío Excelente resistencia a los ambientes de corrosión. Usos: industria marítima procesos petroquímicos

Comercialmente la mas conocida es la Hastelloy D. ALEACIONES BASADAS EN NIQUEL SILICIO COBRE Comercialmente la mas conocida es la Hastelloy D. Contiene 10% Si y 3 % Cu La fundición resulta fuerte, tenaz y extremadamente dura. Usos: para tuberías que transportan ácido sulfúrico concentrado a altas temperaturas

Se emplean como aleaciones para resistencia eléctrica. ALEACIONES BASADAS EN NIQUEL CROMO HIERRO Se emplean como aleaciones para resistencia eléctrica. Tienen usos muy variados como ser: como elemento eléctrico para hornos, para electrodomésticos, piezas para equipos de tratamientos térmicos, ollas de cianuro. Sus nombres comerciales son: Inconel, Inconel X

NOMBRE COMERCIAL COMPOSICION PROPIEDADES USOS HASTELLOY A 57% Ni 20% Mo 20% Fe Son austeniticas Por trabajado en frío (res. Y duc) Ind química Ácidos corrosivos HASTELLOY B 62% Ni 28% Mo 5% Fe HASTELLOY C 54% Ni 17%Mo 15% Cr 5% Fe 4% W Alta res a la corrosión de ácidos oxidación Ácidos oxidación Bombas valvu. HASYELLOY X 47% Ni 9% Mo 22% Cr 18% Fe Res a la oxidación hasta temp. De hasta 2200ª F Avión Aspas turbinas Paletas hélice ILLIUM B Y G 50% Ni 28 Cr 8.5% Mo 5.5% Cu Superior res a la corrosión en aleaciones fundidas Cojinetes impulso rotatorios

APLICACIÓNES DEL HASTELLOY

ALEACIONES BASADAS EN NIQUEL HIERRO Se caracterizan por una buena resistencia a la corrosión en ambientes acuosos. Excelente resistencia a la oxidación en atmósferas a altas temperaturas Son superiores a los aceros inoxidables en resistencia a la corrosión Usos: hornos, generadores de vapor y equipos parta T.T

INVAR Aleación hierro 64% , níquel 36% con muy poco carbono y algo de cromo Por su pequeño coeficiente de dilatación se emplea en la fabricación de piezas de precisión( relojería, aparatos de física y especialmente en instrumentos para medir longitud)

PLOMO Y ALEACIONES AL PLOMO

Se obtiene a partir del mineral llamado galena. La mayor parte de le producción se utiliza en la manufactura de acumuladores eléctricos

¿ Cómo se extrae el plomo? Luego de extraído el mineral o mena de la mina se le somete a una operación de flotación diferencial para separar la mena de plomo (PbS). El concentrado se lleva luego a la fundición en donde se realiza a una operación de tostado aglomerante (sintering) que sirve pare agrupar las partículas finas. Posteriormente en el horno de fundición se mezclan los trozos aglomerados o sinterizados con una cantidad de coque, que sirve como reductor a la vez como combustible, y de fundentes como silice y carbonato de calcio.

El plomo corre hacia abajo y los fundentes forman la escoria con las impurezas que flotan sobre el plomo liquido. El plomo es luego moldeado formando los ánodos de plomo impuro listo a ser refinado. En la etapa de refinación, el plomo se separa electroliticamente del cobre, zinc. arsénico y otros elementos, que quedan en la celda como lodos anódicos. Estos se refinan luego. pues contienen además de los ya mencionados, oro, plata, selenio y telurio.

PROPIEDADES Es blando y dúctil No es buen conductor de la electricidad Es resistente a las radiaciones Tiene una temperatura de fusión baja Alta resistencia a la corrosión Peso elevado

ALEACIONES PLOMO ANTIMONIO Contienen de 1 a 12% de antimonio El antimonio aumenta la temperatura de recristalización e incrementa la dureza y resistencia Usos: placas de acumuladores eléctricos forros de cables, tubos plegables

ALEACION PLOMO ESTAÑO Contienen de 5 hasta 60% de estaño Incrementa la dureza y la resistencia Se usa en soldadura Tiene aplicaciones en tanques de combustible para automóviles

BABBITS O ALEACIONES DE METAL BLANCO SE DIVIDEN EN DOS GRUPOS 1)Plomo estaño y arsénico 2)plomo estaño y porcentajes de calcio, bario , magnesio

ESTAÑO Y ALEACIONES AL ESTAÑO

El mineral principal es la casiterita. Abunda en Inglaterra, Alemania, Bolivia, Brasil y Australia Se puede purificar por electrolisis o por el proceso de molido,lavado,calcinado y reducido en horno de reverbero

PROPIEDADES Es un metal blanco y suave Tiene buenas propiedades de lubricación Tiene resistencia a la corrosión Sufre una transformación polimorfica desde la estructura tetragonal ( estaño blanco) hasta una forma cúbica (estaño gris) a 55.8ºF Esto da lugar a un cambio de densidad desde 7.30 hasta 5.75

USOS Se utiliza principalmente para recubrir otros metales; en la manufactura de botes o para recubrir caños de cobre para manejo de aguas dulces