Issuu on Google+

UD 08. Metalls no fèrrics ●

Introducció –

Objectius Didàctics

Abans de començar...

Continguts –

Obtenció dels metalls ●

Enriquiment / reducció / afinament

Propietats dels metalls i dels aliatges

El Coure ●

Els llautons i els bronzes


UD 08. Metalls no fèrrics ●

Continguts (II) –

L'Alumini ●

Els aliatges lleugers

Altres metalls d'aplicació industrial

Pulverimetal·lúrgia ●

Obtenció de les pólvores

Compressió

Sinterització


UD 08. Objectius Didàctics ●

Conèixer el procés d'obtenció dels metalls Conèixer en detall com s'obté el Cu i les seves aplicacions i aliatges Conèixer en detall com s'obté l'Al i les seves aplicacions i aliatges Conèixer les aplicacions industrials més importants d'altres metalls: Mg, Ti, Pb, Sn, Zn i Ni Conèixer el procés de la pulverimetal·lúrgia, la seva utilitat i aplicacions


UD 08. Abans de començar ●

Recordem el que signifiquen els conceptes –

Ganga i mena?

Reducció dels metalls?

Sabem què és l'electròlisi?

Recordem què són les propietats –

Límit elàstic?

Mòdul elàstic?

Duresa?

Conductivitat tèrmica i elèctrica?


UD 08. L'obtenció dels metalls ●

En general no trobem els metalls purs –

Es coneixen amb l'adjectiu 'nadiu' ●

Exemples: Or o Coure

Procediment habitual: procés metal·lúrgic –

Aplicat a les menes

Exemple: Alumini en forma d'òxid: Al2O3 (alúmina) ●

Compost bàsic de la bauxita

Específics per a cada metall ●

Ex: Coure per via seca o humida


UD 08. L'obtenció dels metalls ●

Tot i així tenim algunes accions en comú –

Enriquiment ●

Separació física –

Reducció ●

Separació química –

Trituració / Concentració

Forn

Afinament ●

Augment puresa – –

Tèrmic (forn) Electrolític


UD 08. L'obtenció dels metalls ●

Enriquiment del material –

Preparem el producte de la mina per a les aplicacions posteriors

Normalment les operacions són ●

Trituració – –

Reducció de la grandària de les roques per mitjans mecànics Incrementem superfície exterior del producte

Concentració – –

Separació de la ganga i mena per mitjans físics Pot ser flotació (aprofitem diferències de densitat)


UD 08. L'obtenció dels metalls ●

Reducció –

Consisteix en la separació de la màxima quantitat possible de l'element desitjat ●

Amb processos químics

A T elevades

Usualment tenim òxids ●

La separació d'un metall contingut en un òxid: reducció

En general: C element reductor – –

Afinitat per l'oxigen Moltes vegades: hi afegim elements per formar escòries

Si no tenim òxid: torrefacció o calcinació (el generem)


UD 08. L'obtenció dels metalls ●

Afinament –

Emprat quan el metall fos obtingut als forns no té la puresa necessària ●

Procés d'eliminació d'impureses

Tenim dues alternatives d'afinament –

Mitjans tèrmics ● En forns aplicant oxigen, aire o PPQQ Mitjans electrolítics ● En tancs electrolítics ● Contenen producte químic en fase líquida (electròlit) ● Hi submergim els conductors elèctrics (elèctrodes) ● Càtode connectat al pol positiu i ànode (al negatiu) ● Apliquem V (CC) als elèctrodes ● El metall es diposita al càtode


UD 08. Propietats metalls i aliatges ●

Aspectes a tenir presents –

En barrejar metalls amb no metalls baixa la conductivitat ●

Al i Cu tenen conductivitats més elevades ●

Com ara l'acer respecte el Fe

Emprats pel transport d'electricitat

En barrejar metalls (com ara el Cu amb Zn o Sn) tenim propietats que no són proporcionals a les quantitats de l'aliatge


UD 08. El Coure ●

Un dels primers metalls emprats per la humanitat

Obtingut de minerals –

Calcocita Cu2S

Calcopirita

CuFeS2

Malaquita Cu2(CO3)(OH)2

No gaire abundant, pocs països amb alta producció

Diferents processos per a obtenir-lo –

En general: diferents forns i electròlisi final


UD 08. El Coure ●

Material dens, tou i plàstic –

Treballable en fred

Tot i així: presenta acritud ●

S'endureix en ser deformat

Gran conductivitat tèrmica i elèctrica

Resistent a la corrosió

Aplicacions habituals ●

Cables elèctrics

Calderes

Bescanviadors de calor

Canonades d'aigua i gas


UD 08. El Coure ●

Els llautons –

Aliatge de Coure i Zinc

El Zinc millora les propietats mecàniques del Coure ●

Baixa el seu punt de fusió

El fa apte per obtenir objectes per fusió i emmotllament

Però: redueix la seva conductivitat (tèrmica i elèctrica)

Llautons Cu+Zn: llautons ordinaris ●

%Zn>50%: sense aplicació industrial (massa dus i fràgils)

Si hi incorporem altres elements: llautons especials

Aplicacions ●

Decoració, molles, coixinets, bombes, engranatges...


UD 08. El Coure ●

Els bronzes –

Aliatges de Cu i un metall que no sigui Zn

Tradicionalment: Cu + Sn ●

Millora les propietats de fusió i emmotllament

Afegit en %<12% – –

Augmenta duresa i resistència al desgast per fregament Augmenta resistència a la corrosió (aigua de mar o combustibles)

Però: redueix conductivitat tèrmica i elèctrica

Aplicacions ●

Fabricació de coixinets i vàlvules –

Especialment a la indústria del petroli

Campanes, decoració, maquinària naval, àleps de turbines...


UD 08. L'Alumini ●

Metall més emprat després de l'acer

El més abundós a l'escorça terrestre –

D'utilització recent: Finals s. XIX

S'obté a partir de la bauxita –

Procediment costós ●

Cal molta energia elèctrica Al té molta tendència a combinarse amb altres elements

En primer lloc: separar la bauxita de l'alúmina

Després: separar l'Alumini per electròlisi


UD 08. L'Alumini ●

Propietats –

Material lleuger

Bon conductor tèrmic i elèctric

Dúctil, mal·leable i tou ●

En estat pur presenta acritud

Resistent a la corrosió per humitat ●

Però no a l'aigua del mar ni solucions salines

Tampoc als àcids

Fon a baixa temperatura ●

Adient per a peces de fusió i emmotllament


UD 08. L'Alumini ●

Aplicacions –

Cables elèctrics

Bescanviadors de calor

Estris de cuina

Envasos i embolcalls indústria alimentària

Aliatges amb Al com a component principal –

Aliatges lleugers

Es poden dividir en dos grans grups ●

Lleugers per a fusió i emmotllament

Lleugers per a forja o laminatge


UD 08. L'Alumini ●

Aliatges lleugers (II) –

Lleugers per a fusió i emmotllament ●

Blocs de motors

Pistons en motors d'explosió

Perfils de marcs de finestres i portes

Estris de cuina

Lleugers per a forja o laminatge ●

Construcció aeronàutica i naval

Perfils laminats per a estructures metàl·liques


UD 08. L'Alumini ●

Aliatges lleugers (III) –

Amb Cu (<15%) ●

Augmenta duresa i resistència mecànica

Amb Si (5% a 20%) ●

Augmenta resistència a la corrosió i duresa

Millora emmotllament però empitjora mecanitzat

Amb Zn (<20%) ●

Com Cu, però més barat

Baixa resistència a corrosió, augmenta la densitat

Amb Mg (<10%) ●

Millora props. mecàniques, resistència a corrosió i mecanitzat


UD 08. L'Alumini ●

Aliatges lleugers (IV) –

Amb Mn (<2%), Ni, Cr, Co, Ti (<1%) ●

Augmenten duresa, resistència mecànica i resistència a la corrosió


UD 08. Altres metalls ●

Establir connexions lògiques: –

Mg ●

Forma aliatges ultralleugers (amb Al, Zn i Mn) –

Pb ●

Alta densitat, resistent a la corrosió, baixa resistència – –

Peces estructurals a indústria aeronàutica (baixa inèrcia)

Barreres RX i gamma Revestiment de dipòsits

Zn ●

Resistent a corrosió, poc resistent als esforços –

Zincatge de l'acer: protegim de corrosió


UD 08. Pulverimetal·lúrgia ●

També anomenada metal·lúrgia de les pólvores

Tècnica amb l'objectiu de –

Obtenir o donar forma a materials metàl·lics ●

Que fonen a T molt elevades

Que tenen duresa extrema

D'altres que fan inviable el mètode tradicional d'obtenció o conformació

L'apliquem –

Fabricació d'objectes refractaris ●

Implicaria molta energia (alta T de fusió)


UD 08. Pulverimetal·lúrgia ●

L'apliquem (II) –

Fabricació d'objectes amb materials molt purs ●

De composició molt precisa –

Permet un millor control d'impureses

Fabricar peces amb materials difícils d'emmotllar, forjar o mecanitzar

Fabricar a partir de carburs metàl·lics d'eines de tall ràpid ●

Torns, fresadores, fileres...

Fabricació de peces poroses ●

Filtres o coixinets autolubrificants


UD 08. Pulverimetal·lúrgia ●

Fases –

Obtenció de les pólvores ●

La matèria primera de la pulverimetal·lúrgia: pólvores de metalls purs – –

Carburs metàl·lics, aliatges També ceràmiques (no metàl·lic)

Tenim processos mecànics i físics i químics – –

Mecànics: polvorització, atomització FiQ: reducció d'òxids, electròlisi, descomposició tèrmica, condensació ● Reducció: Obtenim partícules petites de l'òxid desitjat ● Més fràgils que el metall pur (les puc esmicolar) ● Després reduïm amb H gas 2 ● Ja tenim metall pur (en pólvora)


UD 08. Pulverimetal·lúrgia ●

Fases (II) –

Compressió ●

Pólvores introduïdes en motlle amb forma final

Emprem premses hidràuliques (P fins a 106 N/mm2)

Les partícules del material entren en contacte: enllaços superficials Similar a soldadura en fred

Sinterització ●

Augmentem cohesió i tenacitat de les peces

S'introdueixen en forn a T elevades

Afavorim unió entre àtoms

T elevades, però inferiors a fusió. Temps: 15' a 2h


UD 08. Pulverimetal·lúrgia ●

Avantatges del procés –

Estalvi energètic ●

Procés compacte ●

Treballem a T < T fusió

Obtenim peces amb forma definitiva sense intermedis

Minimització d'scrap (mermes) ●

Aprofitem tot el material – –

Estalvi de MMPP i productes) Molt important especialment amb materials cars


Tema 8 Els metalls no fèrrics