Ciencias De Los Materiales Código de la asignatura Ensayo sobre el Aluminio Nazly Henao, Camila Ruiz Fundación Universidad de América, Bogotá Septiembre 23 del 2022 Resumen: En este informe se realizara una ivestigacion sobre las propiedades del aluminio y algunos de sus compuestos para así conocer su mecanismo y sus aplicaciones en la industria. Palabras clave: Aluminio, mecanismo, propiedades, compuestos 1. Introducción El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferroso. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales. En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio mediante electrólisis. Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería mecánica, tales como su baja densidad (2.700 kg/m) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica. Es buen conductor de la electricidad, se mecaniza con facilidad y es relativamente barato. 2.1. Propiedades generales del Al y sus aleaciones 1 Ciencias De Los Materiales 2.2. Produccion de Aluminio (Extracción y refinamiento) La obtención del aluminio se realiza en dos fases: 1. Extracción de alúmina a partir de la bauxita (conocido como proceso Bayer): El mineral viene acompañado de otros minerales, por lo tanto se tritura hasta obtener un polvo fino, el cual se mezcla con sosa cáustica líquida y calentada a alta presión. La sosa disuelve los compuestos del aluminio hidratándose, causando que los materiales no alumínicos se separen mediante decantación. Al enfriarse la solución cáustica del aluminio luego se cristaliza el hidróxido para separarlo de la sosa para llevarlo al último paso de la primera fase. Por último se calcina el hidróxido de aluminio a temperaturas cercanas a 1000 °C, formando la alúmina. 2. Extracción del aluminio a partir de la alúmina mediante electrólisis: La alúmina adquirida en la primera fase no se puede procesar mediante electrólisis, por lo cual se mezcla con fluoruro de sodio (criolita), actuando de fundente, llevando a una temperatura de fusión hasta 900 °C. De esta forma es cuando ya puede ser sometido al proceso de electrólisis. Después de la separación y transformación, se pasa al horno para seguir un procedimiento de purificado mediante la adición de un fundente o es aquí donde se alea con otros metales para hacer las diferentes series de aluminio. El producto final se vierte en moldes o el estado necesario para el proyecto. 2.3. Clasificación de las aleaciones de Al (microestructuras y propiedades) Si hablamos de aleaciones no podemos dejar por fuera las aleaciones de aluminio para moldear o aleaciones de fundición, cuentan con agregado de silicio que se encuentra por encima de las cantidades que se suelen emplear generalmente para otro tipo de aleaciones con diferente uso, los altos porcentajes de silicio permiten que el material tenga más fluidez y reduce la formación de grietas y contracción. El aluminio es un metal que vemos en todos 2 Ciencias De Los Materiales lados se caracteriza por su resistencia y ligereza va desde el yacimiento hasta nuestra lata de refresco, el marco de nuestra ventana, la batería de nuestro coche eléctrico o el avión que nos lleva de vacaciones, entre otros muchos lugares donde se encuentra. Para que se produzca una aleación debe tener las siguientes características: Debe contener al menos un metal en la mezcla La producen las personas, no surgen espontáneamente en la naturaleza Debe retener las propiedades de los elementos de origen Puede resultar en cualidades adicionales a las de los elementos de origen Tipos de aleaciones: Aluminio puro: ALMPUR esta se caracteriza por ser la más resistente a los agentes ambientales, tiene una gran conductividad eléctrica y térmica, es muy fácil para que se adapte a las deformaciones esta aleación es muy común en la industria eléctrica, química, petroquímica, edificación, decoración, entre otros. Aleaciones de aluminio-cobre: El cobre cumple una función muy importante en estas aleaciones y es endurecer el aluminio manteniendo un excelente manejo físico y ligero con una buena resistencia al calor, Este tipo de aleación solo puede ser soldada bajo técnicas especiales, como por ejemplo la soldadura por haz de electrón. Es importante resaltar que el porcentaje de cobre en este tipo de combinación comprende aproximadamente el 15% del producto total. Aleaciones de aluminio-silicio: En estas aleaciones el porcentaje de silicio es muy variable desde 5% a 20% ya que este endurece el aluminio, aumenta la fluidez en la colada del material y proporciona una excelente resistencia a la corrosión teniendo una elevación en la conductividad térmica y eléctrica, Este principalmente se usa para fundir piezas muy dificiles pero con buenas cualidades a la hora de moldear, que este tipo de combinación no se usa para la fabricación de piezas ornamentales porque con el paso del tiempo tiende a ponerse negra. Aleaciones de aluminio-cinc: En estas aleaciones el cinc se encuentra incorporado con un porcentaje máximo del 20% en el producto total. Las aleaciones de cinc, en comparación con las de cobre, son más económicas y proporcionan propiedades mecánicas iguales. La desventaja radica en que la aleación aluminio-cinc es menos resistente a la corrosión y son más pesadas. Aleaciones de aluminio-magnesio: La proporción del magnesio en este tipo de aleaciones es del 10% De manera En general, este tipo de aleación va asociado a otros elementos como el cobre, silicio, cinc. Las aleaciones aluminio-magnesio son más ligeras incluso que el propio aluminio en su estado puro. Posee buenas propiedades mecánicas y una alta resistencia a la corrosión. 2.4. Aplicaciones del Aluminio El alumnio debido a sus propiedades es el metal no ferroso mas usado de la industria principalmete por: Iindustria Automotriz y Aeronáutica Debido a varias de las ventajas comentadas anteriormente, el aluminio es muy común en la industria de los transportes. Su resistencia, la conductividad térmica y la baja densidad hacen que sea el material idóneo para la construcción de piezas para coches, trenes o aviones. Como ejemplo, el fuselaje de un avión es la combinación de aluminio y cobre, pero para otras zonas como las alas puede ser una aleación con cinc. 3 Ciencias De Los Materiales Se calcula que su peso es un tercio del del acero con lo que se reduce el peso muerto del vehículo y su consumo de energía. La chapa de tu coche seguro que cuenta con aluminio, además de muchas otras partes del vehículo. Industria eléctrica Los tubos, recipientes, cableados y algunos aparatos están formados por aluminio. Lo mismo ocurre con alambres dado que la densidad es baja, la maleabilidad alta, pero, además, tiene un bajo punto de fusión. Instalaciones y estructuras En general, en el sector de la construcción, el aluminio es muy utilizado. Podemos localizarlo en techados, fachadas de edificios, marcos de ventanas, vallas o verjas, paneles solares y mucho más. En concreto, son ampliamente famosos los perfiles de aluminio. Dichos perfiles suelen usarse para fines constructivos, arquitectónicos o industriales. 2.5. Anodizado de aluminio y sus aplicaciones El aluminio usualmente para protegerse de los agentes de la atmósfera se recubre con capas delgadas de óxido este proceso se da de manera natural y tiene una composición Al2O3 y un espesor de 0.01 micras sobre el metal y para poder manejar de manera adecuada el metal se tiene que retirar esta película de óxido con procesos quimicos o mecanicos. El proceso de anodizado permite formar bicapas en las que espesor puede llegar a 25 micras o 30 micras en tratamientos de protección o decoracion llegando a 100 micras más por un proceso que se llama ‘endurecimiento artificial’ esto es anodizado duro. Este proceso fue desarrollado para tratar el aluminio ya que es un material versátil porque tiene propiedades mecánicas, físicas y químicas. Hay muchos factores que afectan como la microdureza, porosidad y rugosidad. MICRODUREZA: La densidad de corriente el cual el nivel alto 3A/dm2 aumenta la microdureza debido a la el proceso de anodizado entre ellos la microdureza, porosidad y rugosidad. intensidad de corriente que se transmite la energía necesaria para el movimiento de iones que forman esa capa alúmina la cual se endurece a medida que crece, por otro lado la temperatura menos de 15°C aumenta la microdureza porque es menor es efecto de disolución producida por el ácido sulfúrico sobre la superficie de la pieza, el tiempo también es importante ya que un tiempo de 60 minutos aumenta la microdureza. 4 Ciencias De Los Materiales POROSIDAD: La temperatura mayor a 30°C aumenta la porosidad en el aluminio a comparacion de 15°C debido al aumento de la solubilidad de la concentración, la energía cinética de las moléculas independiente a la concentración de la solución pero la variabilidad de la porosidad debida al aumento de temperatura se redujo con concentraciones mayores. Esto se debe a que cuando la concentración del electrolito es menor, también es menor la probabilidad de que se den colisiones entre las moléculas, disminuyendo la rapidez de la reacción para la formación de los poros. RUGOSIDAD Este depende del tipo de aluminio, la temperatura y la densidad de corriente, un alto nivel de la temperatura de la solución genera baja rugosidad debido a la alto disolución en el aluminio. 2.6. Reciclado de aluminio: Al reutilizar este metal se ahorra el gasto de fabricación desde 0, basta con fundirlo y volver a darle forma es un proceso que cuesta mucho menos dinero y energía que volver a fabricarlo desde el principio. El proceso de reciclaje del aluminio solo emplea un 5% de la energía que se consume en la producción del metal virgen. Aluminio 1. Aviones 5. Ordenadores 2. Coches 6. Muebles 3. Bicicletas 7. Tuberias 4. Botes 8. Cables Muchos productos contienen este material porque es resistente, ligero, conduce electricidad y es un material que no pierde propiedades al ser reutilizado, se puede utilizar las veces que sea necesario. Conclusiones El aluminio es un element quimico de símbolo Al y número atómico 13. Es un metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común que se encuentra en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio constituyen el 8% de la corteza terrestre y se encuentran en la mayoría de las rocas, la vegetación y los animales. Los materiales del aluminio son importantes para la estructura, ya que este material puede construir una superficie transparente que consiste en perfiles de aluminio con estructura y vidrio. Esta estructura ayuda a una gran cantidad de luz de construcción. El aluminio es un producto que tiene mucha demanda por su versatilidad y facilidad de adaptación a decoraciones y ambientes como casas, oficinas y otros lugares, y esta demanda se ha incrementado principalmente a por el boom inmobiliario. Sin in embargo, este producto se ve amenazado por otros sustitutos más economicos, que estan ingresando rapidamente al mercado. Biliografia 040301-fabric-aluminio_tcm30-502319.pdf (miteco.gob.es) Aplicacones y usos del Aluminio | Cubriland 5 Ciencias De Los Materiales 6
