El Aluminio

El Aluminio
Ing José Manuel Ramírez Q.
Ing.
Q
Docente
Aluminio
El Aluminio,
Aluminio de símbolo Al,
Al es el elemento metálico más abundante en la
corteza terrestre. Su número atómico es 13 y se encuentra en el grupo 13 de
la tabla periódica. Después del acero, es el metal más utilizado hoy en día.
La poca densidad y su resistencia a la corrosión hacen del Aluminio un
material muy atractivo para la ingeniería. Pero al ser un material dúctil y de
poca resistencia a la tracción, obliga a buscar otras propiedades añadiendo
elementos como el Cobre, Magnesio, Cromo, entre otros, es decir, formando
aleaciones de Aluminio.
Aluminio
El Aluminio no se encuentra puro en la naturaleza, sino formando parte de
minerales tales como: lateritas, alunitas, leuxitas, lefelina, labradorita,
caolinita
l
y Bauxita.
Procedencia
El mineral del cual se puede obtener Aluminio comercial se llama Bauxita,
Bauxita
la cual regularmente puede ser encontrada en minas de depósito abierto.
El material se refina para obtener la alúmina, lo que ya es un material
comercial de Aluminio con el que se pueden obtener lingotes por medio del
proceso de fundición.
Tres a cuatro toneladas de Bauxita son requeridas para producir una
tonelada de alúmina dependiendo de la clase de Bauxita.
Dos toneladas de alúmina se requieren para producir una tonelada de
Aluminio.
Aluminio
Obtención
El Aluminio primario se obtiene en dos etapas:
• En la primera se produce la Alumina o Hidrato de Alúmina, por
medio del Proceso Bayer
• En la segunda se obtiene el Aluminio Metálico por reducción
electrolítica.
l t líti
Procedimiento Bayer
Obtención de la alúmina a partir de la Bauxita por el procedimiento Bayer:
1. se tritura la bauxita en un molino de bolas
2 se lava
2.
l
con una solución
l ió caliente
li t de
d hidróxido
hid ó id sódico
ódi (sosa)
(
)
3. La solución es decantada y filtrada produciéndose la separación de los
lodos rojos
j ((Si,, Fe,, Ti y otros))
4. Libre de impurezas, se precipita de forma controlada para formar
hidróxido de aluminio puro
5 La
5.
L solución
l ió de
d sosa, libre
lib de
d aluminio,
l i i se concentra
t en evaporadores
d
y se
recicla al comienzo del proceso
6. el hidróxido se calienta a 1200°C,, en una operación
p
llamada
"calcinación" que se realiza en un horno rotatorio, para convertirlo en
Alúmina, liberando vapor de agua al mismo tiempo.
Proceso electrolítico
Obtención de aluminio a partir del proceso electrolítico
La electrólisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por
medio de la electricidad.
electricidad La Alúmina,
Alúmina que se funde a unos 200
200°C
C, se puede
descomponer electrolíticamente a unos 900°C
1. se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos
conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la
disolución
2. El electrodo negativo lo constituye el fondo de la celda, el electrodo
positivo lo constituyen barras de grafito de altísima pureza
3. Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones
negativos,
g ti
o aniones,
i
son atraídos
t íd y se desplazan
d
l
h i ell ánodo
hacia
á d (electrodo
( l t d
positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se
desplazan hacia el cátodo (electrodo negativo).
Propiedades del Aluminio
Propiedades del Aluminio
Principales aleaciones de aluminio
Aleaciones Aluminio-Cobre:
esta
t es una d
de llas aleaciones
l
i
más
á iimportantes
t t para ell moldeo.
ld
L
La adición
di ió
de Cobre aumenta la colabilidad y también la resistencia a la tracción,
disminuyendo la ductilidad.
Endurece mucho al Aluminio por lo que estas aleaciones poseen buenas
propiedades
p
p
mecánicas,, manteniendo su maquinabilidad
q
y ligereza.
g
Tiene
una densidad de 2.8 g/cm3. Estas aleaciones en general no superan el 15%
de Cobre, porque a partir de ahí se forman compuestos que hacen frágil la
aleación.
Principales aleaciones de aluminio
Aleaciones Aluminio-Silicio:
estas
t aleaciones
l
i
siguen
i
en importancia
i
t
i a las
l d
de Aluminio-Cobre,
Al i i C b
cada
d vez
se emplean más debido a sus propiedades de moldeo, resistencia a la
corrosión inclusive del agua del mar y facilidad de soldadura.
Son más dúctiles y resistentes al impacto, tienen una elevada
conductividad eléctrica y térmica,, son difíciles de mecanizar p
por el efecto
abrasivo del Silicio. Se utilizan básicamente para la fabricación de piezas
para la navegación, se ennegrecen con el tiempo por lo que, no se usan
para la ornamentación.
Principales aleaciones de aluminio
Aleaciones Aluminio-Magnesio:
llas aleaciones
l
i
d
de Al
Aluminio-Magnesio
i i M
i son más
á li
ligeras que ell Al
Aluminio.
i i
Poseen buenas propiedades físicas, excelente resistencia a la corrosión y se
maquinan con facilidad.
Las aleaciones con más de 5.6% de Magnesio no tienen aplicación en
materiales maleables. La resistencia a la tracción y el límite elástico
aumenta de modo p
proporcional
p
al contenido de Magnesio.
g
Se utilizan básicamente en la construcción de carros, ferrocarriles, chasis,
carrocería de camiones, entre otros. Hoy en día reemplazan a la fundición
gris y a la nodular en muchas aplicaciones que se utilizan cuando es
necesario aprovechar el buen mecanizado, perfecto acabado y la baja
densidad.
Principales aleaciones de aluminio
Aleaciones Aluminio-Zinc:
El Zinc
Zi puro posee baja
b j resistencia
i t
i a la
l tracción.
t
ió Como
C
l mayor aplicación
la
li
ió
del Zinc, es en recubrimiento de Hierro y Acero, el Zinc funde a 419°C. Su
temperatura de ebullición es de 906°C. Las aleaciones de Aluminio y Zinc
cuando se aproximan a 20% de Zinc son frágiles en caliente por lo que casi
no se emplean. Son más económicas que las de Cobre a iguales propiedades
mecánicas p
pero menos resistentes a la corrosión y más p
pesadas,, se utilizan
básicamente para la fabricación de cojinetes de cigüeñal.
Designaciones de las aleaciones de aluminio
Productos laminados
Aleaciones mil cincuenta
cinc enta y mil setenta
Máxima resistencia a la corrosión, fácil de soldar, al arco en atmósfera
inerte o por soldadura fuerte, excelente formabilidad.
Usos: en forma de lámina o papel (foil) se usa en la industria química y en
la de preparación de alimentos principalmente.
Otras aleaciones del Grupo Mil y Grupo Tresmil
Muy resistentes a la corrosión, excelentes características para soldarse al
arco o soldadura fuerte, permiten ser formadas, dobladas o estampadas
con facilidad
Usos: En forma de lámina son ideales para la fabricación de utensilios de
uso doméstico,
d é ti
d t
ductos,
envases y en generall para cualquier
l i aplicación
li
ió de
d
láminas metálicas donde no se requiera una resistencia estructural. Las
aleaciones del grupo Mil son ideales para la fabricación de papel de
Aluminio (foil) para empaquetadoras de alimentos, cigarros, regalos, entre
otros.
Productos laminados
Aleaciones del grupo
gr po Cinco mil
Alta resistencia a la corrosión, pueden soldarse fácilmente con equipo de
arco en atmósfera de gas inerte, tienen mayor resistencia mecánica que las
aleaciones de los grupos mil y tres mil.
Usos: en forma de placa o lámina se usan en la industria del transporte en
carrocerías
carrocerías,
tanques o escaleras; son ideales para cuerpos de
embarcaciones marítimas (Aleación 5052) para la fabricación de carros de
ferrocarril o de trenes urbanos; fabricación de envases abre fácil para
bebidas gaseosas y en general para aplicaciones estructurales.
estructurales
Productos extruidos
Aleación mil cincuenta
cinc enta
Alta resistencia a la corrosión, buena formalidad fácil de soldar al arco en
atmósfera inerte
Usos: como tubería en la industria química y alimenticia.
Aleación seis mil sesenta y tres
Resistencia mecánica moderada, fácil de soldar al arco en atmósfera inerte
o por soldadura fuerte, excelente resistencia a la corrosión, buena
formabilidad, excelentes características para ser anodizada.
Usos: es la aleación por excelencia para la fabricación de perfiles
arquitectónicos,
it tó i
t b í y en generall para aplicaciones
tubería
li
i
i d t i l donde
industriales
d d
la resistencia mecánica requerida es moderada.
Productos extruidos
Aleación seis mil sesenta y uno
no
Buena resistencia mecánica, buena conductividad eléctrica.
Usos alambre para conductores eléctricos, perfiles para uso arquitectónico
e industrial donde se requiere una resistencia mecánica superior a la de
aleación 6063.
Aleación seis mil ciento uno
Mayor resistencia mecánica, facilidad para soldarse al arco, excelente
resistencia a la corrosión, formabilidad regular (dependiendo del temple) y
buenas características para ser maquinada.
Usos: perfiles para usos estructurales, barras para maquinado de piezas,
elementos
l
t de
d carga en vehículos
hí l automotores.
t
t
Productos fundidos
Aleaciones del grupo
gr po Cien
Alta conductividad eléctrica, buena apariencia al anodizar las piezas.
Puede usarse en procesos de Die Casting moldeado en arena y molde
permanente
Usos: pistones, válvulas, cabezas de cilindros, engranes, partes
automotrices de tipo estructural en general.
general
Aleaciones del grupo Trescientos
Propiedades mecánicas moderadas, muy buena fluidez, fácil de soldar. Se
usa en cualquier proceso de fundición pero su mejor aprovechamiento es
en el proceso de inyección a presión.
presión
Usos: sus usos van desde reflectores y parrillas decorativas hasta
aplicaciones en la industria aeroespacial
Conclusiones
En términos generales podemos asegurar
aseg rar que
q e el Aluminio
Al minio puede
p ede ser usado
sado
en un sinfín de aplicaciones y que la información antes proporcionada es
solo con la idea de dar algunas aplicaciones muy generales.
Al alear el Aluminio con otros metales, en proporciones muy pequeñas,
pueden cambiarse radicalmente las propiedades y características del metal
original con esta ventaja usted podrá obtener la pieza, parte o elemento
que requiera.