Metales 28 de mayo Cristalografía- Aleaciones- Solidificación
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Metales 28 de mayo 2013 1º de Joyería Artística Curso 2012/2013 por Encarna Domingo Fontirroig CristalografíaAleacionesSolidificación Índice CRISTALOGRAFÍA. DEFECTOS CRISTALINOS........................................................................... 4 Define fase. ¿Cuáles son los estados de agregación más comunes? ................................ 4 Principales diferencias entre sólidos y líquidos. ................................................................ 4 Diferencias entre cristales, sólidos amorfos y cuasi cristales ............................................ 4 2 Cita tres materiales que tengan estructuras cristalográficas. ¿Cómo afecta esto a sus propiedades? ..................................................................................................................... 5 Define: monocristal, policristal, borde de grano, anisótropo y alotropía ......................... 5 Clasificación de las imperfecciones según su geometría .................................................. 6 Tipos y definiciones de defectos puntuales. ..................................................................... 6 Significado de las dislocaciones. ........................................................................................ 7 Relaciona el corindón con el rubí y el zafiro. ..................................................................... 7 METALES. ALEACIONES .......................................................................................................... 8 Explica en qué consisten los procesos de extrusión y laminación en metales.................. 8 Explica los procesos de acabado, denominados anodizado y lacado ............................... 8 Compatibilidad del aluminio con otros metales y con la madera ..................................... 8 ¿Qué propiedades físicas y mecánicas posee el cobre? .................................................... 9 ¿Qué metales forman el bronce, cuáles son sus propiedades y cuáles son sus principales tipos? ................................................................................................................................. 9 ¿Qué metales forman el latón, cuáles son sus propiedades y cuáles son sus principales tipos? ............................................................................................................................... 10 ¿Qué propiedades físicas y mecánicas posee el estaño? ................................................ 11 ¿Cuáles son las formas alotrópicas del estaño? .............................................................. 11 ¿Qué propiedades físicas y mecánicas posee el zinc? ..................................................... 11 Explica el proceso de obtención del oro.......................................................................... 12 Explica la diferencia entre absorber y adsorber. ............................................................. 13 Usos del aluminio en joyería. .......................................................................................... 13 Usos del cobre en joyería. ............................................................................................... 13 Usos del zinc en joyería. .................................................................................................. 13 Usos del rodio, rutenio y paladio en joyería.................................................................... 14 Usos del oro y la plata en joyería. ................................................................................... 14 Define: índice de dureza de Mohs, índice de dureza de Brinell, metal oxidante, metal reductor, ductilidad y maleabilidad................................................................................. 15 Ordena los principales metales usados en joyería por su dureza y por su punto de fusión. .............................................................................................................................. 15 ¿Qué es una aleación eutéctica? ..................................................................................... 16 ¿Qué latones se utilizan en joyería? ................................................................................ 17 ¿Qué es la alpaca?¿Qué usos tiene en joyería? .............................................................. 17 ¿Qué es el peltro?¿Qué usos tiene en joyería? ............................................................... 18 ¿Qué es el Zamak?¿Qué usos tiene en joyería? .............................................................. 18 3 ¿Qué significa que el oro forma aleaciones eutécticas con el níquel, el cobre y el plomo? ......................................................................................................................................... 18 ¿Qué es el oro Hamilton? ................................................................................................ 18 ¿Cómo se consigue el oro blanco? .................................................................................. 19 ¿Cuál es la ley del platino en joyería? ............................................................................. 19 ¿Cuáles son los metales que se alean con la plata? ........................................................ 19 SOLIDIFICACIÓN. ENFRIAMIENTO........................................................................................ 20 Dibuja y explica, para un metal puro, su curva de enfriamiento. ................................... 20 Dibuja y explica, para una aleación, su curva de enfriamiento. ...................................... 21 En qué consiste una aleación eutéctica. ......................................................................... 21 Explica el impacto de la contracción durante el enfriamiento y la solidificación de un metal................................................................................................................................ 22 Define aleación y sus tipos. ............................................................................................. 23 Define dendrita................................................................................................................ 23 Explica el efecto de las velocidades de enfriamiento...................................................... 23 Define gradiente de concentración ................................................................................. 23 Explica los diferentes tipos de segregación ..................................................................... 23 Curiosidades ........................................................................................................................ 24 CRISTALOGRAFÍA. DEFECTOS CRISTALINOS Define fase. ¿Cuáles son los estados de agregación más comunes? Fase: Porción de la materia con propiedades homogéneas. Agregaciones más comunes: Sólidos 4 Líquidos Gases Principales diferencias entre sólidos y líquidos. Líquidos Poseen volumen “propio” (poco compresibles) Carecen de forma propia Las moléculas ocupan posiciones al azar Estas posiciones varían en el tiempo, x=x (t,T,) Las distancias intermoleculares no están al azar (son bastante constantes dentro de un estrecho margen) Toman la forma del recipiente que los envuelve Sólidos Poseen volumen propio (poco compresibles) Poseen forma propia Los átomos ocupan posiciones fijas Vibran en torno a posición de equilibrio y experimentan movimientos discontinuos (responsables de la difusión) Diferencias entre cristales, sólidos amorfos y cuasi cristales Cristales Sólidos amorfos Cuasi cristales Orden regular periódico Desordenado Orden regular no periódico Cita tres materiales que tengan estructuras cristalográficas. ¿Cómo afecta esto a sus propiedades? Grafito Diamante Negro Transparente Conductor eléctrico Muy aislante (eléctrico) Blando, se exfolia en láminas Muy duro Estructura: plano anillos hexagonales unidos débilmente entre si Estructura: tetragonal Barato Caro 5 Futboleno Aislante; , sus impurezas lo hacen superconductor Esferas independientes (rodamientos ideales) red Estructura: C60 poliedro cuyas caras son hexágonos y pentágonos con átomos de C en los vértices Carísimo Define: monocristal, policristal, borde de grano, anisótropo y alotropía Monocristales Policristal Borde de grano Algunos materiales pueden existir como Mono cristales grandes (macroscópicos) Si en semiconductores Alabes de turbinas Una semilla/cristalización muy lenta La mayoría de los materiales son un conjunto continuo de pequeños cristales. Varias impurezas/cristalización más rápida Son la interfaz entre cristales individuales Donde separa un cristal de otro cristal/orden no tan perfecto Anisótropo Alotropía Orientación no aleatoria de los ejes cristalográficos Sus propiedades físicas pueden variar en función de la dirección en el material Los materiales alotrópicos poseen más de una estructura cristalina Clasificación de las imperfecciones según su geometría 6 Defectos puntuales o de dimensión cero Defectos lineales o de una dimensión llamados también dislocaciones Defectos de dos dimensiones Tipos y definiciones de defectos puntuales. Cuando la introducción de impurezas en una estructura no representa un cambio importante en ella, ya que las impurezas entran en cantidades muy pequeñas y solo producen alteraciones locales sin efectos importantes en la estructura general. VOCABULARIO Soluto y solvente Cuando se realiza una disolución, se le llama soluto al compuesto de menor proporción al solvente. Tipos: Vacante Constituye el defecto puntual más simple. Es un hueco creado por la pérdida de un átomo que se encontraba en esa posición. Puede producirse durante la solidificación por perturbaciones locales durante el crecimiento de los cristales. También puede producirse por reordenamientos atómicos en el cristal ya formado como consecuencia de la movilidad de los átomos. Semilla.- A partir de la semilla empieza a cristalizar Imperfecciones Son un lugar vacante en una estructura que afecta a solo un átomo. Auto-intersificiales: que hay uno de más Isomorfismo: hay partículas que forman estructuras de igual dimensión y geometría pero cuya composición química es distinta Defectos Intersticiales Algunas veces, un átomo extra, se inserta dentro de la estructura de la red en una posición que normalmente no está ocupada, formando un defecto llamado “Defecto intersticial”. Generalmente este tipo de defecto introduce, relativamente, grandes distorsiones en los alrededores, puesto que normalmente, el átomo es sustancialmente más grande que la posición intersticial en la que se sitúa. Consecuentemente la formación de este defecto no es muy probable. Se pueden introducir en una estructura por radiación. 7 Significado de las dislocaciones. Tienen plasticidad y al darle golpes absorben el impacto y se pueden modelar También llamadas defectos lineales. Son defectos que dan lugar a una distorsión de la red centrada en torno a una línea. Se crean durante la solidificación de los sólidos cristalinos o por deformación plástica, por condensación de vacantes. Hay dos tipos de dislocaciones, las de cuña y las helicoidales. También puede darse una combinación de ambas, denominada dislocación mezcla Defectos lineales o dislocaciones, afecta a una serie lineal de átomos. Una dislocación es una discontinuidad en la estructura a lo largo de una fila reticular. Relaciona el corindón con el rubí y el zafiro. Como minerales ambas gemas no son sino corindones (formados de acido de aluminio, incoloro) Si no tiene impurezas el corindón es incoloro. Rubí- cada x corindones hay uno de rojo (impurezas de átomos de cromo) esto hace que se convierta en rojo Zafiro- cada x corindones uno de color azulado (impurezas de óxido de titanio o hierro) METALES. ALEACIONES Explica en qué consisten los procesos de extrusión y laminación en metales Extrusión 8 El proceso de extrusión consiste en hacer pasar a una gran presión un lingote cilíndrico precalentado por el orificio de una matriz que configura la forma del perfil de aluminio este perfil puede ser tubular y solido dependiendo de la necesidad una vez esta barra esta fría se cortan en piezas más pequeñas y cada una de esta se alarga de las puntas para que queden completamente rectas por ser un proceso de trabajo en caliente la mayoría de los perfiles se deben tratar térmicamente para aumentar su resistencia. Laminación El proceso de laminación consiste en hacer pasar una placa de aluminio a través de dos rodillos los cuales ejercen una presión determinada que aplasta dicha placa hasta legar el calibre deseado de esta manera se producen laminas lisas y en rollos o discos. Explica los procesos de acabado, denominados anodizado y lacado Anodizado Es un proceso por el que se transforma la superficie del aluminio en oxido de aluminio. Este oxido constituye una excelente protección y ofrece una alta resistencia a la corrosión en cualquier ambiente al que se exponga Lacado Proceso por el cual se añade un revestimiento de color al aluminio, Es preciso calentar el aluminio a temperatura justa para conseguir la adherencia del pigmento de color (que es en polvo). Compatibilidad del aluminio con otros metales y con la madera Compatibilidad con otros materiales El acero no protegido se oxida y los arrastres del óxido simplemente manchan el aluminio. En presencia de un electrolito, tal como el agua de mar o las condensaciones de humedad en atmósfera industrial se pueden producir ataques locales. Es conveniente evitar el contacto directo efectuando sobre el acero tratamientos como: el cincado, pintura pigmentada al cinc, pintura bituminosa; o aislando el aluminio del acero por la interposición de una banda plástica de neopreno. El contacto del cobre y sus aleaciones (latón, bronce, bronce al aluminio) es peligroso para el aluminio y deben aislarse convenientemente los dos metales. Aunque el plomo es más electropositivo que el aluminio, existen numerosos ejemplos de contactos aluminio-plomo que se comportan perfectamente bien. No se aconseja en particular, la utilización de pinturas al óxido de plomo (minio de plomo). 9 Otros materiales: El polvo de yeso o de cemento en presencia de humedad y las salpicaduras de yeso o de cemento fresco provocan un ataque superficial al metal, dejando manchas blancas después de limpiado, incluso sobre aluminio anodizado. Estas manchas no tienen prácticamente influencia sobre la resistencia misma del producto pero afectan su aspecto superficial. El ataque sobre el aluminio se detiene cuando el yeso o el cemento han fraguado. Estos inconvenientes pueden ser fácilmente evitables mediante algunas precauciones de protección tales como la aplicación de bandas adhesivas, lacas pelables u otras alternativas. La mayor parte de las maderas secas no ejercen acción sobre el aluminio. No obstante, ciertas maderas tales como el roble y el castaño sufren una reacción ácida en presencia de la humedad. Por lo tanto es conveniente pintar o barnizar estas maderas antes de ponerlas en contacto con el aluminio. ¿Qué propiedades físicas y mecánicas posee el cobre? Es blando, maleable y dúctil, y puede ser estirado en hilos de diámetros muy pequeños (hasta 0.03 mm). El es el mejor conductor del calor y de la electricidad entre todos los metales de menor costo, (sólo superado por la plata). Alta resistencia a la corrosión. El aire seco no altera el metal, pero en presencia de la humedad atmosférica y del CO2 su superficie se oxida lentamente a Cu2O, rojo, lo que evita la oxidación posterior. En zonas húmedas se forma una capa protectora de color verde de carbonato básico de cobre (Cu(OH)2CO3) en las ciudades, de sulfato básico de cobre (CuSO4.Cu(OH)2) en los centros industriales y de cloruro básico (CuCl2.3Cu(OH)2) en las zonas costeras. ¿Qué metales forman el bronce, cuáles son sus propiedades y cuáles son sus principales tipos? Aleación de cobre y estaño. La proporción de cobre en la aleación nunca es inferior al 75 por ciento. La de estaño no debe de pasar del 10 ó 12 por ciento si se desea evitar un alto coeficiente de fragilidad Propiedades 10 El bronce es atacado por la acción combinada de la humedad y la contaminación atmosférica, que producen fenómenos de ataque electroquímico. Los daños más frecuentes son la oxidación del cobre, que produce manchas de color rojizo o negro, y la formación de carbonatos, que crean capas en la superficie de color verde o azulado, tan características en las figuras o cubiertas de cobre. Pero el ataque más peligroso para el bronce es la combinación del agua y la sal, por lo que en ambientes costeros o próximos a terrenos salinos se forman cloruros de cobre, que facilita su transformación en ácido clorhídrico, tremendamente corrosivo para el bronce. En estos casos, la solución consiste en un tratamiento a base de pulverizaciones de óxido de plata para evitar la corrosión, y mantener su durabilidad. Tipos El bronce estatuario suele contener entre un 80 y un 90 por ciento de cobre, y el utilizado en monedas y metales se compone generalmente de unas 95 partes de cobre, cuatro de estaño y una de cinc. El bronce que contiene un 5 por ciento de estaño es blanco y puede trabajarse en frío.- El que contiene un 10 por ciento es muy adecuado para la fabricación de herramientas, (el antiguo bronce de cañón contenía por lo común un diez u ocho por ciento de estaño). El bronce de campana utiliza hasta el 25 por ciento de estaño, con lo que aumentan sus cualidades tonales si bien es muy quebradizo. Cuando la proporción de cinc es del 15 por ciento o más, el bronce se vuelve duro, convirtiéndose en un material adecuado para la fundición de figuras. Los Bronces al Aluminio son aleaciones a base de Cobre con adiciones de Aluminio hasta 14%. Industrialmente, son de importancia porque poseen alta resistencia mecánica y excepcional resistencia a la corrosión y oxidación a altas temperaturas. Además, retienen una considerable proporción de su resistencia mecánica a temperaturas moderadamente elevadas. ¿Qué metales forman el latón, cuáles son sus propiedades y cuáles son sus principales tipos? Cobre y zinc en las proporciones adecuadas para formar lo que hoy conocemos como latón. El latón es más resistente, más duro y más barato que el cobre. Posee las propiedades para moldearse con facilidad y para resistir el desgaste y la corrosión. No se puede trabajar el latón que contiene más de 45 % de zinc. Este tipo de latón se llama "latón blanco", y es de poca importancia industrial Los latones que contienen menos que 40 % de zinc son maleables y se llaman latón "alpha", y se utilizan para fabricar tornillos, puntas, cartuchos, pernos, tuercas, etc. El latón "beta" está compuesto de 40 hasta 45 % de zinc y su trabajo se hace bajo calor. Esta aleación es suficientemente fuerte para fabricar canillas, cabezas de extintor, artefactos para ventanas y puertas, etc. ¿Qué propiedades físicas y mecánicas posee el estaño? 11 El estaño es muy dúctil y maleable a 100 °C de temperatura. Funde a baja temperatura y tiene gran fluidez cuando se funde. Posee un punto de ebullición alto. El estaño reacciona tanto con ácidos fuertes como con bases fuertes, pero es relativamente resistente a soluciones casi neutras. En presencia de aire se forma una fina película invisible de óxido de estaño (IV) [SnO2] que impide una posterior oxidación. Este hecho se utiliza con frecuencia para recubrir con estaño superficies de hierro, acero y cobre y evitar la corrosión de las mismas. A temperatura ambiente es estable frente al aire ¿Cuáles son las formas alotrópicas del estaño? Existen dos formas alotrópicas del estaño: estaño blanco y estaño gris. VOCABULARIO Alotrópicas Los dos son el mismo metal pero cristalizan de diferente manera Estaño blanco. Metal brillante, maleable, dúctil, muy blando y tiene estructura cristalina tetragonal: debido a la rotura de estos cristales, se oye el grito del estaño cuando se dobla una barra del metal Es muy delicado que adquiere poros y grietas con facilidad; si se corroe aparecen en su superficie marcas como de escarcha. A temperaturas inferiores a 13,2 ºC se transforma lentamente en estaño gris: es la peste del estaño El paso de estaño blanco a estaño gris que era conocido antiguamente como la "peste o enfermedad del estaño" ha dado lugar a situaciones curiosas. Se cuenta que en el frío invierno del año 1851 los tubos de estaño del órgano de una iglesia se desmoronaron y se convirtieron en polvo. Lo mismo le sucedió en 1868 a un cargamento de estaño que se encontraba almacenado en la aduana de San Petersburgo. Estaño gris, pulvurento, ligero, con estructura cúbica tipo diamante, con una densidad relativa de 5,75 y con pocas aplicaciones). Por encima de 13,2 ºC el estaño gris se convierte en estaño blanco. El estaño comercial contiene ciertas impurezas aleadas que evitan las transformaciones de una variedad de estaño en otra. ¿Qué propiedades físicas y mecánicas posee el zinc? Químicas /Mecánicas Pierde su brillo original, al formarse una capa superficial e incolora de carbonato y óxido, cuando está en contacto con el aire. De esta forma queda protegido, ya que se adhiere bien y tiene el mismo coeficiente de dilatación que el metal. Es estable frente al agua dulce y salada debido a esta capa. En caliente, el cinc reacciona activamente con el oxígeno y con el agua, en ambos casos formando el correspondiente óxido (ZnO), y con esta última con desprendimiento de hidrógeno. Físicas Insoluble en agua caliente y fría, y soluble en alcohol, en los ácidos y en los álcalis. Es extremadamente frágil a temperaturas ordinarias, pero se vuelve maleable entre los 120 y los 150 °C, y se lamina fácilmente al pasarlo entre rodillos calientes. 12 Es un buen conductor de la electricidad y del calor (27% de las del cobre). Explica el proceso de obtención del oro. En los yacimientos primarios, el oro nativo se encuentra en filones, cristalizado en el sistema regular, formando octaedros y rombododecaedros, o en forma de granos, acompañado de cuarzo, pirita o baritina, principalmente. A causa de los fenómenos de meteorización de los yacimientos primarios, y por transporte y sedimentación posteriores, el oro se encuentra también en yacimientos secundarios (arenas de los ríos), asociado a otros minerales como el granate y el corindón, en forma de pepitas. Proceso El proceso consiste en la trituración y molienda de los minerales auríferos y el enriquecimiento del producto por métodos de flotación. Posteriormente, se provoca una amalgama con mercurio, de la que se separará el oro por destilación. Los minerales de muy bajo contenido y los residuos de la amalgamación siguen otro proceso, consistente en tratar con cianuro sódico la pulpa concentrada del mineral, de modo que se forma aurocianuro de sodio, del cual se desplaza el metal tratándolo con cinc y eliminando luego las trazas de éste con ácido sulfúrico. La plata se encuentra casi siempre presente en el oro no purificado, por lo que éste debe someterse a un proceso electrolítico para alcanzar una mayor pureza. La excesiva blandura del oro obliga a usarlo en aleación con otros metales, en una proporción que depende de su finalidad Explica la diferencia entre absorber y adsorber. Absorber que llega al centro Adsorber solo en la superficie Esto sucede en el platino (se utiliza como catalizador, porque absorbe un producto químico e intermedia para atraparlo en su superficie y tiene una vida muy larga) 13 Usos del aluminio en joyería. No es muy utilizado en joyería. Debido a su color y poco peso puede ser utilizado como soporte de algunas piezas grandes de platino que pueden ser, por ejemplo diademas. Aprovechado sus propiedades como reductor, puede utilizarse para recuperar el oro y la plata disuelta en soluciones alcalinas Llamado “plan de plomo”. Resulta demasiado blando y puede sustituirse por aluminio lo más puro posible. Su empleo está muy extendido en bisutería y con el tratamiento químico galvánico, llamado comúnmente anodizado, puede adquirir una extensa gama de colores muy estables entre los que se encuentra el del oro. Se ha empezado a utilizar a hora en bisutería, y como alternativa otros metales, debido a la subida de los precios. Usos del cobre en joyería. Esta prácticamente en todas las aleaciones de oro, plata y platino Bajo forma de sales suele formar parte de algunos baños de oro de color Forma parte de la composición de muchas soldaduras para metales preciosos En bisutería Zámak, los baños de cobre alcalino y acido contribuyen a una fase intermedia para los posteriores de níquel y dorado o plateado Aleado con zinc da lugar a una amplia gama de latones éntrelos que se encuentra el Tómbak y el Similor Aleado con estaño da lugar a una amplia gama de bronces Usos del zinc en joyería. Es prácticamente indispensable para las soldaduras de oro y plata. Se utiliza para precipitar el oro y la plata presentes en soluciones alcalinas. También suele utilizarse en aleaciones de oro blanco Está presente en muchas aleaciones que contienen cobre. Bajo la forma de cloruro de zinc, también es utilizado como fundente en las soldaduras de base de estaño. Usos del rodio, rutenio y paladio en joyería. Rodio 14 Su uso se limita a baños de rodiado que se depositan sobre platino u oro blanco Rutenio Se usa como endurecedor del paladio en las aleaciones de este metal, con contenidos de 4 al 5 % de rutenio, aumentando al mismo tempo su resistencia a la corrosión. Y con contenidos de hasta el 10% como endurecedor del platino Para endurecedor se usa más el veridio Paladio Se utiliza para aleaciones de oro blanco y también aleado a 950 mm con níquel, rodio o rutenio Punto de fusión muy alto, se usan poco son muy duros (ejemplo de la broca, mayor desgaste de las herramientas) Usos del oro y la plata en joyería. Oro Es el metal más empleado en joyería. Para aleaciones y soldaduras de donde interviene como metal Para el dorado galvánico sobre objetos de cobre, latón y plata En el pasado se utilizo para moneda En el dorado de vidrio y porcelana En odontología para piezas dentales Plata Fabricar monedas, alhajas, utensilios domésticos y objetos artísticos Uno de sus compuestos más importante es el nitrato, del cual se parte para la obtención de todas las sales de plata Su principal uso es como aleación con otros metales, especialmente con cobre y oro En el plateado galvánico de objetos, especialmente sobre cobre o latón 15 Define: índice de dureza de Mohs, índice de dureza de Brinell, metal oxidante, metal reductor, ductilidad y maleabilidad. Índice de Mohs Se usa para piedras, está basado en que una piedra rayaba a otra y las ordena de mayor a menor dureza. Creo los índices de durezas de las piedras, el diamante es un 10. Es una cosa bastante a ojo. Índice de Brinell = Para medir la dureza de los metales Hay para maderas y otras cosas… Dúctil se pueden hacer hilo Maleable se pueden hacer planchas Oxidante dos metales en contacto uno se oxida (gana oxigeno y electrones, gana masa) y el otro se reduce Ordena los principales metales usados en joyería por su dureza y por su punto de fusión. Dureza Rutenio, paladio, platino, platinoides los más duros Níquel, cobre, zinc plata y oro los más blandos Fusión Coindicen normalmente con el punto de dureza ¿Qué es una aleación eutéctica? Eutéctico es una mezcla de dos componentes con punto de fusión (solidificación) o punto de vaporización (licuefacción) mínimo, inferior al correspondiente a cada uno de los compuestos en estado puro. Esto ocurre en mezclas que poseen alta estabilidad en estado líquido, cuyos componentes son insolubles en estado sólido. Hay otro tipo de medición que es la mezcla eutéctica, si mezclas uno y otro componente (aleación) tiene un punto de fusión más bajo que cualquiera de sus componentes. 16 Cuando el material es puro, la temperatura que coge en el momento que empieza a fundir se mantiene durante todo el proceso de fundición (esto es lo que también sería un valor eutéctico) Si la temperatura en el momento que funden sigue subiendo el metal no es puro. Diagrama de fases (Ni, Ag) es la representación grafica de esta pregunta, en este diagrama nos dice que temperatura poner el horno para que todo este fundido. 17 ¿Qué latones se utilizan en joyería? El latón que se utilice para joyería es recomendable que esté formado solo por cobre y zinc. Se recomiendan los latones con un contenido de cobre no inferior al 67,5%. 50 al 66% de cobre…………… Amarillo fuerte 66 al 75% de cobre…………… Amarillo pálido 75 al 86 % de cobre……….….. Amarillo rojizo 86 al 98 % de cobre……….….. Rojo amarillento ¿Qué es la alpaca?¿Qué usos tiene en joyería? La alpaca, plata alemana, metal blanco, plata nueva o argentán es una aleación ternaria compuesta por zinc (8 a 45 %), cobre (45 a 70 %) y níquel (8 a 20 %), con un color y brillo parecido al de la plata. Las aleaciones que contienen más de un 60% de cobre son monofásicas y se caracterizan por su ductilidad y por la facilidad para ser trabajadas a temperatura ambiente, la adición de níquel confiere una buena resistencia a los medios corrosivos. Fabricación de cuberterías y vajillas. Como la plata se oxida mucho con la comida se utiliza la alpaca ¿Qué es el peltro?¿Qué usos tiene en joyería? Hoy en día está en desuso. Es una aleación compuesta por estaño, cobre, antimonio y plomo. 18 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. Duradero y maleable, con el tiempo adquiere una interesante pátina y puede ser forjado de cualquier forma Aprovechando su bajo punto de fusión, suele utilizarse en bisutería para piezas de fundición centrifugada en moldes de caucho o de silicona. Como tiene un bajo punto de fusión, y contiene plomo. En las antigüedades si se usaba ahora ya no (antes se fabricaban soldaditos de plomo). ¿Qué es el Zamak?¿Qué usos tiene en joyería? Nombre comercial, es un sustituto del peltro. Es una aleación de alto contenido en zinc. Se usa en bisutreria. Puede ser util para fundición inyectada ¿Qué significa que el oro forma aleaciones eutécticas con el níquel, el cobre y el plomo? Los metales que componen la aleación, en unas proporciones determinadas, dan aleaciones con un punto de fusión más bajo que el de cualquiera de sus componentes. ¿Qué es el oro Hamilton? Se utiliza en EEUU. Tienen un color determinado y propiedades mecánicas y químicas de la aleación. Desde diferentes refinerías se suministra en tres formas distintas: Aleación completa y dispuesta para ser trabajada en forma de chapa o hilo Todos los metales aleados excepto el oro, bajo forma de granalla Sin materiales preciosos (oro/plata), solo la aleación cobre/níquel/zinc en granalla. Base CU 77%, Ni 2,2%, Zn 20,8% (densidad 8,48) Aleación más común 750 milésimas de oro, 90 de plata y 160 de Hamilton (densidad 15,08) ¿Cómo se consigue el oro blanco? Para el oro blanco existen tantas leyes como para el oro de color, Las aleaciones más utilizadas son de 750 y 585 milésimas. 19 Existen tres tipos: Las que contienen níquel y no contienen paladio Las que contienen níquel son relativamente duras y presentan u color poco atractivo, lo que hace poco menos que imprescindible un acabado con baño de rodio. Por otro lado tienen también cierta tendencia a romperse. Las que contienen paladio y no contienen níquel Las que contienen paladio son más caras, tiene un buen color similar al del platino y son blandas y fáciles de trabajar. Las que son una mezcla de las dos anteriores Disponen en mayor o menor grado de lo bueno y de lo malo de cada grupo ¿Cuál es la ley del platino en joyería? 950 milésimas Con solo 50 milésimas de aleación pocas cosas se pueden hacer (se alea con cobre, y si se requiere mayor dureza con indio o rutenio). ¿Cuáles son los metales que se alean con la plata? El cobre es considerado el elemento más idóneo para mejorar las propiedades de la plata y la mayoría de las aleaciones de plata quedan reducidas al binario plata/cobre. No obstante, si se requiere más dureza se puede alear con zinc y níquel (el níquel produce alergias y ahora casi no se usa). La platería emplea normalmente aleaciones de 925 y 800 milésimas La plata forma aleación con todos los metales de bajo punto de fusión como estaño, plomo, indio y zinc. SOLIDIFICACIÓN. ENFRIAMIENTO Dibuja y explica, para un metal puro, su curva de enfriamiento. 20 Un metal puro solidifica a una temperatura constante que constituye su punto de congelación o punto de fusión. El proceso ocurre en un tiempo determinado que se representa mediante una curva de enfriamiento. La solidificación real toma un tiempo llamado, tiempo local de solidificación, durante el cual el calor latente de fusión del metal escapa fuera del molde . El tiempo total de solidificación va desde el momento de vaciar el metal hasta su completa solidificación. Después que la fundición se ha solidificado completamente, el enfriamiento continúa a una velocidad indicada por la pendiente hacia debajo de la curva de enfriamiento Debido a la acción refrigerante de la pared del molde, se forma una delgada película inicial de metal sólido en la pared inmediatamente después del vaciado. El espesor de esta película aumenta para formar una costra alrededor del metal fundido que va creciendo hacia el centro de la cavidad conforme progresa la solidificación. La velocidad del enfriamiento depende del calor que se transfiere en el molde y de las propiedades térmicas del metal Dibuja y explica, para una aleación, su curva de enfriamiento. 21 En las aleaciones la solidificación se inicia cuando la temperatura se reduce por debajo de la temperatura liquidus, T1, y se completa cuando alcanza la temperatura sólidus, TS, Dentro de este rango de temperatura, la aleación está en un estado blando o pastoso con dendritas columnares En qué consiste una aleación eutéctica. Constituyen una excepción del proceso general de solidificación de las aleaciones Tiene una composición particular en la cual las temperaturas sólidus y líquidus son iguales. La solidificación ocurre a una temperatura constante, y no en un rango de temperaturas como para un metal puro Explica el impacto de la contracción durante el enfriamiento y la solidificación de un metal. La contracción ocurre en tres pasos: 22 1) contracción líquida durante el enfriamiento anterior a la solidificación; 2) contracción durante el cambio de fase de líquido a sólido, llamada contracción de solidificación, 3) contracción térmica de la fundición solidificada durante el enfriamiento hasta la temperatura ambiente. La contracción del metal líquido durante el enfriamiento, desde la temperatura de vaciado hasta la temperatura de solidificación, causa que la altura del líquido se reduzca desde el nivel inicial. La cantidad de esta concentración líquida es generalmente alrededor del 0.5%. La contracción de solidificación tiene dos efectos: 1) la contracción causa una reducción posterior en la altura de la fundición. 2) la cantidad de metal líquido disponible para alimentar la porción superior del centro de la fundición se restringe. Ésta es usualmente la última región en solidificar; la ausencia de metal crea un vacío en este lugar de la fundición. Esta cavidad de encogimiento es llamada por los fundidores rechupe. Una vez solidificada, la fundición experimenta una contracción posterior en altura y diámetro mientras se enfría. Esta contracción se determina por el coeficiente de expansión térmica del metal sólido, que en este caso se aplica a la inversa para determinar la contracción. Define aleación y sus tipos. Es un sistema compuesto de dos o más elementos químicos, por lo menos uno de ellos es un metal. Si el sistema se forma de dos elementos se llama sistema de aleación binaria. Si el sistema se forma por tres elementos, se denomina sistema de aleación ternaria. Las aleaciones pueden ser: Homogéneas (uniformes) – una aleación que constará de una sola fase. Mezclas – una aleación que será una combinación de varias fases. 23 FASE Es cualquier cosa homogénea y físicamente distinta. Para mayoría de los elementos puros, el término fase es sinónimo de estado. En el estado sólido hay tres fases posibles: De metal puro; De solución sólida; De aleación intermedia o compuesta. Define dendrita. Del griego dendron que significa "parecido a" y drys, "árbol". 1 Se producen en el proceso de solidificación cuando la aleación está en estado blando y pastoso Tienen brazos y ramas tridimensionales (brazos secundarios) con metal líquido entre ellos, que al final se interconectan. El estudio de las estructuras detríticas es importante porque estas estructuras contribuyen a factores negativos como variaciones en la composición, segregación y micro porosidad Explica el efecto de las velocidades de enfriamiento. Bajas velocidades de enfriamiento dan como resultado estructuras detríticas gruesas con grandes espaciamientos entre los brazos dendríticos. A velocidades más rápidas de enfriamiento la estructura se hace más fina con un menor espaciamiento entre brazos dendríticos y como resultado se reduce el tamaño del grano, se incrementan la resistencia y la ductilidad de la aleación fundida. Se reduce la micro porosidad (huecos de contracción interdentríticos) en la fundición y disminuye la tendencia de la pieza fundida a grietarse durante la solidificación. Para velocidades de enfriamiento aun más elevadas las estructuras desarrolladas son amorfas (sin estructura cristalina). Define gradiente de concentración. La composición de las dendritas y del metal líquido está dada por el diagrama de fase de la aleación particular. Cuando se enfría la aleación muy lentamente, cada dendrita desarrolla una composición uniforme. Bajo las velocidades normales de enfriamiento que se encuentran en la práctica se forman dendritas nucleadas. Las dendritas nucleadas tienen una composición superficial distinta a la de sus núcleos y cual diferencia se conoce como gradiente de concentración. Explica los diferentes tipos de segregación. Microsegregación La superficie tiene una concentración más alta de elementos de aleación que el núcleo de la dendrita, debido al rechazo de soluto del núcleo hacia la superficie durante la solidificación de la dendrita 1 Las imagino como ramificaciones (tipo neuronas) Macrosegregación Involucra diferencias en composición en toda la pieza fundida. En situaciones donde el frente de solidificación se aleja de la superficie de una fundición como un frente plano. Segregación normal Los constituyentes con menos punto de fusión en la aleación en solidificación son empujados hacia el centro En consecuencia, este tipo de fundición tiene una más elevada concentración de elementos de aleación en su centro que en sus superficies. 24 Segregación inversa En estructuras dendríticas como las que se encuentran en las aleaciones de solución sólida ocurre lo contrario: el centro de la fundición tiene una menor concentración de elementos de aleación. La razón está en el metal líquido, que entra en las cavidades desarrolladas, debido a contracción por solidificación en los brazos dendríticos, que se han solidificado con anterioridad. Segregación por gravedad Otra forma de segregación es debida a la gravedad. La describe el proceso mediante el cual los elementos con densidad mayor se hunden, y los elementos más ligeros flotan hacia la superficie Curiosidades Sobre los corindones El rubí más caro es el de sangre de pichón (Ceilán) al moverlo de lado se ve un color violáceo. Lo más importante y lo que le da más valor es la rareza y que haya pocos. Corindones (rubís y zafiros) y diamantes son los más duros y los más caros. Al2O3, con dureza 9 en la escala de Mohs, sólo superada por la del diamante. Es lo más duro después del diamante. Antes también eran muy caras las amatistas pero desde que se encontraron unas minas en Brasil, han dejado de tener importancia. El ópalo se puede deshidratar, en Australia se han encontrado los ópalos más grandes Guardar las piedras con diferentes sobres/bolsas para que unas no rayen a otras Plata, cobre y oro (en la tabla de dureza se llaman Triada) http://cosmolinux.no-ip.org/uned/unedcurset22.html Los problemas sobre aleaciones eutécticas los haremos el año que viene El platino. Antes se usaba para montar diamantes, es muy difícil de soldar y muy duro, ya no se usa. Por motivos culturales se usa en Japón (el blanco es el color del luto, se considera sobrio y elegante) Sterling Silver es la aleación de 925 milésimas se empela para exportación.
