1 Titanio Zinc Metales Preciosos

2 Titanio Metal descubierto en el año 1763, aislado impuro en 1887 y purificado en 1910. Es el cuarto elemento metálico más abundante en la corteza terrestre, es difícil y costoso obtenerlo de sus minerales. Se encuentra en los minerales “rutilo”(dióxido de Ti) y en “llmenita”(óxido de Ti y Fe). En las playas de Rocha existe Ti y su explotación se dará a licitación. (Arenas Negras).

3 ”Un predio de casi 831 hectáreas, ubicado cerca de la costa de Rocha, despierta el interés de un grupo empresarial uruguayo –con capitales extranjeros– para extraer mineral de titanio, muy utilizado en la industria aeroespacial y en prótesis. En ese padrón hay unas 600 millones de toneladas de titanio, según los estudios primarios que realizó esta empresa que estima que, junto con otras zonas donde se detectó este mineral, Uruguay está entre los 10 depósitos más grandes del mundo, según información en poder de Sudestada. Un proyecto de ley para que el padrón Nº 1645 – ubicado entre los balnearios Barra de Valizas y Aguas Dulces en Rocha………..” Información: www.sudestada.com.uywww.sudestada.com.uy www.espectador.com/economia/16885/arenas- negras-el-gran-proyecto-de-futuro-para-rocha

4 Es un metal alotrópico, tiene una estructura cristalina cph a temperatura ambiente, estructura que se transforma a bcc a 885ºC. Su resistencia especifica se acerca a la de los aceros más resistentes y su rigidez es superior a la de los aceros. Titanio

5 Titanio PROPIEDADES: _Punto de fusión 1668º C. _Punto de ebullición 3287º C. _ Densidad 4507 Kg./m3 ( 20º C ). _ Alta razón resistencia - peso. _ Su color es plateado. _ Alta resistencia a la corrosión. _ Es biocompatible. _ No es magnético. _ No-tóxico.

6 Ti(OH) 4 El titanio es un metal reactivo. Esto significa que en el aire, agua, o en cualquier electrolito se forma espontáneamente un óxido en la superficie del metal. Este óxido Ti(OH) 4 es uno de los minerales más resistentes conocidos, formando una cubierta densa que protege al metal de ataques químicos, incluyendo los agresivos líquidos del organismo

7 La resistencia a la corrosión del Ti es debido a dicha capa de pasivización de óxido, formando una capa de 10 Amstrong en tan sólo 0.001 segundo. Esta capa que se crea en la superficie aísla totalmente el metal del entorno. Cuando se aumenta la temperatura (superior a los 537ºC) el titanio tiene afinidad para formar soluciones sólidas intersticiales con el oxígeno, hidrógeno y nitrógeno, aumentando la dureza. Pero cuando la cantidad de estos gases absorbidos es excesiva fragilizan el titanio.

8 Titanio puro (CP grados de 1 a 4 ) : tiene menor resistencia en general, una mayor resistencia a la corrosión y menos costoso que sus aleaciones. Usos : cuando se requiere alta ductilidad para fabricación pero poca resistencia. Eje.: - Tuberías para procesos químicos. - Paredes cortafuegos para aviones. - Implantes (prótesis dentales, tornillos, dispositivos, válvulas cardiacas, etc.)

9 Titanio puro La norma ASTM F 067, clasifica el titanio no aleado, en cuatro grados o categorías, en función del contenido porcentual en masa, de elementos como el nitrógeno, carbono, hidrogeno, hierro y oxigeno. ASTM B381

10 Titanio puro Estos grupos están ordenadas en función de la resistencia a la corrosión, la ductilidad y resistencia mecánica: el grado 1, tiene la resistencia a la corrosión y ductilidad más alta y resistencia más baja, en tanto que el grado 4, tiene una resistencia más alta y con una ductilidad moderada.

11 Titanio puro El contenido de impurezas intersticiales, modifica las propiedades mecánicas

12 Ej.: Titanio puro Radiografía de prótesis dentales y marcapaso

13 Aleaciones de titanio Al agregar elementos de aleación al titanio modificara la Temp. de transformación de alfa (cph) a beta (bcc). Se puede dividir estos elementos de aleación en dos grupos: 1) Elementos de aleación estabilizadores de alfa. La Temp. de transformación alfa a beta se eleva. Eje.: Al y estaño. 2) Elementos de aleación estabilizadores de beta. Disminuyen la Temp. de transformación. Eje.: V, Mo, Mn, Ta y Cr.

14 Clasificación Las cantidades de estabilizadores en una aleación determinan si su microestructura es alfa, alfa-beta o beta y sus propiedades están relacionadas con su microestructura. Se clasifican en: - aleaciones alfa - aleaciones alfa-beta - aleaciones beta.

15 Aleaciones alfa : las aleaciones con alto contenido de Al son alfa unifásicas. No son para TT, son fáciles de soldar, dúctiles y con resistencia mecánica baja. Si el enfriamiento es bastante rápido, el cambio de beta en alfa es casi instantáneo y se produce una estructura análoga a la de la matancitica.

16 Aplicaciones Aplicaciones: - tubos de escapes de avión. - tanque para combustible de proyectiles - laminas para soportar Temp. de hasta 482ºC

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19 Aleaciones alfa-beta : Son témplables, la mayoría son fáciles de soldar. Su resistencia mecánica es media a alta. Añadiendo al Ti : Fe, Cr, V y Mn del 2 al 8% se producen microestructuras que son mezclas de alfa y beta. En algunas aleaciones se puede producir una transformación martensítica. Aplicaciones:- aletas de hélice de avión - accesorios y estructura de avión - piezas estructurales de avión sujetas a Temp. entre 166ºC y 315ºC.

20 Aleaciones beta : Son buenas para TT y son generalmente soldables. Alcanzan altas resistencias mecánicas y buena resistencia a la deformación. La fase alfa puede aparecer fina y distribuida en un matriz de beta. La fase beta es más fuerte que la alfa. Aplicaciones: - sujetadores de alta resistencia - componentes aeroespaciales que requieran alta resistencia a Temp. moderadas.

21 Aplicaciones: Aplicaciones: - sujetadores de alta resistencia - componentes aeroespaciales que requieran alta resistencia a Temp. moderadas.

22 También se pueden clasificar según su propósito Resistentes a la corrosión Alta resistencia mecánica Resistentes a altas temperaturas CP-1 a 4Ti-6Al-4V 5Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo Ti-Pd 7,11,16,17Ti-5Al-2.5Sn 6Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo Ti-3Al-2.5V 9&18Ti-10V-2Fe-3AlTi-11Sn-5Zr-2.5Al-1Mo Ti-0.3Mo-0.8Ni 12Ti-15V-3Cr-3Sn-3AlTi-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Nb Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4MoTi-5.5Al-3Sn-3Zr-0.5NbTi-5.8Al-4Sn-3.5Zr- 0.7Nb Ti-15Mo-3Nb-3Al.0.2SiTi-5Al-2Sn-4Mo-2Zr- 4Cr Ti-6Al-5Zr-0.5Mo- 0.25Si

23 Problemas!!! A temperatura ambiente no es atacado por el oxigeno atmosférico, humedad, soluciones alcalinas ni ácidos diluidos, tampoco parece verse atacado por microorganismos. Presenta una gran resistencia a la corrosión bajo tensiones, y un buen comportamiento en corrosión-fatiga.

24 Problemas!!! Durante el colado :Se plantea un problema a la hora de efectuar un colado convencional. Al calentarse muestra una gran afinidad por el oxígeno sufriendo una rápida oxidación. Sin embargo, estas dificultades se han ido solucionando, creando vacío y/o realizando el colado bajo una atmósfera de gas inerte, como el argón, para aislar el metal del oxigeno (el argón si se le somete a suficiente calor se expande, aumentando su volumen hasta 30 veces superior al inicial, eliminando así al oxígeno del medio)

25 Soldadura de titanio También se han planteado problemas a la hora de efectuar la soldadura de titanio. Para resolverlos se han desarrollado técnicas como la soldadura con TIG, plasma o láser. Una soldadura bien hecha tiene la misma resistencia a la corrosión que el metal base. Este metal demanda una alta atención en la limpieza de las piezas a soldar y al uso de un gas inerte (Ar, He, etc) que escude a estos materiales.

26 Soldadura de titanio

27 Láser (Light amplification by stimulated of radiation) Láser son las siglas en inglés de" amplificación de luz por la emisión estimulada de radiación " el cual produce un filoso y enfocado rayo de luz que derrite una pequeña área de metal. El beneficio de esta tecnología es que genera una pequeña cantidad de calor en el punto de la soldadura permitiéndonos soldar en rangos pequeños, de los mas complicados y complejos componentes sin dañar materiales sensibles al calor.

28 VENTAJAS DE LA SOLDADURA LÀSER _Enorme ahorro de tiempo. _ Técnicas de unión sin soldante a prueba de corrosión _ Estructura homogénea. _ Mínima zona de influencia del calor por ello menos deformación. _ Elevada resistencia mecánica. _ Posibilidad de trabajar cerca de la cerámica y de el plástico. LIMITACIONES DE LA SOLDADURA LASER: El espesor del metal no puede exceder los 13 mm.

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30 Zinc

31 Zinc Su principal uso es el recubrimiento de los aceros para evitar la corrosión (actúa como ánodo de sacrificio). Ocupa el lugar 77 en la corteza terrestre. Los recubrimientos de Zn pueden aplicarse mediante : - galvanizados por inmersión caliente - electrogalvanizado - pintado - metalizado o rociado de metal fundido - “ sherardizado “ (pernos, cadenas, caños, láminas, tanques, alambres..)

32 La mayoría de los métodos de protección del acero consiste en colocar una película de material resistente a la corrosión entre el acero y el medio ambiente y además ofrecen una elevada resistencia al desgaste (velocidad de corrosión entre 1/10 – 1/14) Una pieza de acero se sumerge en Zinc fundido, en este baño ocurre una reacción entre el Zinc y el metal base formando una capa intermedia intermetálica entre ambos metales.Zinc

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34 Zinc La galvanización representa el 48% del consumo de zinc en el mundo. Aparte de la protección contra la corrosión, tiene también como ventaja el permitir una reducción considerable de los costos. Ej.: para un país como Francia, la corrosión del acero y la subsiguiente sustitución acarrearía un costo suplementario equivalente a entre 2,5 y 4% de su PBI.

35 Los usos que ofrece esta técnica cubren tres ámbitos. Los productos que se galvanizan con mayor frecuencia son aceros en láminas, flejes, tubos, hilos y cables metálicos.

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37 Zinc Las aleaciones de fundición de zinc son mas económicas, fáciles de fundir y maquinar. El latón (llamado también cobre amarillo) es la más conocida de las aleaciones del zinc. Está formada por entre 55 y 90% de cobre, siendo el resto de zinc. La producción de latón representa el segundo mercado para el zinc. Zamak : es la denominación comercial que designa una aleación a base de zinc, aluminio (3,9-4,3%), magnesio (0,03 -0,06%) y cobre(1-3%), es utilizado en la fabricación de manijas, de cuerpos de surtidores y de carburadores, cerrajería y ferretería.

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39 Esquema de la cadena

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41 Metales preciosos El oro, plata, la familia del platino ( platino Pt, paladio Pd, iridio Ir, rutenio Ru, rodio Rh y osmio Os ) y aleaciones de ambos se denominan el grupo de los metales preciosos. Se caracterizan por tener buena conductividad eléctrica, maleables, dúctiles y tienen alta resistencia a la corrosión y sustancias químicas.

42 Plata Excepto el oro, la plata es el más maleable y dúctil. Minas en Asia empezaron a ser explotadas antes del 2500 a.c.. Ocupa el lugar 66 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Propiedades: - punto de fusión de 962ºC - punto de ebullición de 2212ºC La plata se trabaja normalmente en 925 y 800 milésimas. (Ej.: 800 milésima de plata en mil de aleación)

43 Plata Se puede alear con todos los metales de bajo punto de fusión, como el Zn, estaño, Ir, etc. La aleación mas común es la de plata-cobre. Aleaciones plata-cobre: Plata esterlina (7.5% de Cu). Plata para moneda y contactos eléctricos (10% de Cu). Aleación eutéctica para soldadura fuerte (28% de Cu)

44 Oro (Au) Es el mas maleable y dúctil de todos los metales (0.000013mm de espesor, 29g = 100 Km. de largo) Propiedades: - punto de fusión 1064ºC. - punto de ebullición 2970ºC. - resistente a la corrosión. - Onza Troy = 31.1g. - buena conductividad eléctrica. - 1 quilate = 0.20g (una pieza de oro se divide en 24 partes). Ocupa el lugar 75 en abundancia en la corteza terrestre y casi siempre esta combinado con plata.

45 Oro amarillo = 750 grs. de oro fino, 125 grs. de plata fina y 125 de cobre. Oro rojo = 750 grs de oro fino y 250 grs de cobre. Oro rosa = 750 grs de oro fino,50 grs de plata fina y 200 grs de cobre. Oro blanco o Paladio =750 grs. de oro fino y de 100 a 160 grs de paladio y el resto de plata fina. Es el más comercializado, pero por motivos de la difícil tecnología del platino existen 3 tipos de oro blanco. * Con níquel y sin paladio * Con paladio y sin níquel * Y con mezcla de las dos. Oro gris =750 de oro fino, 150 de níquel y el resto de cobre. Oro verde =750 grs.de oro fino y 250 grs de plata. COLORES DEL ORO

46 Oro (Au) Aplicaciones: -acuñación de monedas y en joyerías. - piezas recubiertas de oro para contactos eléctricos. - soldadura de alto punto de fusión que impidan la pérdida de vacío.(70/30 Au-Pt 1227ºC) - filtros selectivo de luz. - 49.5% Au, 40.5% Pd y 10% de Fe es la aleación con más alta resistencia. - odontología, investigaciones biológicas y en el tratamiento del cáncer.

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49 Platino (Pt) Es uno de los metales mas densos y pesados, altamente maleable, suave y dúctil. Es extremadamente resistente a la oxidación y la corrosión de altas Temp. o elementos químicos. Es muy buen conductor eléctrico. Propiedades:- punto de fusión 1762ºC - punto de ebullición 3827ºC - Vickers 41 Utilizado en termopares para medie altas Temp., contactos eléctricos, vitaminas y gasolina de alto octano.

50 Aleaciones de Pt Pt-Ir : contactos eléctricos en magnetos, termopares, bujías de avión (25 o 30% de Ir), etc. Pt-Rh : aplicaciones para altas Temp. en condiciones de oxidación, termopares, etc. Pt-Ru : contactos eléctricos de trabajo semipesado,, agujas hipodérmicas y puntos para plumas. Pt-Ni : hasta 20% de Ni poseen buena resistencia a elevadas Temp. Pt-W :medidores de deformación, cojinetes resistentes a la corrosión Pt-Co : excelentes propiedades magnéticas (23%)

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52 Demanda de platino por aplicaciones en 2004

53 demanda de platino por áreas geográficas, media de 1999 a 2004 Oferta de platino por áreas geográficas, media de 1999 a 2004

54 Precio del platino (en US dolars) comparado con otras metales preciosos.

55 Precio del platino ( en US dolars por onza ), 1968 - 2004

56 Paladio Pd Le sigue en importancia al Pt, es algo más duro que el Pt, menos dúctil y menos costoso. Se utiliza en contactos de relevadores de teléfonos. La aleación Pd-Ag se utiliza para contactos eléctricos, para soldar acero inóx. Y otras aleaciones resistentes al calor. Propiedades: - punto de fusión de 1554ºC - punto de ebullición de 2970ºC Ocupa el lugar 71 en abundancia en la corteza terrestre

57 Demanda de paladio por aplicaciones en 2004

58 Iridio (Ir) Es el elemento más resistente a la corrosión y se usa principalmente para endurecer el Pt. Ocupando el lugar 77 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. 0.1% de Ir refina el tamaño de grano de las aleaciones de Au y Ag. Propiedades: - punto de fusión de 2410ºC - punto de ebullición de 4130ºC

59 Osmio (Os) El y sus aleaciones tienen alta dureza, resistencia al desgaste y a la corrosión. Se utiliza en puntas para pluma, agujas para fonógrafos y contactos eléctricos Funde a los 3030ºC, ocupa el lugar 74 en abundancia en la corteza terrestre. Aleado con platino, se usa para patrones de pesos y medidas

60 Rodio (Rh) Alta resistencia a la corrosión casi igual que la del Ir. Se lo utiliza como elemento de aleación para Pt y Pd. Se emplea en reflectores de faros de aviones, etc. Propiedades: - punto de fusión de 1966ºC - punto de ebullición de 3727ºC Ocupa el lugar 81en abundancia en la corteza terrestre

61 Rutenio (Ru) No se puede trabajar en frío pero si forjarse a Temp. superiores a los 1538ºC. Buena resistencia a la corrosión. Se lo utiliza como elemento de aleación para Pt y Pd. Propiedades: - punto de fusión de 2310ºC - punto de ebullición de 3900ºC Ocupa el lugar 80 en abundancia en la corteza terrestre La aleación rutenio-molibdeno es un superconductor a temp. por debajo de los -263 °C