Investigación de Tecnología de los MaterialesMETALESPropiedades y Usos Típicos de Metales.a) Fundición grisContiene grafito en forma de hojuelas que causan baja resistencia y ductilidad, tienen alta resistencia a la compresión, buena maquinabilidad, resisten ala desgaste y a la fatiga térmica.La mayoría de las fundiciones grises son aleaciones hipoeutécticas que contienen entre 2,5 y 4% de carbono. El proceso de grafitización se realiza con mayor facilidad si el contenido de carbono es elevado, las temperaturas elevadas y si la cantidad de elementos grafitizantes presentes, especialmente el silicio, es la adecuada.Para que grafiticen la cementita eutéctica y la proeutectoide, aunque no la eutectoide, y así obtener una estructura final perlítica hay que controlar cuidadosamente el contenido de silicio y la velocidad de enfriamiento. El grafito adopta la forma de numerosas laminillas curvadas (Fig.1-4), que son las que proporcionan a la fundición gris su característica fractura grisácea o negruzca.Fig.1, x100 pulida Fig. 2 x 200

Si la composición y la velocidad de enfriamiento son tales que la cementita eutectoide también se grafitiza presentará entonces una estructura totalmente ferrítica (Fig. 1, x100 pulida). Por el contrario, si se impide la grafitización de la cementita eutectoide, la matriz será totalmente perlítica (Fig. 2, x400). La fundición gris constituida por mezcla de grafito y ferrita es la más blanda y la que menor resistencia mecánica presenta; la resistencia a la tracción y la dureza aumentan con la cantidad de carbono combinada que existe, alcanzando su valor máximo en la fundición gris perlítica.Las figuras 3 y 4 muestran la microestructura de una fundición gris cuya matriz es totalmente perlítica. Además, en la micrografía a 200 aumentos -igual que en la Fig. 2- se observan como unos granos blancos, los cuales resueltos a mayores aumentos (Fig. 4, x400) son, en realidad, esteadita.

Fig.3, x 200 Fig.4, x400

La mayoría de las fundiciones contienen fósforo procedente del mineral de hierro en cantidades variables entre 0,10 y 0,90%, el cual se combina en su mayor parte con el hierro formando fosfuro de hierro (Fe3P). Este fosfuro forma un eutéctico ternario con la cementita y la austenita (perlita a temperatura ambiente) conocida como esteatita (Fig. 4), la cual es uno de los constituyentes normales de las fundiciones. La esteadita, por sus propiedades físicas, debe controlarse con todo cuidado para obtener unas características mecánicas óptimas.b) Fundición BlancaEs una aleación dura y frágil, con cantidades masivas de Fe3C. Son aquellas en las que todo el carbono se encuentra combinado bajo la forma de cementita. Todas ellas son aleaciones hipoeutécticas y las transformaciones que tienen lugar durante su enfriamiento son análogas a las de la aleación de 2,5 % de carbono.La figura 1 muestra la microestructura típica de las fundiciones blancas, la cual está formada por dendritas de austenita transformada (perlita), en una matriz blanca de cementita. Observando la misma figura con más aumentos, vemos que las áreas oscuras son perlita (fig. 2).

Estas fundiciones se caracterizan por su dureza y resistencia al desgaste, siendo sumamente quebradiza y difícil de mecanizar. Esta fragilidad y falta de maquinabilidad limita la utilización industrial de las fundiciones " totalmente blancas ", quedando reducido su empleo a aquellos casos en que no se quiera ductilidad como en las camisas interiores de las hormigoneras, molinos de bolas, algunos tipos de estampas de estirar y en las boquillas de

extrusión. También se utiliza en grandes cantidades, como material de partida, para la fabricación de fundición maleable.

-Fundición Maleable.- Se forma por el tratamiento térmico de la fundición o hierro blanco, con el tratamiento descomponen la cementita y se forman nódulos de grafito, esto genera resistencia y ductilidadc) Hierro MaleableEl Hierro, es un elemento metálico, magnético, maleable y de color blanco plateado. Tiene de número atómico 26 y es uno de los elementos de transición del sistema periódico.También, es uno de los elementos metálicos más abundantes en el planeta. Constituye aproximadamente el 4.5% de la corteza terrestre. Generalmente es encontrado en forma de óxido de magnetita (Fe304), hermatita (Fe203), limonita, u óxidos hidratados (Fe203 + NH20) También existen pequeñas cantidades de hierro combinadas con aguas naturales, en las plantas, y además es un componente de la sangre.El hierro fue descubierto en la prehistoria y era utilizado como adorno y para fabricar armas. El objeto más antiguo existente, es un grupo de cuentas oxidadas encontrado en Egipto, y data del 4000 a.c. El término arqueológico edad del hierro se aplica sólo al periodo en el que se extiende la utilización y el trabajo del hierro. El procesado moderno del hierro no comenzó en Europa central hasta la mitad del siglo XIV.Algunas características de este metalEl hierro puro tiene una dureza que oscila entre 4 y 5. Es blando, maleable y dúctil. Se magnetiza fácilmente a temperatura ordinaria, y es difícil magnetizarlo en caliente. A unos 790 °C desaparecen las propiedades magnéticas. El punto de fusión del hierro, es de unos 1.535 °C, un punto de ebullición de 2.750 °C. La densidad relativa de este metal es de 7,86. Su masa atómica es 55,847.EstructuraEl hierro tiene una estructura centrada en el cuerpo, a temperaturas normales. A temperaturas más altas, tiene una estructura cúbica centrada en la cara. Este hecho es de gran importancia práctica. En su forma de acero, el hierro siempre contiene una pequeña cantidad de carbono. Los átomos de carbono son menores que los átomos de hierro y, a temperaturas altas, se encajan en los espacios abiertos de la estructura centrada en la cara. Cuando el hierro se enfría, adquiere una forma cubica centrada en el cuerpo. En esa forma, los átomos de carbono no pueden colocarse en los espacios más pequeños. Entonces, la red cristalina del hierro se distorsiona, debido al tamaño tan grande de los átomos de carbono, o el carbono se separa del hierro como carburo de hierro, Fe 3C.Los cristales del hierro y del Fe3 existen en muchos tamaños y formas. La estructura final del cristal está determinada por el por ciento del hierro y la rapidez de enfriamiento. Estas diferencias en la estructura cristalina, le dan la gran versatilidad que tiene el acero como un material industrial. También explican el hecho de que las propiedades del acero se pueden cambiar gradualmente por el tratamiento del calor.Químicamente el hierro es un metal activo. Se combina con los halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo y astato) y con el azufre, fósforo, carbono y silicio. Desplaza al hidrógeno de la mayoría de los ácidos débiles. Arde con oxígeno formando tetróxido triférrico (óxido ferrosoférrico), Fe3O4. Expuesto al aire húmedo, se corroe formando óxido de hierro hidratado, una sustancia pardo-rojiza, escamosa, conocida comúnmente como orín. La formación de orín es un fenómeno electroquímico en el cual las impurezas presentes en el hierro interactúan eléctricamente con el hierro metal. Se establece una pequeña corriente en la que el agua de la atmósfera proporciona una disolución electrolítica. El agua y los electrólitos solubles aceleran la reacción. En este proceso, el hierro metálico se descompone y reacciona con el oxígeno del aire para formar el orín. La reacción es más rápida en aquellos lugares donde se acumula el orín, y la superficie del metal acaba agujereándose, osea, se corroe.Al sumergir hierro en ácido nítrico concentrado, se forma una capa de óxido que lo hace pasivo, es decir, no reactivo químicamente con ácidos u otras sustancias. La capa de óxido protectora se rompe fácilmente golpeando o sacudiendo el metal, que vuelve así a ser activo.Aplicaciones y producciónEl hierro puro, preparado por la electrólisis de una disolución de sulfato de hierro (II), tiene un uso limitado. El hierro comercial contiene invariablemente pequeñas cantidades de carbono y otras impurezas que alteran sus propiedades físicas, pero éstas pueden mejorarse considerablemente añadiendo más carbono y otros elementos de aleación.

La mayor parte del hierro se utiliza en formas sometidas a un tratamiento especial, como el hierro forjado, el hierro colado y el acero. Comercialmente, el hierro puro se utiliza para obtener láminas metálicas galvanizadas y electroimanes. Los compuestos de hierro se usan en medicina para el tratamiento de la anemia, es decir, cuando desciende la cantidad de hemoglobina o el número de glóbulos rojos en la sangre.En 1994, la producción anual de hierro se aproximaba a los 975 millones de toneladas.CompuestosLos compuestos de hierro (II) se oxidan fácilmente a compuestos de hierro (III). El compuesto más importante de hierro (II) es el sulfato de hierro (II), FeSO4, denominado caparrosa verde, que normalmente existe en forma de cristales verde pálido que contienen siete moléculas de agua de hidratación. Se obtiene en grandes cantidades como subproducto al limpiar el hierro con baño químico, y se utiliza como mordiente en el teñido, para obtener tónicos medicinales y para fabricar tinta y pigmentos.El óxido de hierro (III), un polvo rojo amorfo, se obtiene tratando sales de hierro (III) con una base, y también oxidando pirita. Se utiliza como pigmento, y se denomina rojo de hierro o rojo veneciano. También se usa como abrasivo para pulir y como medio magnetizable de cintas y discos magnéticos. El cloruro de hierro (III), que se obtiene en forma de cristales brillantes de color verde oscuro al calentar hierro con cloro, se utiliza en medicina y como una disolución alcohólica llamada tintura de hierro.Los iones de hierro (II) y hierro (III) se combinan con los cianuros para formar compuestos de coordinación. El hexacianoferrato (II) de hierro (III) o ferrocianuro férrico, Fe4[Fe(CN)6]3, es un sólido amorfo azul oscuro formado por la reacción de hexacianoferrato (II) de potasio con una sal de hierro (III) y se conoce como azul de Prusia. Se usa como pigmento en pintura y como añil en el lavado de ropa para corregir el tinte amarillento dejado por las sales de hierro (II) en el agua. El hexacianoferrato (III) de potasio, K3Fe(CN)6, llamado prusiato rojo, se obtiene del hexacianoferrato (III) de hierro (II), Fe3[Fe(CN)6]2. A éste se le llama también azul de Turnbull y se usa para procesar el papel de calco. El hierro experimenta también ciertas reacciones fisicoquímicas con el carbono, que son esenciales para fabricar el acero.d) AcerosLos aceros son aleaciones de hierro carbono, aptas para ser deformadas en frío y en caliente. Generalmente el porcentaje de carbono no excede e 1,76%. El acero se obtiene sometiendo e arrabio a un proceso de descarburacion y eliminación de impurezas llamado afino (oxidación del elemento carbono)Atendiendo al porcentaje de carbono, los aceros se clasifican en: Aceros hipoentectoides, si su porcentaje de carbono es inferior al punto S(entectoide), o sea al 0,89%. Aceros hiperentectoides, si su porcentaje de carbono es superior al punto S.Desde el punto de vista de su composición, los aceros se pueden clasificar en dos grandes grupos:Aceros al carbono: formados principalmente por hierro y carbonoAceros aleados: Contienen, además del carbono otros elementos en cantidades suficientes como para alterar sus propiedades (dureza, puntos críticos, tamaño del grano, templabilidad, resistencia a la corrosión)Con respecto a su composición, puede ser de baja o alta aleación y los elementos que puede contener el acero pueden ser tanto deseables como indeseables, en forma de impurezas.Elementos que influyen en la resistencia a la corrosión.El cromo favorece la resistencia a la corrosión; integra la estructura del cristal metálico, atrae el oxigeno y hace que el acero no se oxide. El molibdeno y el volframio también favorecen la resistencia ala oxidación. Clasificación según la aplicación de los metalesEn la industria, cada fabricante designa los aceros que produce con una denominación arbitraria, lo cual origina una verdadera complicación a la hora de elegir un acero o de establecer las equivalencias entre aceros de distintos fabricantes. Para evitar este inconveniente, el instituto delhierro y el acero adopta una clasificación que se ha incluido en las normas UNE españolas. (también existen las normas AISI de Estados Unidos)El IHA clasifica los materiales metalúrgicos en 5 grandes grupos:F- Aleaciones férreasL- Aleaciones ligerasC- Aleaciones de cobreV- Aleaciones variasS- Productos sintetizados Estos productos metalúrgicos se clasifican en series, grupos y tipos.Las series que corresponden a los aceros van desde la F-100 hasta la F-900La serie F-300 corresponde a los aceros resistentes a la oxidación y a la corrosión, en particular la serie F-310 corresponde a los aceros inoxidables.

Los aceros se suministran en estado bruto de forja o laminaciónTratamientosSon los procesos a los que se somete los metales y aleaciones ya sea para modificar su estructura, cambiar la forma y tamaño de sus granos o bien por transformación de sus constituyentes.El objeto de los tratamientos es mejorar las propiedades mecánicas, o adaptarlas, dándole características especiales a las aplicaciones que se le van a dar la las piezas de esta manera se obtiene un aumento de dureza y resistencia mecánica, así como mayor plasticidad o maquinabilidad para facilitar su conformación.Los tratamientos pueden ser mecánicos, térmicos o consistir en la aportación de algún elemento a la superficie de la pieza.Tratamientos térmicos: recocido, temple, revenido, normalizadoTratamientos termoquímicos: cimentación, nitruración, cianurizacion, etc.Tratamientos mecánicosSe somete al metal a operaciones de deformación frío o caliente para mejorar sus propiedades mecánicas y además darle formas determinadas.Al deformar mecánicamente un metal mediante martillado, laminado, etc., sus granos son deformados alargándose en el sentido de la deformación. Lo mismo pasa con las impurezas y defectos, se modifican las estructuras y las propiedades del metal.Tratamientos en fríoSon los tratamientos realizados por debajo de la temperatura de recristalizacion, pueden ser profundos o superficiales.Aumento de la dureza y la resistencia a la tracción.Disminuye su plasticidad y tenacidadCambio en la estructura: deformación de granos y tensiones originadas, se dice entonces que el metal tiene acritud (cuanto más deformación, mas dureza)Se produce fragilidad en el sentido contrario a la deformación (falta de homogeneidad en la deformación iguales tensiones en las diferentes capas del metal)Cuando el metal tiene acritud, solo debe usarse cuando no importe su fragilidad o cuando los esfuerzos solo actúen en la dirección de la deformaciónAceros resistentes a la oxidación y la corrosiónEn los aceros inoxidables, la acción de los elementos aleados es sustancial, además de estructural, y depende del porcentaje del o los elementos de la aleaciónEl cromo es el elemento aleado que más influye en la resistencia a la oxidación y a la corrosión de los aceros. Un 12% de cromo ya impide la corrosión por el aire ambiente húmedo. Para la oxidación a latas temperaturas se puede necesitar hasta un 30 %.El Níquel mejora la resistencia a la corrosión de los aceros al cromo y el Molibdeno mejora la resistencia a la oxidación altas temperaturas.Aceros inoxidables son resistentes a la corrosión atmosférica, s los ácidos y álcalis y a la oxidación a temperaturas no muy elevadas.Clasificación según estructura en estado de utilización: Aceros ferriticos:Estructura ferritica a cualquier temperatura (o se convierte en estructura ausenitica en el calentamiento). El grano no se regeneraComposición:15-18% de cromo y una máxima de 0,12% de carbonoResistencia a la corrosión superior a la de los martensiticos20-80% de cromo y una máxima de 0,35% de carbonoAceros al cromo-aluminio hasta un 4% más resistentes a la oxidaciónSon difíciles de soldar y se usan en embuticion profunda por su gran ductilidad.Son magnéticos. Aceros martensiticos-Gran dureza cuando se los enfría rápidamente una vez austenizados.-12 - 14 % de cromo, 0,20 - 0,50% de carbono-Principalmente en cuchillería.-16-18% de cromo, 0,60-1; 20% de carbono-Por temple adquieren grandes durezas.-Resistentes a la corrosión y al desgaste-Tipo normalizado AISI -311: acero inoxidable extra dulce.-Menos del 0,1% de carbono, 13% de cromo y 0,30 % de níquel.

-Resiste a la corrosión atmosférica, la del agua corriente y la de los ácidos y álcalis débiles.-Fácilmente sondable-Usos: utensilios domésticos, grifería, ornamentacion, cuberteria, etc.Aceros austeniticos:-Estructura auseniticos a cualquier temperatura-Baja conductividad calorífica-Es el tipo de aceros más utilizados-Tipo normalizado AISI -314 Acero inoxidable ausenitico al cromo níquel conocido como18/8.Contiene 0,08% de carbono, 18% de cromo y 9% de níquel.-Muy dúctil y resistente a la corrosión atmosférica, al agua de mar, al ataque de productos alimenticios, ciertos ácidos minerales y de la mayoría de los ácidos orgánicos.Usos:Construcción de equipos para la industria química y de la alimentaciónUtensilios de cocina y aparatos domésticos que no requieren soldaduras en las zonas sometidas a fuerte corrosión.Admite pulidos con acabados a espejo, por lo que también se usa para ornamentación.e) Aluminio:-Es el segundo metal más abundante en la tierra-El desarrollo de la energía eléctrica y del proceso Hall-Heroult para la reducción electrolítica del Al2O3 hacia metal liquido permitió que el aluminio se muy utilizado en ingeniería y muy económico.-Sus aplicaciones son botes de bebidas, aplicaciones domésticas, equipos para procesos químicos, equipo de trasmisión de energía eléctrica, componentes automotrices, ensambles aerospaciales, etc.-Entre sus mejores propiedades encontramos: Tiene una densidad de 2.70 gramos por centímetro cúbico, tiene un modulo de elasticidad alto, relación resistencia-peso excelentes, se usa cuando el peso es un factor importante como aeronaves y aplicaciones automotrices, las aleaciones de aluminio pueden ser 30 veces mas resistentes al aluminio puro, alta conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la oxidación y corrosión, trabaja a bajas temperaturas y tiene mala resistencia al desgaste.El aluminio se puede clasificar en: Aleaciones para forja.- Se conforman mediante deformación plástica, tienen composiciones y microestructuras diferentes a las de fundición; las aleaciones para forja 1xxx y 3xxx son de una sola fase y sus propiedades dependen del endurecimiento; las aleaciones 5xxx contienen dos fases a temperatura ambiente además es un compuesto intermetálico duro y frágil; las aleaciones 2xxx,6xxx y 7xxx son endurecibles por envejecimiento. Aleaciones para fundición.- Contienen suficiente silicio para causar una reacción eutectica, dándoles bajos puntos de fusión y fluencia adecuada; tienen buena fluidez que hace que el metal liquido pase por el molde y no se solidifique prematuramente.f) CobreElemento químico, de símbolo Cu, con número atómico 29; uno de los metales de transición e importante metal no ferroso. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. El cobre fue uno de los primeros metales usados por los humanos.La mayor parte del cobre del mundo se obtiene de los sulfuros minerales como la calcocita, covelita, calcopirita, bornita y enargita. Los minerales oxidados son la cuprita, tenorita, malaquita, azurita, crisocola y brocantita. El cobre natural, antes abundante en Estados Unidos, se extrae ahora sólo en Michigan. El grado del mineral empleado en la producción de cobre ha ido disminuyendo regularmente, conforme se han agotado los minerales más ricos y ha crecido la demanda de cobre. Hay grandes cantidades de cobre en la Tierra para uso futuro si se utilizan los minerales de los grados más bajos, y no hay probabilidad de que se agoten durante un largo periodo. El cobre es el primer elemento del subgrupo Ib de la tabla periódica y también incluye los otros metales de acuñación, plata y oro. Su átomo tiene la estructura electrónica 1s22s22p63s23p63d104s1. El bajo potencial de ionización del electrón 4s1 da por resultado una remoción fácil del mismo para obtener cobre(I), o ion cuproso, Cu+, y el cobre(II), o ion cúprico, Cu2+, se forma sin dificultad por remoción de un electrón de la capa 3d. El peso atómico del cobre es 63.546. tiene dos isótopos naturales estables 63Cu y 65Cu. También se conocen nueve isótopos inestables (radiactivos). El cobre se caracteriza por su baja actividad química. Se combina químicamente en alguno de sus posibles estados de valencia. La valencia más común es la de 2+ (cúprico), pero 1+ (cuproso) es también frecuente; la valencia 3+ ocurre sólo en unos cuantos compuestos inestables. Un metal comparativamente pesado, el cobre sólido puro, tiene una densidad de 8.96 g/cm3 a 20ºC, mientras que el del tipo comercial varía con el método de manufactura, oscilando entre 8.90 y 8.94. El punto de fusión del cobre es de 1083.0 (+/-) 0.1ºC (1981.4 +/- 0.2ºF). Su punto de ebullición normal es de 2595ºC (4703ºF). El cobre no es magnético; o más exactamente, es un poco paramagnético. Su conductividad térmica y eléctrica son muy altas. Es uno de los metales que puede tenerse en estado más puro, es moderadamente duro, es tenaz en extremo y resistente al desgaste. La fuerza del cobre está acompañada de una alta ductibilidad. Las propiedades mecánicas y

eléctricas de un metal dependen en gran medida de las condiciones físicas, temperatura y tamaño de grano del metal. De los cientos de compuestos de cobre, sólo unos cuantos son frabricados de manera industrial en gran escala. El más importante es el sulfato de cobre(II) pentahidratado o azul de vitriolo, CuSO4 . 5H2O. Otros incluyen la mezcla de Burdeos; 3Cu(OH)2CuSO4; verde de París, un complejo de metaarsenito y acetato de cobre; cianuro cuproso, CuCN; óxido cuproso, Cu2O; cloruro cúprico, CuCL2; óxido cúprico, CuO; carbonato básico cúprico; naftenato de cobre, el agente más ampliamente utilizado en la prevención de la putrefacción de la madera, telas, cuerdas y redes de pesca. Las principales aplicaciones de los compuestos de cobre las encontramos en la agricultura, en especial como fungicidas e insecticidas; como pigmentos; en soluciones galvanoplásticas; en celdas primarias; como mordentes en teñido, y como catalizadores.   Aplicaciones y propiedades-El cobre se produce mediante un proceso pirometalúrgico (altas temp.), para esto se concentra mineral de cobre con azufre y se convierte en un masa de sulfuro de hierro y sulfuro de cobre, se introduce oxigeno y el sulfuro de hierro se hace oxido de hierro y el sulfuro de de cobre se hace cobre impuro llamado blister que al final es purificado.-Las aleaciones de cobre tienen resistencia a la fatiga y buena termofluencia; resistencia mecánica menor a la del aluminio o magnesio.-Las aleaciones se aplican en componentes eléctricos como alambres, bombas, válvulas y componentes de plomería.Su punto de fusión es de 1.083 °C, mientras que su punto de ebullición es de unos 2.567 °C, y tiene una densidad relativa de 8,9 g/cm3. Su masa atómica es 63,846.El cobre ha sido utilizado para una gran variedad de aplicaciones a causa de sus ventajosas propiedades como son la conductividad del calor y electricidad, la resistencia a la corrosión, así como su maleabilidad y ductilidad, además de su belleza. Debido a su extraordinaria conductividad, sólo superada por la plata, el uso más extendido del cobre se da en la industria eléctrica.Su ductilidad permite transformarlo en cables de cualquier diámetro, desde 0,025 mm en adelante. La resistencia a la tracción del alambre de cobre estirado es de unos 4.200 kg/cm2. Puede usarse tanto en cables y líneas de alta tensión exteriores como en el cableado eléctrico en interiores, cables de lámparas y maquinaria eléctrica en general: generadores, motores, reguladores, equipos de señalización, aparatos electromagnéticos y sistemas de comunicaciones.A lo largo de la historia, el cobre se ha utilizado para acuñar monedas y confeccionar útiles de cocina, tinajas y objetos ornamentales. En un tiempo era frecuente reforzar con cobre la quilla de los barcos de madera para proteger el casco ante posibles colisiones. El cobre puede galvanizarse fácilmente como tal o como base para otros metales. Con este fin se emplean grandes cantidades en la producción de electrotipos (reproducción de caracteres de impresión).La metalurgia del cobre varía según la composición de la mena. El cobre en bruto se tritura, se lava y se prepara en barras. Los óxidos y carbonatos se reducen con carbono. Las menas más importantes, las formadas por sulfuros, no contienen más de un 12% de cobre, llegando en ocasiones tan sólo al 1%, y han de triturarse y concentrarse por flotación. Los concentrados se funden en un horno de reverbero que produce cobre metálico en bruto con una pureza aproximada del 98%. Este cobre en bruto se purifica posteriormente por electrólisis, obteniéndose barras con una pureza que supera el 99,9 por ciento.El cobre puro es blando pero puede endurecerse posteriormente. Las aleaciones de cobre, mucho más duras que el metal puro, presentan una mayor resistencia y por ello no pueden utilizarse para fines eléctricos. No obstante, su resistencia a la corrosión es casi tan buena como la del cobre puro y son de fácil manejo. Las dos aleaciones más importantes son el latón, una aleación con cinc, y el bronce, una aleación con estaño. A menudo tanto el cinc como el estaño se funden en una misma aleación, haciendo difícil una diferenciación precisa entre el latón y el bronce. Ambos se emplean en grandes cantidades. También se usa el cobre en aleaciones con oro, plata y níquel, y es un componente importante en aleaciones como el monel, el bronce de cañón y la plata alemana.El cobre forma dos series de compuestos químicos: de cobre (I), en la que el cobre tiene una valencia de 1, y de cobre (II), en la que su valencia es de 2. Los compuestos de cobre (I) apenas tienen importancia en la industria y se convierten fácilmente en compuestos de cobre (II) al oxidarse por la simple exposición al aire. Los compuestos de cobre (II) son estables. Algunas soluciones de cobre tienen la propiedad de disolver la celulosa, por lo que se usan grandes cantidades de cobre en la fabricación de rayón. También se emplea el cobre en muchos pigmentos, en insecticidas como el verde de Schweinfurt, o en fungicidas como la mezcla de Burdeos, aunque para estos fines está siendo sustituido ampliamente por productos orgánicos sintéticos.Estado naturalEl cobre ocupa el lugar 25 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Frecuentemente se encuentra agregado con otros metales como el oro, plata, bismuto y plomo, apareciendo en pequeñas partículas en rocas, aunque se han encontrado masas compactas de hasta 420 toneladas. El cobre se encuentra por todo el mundo en

la lava basáltica, localizándose el mayor depósito conocido en la cordillera de los Andes en Chile, bajo la forma de pórfido.Este país posee aproximadamente el 25% de las reservas mundiales conocidas de cobre y a comienzos de 1980 se convirtió en el primer país productor de este mineral. Los principales yacimientos se localizan en Chuquicamata, Andina, El Salvador y El Teniente. Las principales fuentes del cobre son la calcopirita y la bornita, sulfuros mixtos de hierro y cobre. Otras menas importantes son los sulfuros de cobre calcosina, que se encuentra en Chile, México, Estados Unidos y la antigua URSS; y la covellina, en Estados Unidos.La enargita, un sulfoarseniato de cobre, se encuentra en Yugoslavia, Suráfrica y América del Norte; la azurita, un carbonato básico de cobre, en Francia y Australia, y la malaquita, otro carbonato básico de cobre, en los montes Urales, Namibia y Estados Unidos. La tetraedrita, un sulfantimoniuro de cobre y de otros metales, y la crisocolla, un silicato de cobre, se hallan ampliamente distribuidos en la naturaleza. La cuprita, un óxido, en España, Chile, Perú y Cuba, y la atacamita, un cloruro básico, cuyo nombre proviene de la región andina de Atacama, en el norte de Chile y Perú.g) Magnesio  Con una densidad de sólo dos tercios de la del aluminio, tiene incontables aplicaciones en casos en donde el ahorro de peso es de importancia. También tiene muchas propiedades químicas y metalúrgicas deseables que lo hacen apropiado en una gran variedad de aplicaciones no estructurales.  Es muy abundante en la naturaleza, y se halla en cantidades importanes en muchos minerales rocosos, como la dolomita, magnesita, olivina y serpentina. Además se encuentra en el agua de mar, salmueras subterráneas y lechos salinos. Es el tercer metal estructural más abundante en la corteza terrestre, superado solamente por el aluminio y el hierro.  El magnesio (magnecio) es químicamente muy activo, desplaza al hidrógeno del agua en ebullición y un gran número de metales se puede preparar por reducción térmica de sus sales y óxidos con magnesio. Se combina con la mayor parte de los no metales y prácticamente con todos los ácidos. El magnesio reacciona sólo ligeramente o nada con la mayor parte de los álcalis y muchas sustancias orgánicas, como hidrocarburos, aldehídos, alcoholes, fenoles, aminas, ésteres y la mayor parte de los aceites.Utilizado como catalizador, el magnesio sirve para promover reacciones orgánicas de condensación, reducción, adición y deshalogenación. Se ha usado largo tiempo en la síntesis de compuestos orgánicos especiales y complejos por medio de la conocida reacción de Grignard. Los principales ingredientes de aleaciones son: aluminio, manganeso, zirconio, zinc, metales de tierras raras y torio.Los compuestos de magnesio se utilizan mucho en la industria y la agricultura.  El metal, aislado por vez primera por el químico británico Humphry Davy en 1808, se obtiene hoy en día principalmente por la electrólisis del cloruro de magnesio fundido. El magnesio es maleable y dúctil cuando se calienta. Exceptuando el berilio, es el metal más ligero que permanece estable en condiciones normales. El oxígeno, el agua o los álcalis no atacan al metal a temperatura ambiente. Reacciona con los ácidos, y cuando se calienta a unos 800 °C reacciona también con el oxígeno y emite una luz blanca radiante.El magnesio tiene un punto de fusión de unos 649 °C, un punto de ebullición de unos 1.107 °C y una densidad de 1,74 g/cm3; su masa atómica es 24,305. El magnesio ocupa el sexto lugar en abundancia natural entre los elementos de la corteza terrestre. Existe en la naturaleza sólo en combinación química con otros elementos, en particular, en los minerales carnalita, dolomita y magnesita, en muchos silicatos constituyentes de rocas y como sales, por ejemplo el cloruro de magnesio, que se encuentra en el mar y en los lagos salinos. Es un componente esencial del tejido animal y vegetal.-Es mas ligero al aluminio y su resistencia a la corrosión es casi igual al aluminio.-Tiene bajo modulo de elasticidad, baja resistencia a la fatiga y al desgaste.-Riesgo durante la fundición y maquinado pues se combina fácilmente con el oxigeno y arde.-Tiene estructura HC y es menos dúctil que el aluminio.AplicacionesEl magnesio forma compuestos bivalentes, siendo el más importante el carbonato de magnesio (MgCO3), que se forma por la reacción de una sal de magnesio con carbonato de sodio y se utiliza como material refractario y aislante. El cloruro de magnesio (MgCl2·6H2O), que se forma por la reacción de carbonato u óxido de magnesio con ácido clorhídrico, se usa como material de relleno en los tejidos de algodón y lana, en la fabricación de papel y de cementos y cerámicas.Otros compuestos son el citrato de magnesio (Mg3(C6H5O7)2·4H2O), que se forma por la reacción de carbonato de magnesio con ácico cítrico y se usa en medicina y en bebidas efervescentes; el hidróxido de magnesio, (Mg(OH)2), formado por la reacción de una sal de magnesio con hidróxido de sodio, y utilizado en medicina como laxante, "leche de magnesia", y en el refinado de azúcar; sulfato de magnesio (MgSO4·7H2O), llamado sal de Epson y el óxido de magnesio (MgO), llamado magnesia o magnesia calcinada, que se prepara calcinando

magnesio con oxígeno o calentando carbonato de magnesio, y que se utiliza como material refractario y aislante, en cosméticos, como material de relleno en la fabricación de papel y como laxante antiácido suave.Las aleaciones de magnesio presentan una gran resistencia a la tracción. Cuando el peso es un factor a considerar, el metal se utiliza aleado con aluminio o cobre en fundiciones para piezas de aviones; en miembros artificiales, aspiradoras e instrumentos ópticos, y en productos como esquíes, carretillas, cortadoras de césped y muebles para exterior. El metal sin alear se utiliza en flashes fotográficos, bombas incendiarias y señales luminosas, como desoxidante en la fundición de metales y como afinador de vacío, una sustancia que consigue la evacuación final en los tubos de vacío.La producción mundial estimada de magnesio en 1989 fue de 350.000 toneladas.h) Níquel

Símbolo Ni, número atómico 28, metal duro, blanco plateado, dúctil y maleable. La masa atómica del níquel presente en la naturaleza es 58.71. El níquel tiene cinco isótopos naturales con masas atómicas de 58, 60, 61, 62, 64. También se han identificado siete isótopos radiactivos, con números de masa de 56, 57, 59, 63, 65, 66 y 67.La mayor parte del níquel comercial se emplea en el acero inoxidable y otras aleaciones resistentes a la corrosión. También es importante en monedas como sustituto de la plata. El níquel finamente dividido se emplea como catalizador de hidrogenación.  El níquel es un elemento bastante abundante, constituye cerca de 0.008% de la corteza terrestre y 0.01% de las rocas ígneas. En algunos tipos de meteoritos hay cantidades apreciables de níquel, y se piensa que existen grandes cantidades en el núcleo terrestre. Dos minerales importantes son los sulfuros de hierro y níquel, pentlandita y pirrotita (Ni, Fe)xSy; el mineral garnierita, (Ni, Mg)SiO3.nH2O, también es importante en el comercio. El níquel se presenta en pequeñas cantidades en plantas y animales. Está presente en pequeñas cantidades en el agua de mar, el petróleo y en la mayor parte del carbón.  El níquel metálico es fuerte y duro (3.8 en la escala de Mohs), Cuando está finamente dividido, es de color negro. La densidad del níquel es 8.90 veces la del agua a 20ºC (68ºF); se funde a 1455ºC (2651ºF) y hierve a 2840ºC (5144ºF); es sólo moderadamente reactivo. Resiste la corrosión alcalina y no se inflama en trozos grandes, pero los alambres muy finos pueden incendiarse. Está por encima del hidrógeno en la serie electroquímica; se disuelve con lentitud en ácidos diluidos liberando hidrógeno. En forma metálica es un agente reductor fuerte.El níquel es dipositivo en sus compuestos, pero también puede existir en los estados de oxidación 0, 1+, 3+, 4+. Además de los compuestos simples o sales, el níquel forma una variedad de compuestos de coordinación o complejos. La mayor parte de los compuestos de níquel son verdes o azules a causa de la hidratación o de la unión de otros ligandos al metal. El ion níquel presente en soluciones acuosas de compuestos simples es a su vez un complejo, el [Ni(H2O)6]2+.   PropiedadesEl níquel es un metal duro, maleable y dúctil, que puede presentar un intenso brillo. Tiene propiedades magnéticas por debajo de 345 °C. Aparece bajo cinco formas isotópicas diferentes. El níquel metálico no es muy activo químicamente. Es soluble en ácido nítrico diluido, y se convierte en pasivo (no reactivo) en ácido nítrico concentrado. No reacciona con los álcalis. Tiene un punto de fusión de 1.455 °C, y un punto de ebullición de 2.730 °C, su densidad es de 8,9 g/cm3 y su masa atómica 58,69.Estado NaturalEl níquel aparece en forma de metal en los meteoros. También se encuentra, en combinación con otros elementos, en minerales como la garnierita, milerita, niquelita, pentlandita y pirrotina, siendo estos dos últimos las principales menas del níquel. Ocupa el lugar 22 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre.Las menas de níquel contienen generalmente impurezas, sobre todo de cobre. Las menas de sulfuros, como las de pentlandita y pirrotina niquelífera se suelen fundir en altos hornos y se envían en forma de matas de sulfuro de cobre y níquel a las refinerías, en donde se extrae el níquel mediante procesos diversos. En el proceso electrolítico, el níquel se deposita en forma de metal puro, una vez que el cobre ha sido extraído por deposición a un voltaje distinto y con un electrólito diferente. En el proceso de Mond, el cobre se extrae por disolución en ácido sulfúrico

diluido, y el residuo de níquel se reduce a níquel metálico impuro. Al hacer pasar monóxido de carbono por el níquel impuro se forma carbonilo de níquel (Ni(CO)4), un gas volátil. Este gas calentado a 200 °C se descompone, depositándose el níquel metálico puro.El níquel se emplea como protector y como revestimiento ornamental de los metales; en especial de los que son susceptibles de corrosión como el hierro y el acero. La placa de níquel se deposita por electrólisis de una solución de níquel. Finamente dividido, el níquel absorbe 17 veces su propio volumen de hidrógeno y se utiliza como catalizador en un gran número de procesos, incluida la hidrogenación del petróleo.El níquel se usa principalmente en aleaciones, y aporta dureza y resistencia a la corrosión en el acero. El acero de níquel, que contiene entre un 2% y un 4% de níquel, se utiliza en piezas de automóviles, como ejes, cigüeñales, engranajes, llaves y varillas, en repuestos de maquinaria y en placas para blindajes. Algunas de las más importantes aleaciones de níquel son la plata alemana, el invar, el monel, el nicromo y el permalloy. Las monedas de níquel en uso son una aleación de 25% de níquel y 75% de cobre. El níquel es también un componente clave de las baterías de níquel-cadmio.Los mayores depósitos de níquel se encuentran en Canadá, y se han descubierto ricos yacimientos en el norte de Quebec en 1957. Le siguen en importancia como productores de níquel, Cuba, Puerto Rico, la antigua Unión Soviética (URSS), China y Australia. La producción mundial minera de níquel alcanzó en 1991 unas 923.000 toneladas.CompuestosEl níquel forma fundamentalmente compuestos divalentes, aunque se dan casos en estados de oxidación formales que varían entre -1 y +4. La mayoría de las sales de níquel, como el cloruro de níquel (II), NiCl2, sulfato de níquel (II), NiSO4, y nitrato de níquel (II), Ni(NO3)2, presentan color verde o azul, y están generalmente hidratadas. El sulfato de amonio y níquel (NiSO4 · (NH4)2SO4 · 6H2O) se utiliza en soluciones para galvanizado de níquel.Los compuestos del níquel se identifican frecuentemente añadiendo un reactivo orgánico, la dimetilglioxima, la cual reacciona con el níquel para formar un precipitado floculante de color rojo.i) PlomoElemento químico, Pb, número atómico 82 y peso atómico 207.19. El plomo es un metal pesado (densidad relativa, o gravedad específica, de 11.4 s 16ºC (61ºF)), de color azuloso, que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible, inelástico, se funde con facilidad, se funde a 327.4ºC (621.3ºF) y hierve a 1725ºC (3164ºF). Las valencias químicas normales son 2 y 4. Es relativamente resistente al ataque de los ácidos sulfúrico y clorhídrico. Pero se disuelve con lentitud en ácido nítrico. El plomo es anfótero, ya que forma sales de plomo de los ácidos, así como sales metálicas del ácido plúmbico. El plomo forma muchas sales, óxidos y compuestos organometálicos.   Industrialmente, sus compuestos más importantes son los óxidos de plomo y el tetraetilo de plomo. El plomo forma aleaciones con muchos metales y, en general, se emplea en esta forma en la mayor parte de sus aplicaciones. Todas las aleaciones formadas con estaño, cobre, arsénico, antimonio, bismuto, cadmio y sodio tienen importancia industrial.    Los compuestos del plomo son tóxicos y han producido envenenamiento de trabajadores por su uso inadecuado y por una exposición excesiva a los mismos. Sin embargo, en la actualidad el envenenamiento por plomo es raro en virtud e la aplicación industrial de controles modernos, tanto de higiene como relacionados con la ingeniería.El mayor peligro proviene de la inhalación de vapor o de polvo. En el caso de los compuestos organoplúmbicos, la absorción a través de la piel puede llegar a ser significativa. Algunos de los síntomas de envenenamiento por plomo son dolores de cabeza, vértigo e insomnio. En los casos agudos, por lo común se presenta estupor, el cual progresa hasta el coma y termina en la muerte. El control médico de los empleados que se encuentren relacionados con el uso de plomo comprende pruebas clínicas de los niveles de este elemento en la sangre y en la orina. Con un control de este tipo y la aplicación apropiada de control de ingeniería, el envenenamiento industrial causado por el plomo puede evitarse por completo.    El plomo rara vez se encuentra en su estado elemental, el mineral más común es el sulfuro, la galeana, los otros minerales de importancia comercial son el carbonato, cerusita, y el sulfato, anglesita, que son mucho más raros. También se encuentra plomo en varios minerales de uranio y de torio, ya que proviene directamente de la desintegración radiactiva (decaimiento radiactivo). Los minerales comerciales pueden contener tan poco plomo como el 3%, pero lo más común es un contenido de poco más o menos el 10%. Los minerales se concentran hasta alcanzar un contenido de plomo de 40% o más antes de fundirse.     El uso más amplio del plomo, como tal, se encuentra en la fabricación de acumuladores. Otras aplicaciones importantes son la fabricación de tetraetilplomo, forros para cables, elementos de construcción, pigmentos, soldadura suave y municiones.     

Se están desarrollando compuestos organoplúmbicos para aplicaciones como son la de catalizadores en la fabricación de espuma de poliuretano, tóxicos para las pinturas navales con el fin de inhibir la incrustación en los cascos, agentes biocidas contra las bacterias grampositivas, protección de la madera contra el ataque de los barrenillos y hongos marinos, preservadores para el algodón contra la descomposición y el moho, agentes molusquicidas, agentes antihelmínticos, agentes reductores del desgaste en los lubricantes e inhibidores de la corrosión para el acero.   Merced a su excelente resistencia a la corrosión, el plomo encuentra un amplio uso en la construcción, en particular en la industria química. Es resistente al ataque por parte de muchos ácidos, porque forma su propio revestimiento protector de óxido. Como consecuencia de esta característica ventajosa, el plomo se utiliza mucho en la fabricación y el manejo del ácido sulfúrico.     Durante mucho tiempo se ha empleado el plomo como pantalla protectora para las máquinas de rayos X. En virtud de las aplicaciones cada vez más amplias de la energía atómica, se han vuelto cada vez más importantes las aplicaciones del plomo como blindaje contra la radiación.   Su utilización como forro para cables de teléfono y de televisión sigue siendo una forma de empleo adecuada para el plomo. La ductilidad única del plomo lo hace particularmente apropiado para esta aplicación, porque puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de los conductores internos.    El uso del plomo en pigmentos ha sido muy importante, pero está decreciendo en volumen. El pigmento que se utiliza más, en que interviene este elemento, es el blanco de plomo 2PbCO3.Pb(OH)2; otros pigmentos importantes son el sulfato básico de plomo y los cromatos de plomo.    Se utilizan una gran variedad e compuestos de plomo, como los silicatos, los carbonatos y sales de ácidos orgánicos, como estabilizadores contra el calor y la luz para los plásticos de cloruro de polivinilo. Se usan silicatos de plomo para la fabricación de fritas de vidrio y de cerámica, las que resultan útiles para introducir plomo en los acabados del vidrio y de la cerámica. El azuro de plomo, Pb(N3)2, es el detonador estándar par los explosivos. Los arsenatos de plomo se emplean en grandes cantidades como insecticidas para la protección de los cultivos. El litargirio (óxido de plomo) se emplea mucho para mejorar las propiedades magnéticas de los imanes de cerámica de ferrita de bario. Asimismo, una mezcla calcinada de zirconato de plomo y de titanato de plomo, conocida como PZT, está ampliando su mercado como un material piezoeléctrico.   

j) Estaño

Elemento químico, de símbolo Sn, número atómico 50 y peso atómico 118.69. Forma compuesto de estaño(II) o estañoso(Sn2+) y estaño(IV) o estánico (Sn4+), así como sales complejas del tipo estanito (M2SnX4) y estanato (M2SnX6).  Se funde a baja temperatura; tiene gran fluidez cuando se funde y posee un punto de ebullición alto. es suave, flexible y resistente a la corrosión en muchos medios. Una aplicación importante es el recubrimiento de envases de acero para conservar alimentos y bebidas. Otros empleos importantes son: aleaciones para soldar, bronces, pletres y aleaciones industriales diversas. Los productos químicos de estaño, tanto inorgánicos como orgánicos, se utilizan mucho en las industrias de galvanoplastia, cerámica y plásticos, y en la agricultura.  El mineral del estaño más importante es la casiterita, SnO2. No se conocen depósitos de alta calidad de este mineral. La mayor parte del mineral de estaño del mundo se obtiene de depósitos aluviales de baja calidad.    Existen dos formas alotrópicas del estaño: estaño blanco y estaño gris. Es estño reacciona tanto con ácidos fuertes como con bases fuertes, pero es relativamente resistente a soluciones casi neutras. En muy diversas

circunstancias corrosiva, no se desprende el gas hidrógeno del estaño y la velocidad de corrosión está controlada por el suministro de oxígeno u otros agentes oxidantes; en su ausencia, la corrosión es despreciable.Se forma una película delgada de óxido estánico sobre el estaño que está expuesto al aire y esto origina una protección superficial. Las sales que tienen una reacción ácida en solución, como el cloruro de aluminio y el cloruro férrico, atacan el estaño en presencia de oxidantes o aire. La mayor parte de los líquidos no acuosos, como los aceite, los alcoholes o los hidrocarburos clorinados, no tienen efectos obvios sobre el estaño o son muy pequeños. El estaño y las sales inorgánicas simples no son tóxicos, pero sí lo son algunas formas de compuesto organoestañosos.  El óxido estanoso, SnO es un producto cristalino de color negro-azul, soluble en los ácidos comunes y en bases fuertes. Se emplea para fabricar sales estanosas en galvanoplastia y en manufactura de vidrio. El óxido estánico, SnO2, es un polvo blanco, insoluble en ácidos y álcalis. Es un excelente opacador de brillo y componente de colorantes cerámicos rosas, amarillos y marrones y de cuerpos refractarios y dieléctricos. Es un importante agente pulidor del mármol y de las piedras decorativas.  El cloruro estanoso, SnCl2, es el ingrediente principal en el galvanoestañado ácido con electrólitos e intermediario de algunos compuesto químicos de estaño. El cloruro estánico, SnCl4, en la forma pentahidratada es un sólido blanco. Se utiliza en la preparación de compuestos organoestañosos y químicos para añadir peso a la seda y para estabilizar perfumes y colores en jabones. El fluoruro estañoso, SnF2, compuesto blanco soluble en agua, es un aditivo de las pastas dentales.  Los compuestos organoestañosos son aquellos en que existe al menos un enlace estaño-carbono; el estaño suele presentar un estado de oxidación de +IV. Los compuestos organoestañosos que encuentran aplicación en la industria son los que tienen la fórmula R4Sn, R3SnX, R2SnX2 y RSnX3. R es un grupo orgánico, como metilo, butilo, octilo, o fenilo, mientras que X es un sustituyente inorgánico, por lo regular cloruro, fluoruro, óxido, hidróxido, carboxilatos o tioles.  Efectos del Estaño sobre la salud El estaño se aplica principalmente en varias sustancias orgánicas. Los enlaces orgánicos de estaño son las formas más peligrosas del estaño para los humanos. A pesar de su peligro son aplicadas en gran número de industrias, tales como la industria de la pintura y del plástico, y en la agricultura a través de los pesticidas.   El número de aplicaciones de las sustancias orgánicas del estaño sigue creciendo, a pesar del hecho de que conocemos las consecuencias del envenenamiento por estaño.  Los efectos de las sustancias orgánicas de estaño pueden variar. Dependen del tipo de sustancia que está presente y del organismo que está expuesto a ella. El estaño trietílico es la sustancia orgánica del estaño más peligrosa para los humanos. Tiene enlaces de hidrógeno relativamente cortos. Cuanto más largos sean los enlaces de hidrógeno, menos peligrosa para la salud humana será la sustancia del estaño. Los humanos podemos absorber enlaces de estaño a través de la comida y la respiración y a través de la piel. La toma de enlaces de estaño puede provocar efectos agudos así como efectos a largo plazoEl estaño es muy dúctil y maleable a 100 °C de temperatura y es atacado por los ácidos fuertes. Ordinariamente es un metal blanco plateado, pero a temperaturas por debajo de los 13 °C se transforma a menudo en una forma alotrópica (claramente distinta) conocida como estaño gris, que es un polvo amorfo de color grisáceo con una densidad relativa de 5,75. Debido al aspecto moteado de los objetos de estaño que sufren esta descomposición, a esta acción se la denomina comúnmente enfermedad del estaño o peste del estaño. Al doblar una barra de estaño ordinaria, ésta emite un sonido crepitante llamado grito del estaño, producido por la fricción de los cristales.El estaño ocupa el lugar 49 entre los elementos de la corteza terrestre. El estaño ordinario tiene un punto de fusión de 232 °C, un punto de ebullición de 2.260 °C y una densidad relativa de 7,28. Su masa atómica es 118,69. El mineral principal del estaño es la casiterita (o estaño vidrioso), SnO2, que abunda en Inglaterra, Alemania, la península de Malaca, Bolivia, Brasil y Australia.En la extracción de estaño, primero se muele y se lava el mineral para quitarle las impurezas, y luego se calcina para oxidar los sulfuros de hierro y de cobre. Después de un segundo lavado, se reduce el mineral con carbono en un horno de reverbero; el estaño fundido se recoge en la parte inferior y se moldea en bloques conocidos como estaño en lingotes. En esta forma, el estaño se vuelve a fundir a bajas temperaturas; las impurezas forman una masa infusible. El estaño también puede purificarse por electrólisis.CompuestosEl estaño forma ácido estánnico, H2SnO4, al calentarlo en aire u oxígeno a altas temperaturas. Se disuelve en ácido clorhídrico formando cloruro de estaño (II), SnCl2, y en agua regia produciendo cloruro de estaño (IV), SnCl4, y reacciona con una disolución de hidróxido de sodio formando estannito de sodio y gas hidrógeno. El estaño se

disuelve en ácido nítrico frío y muy diluido, formando nitrato de estaño (II) y nitrato de amonio; en ácido nítrico concentrado produce ácido metaestánnico, H2SnO3.El sulfuro de estaño (II), SnS, se obtiene en forma de precipitado castaño oscuro por la acción del sulfuro de hidrógeno sobre una disolución de cloruro de estaño (IV). El sulfuro de estaño (IV), SnS2, se produce pasando sulfuro de hidrógeno a través de una disolución de sal de estaño (IV). Los dos hidróxidos de estaño, Sn(OH)2 y Sn(OH)4, se producen añadiendo un hidróxido soluble a disoluciones de sales de estaño (II) y de estaño (IV). El óxido de estaño (II), SnO, un polvo negro insoluble, se obtiene calentando oxalato de estaño (II) en ausencia de aire. En presencia de aire, el óxido estaño (II) arde para formar el dióxido, u óxido estaño (IV), SnO2, un sólido blanco insoluble. El dióxido también puede prepararse calentando ácido estánnico o estaño metálico en aire a alta temperatura.AplicacionesEl estaño es un metal muy utilizado en centenares de procesos industriales en todo el mundo. En forma de hojalata, se usa como capa protectora para recipientes de cobre, de otros metales utilizados para fabricar latas, y artículos similares. El estaño es importante en las aleaciones comunes de bronce (estaño y cobre), en la soldadura (estaño y plomo) y en el metal de imprenta (estaño, plomo y antimonio) (véase Metalistería). También se usa aleado con titanio en la industria aerospacial, y como ingrediente de algunos insecticidas. El sulfuro estaño (IV), conocido también como oro musivo, se usa en forma de polvo para broncear artículos de madera. Los países mayores productores de estaño son China, Indonesia, Perú, Brasil y Bolivia.k) ZincElemento químico de símbolo Zn, número atómico 30 y peso atómico 65.37. Es un metal maleable, dúctil y de color gris. Se conocen 15 isótopos, cinco de los cuales son estables y tienen masas atómicas de 64, 66, 67, 68 y 70. Cerca de la mitad del zinc común se encuentra como isótopo de masa atómica 64.Los usos más importantes del zinc los constituyen las aleaciones y el recubrimiento protector de otros metales. El hierro o el acero recubiertos con zinc se denominan galvanizados, y esto puede hacerse por inmersión del artículo en zinc fundido (proceso de hot-dip), depositando zinc electrolíticamente sobre el artículo como un baño chapeado (electrogalvanizado), exponiendo el artículo a zinc en polvo cerca de su punto de fusión (sherardizing) o rociándolo con zinc fundido (metalizado).  El zinc es uno de los elementos menos comunes; se estima que forma parte de la corteza terrestre en un 0.0005-0.02%. Ocupa el lugar 25 en orden de abundancia entre los elementos. Su principal mineral es la blenda, marmatita o esfalerita de zinc, ZnS. Es un elemento esencial para el desarrollo de muchas clases de organismos vegetales y animales. La deficiencia de zinc en la dieta humana deteriora el crecimiento y la madurez y produce también anemia. La insulina es una proteína que contiene zinc. El zinc está presente en la mayor parte de los alimentos, especialmente en los que son ricos en proteínas. En promedio, el cuerpo humano contiene cerca de dos gramos de zinc.  El zinc puro y recientemente pulido es de color blanco azuloso, lustroso y moderadamente duro (2.5 en la escala de Mohs). El aire húmedo provoca su empañamiento superficial, haciendo que tenga color gris. El zinc puro es dúctil y maleable pudiéndose enrollar y tensar, pero cantidades pequeñas de otros metales como contaminantes pueden volverlo quebradizo. Se funde a 420ºC (788ºF) y hierve a 907ºC (1665ºF). Su densidad es 7.13 veces mayor que la del agua, ya que un pie cúbico (0.028m3) pesa 445 Ib (200 Kg).  El zinc es buen conductor del calor y la electricidad. Como conductor del calor, tiene una cuarta parte de la eficiencia de la plata. A 0.91ºK es un superconductor eléctrico. El zinc puro no es ferromagnético.   Es un metal químicamente activo. Puede encenderse con alguna dificultad produciendo una flama azul verdosa en el aire y liberando óxido de zinc en forma de humo. El zinc metálico en soluciones ácidas reacciona liberando hidrógeno para formar iones zinc, Zn2+. Se disuelve también en soluciones fuertemente alcalinas para formar iones dinegativos de tetrahidroxozincatos, Zn(OH)2-4, escrito algunas veces como ZnO2-2.en las fórmulas de los zincatos.  El zinc es siempre divalente en sus compuestos, excepto algunos cuando se une a otros metales, que se denominan aleaciones de zinc. Forma también muchos compuestos de coordinación. En la mayor parte de ellos la unidad estructural fundamental es un ion central de zinc, rodeado por cuatro grupos coordinados dispuestos espacialmente en las esquinas de un tetraedro regular.Es un elemento metálico blanco azulado que tiene muchas aplicaciones industriales. El cinc es uno de los elementos de transición del sistema periódico; su número atómico es 30. Los minerales de cinc se conocen desde hace mucho tiempo, pero el cinc no fue reconocido como elemento hasta 1746, cuando el químico alemán Andreas Sigismund Marggraf aisló el metal puro calentando calamina y carbón de leña.Propiedades y estado naturalEl cinc puro es un metal cristalino, 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. No es atacado por el aire seco, pero en aire húmedo se

oxida, cubriéndose con una película carbonada que lo protege de una posterior corrosión. Tiene un punto de fusión de 420 °C, un punto de ebullición de 907 °C y una densidad relativa de 7,14. Su masa atómica es 65,38.Ocupa el lugar 24 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. No existe libre en la naturaleza, sino que se encuentra como óxido de cinc (ZnO) en el mineral cincita y como silicato de cinc (2ZnO·SiO2H2O) en la hemimorfita. También se encuentra como carbonato de cinc (ZnCO3) en el mineral esmitsonita, como óxido mixto de hierro y cinc (Zn(FeO2)O2) en la franklinita, y como sulfuro de cinc (ZnS) en la esfalerita, o blenda de cinc. Las menas utilizadas más comúnmente como fuente de cinc son la esmitsonita y la esfalerita.El primer paso en el proceso metalúrgico es transformar los minerales en óxidos, sometiéndolos a altas temperaturas. Después se reducen los óxidos con carbono en un horno eléctrico y el cinc hierve y se destila en la retorta, en donde tiene lugar la reducción. El cinc obtenido por destilación contiene pequeñas cantidades de hierro, arsénico, cadmio y plomo, y es conocido en metalurgia como peltre. En otro método de refinarlo, los minerales se calcinan y se lixivian con ácido sulfúrico. Después de separar las impurezas, la disolución se electroliza. El cinc electrolítico es puro y tiene cualidades superiores como, por ejemplo, una mayor resistencia a la corrosión.AplicacionesEl metal se usa principalmente como capa protectora o galvanizador para el hierro y el acero, y como componente de distintas aleaciones, especialmente del latón. También se utiliza en las placas de las pilas (baterías) eléctricas secas, y en las fundiciones a troquel. El óxido de cinc, conocido como cinc blanco, se usa como pigmento en pintura. También se utiliza como rellenador en llantas de goma y como pomada antiséptica en medicina. El cloruro de cinc se usa para preservar la madera y como fluido soldador. El sulfuro de cinc es útil en aplicaciones relacionadas con la electroluminescencia, la fotoconductividad, la semiconductividad y otros usos electrónicos; se utiliza en los tubos de las pantallas de televisión y en los recubrimientos fluorescentesEstructura de los MetalesEstructura cristalina:Como los átomos tienden a adoptar posiciones relativamente fijas, esto da lugar a la formación de cristales en estado sólido. Los átomos oscilan alrededor de los puntos fijos y están en equilibrio dinámico mas que fijos estáticamente. La red tridimensional de líneas imaginarias que conectan los átomos se llaman red espacial, en tanto que las unidades mas pequeñas se llaman celda unitaria. La celda unitaria especifica para cada material esta definida por sus parámetros, que son las orillas o bordes de la celda unitaria.La celda unitaria: es la subdivisión de la red cristalina que sigue conservando las características generales de toda la red. Afortunadamente, la mayoría de los metales importantes se cristalizan ya sea en los sistemas cúbicos o en los hexagonales, y solo tres tipos de redes espaciales se encuentran comúnmente: la b.c.c. (cúbica centrada en el cuerpo), la f.c.c. (cúbica centrada en las caras) y la c.p.h. (hexagonal compacta).Mecanismos de cristalización:La cristalización es la transición del estado liquido al estado sólido y ocurre en dos etapas: Formación de núcleos Crecimiento del cristalLos átomos en un material tienen energía tanto cinética como potencial. La energía cinética esta relacionada con la velocidad con que se mueven los átomos y es estrictamente una función de la temperatura. A mayor temperatura, los átomos son mas activos y la energía cinética es mayor. Por otro lado, la energía potencial esta relacionada con la distancia entre los átomos. A mayor distancia promedio entre átomos, mayor será su energía potencial.Los átomos en el sólido están mucho mas próximos de modo que la solidificación ocurre con una liberación de energía. Esta diferencia en energía potencial entre los dos estados liquido y sólido se conoce como calor latente de fusión.Estructuras cristalinas mas comunesCúbica centrada en el cuerpo ( b.c.c. ):Si los átomos se representan como esferas, el átomo del centro taca a cada átomo de la esquina, pero estos no se tocan entre si. Como cada átomo de las esquinas lo compactan ocho cubos adyacentes y el átomo del centro no puede compartirlo ningún otro cubo, la celda unitaria de la estructura b.c.c. contiene:8 átomos en las esquinas x 1/8 = 1 átomo1 átomo central = 1 átomo .Total = 2 átomosAlgunos ejemplos de metales que cristalizan con una estructura b.c.c. son: cromo, tungsteno, hierro alfa ( ), hierro delta ( ), molibdeno, vanadio y sodio.Cúbica centrada en las caras ( f.c.c. ):Además de haber un átomo en cada esquina del cubo, hay uno en el centro de cada cara, pero ninguno en el centro del cubo.Cada átomo de las caras toca los átomos de las esquinas más próximas. Como cada átomo de las esquinas lo comparten ocho cubos adyacentes y cada átomo de las caras es compartido solo por un cubo adyacente, la celda unitaria contiene:

8 átomos en las esquinas x 1/8 = 1 átomo6 átomos centrados en las caras x 1/2 = 3 átomo .Total = 4 átomosEsto indica que la estructura f.c.c. esta más densamente empaquetada que la b.c.c.Factor de empaquetamiento: el factor de empaquetamiento es la fracción de espacio ocupada por los átomos suponiendo que los átomos son esferas sólidas.Hexagonal compacta ( c.p.h. ):La figura usual de la red hexagonal compacta muestra dos planos básales en forma de hexágonos regulares, con un átomo tanto en cada esquina del hexágono como en el centro. Además hay tres átomos en forma de triangulo a la mitad de la distancia entre los dos planos básales.Si el plano basal se divide en seis triángulos equiláteros, los tres átomos adicionales están anidados en el centro de los triángulos equiláteros alternos, por tanto, el prisma hexagonal contiene dos celdas unitarias completas y dos mitades.Como cada átomo en la esquina de la celda unitaria lo comparten ocho celdas adjuntas y un átomo dentro de la celda no puede compartirse, la celda unitaria c.p.h. (hexagonal compacta) contiene dos átomos.Magnesio, berilio, zinc, cadmio y hafnio son ejemplos de metales que se cristalizan con este tipo de estructura.

Malla cúbica decuerpo centrado

Malla cúbica decara centrada

Malla hexagonalcompacta

Estructuras no metálicasEstructura del cloruro de cesio:El cloruro de cesio (CsCl) es cúbico simple; el sitio intersticial “cúbico” lo ocupa el anión Cl. La relación de radios es:rCs/rCl = 0.167nm/0.181nm = 0.92, determina que el cloruro de cesio tiene un numero de coordinación igual a ocho. Se puede representar la estructura con una estructura cúbica simple con dos iones, uno de Cs y uno de Cl, asociados con cada punto de la red. Esta estructura es posible cuando el anión y el catión tienen la misma valencia.Estructura del cloruro de sodio:La relación de radios para los iones de sodio y de cloro es:rNa/rCl = 0.097nm/0.181nm = 0.536; el ion de sodio tiene carga de +1; el ion de cloro tiene una carga de -1. por tanto, con base en equilibrio de cargas y la relación de radios, cada anión y catión debe tener un numero de coordinación de seis.La estructura CCC, con los aniones de Cl en las posiciones CCC y los cationes de Na en los cuatro sitios octaédricos, satisface estos requisitos. Tambien se puede considerar esta estructura como CCC con dos aniones uno de Na y otro Cl, asociados en cada punto de la red. Muchos metales cerámicos, incluyendo el MgO, CaO y FeO, tienen esta estructura.Sílice cristalino:En algunas de sus formas, el sílice, es decir, el SiO2 tiene una estructura cristalina que es parte covalente y parte ionica.Estructura de la blenda del zinc:Aunque los iones de Zn tienen una carga de +2 y el S tiene una carga de -2, la blenda de zinc (ZnS) no puede tener la estructura del cloruro de sodio. La estructura CCC, con cationes Zn en los puntos de red normales y aniones S en la mitad de los sitios tetraédricos pueden aceptar las restricciones tanto del equilibrio de cargas, como del numero de coordinación. Una diversidad de materiales, incluyendo el semiconductor GaAs, tienen esta estructura.Poliformismo y alotropíaEl poliformismo es la propiedad de un material de existir en mas de un tipo de red espacial en el estado sólido.Si el cambio en estructura es reversible, entonces el cambio poliformico se conoce como alotropía. Por lo menos quince metales muestran esta propiedad y el hierro es el ejemplo mejor conocido. Cuando el hierro se cristaliza a 2800°F es b.c.c. (Fe),a 2554°F la estructura cambia a f.c.c.(Fe) y a 1670°F vuelve a transformarse en b.c.c.(Fe).Formación del Grano (Cristalización)La solidificación controla la forma y tamaño de los granos y necesita dos pasos nucleación y crecimiento.

La nucleación es cuando se forma una pequeña porción sólida dentro de un líquido.El crecimiento del núcleo es cuando los átomos del líquido se unen al solidó hasta acabarse.*Nucleacion.Un material se solidifica por debajo de su temperatura de fusión o congelamiento ya que la energía asociada con la estructura cristalina del sólido es menor que la del liquido. Esta diferencia de energía es el cambio de energía libre de volumen.Cuando el sólido es muy pequeño (menor que r*) un crecimiento adicional hace que aumente la energía libre por lo que se vuelve a fundir y el metal permanece en estado liquido, este sólido pequeño se conoce como embrión.Cuando el sólido es mayor que r* el crecimiento adicional hace que la energía total se reduzca por lo que el sólido formado es estable y ahora crecerá y se llamara núcleo.Existen dos tipos de nucleación: Nucleación Homogénea.- Cuando el liquido se enfría por debajo de la temperatura de solidificación de equilibrio, dos factores favorecen la nucleación, uno es que se agrupan los átomos para formar embriones mas grandes y dos la mayor diferencia de energía libre reduce el tamaño critico del núcleo. La nucleación homogénea ocurre cuando el subenfriamiento es lo suficiente para causar la formación de un núcleo estable calor latente de fusión es el calor cedido en la transformación de liquido a sólido. Nucleacion Heterogenea.-Cuando las impurezas que están en contacto con el líquido proveen una superficie sobre la cual se puede formar un sólido se necesitan unos cuantos átomos para hacer una partícula sólida y se necesitan menos subenfriamiento por lo que la nucleación empieza con mayor facilidad. La nucleación que ocurre sobre superficies de impurezas es la heterogénea.Endurecimiento por tamaño de grano.Es cuando se agregan impurezas a un liquido y estas inician la nucleación heterogénea, cada uno empieza a crecer a partir de un núcleo, cuanto mayor sea la superficie de los bordes de grano mayor será el endurecimiento.*Crecimiento.Ocurren conforme los átomos se unen a al superficie del sólido. El calor específico es el calor que se necesita para cambiar la temperatura en un grado una unidad de peso de un material, la manera de liberar el calor define el mecanismo de crecimiento.Hay dos tipos de crecimiento:

Crecimiento Planar.-Cuando un liquido al equilibrio, la temperatura del liquido la temperatura del liquido es mayor que la temperatura de solidificación y además la temperatura del sólido esta por debajo de esa temperatura. Cualquier protuberancia se vera rodeado de liquido con temperatura mayor a la de solidificación por lo que se detendrá el crecimiento hasta que el resto de la interfase lo alcance.

Crecimiento Dendrítico.- Cuando la nucleación es débil el liquido se subenfria antes de que se forme el sólido, por lo que se forma una protuberancia llamada dendrita que al crecer el calor latente de fusión pasa al liquido subenfriado y eleva la temperatura a la solidificación.

AleacionesProducto homogéneo de propiedades metálicas compuesto de 2 o mas elementos , uno de los cuales al menos debe ser un metal , sin que haya combinación química entre ellos .Por medio de las aleaciones se les dan a los metales características , como por ejemplo dureza que no poseen por si mismos ; actualmente casi ningún metal se usa puro , hay millares de aleaciones industriales , la mas importante de las cuales es el acero ; el bronce que se compone de cobre y estaño , así como otras de igual importancia como lo son el latón que es cobre con cinc , los cuproniqueles que son mezclas de plomo y antimonio los cuales se usan como soldadura , como tipos de imprenta , etc. , las aleaciones de aluminio con magnesio y manganeso tienen muchas aplicaciones en la aviación y astronáutica .Aleación: sustancia compuesta por dos o más metales. Las aleaciones, al igual que los metales puros, poseen brillo metálico y conducen bien el calor y la electricidad, aunque por lo general no tan bien como los metales por los que están formadas. Las sustancias que contienen un metal y ciertos no metales, particularmente las que contienen carbono, también se llaman aleaciones. La más importante entre estas últimas es el acero. El acero de carbono simple contiene aproximadamente un 0,5% de manganeso, hasta un 0,8% de carbono, y el resto de hierro.VariedadesUna aleación puede ser un compuesto intermetálico, una disolución sólida, una mezcla íntima de cristales diminutos de los elementos metálicos constituyentes o cualquier combinación de disoluciones o mezclas de los mismos. Los compuestos intermetálicos como NaAu2, CuSn y CuAl2, no siguen las reglas ordinarias de valencia y son por lo general duros y frágiles, aunque las últimas investigaciones han aumentado la importancia de estos compuestos. Las aleaciones tienen normalmente puntos de fusión más bajos que los componentes puros. Una mezcla con un punto de fusión inferior al de otra mezcla cualquiera de los mismos componentes se llama mezcla eutéctica. El eutectoide, o fase sólida análoga del eutéctico, suele tener mejores características físicas que las aleaciones de proporciones diferentes.

PropiedadesCon frecuencia las propiedades de las aleaciones son muy distintas de las de sus elementos constituyentes, y algunas de ellas, como la fuerza y la resistencia a la corrosión, pueden ser considerablemente mayores en una aleación que en los metales por separado. Por esta razón, se suelen utilizar más las aleaciones que los metales puros. El acero es más resistente y más duro que el hierro forjado, que es prácticamente hierro puro, y se usa en cantidades mucho mayores.Los aceros aleados, que son mezclas de acero con metales como cromo, manganeso, molibdeno, níquel, volframio y vanadio, son más resistentes y duros que el acero en sí, y muchos de ellos son también más resistentes a la corrosión que el hierro o el acero. Las aleaciones pueden fabricarse con el fin de que cumplan un grupo determinado de características. Un caso importante en el que son necesarias unas características particulares es el diseño de cohetes y naves espaciales y supersónicas.Los materiales usados en estos vehículos y en sus motores deben pesar poco y ser muy resistentes y capaces de soportar temperaturas muy elevadas. Para soportar esas temperaturas y reducir el peso total, se han desarrollado aleaciones ligeras y de gran resistencia hechas de aluminio, berilio y titanio. Para resistir el calor generado al entrar en la atmósfera de la Tierra, en los vehículos espaciales se están utilizando aleaciones que contienen metales como el tántalo, niobio, volframio, cobalto y níquel.

En los reactores nucleares se utiliza una amplia gama de aleaciones especiales hechas con metales como berilio, boro, niobio, hafnio y circonio, que absorben los neutrones de una forma determinada. Las aleaciones de niobio-estaño se utilizan como superconductores a temperaturas extremamente bajas. En las plantas de desalinización se utilizan aleaciones especiales de cobre, níquel y titanio, diseñadas para resistir los efectos corrosivos del agua salina hirviendo.

PreparaciónHistóricamente, la mayoría de las aleaciones se preparaban mezclando los materiales fundidos. Más recientemente, la pulvimetalurgia ha alcanzado gran importancia en la preparación de aleaciones con características especiales. En este proceso, se preparan las aleaciones mezclando los materiales secos en polvo, prensándolos a alta presión y calentándolos después a temperaturas justo por debajo de sus puntos de fusión.El resultado es una aleación sólida y homogénea. Los productos hechos en serie pueden prepararse por esta técnica abaratando mucho su costo. Entre las aleaciones que pueden obtenerse por pulvimetalurgia están los cermets. Estas aleaciones de metal y carbono (carburos), boro (boruros), oxígeno (óxidos), silicio (siliciuros) y nitrógeno (nitruros) combinan las ventajas del compuesto cerámico, estabilidad y resistencia a las temperaturas elevadas y a la oxidación, con las ventajas del metal, ductilidad y resistencia a los golpes.Otra técnica de aleación es la implantación de ion, que ha sido adaptada de los procesos utilizados para fabricar chips de ordenadores o computadoras. Sobre los metales colocados en una cámara de vacío, se disparan haces de iones de carbono, nitrógeno y otros elementos para producir una capa de aleación fina y resistente sobre la superficie del metal. Bombardeando titanio con nitrógeno, por ejemplo, se puede producir una aleación idónea para los implantes de prótesis.

La plata fina, el oro de 14 quilates, el oro blanco y el platino iridiado son aleaciones de metales preciosos. La aleación antifricción, el latón, el bronce, el metal Dow, la plata alemana, el bronce de cañón, el monel, el peltre y la soldadura son aleaciones de metales menos preciosos. Debido a sus impurezas, el aluminio comercial es en realidad una aleación. Las aleaciones de mercurio con otros metales se llaman amalgamas. El oro blanco que utilizan los joyeros es una aleación de oro con plata además el oro amarillo es un 90% de oro y un 10% de cobre . Las aleaciones con base en el mercurio se llaman amalgamas .Existen varios tipos de aleaciones entre ellas se encuentran Eutectico Sencillo : 2 metales de diferentes volúmenes atómicos se van cristalizando por separado al enfriarse lentamente hasta que alcanzan la temperatura eutectica , en la cual se funden a la vez en un solo tipo de metal . Disolución sólida sustitucional : Los volúmenes atómicos de 2 elementos se parecen y se cristalizan en un mismo sistema Disolución sólida con compuesto intersticial : Los pequeños átomos de uno de los elementos se colocan entre la red de átomos del otro metal formando una aleación intersticial. Compuesto intermetalico : Formado por 2 elementos con punto de fusión definido y que no cumplen con la ley de la valencia , los enlaces son entre el metálico y el covalente.

LATON

Bajo el nombre "Latón" se comprenden todas las aleaciones de un color amarillo de Cobre y Zinc. Las diferentres aleaciones que existen en el mercado se emplean según el uso que se le dé.Las aleaciones de un color rojizo o parecido al oro que contienen más de 65% de cobre se denominan "TUMBAGA", y las aleaciones que contienen además de cobre y zinc, por ejemplo, plomo, manganeso, etc., se denominan "LATON ESPECIAL"PROPIEDADES MECANICAS DE LA ALEACION 65/35% que se emplea para láminas, medio duras y pulidas, y especiales para rechazar y troquelar, lo mismo para alambre y tubos.

DurezaResistencia a la rotura

Alargamiento Dureza Brinell

Recocido.....Semiduro.....Duro............Acerado......

kilo/mm²29-3535-4341-5052-64

%4525155

kilo/mm².......75-9595-120130-150

ZAMAKDescripción Se surte en lingotes de aproximadamente 8 a 10 Kg.(18-22 lbs.) y en atados de +/ - 1,000 Kg. (2200 lbs.),debidamente flejados.Se utiliza principalmente en la fundición a presión para la fabricación de piezas automotrices como carburadores, cerraduras de puerta, para el encendido, molduras, etc. Otro de los mercados es el de los enseres electrodomésticos para la fabricación de bases de licuadora, armaduras de rotores, cárter de lavadoras, etc. Dentro de los mercados varios, el más importante y el de mayor consumo es el de las cerraduras y candados.INCONELAleación de níquel/cromo/molibdeno que posee una excelente combinación de resistencia a la oxidación, resistencia a las temperaturas elevadas y de sencillez de fabricación. Su capacidad de resistencia a las grietas debidas a la corrosión bajo carga es excelente en aplicaciones petroquímicas.Propiedades EléctricasResistividad Eléctrica ( µOhmcm ) 122-124Propiedades FísicasDensidad ( g cm-3 ) 8,25Punto de Fusión ( C ) 1390-1425Propiedades MecánicasAlargamiento ( % ) <20Dureza Brinell 150-280Resistencia a la Tracción ( MPa ) 700-1250Propiedades TérmicasCoeficiente de Expansión Térmica @20-100C ( x10-6 K-1 ) 12,6Conductividad Térmica a 23C ( W m-1 K-1 ) 12,0MonelEs el nombre que se asigna a las aleaciones comerciales con razones níquel-cobre de aproximadamente 2:1 de peso. El monel es más duro que el cobre y extremadamente resistente a la corrosión.

Monel 400 es una aleación de Cobre y Níquel (Cerca de 67% Ni-23% Cu), que puede ser endurecida solamente trabajándola en frío. Es una aleación muy fuerte en un rango amplio de altas temperaturas y además tiene una excelente resistencia a ambientes de corrosión. El Monel 400 es usado en una gran variedad de campos, especialmente en la industria marítima, y de procesos petroquímicos.Las aplicaciones mas comunes para el Monel son:• Equipos de proceso químico• Tanques para gasolina y agua• Destiladores de Petroleo crudo• Válvulas y bombas• Bombas y ejes para hélices• Tornillería y conexiones para la industria marítima• Partes eléctricas y electrónicas• Calentadores para vacío.• Tubería y tanques de presión• Intercambiadores de calor y calderasResistencia Quimica del Monel 400Para muchas aplicaciones el Monel 400 ofrece casi la misma resistencia a la corrosión que el Níquel, pero trabaja mejor que el Níquel en alta presión y temperatura por un precio mas bajo, pues se maquina mas fácilmente.• Resistente en agua y vapor de mar a altas temperaturas, al igual que a la sal y a soluciones cáusticas.• Muy buena resistencia al agrietamiento por corrosión en agua pura.• Resistencia especifica para ácido clorhídrico y fluorhídrico cuando están al vacío.• Ofrece cierta resistencia a los ácidos clorhídrico y sulfúrico a temperaturas y concentraciones medianas, pero casi no se usa como material de elección para estos ácidos.Por su alto contenido de cobre es de esperarse que el Alloy 400 es atacado rápidamente por el acido nítrico y sistemas de amoniaco. El Monel 400 tiene magníficas propiedades mecánicas a temperaturas bajo cero. El punto de fusion es de 2370-2460°F.Fabricación con Monel 400Con el apropiado control del trabajo en frio o caliente y la selección adecuada de un tratamiento térmico se pueden producir diferentes fabricaciones con un amplio rango de propiedades mecánicas..El Monel 400 se puede soldar fácilmente con Gas-Arc Tungsteno, Gas-Arc Metal, o Procesos de Arc (Shielded metal) usando material de relleno apropiado. No hay necesidad de un tratamiento luego de soldar, pero es importante hacer una limpieza completa luego de soldar el material para una optima resistencia a la corrosión, o sino puede presentarse contaminación y debilitamiento del material.BronceEl bronce es el nombre con el que se denominan toda una serie de aleaciones metálicas que tienen como base el cobre y proporciones variables de otros elementos como estaño, zinc, aluminio, antimonio, fósforo, y otros con objeto de obtener unas características de dureza superior al cobre.Fue la primera aleación fabricada conscientemente: consistía en mezclar el mineral de cobre (calcopirita, malaquita etc.) y el de estaño (casiterita) en un horno alimentado con carbón vegetal. El Anhidrido Carbónico resultante reducia los minerales a metales: Cobre y Estaño que se fundían y aleaban entre un 5 y un 10% e De bronce fueron las primeras armas y herramientas; también se utilizó como soporte para la escritura y para fabricar estátuas.Solidificación de Metales Puros y Aleaciones (Curvas de EnfriamientoPodemos resumir nuestro análisis hasta este punto examinando una curva de enfriamiento, en la cual se muestra cómo varía la temperatura de un material (en este caso un metal puro) con el transcurso del tiempo [Fig. 8-12(a) y (b)]. El líquido se vierte en un molde a la temperatura de vaciado, punto A. La diferencia entre la temperatura de vaciado y la de solidificación es el sobrecalentamiento. El líquido se enfría cuando el molde extrae su calor específico, hasta que llega a la temperatura de solidificación (punto B). Si el líquido no está bien inoculado, debe subenfriarse (punto B a C). La pendiente de la curva de enfriamiento antes de que se inicie la solidificación es, la velocidad de enfriamiento,. Cuando comienza la nucleación (punto C), se cede el calor latente de fusión y la temperatura aumenta. Este aumento de temperatura del líquido subenfriado como resultado de la nucleación se 113 ffia recalescencia (punto C a D).La solidificación avanza isotérmicamente a la temperatura de fusión (punto D a E) a medida que el calor latente cedido de la solidificación continua se contrarresta con el calor perdido por enfriamiento. La región entre los puntos D y E, donde la temperatura es constante, se llama meseta térmica. Se produce una meseta térmica debido a que el desprendimiento del calor latente de fusión se equilibra con el calor que se pierde por el enfriamiento. En el punto E, la solidificación ha finalizado y la pieza colada sólida se enfría desde el punto E hasta la temperatura ambiente. Si el líquido está bien inoculado, el grado de subenfriamiento suele ser muy pequeño. El subenfriamiento

y la meseta térmica son muy pequeños, y se puede observar en las curvas de enfriamiento sólo con mediciones muy cuidadosas.Si se encuentran núcleos heterogéneos eficaces en el líquido, la solidificación comienza a la temperatura de solidificación [Fig. 8- 12(b)]. El calor latente mantiene el líquido restante a la temperatura de solidificación, hasta que se ha solidificado todo y ya no se puede desprender más calor latente. El crecimiento en estas condiciones es plano. El tiempo total de solidificación de la pieza es el necesario para eliminar tanto el calor específico del líquido como el calor latente de fusión. Si se mide desde el momento de vaciado hasta que termina la solidificación, este tiempo se determina con la regla de Chvorinov. El tiempo local de solidificación de la pieza es el necesario para eliminar sólo el calor latente de fusión en determinado lugar en la fundición; se mide a partir del momento en que comienza la solidificación hasta que ésta termina. Los tiempos locales de solidificación (y los tiempos totales de solidificación) para los líquidos que se solidifican pasando por subenfriamiento o por inoculación son un poco diferentes.Con frecuencia usamos los términos "temperatura de fusión" y "temperatura de solidificación" al describir la solidificación. Sería más exacto usar el término "temperatura de fusión" para describir cuando un sólido se convierte por completo en un líquido. Para los metales puros y compuestos (intermetálicos), esto sucede a una temperatura fija (suponiendo una presión fija) y sin sobrecalentamiento. La "temperatura o punto de solidificación", se puede definir como la temperatura a la cual se termina la solidificación de un material.

Figura 8-12Curva de enfriamiento de un me- tal puro que no fue bien inoculado. El líquido se enfría al eliminar su calor específico (entre los puntos A y B).Por tanto, es necesario el subenfriamiento (entre los puntos B y C). Al comenzar la nucleación (punto C), el calor latente de fusión se desprende, causando un aumento en la temperatura del líquido. A este proceso se le llama recalescencia (del punto C al punto O). ,-D:Recalescencia El metal continúa solidificándose a temperatura constante (T¡usión = T solidificación. En el punto E,  la solidificación es completa.La pieza sólida continúa enfriándose a partir de ese punto. (b) Curva de enfriamiento para un metal bien inocula- do, pero por lo demás puro. No se necesita subenfriamiento. No se observa la recalescencia. La solidificación comienza en la temperatura de fusión.En la figura 4 se presenta la gráfica de una curva de enfriamiento completa, desde el estado de vapor, pasando por el líquido, hasta el sólido.Supongamos que se tiene una sustancia en el estado de vapor en un tiempo to a una temperatura inicial Ti (figura 4). Si empezamos a extraer calor progresivamente, su temperatura empieza a descender (calor sensible) hasta llegar a la temperatura de licuefacción TL en el tiempo t1.La cantidad de calor extraído entre to y t1 se calcula por la expresión:

Donde TL : es temperatura de licuefacción e igual numéricamente a Teb.Cuando la sustancia se encuentra a la temperatura de licuefacción, hay necesidad de extraerle el calor latente de licuefacción (-HL) para convertirla en líquido (intervalo t1 a t2), el calor total de este intervalo depende de la masa.

Cuando todo el vapor se haya transformado en líquido (t2), al extraer calor empieza nuevamente a descender la temperatura (calor sensible) hasta el tiempo (t3), alcanza la temperatura de solidificación (Ts).El calor aplicado entre t2 y t3 se calcula por la expresión:

Cuando la sustancia se encuentra en la temperatura de solidificación, hay necesidad de extraerle el calor latente de solidificación (-Hs) para convertirla en slido(intervalo t3 a t4).El calor total de este intervalo depende de la masa:

Cuando todo el líquido se ha transformado en sólido (t4), al extraerle calor empieza de nuevo a descender la temperatura (calor sensible) hasta el tiempo final (t5) alcanza la temperatura final deseada Tf.El calor en este intervalo se calcula por la expresión:

El calor total extraído durante el proceso de enfriamiento es la suma de todos los calores o sea:

CERAMICOSLos productos cerámicos tienen una enorme variedad de aplicaciones, comenzando con el ladrillo comun para la construcción, pasando por la porcelana delicadas y llegando al vidrio optico especializado.Debemos estudiar con mallor detalle el metodo de preparación de los productos cerámicos que el de los productos metalicos, ya que en general los productos no se pueden forjar a partir de barras o laminas para obtener una pieza terminada. En la mayoria de los caos debemos manejar la materia prima, prensarla para darle forma de ladrillo o de plancha o de magneto y, luego, desarrollar la estructura en la forma deseada calentándola.1.2 OBTENCIÓN DE CERÁMICOSEn este primer grupo de los métodos del procesamiento de los cerámicos se da forma empleando diversos métodos y luego se hornea para darle resistencia.La fundición por revestimiento es un método interesante y casi único en cuento una suspensión de arcilla en agua se vierte en un molde. Generalmente el molde se hace de yeso, con porosidad controlada, de modo que parte de agua de la suspensión entre en la pared del molde. A medida que el contenido de agua en la superficie disminuye, se forma un sólido suave. El liquido sobrante se elimina y la forma hueca se retira del molde. La unión en este punto es arcilla- agua.La conformación plástica en húmedo se efectúa por medios diversos. En unos de los casos se apisona un refractario húmedo en un molde y luego se lo destruye para que salga en una forma determinada. La masa plástica se fuerza a través de un troquel para producir una forma alargada que luego se corta a longitud deseada. Por otra parte, cuando se desea formar figuras circulares tales como platos, se coloca una masa de arcilla húmeda en una rueda rotativa, y se la conforma con una herramienta.Prensado con polvo seco. Esto se consigue rellenando un troquel con polvo y luego prensándolo. Generalmente el polvo contiene algún lubricante, tal como ácido, esteárico o cera. Después de haberse llevado a cabo cualquiera de los procesos anteriores, la pieza fresca o verde se somete al horneado. Mientras se calienta, se elimina el agua y los gigantes volátiles.El prensado en caliente. Involucra simultáneamente las operaciones de prensado y sinterización. Las ventajas que se obtienen sobre el prensado en seco son: mayor densidad y tamaño mas fino del grano. El problema es obtener una duración adecuada del troquel a temperaturas elevadas, para lo cual muchas veces se emplean atmósferas de protección.La compactación isostatica. Es una manera muy especial de prensar polvos en un fluido comprensible para evitar la compactación no uniforme que a veces se observa en los troqueles. El polvo se encapsula en un recipiente que se pueda comprimir y se sumerge en un fluido presurizado. Las formas del recipiente y de los corazones removibles determinan la forma del prensado. El prensado puede ser en caliente o en frió.1.3 CAMPOS DE APLICACIÓN INDUSTRIAL Y DOMESTICOS.Teniendo estos procedimientos en mente, podemos ahora describir las características especiales de los productos cerámicos, comenzando con el ladrillo y productos de barro cosido para la construcción. Como base de estos se emplea la arcilla de bajo costo y de fácil fusión, la cual contiene un alto contenido de sílice, álcalis, alto FeO, materiales arenosos que se encuentran en depósitos materiales.MATERIALES REFRACTARIOS Y AISLANTES.Para los hornos y para las cucharas se emplean recubrimientos ya sean de ladrillo o monolíticos. Para manejar metales líquidos y escoria esencial distinguir entre refractarios ácidos, neutros y básicos. las características de estos ladrillos son la resistencia a la escoria. Resistencia a los efectos de temperatura y capacidad aislante.Los ladrillos ácidos son menos costosos, pero en muchos hornos se emplean escorias para refinar el metal.El ladrillo aislante contiene mucho espacio poroso y en consecuencia, no es tan resistente a la escoria como el recubrimiento interior del recipiente.---INDUSTRIAL O DOMESTICA.Loza de barro. Se hace de arcilla, aunque en algunos casos están presentes el sílice y feldespato, como el K. La característica importante es que se la somete al fuego a baja temperatura, comparada con la de otros productos de este grupo. Ello produce una fractura terrosa relativamente porosa.-------DOMESTICA

Losa semivitre, se fabrica empleando mezclas de arcilla-sílice-feldespato, las cuales se denominan triaxiales, por la presencia de estos tres ingredientes. La temperatura de cocido es mayor , dando por resultado la formación de vidrio, menor porosidad y mayor resistencia.----- DOMESTICO.Loza de piedra. Difiere de la loza de barro , en que se emplea una mayor temperatura de cocido lo cual produce una porosidad menor del 5% comparado con el 5 a 20 % de la loza de barro. Por lo general la composición se controla mas cuidadosamente que la loza de barro y el producto no lustroso tiene el acabado mate de la piedra fina. Este es un excelente material para loza de hornear, tanques de sustancias químicas y erpentines.----INDUSTRIALLoza china. Se obtiene cociendo la mezcla triaxial antes mencionada u otras mezclas a alta temperatura para obtener un objeto traslucido.---DOMESTICOLa porcelana. Es la que se cuece a las mas altas temperaturas del grupo y esta muy relacionada con la loza china que acabamos de describir.En general la no utilización de fundentes y las temperaturas mas altas dan como resultado un producto denso y muy duro.----INDUSTRIAL Y DOMESTICOClasificación de Materiales Cerámicos:Los materiales cerámicos se clasifican según su capacidad de absorción de agua en cuatro tipos: porcelana, gres cerámico, semigres cerámico, y loza porosa. Dicha característica física se relaciona con tres aspectos fundamentales de su proceso productivo: Temperatura de Cocción Presión de Moldeo Granulometría de la Mezcla Base.Así, los cuatro tipos cerámicos básicos y su capacidad de absorción de agua se relacionan con la temperatura de cocción según la siguiente tabla:

Clasificación Absorción De Agua Temperatura De Cocción

Porcelana 0 % > 1200 º C

Gres Cerámico 0,50 % a 3,00% 1200 ºC a 1050 ºC

Semi Gres Cerámico 3,00% a 6,00% 1200 ºC a 1050 ºC

Loza Porosa > 6,0% 1050 ºC a 890 ºC

Según la clasificación anterior, los productos fabricados por ZANON S.A. (junto con las restantes características asociadas) quedan encuadrados del siguiente modo:

Producto ZANON

Uso ó Destino Tipo de Material

Presión de Moldeo (Manométrica)

Absorción de Agua

Temp. De Cocción

Residuo(en tamiz #230)

Porcellanato

Piso / Pared

Gres Apor- celanado 500 kg./cm2

< 0,05% >1200 ºC <1%

Monococción Piso Semi Gres

205/240 kg./cm2 4 a 6%

1200 ºC a 1050 ºC 8% a 10%

Monoporosa Pared Loza Porosa

150/180 kg./cm2

13 a 14%

1050 ºC a 890 ºC 6% a 8%

La formulación de la Mezcla Base difiere según el producto. La menor presencia de hierro en los empastes de porcellanato se evidencia en la ausencia de un color característico. Ciertas adiciones tienen por objeto adecuarse a la temperatura y tipo de cocción perseguida. Por ejemplo, el empaste utilizado para las piezas Monoporosas es el mismo que el empleado en Monococción, mas la adición de Carbonato de Calcio a los efectos de lograr una mayor estabilidad dimensional dentro del horno. Esta mayor estabilidad dimensional se ve reflejada en la ausencia de necesidad de clasificar en calibres los revestimientos.1.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS POR LAS CUALES SE UTILIZAN LOS CERÁMICOS.Las propiedades físicas de los materiales cerámicos pueden ser medidas y cuantificadas a través de ensayos y pruebas de laboratorio. Es más, muchas de estas pruebas se hallan normalizadas y cuentan con protocolos exactos que describen la forma de desarrollarlas y llevarlas a cabo.Los procedimientos y mediciones realizados habitualmente (entre muchos otros) son: Absorción de Agua: este ensayo es fundamental a los efectos de clasificar los distintos tipos de materiales cerámicos y influye sobre otras características de los mismos (resistencia al congelamiento, entre otros). Consiste en la inmersión de la pieza en un recipiente con agua, con una presión estipulada, y llevar a punto de ebullición por

un tiempo predeterminado. La pieza es luego escurrida y secada superficialmente a los efectos de ser pesada, y medir así el % de variación de peso sufrido contra el peso de la misma pieza totalmente seca. Índice PEI (Porcelain Enamel Institute): Se rigen por la norma ISO 10545-7 y es un ensayo diseñado específicamente para comprobar la resistencia al desgaste de los esmaltes que recubren a la cerámica tanto monoporosa o monococción, clasificando al material ensayado en 5 grupos o grados, desde GRADO I (No recomendado para uso en pisos) hasta GRADO V (Tránsito Extra Pesado) según el siguiente cuadro:

Grado P.E.I. Situación de Uso Definición del Tipo de Uso

GRADO I Tránsito LivianoAmbientes con transito liviano con calzados normales, sin contacto con el exterior, poco expuesto a la acción de calzado con polvillo. Ej.: Dormitorios

GRADO IITránsito Moderado

Ambientes con transito liviano con calzados normales, sin contacto con el exterior. Ej.: Baños, locales interiores en viviendas unifamiliares, con excepción de escaleras cocinas y pasillos.

GRADO III Tránsito Normal

Ambientes donde pueda darse desgaste por rozamiento con el polvillo que se arrastran con el calzado normal. Locales interiores de vivienda unifamiliar en contacto con el exterior. Ej.: escaleras, cocinas, estares, balcones y pasillos.

GRADO IV Tránsito Elevado

Ambientes con solicitaciones relativamente fuertes, con movimiento constante y grandes posibilidades de polvillo que se arrastran con el calzado normal. Locales comunes de vivienda colectiva, externos de vivienda en contacto con el exterior, con excepción de locales con gran afluencia de publico. Ej.: oficinas privadas, terrazas, salas de hospitales, etc.

GRADO V Tránsito Severo

Ambientes con solicitaciones fuertes, con gran movimiento constante y presencia de polvillo que se arrastran con el calzado. Bancos, peluquerías, bares, ingreso a hoteles, etc. con excepción de locales con tránsito de elementos fuera de lo común: zapatos de golf, ruedas de carritos de supermercado sin adecuada protección, etc.

El ensayo consiste en la apreciación visual del desgaste producido en probetas del material sometidas a distintos grados de agresión superficial. En general, para esmaltes de colores lisos y muy oscuros o claros, con brillo, se obtienen clasificaciones más bajas que para esmaltes con combinación de colores o matices neutros y poco o nada de brillo. Por ser un ensayo específico para materiales con superficies con terminación esmaltada, este ensayo no es aplicable a los Porcellanatos.Es altamente recomendado el empleo de felpudos, alfombras o esteras en el ingreso a las viviendas, para mantener alejado de los pisos cerámicos el polvillo ambiental y su acción abrasiva. Escala Mohs de Dureza Superficial: Otro ensayo habitual es la comprobación de la dureza de la superficie del material. Se rige por la norma UNI EN 101 y el ensayo consiste en la utilización de punzones con distintos tipos de puntas, graduadas según su dureza, determinando cuales son capaces de dejar su impronta en el material y cuales no, siendo las superficies más duras clasificadas con el grado #10, y en forma decreciente las más blandas, hasta el grado #1. La escala completa de referencia es la siguiente:

TalcoYesoCalcitaFluoritaApatita

#1#2#3#4#5

OrtosaCuarzoTopacioCorindonDiamante

#6#7#8#9#10

Resistencia a Agentes Químicos: este ensayo permite cuantificar la resistencia a la agresión de ácidos y bases, utilizando respectivamente ácido clorhídrico y hidróxido de potasio para esta prueba. Para la prueba se aplican en superficie, y al cabo de una semana (normas europeas EN 106/122) se observa el estado de la probeta. Los resultados a esta prueba se clasifican en:

GradoGRADO AAGRADO AGRADO BGRADO CGRADO D

Resultado ObservadoNo se observa alteración alguna.Leve variación en el aspecto.Se nota claramente la acción del químico.Pérdida parcial de la superficie.Pérdida total de la superficie.

Tanto las cerámicas esmaltadas (Monoporosas y Monococción) como los Porcellanatos califican con el grado AA. Pero cabe destacar que en el caso de las cerámicas esmaltadas, solamente el esmalte es el que es ensayado, y que cualquier fisura en él permitiría al ácido atacar la base, variando su clasificación.En el caso del Porcellanato, además de cumplir con este ensayo normalizado, se lo somete al ataque de ácido láctico al 5% y ácido sulfúrico al 100%, ambos casos por inmersión total, resultando totalmente inmune al ataque de los mismos.Cuando se considera la necesidad de contar con pisos o recubrimientos antiácidos, no debe olvidarse que tanto la junta como el mortero adhesivo a utilizar también deben tener probada resistencia a los ácidos (generalmente se utilizan productos de formulación epoxídica).o Resistencia a la Abrasión Profunda: Consiste en someter a una probeta de material a la acción abrasiva conjunta de una rueda metálica con polvo de corindón.Luego de un tiempo determinado (200 revoluciones) se procede a medir el hueco dejado en el material, en mm3. A menor volumen de material removido, mayor resistencia del material ensayado. Este ensayo de abrasión profunda busca reproducir en condiciones de laboratorio la respuesta que puede esperarse de un producto dado, luego de varios años de uso.Este es un ensayo específico para los Porcellanatos, por ser un material de constitución homogénea en toda su masa. Este ensayo carece de sentido tanto con material monoporoso como monococción, dado que la capa superficial esmaltada solo tiene un espesor de décimas de milímetro.La comparación entre los distintos tipos de materiales cerámicos es posible solo en algunas instancias. Este es el caso de la dureza superficial de la pieza (escala Mohs), donde la comparación sería la siguiente:

ProductoGres AporcelanadoSemi Gres Cerám.Loza porosa

Clasif. ZanonPorcellanatoMonococciónMonoporosa

Normas Europeas6 min. (CEN EN 101)5 a 7 (CEN EN 101)

Resultados Zanon7 a 85 a 9

No tiene una rutina de ensayo habitual

Las restantes características medidas habitualmente (resistencia superficial del acabado y resistencia a la abrasión profunda) no pueden comparase por ser ensayos específicos para cada tipo de material (cerámicas esmaltadas y Porcellanatos respectivamente).1.5 MATERIALES COMPUESTOS.Los Materiales Compuestos, constituidos por fibras de refuerzo embebidas en una matriz de resina, presentan una serie de ventajas que los hacen altamente competitivos frente a los materiales tradicionalmente empleados en la construcción. A continuación se resumen las más importantes. Ventajas

» Baja densidad» Excelente comportamiento frente a la corrosión» Altas características mecánicas» Libertad de diseño    Integración de funciones    Acabados diversos    Reproducción fácil    Color en la masa» Mantenimiento mínimo» Materiales "a la carta"    Autoextinguibles    Translúcidos    Resistentes a impacto    Resistentes a abrasión, etc.» Durabilidad elevada» Uso en medios químicamente agresivos» Aislante térmico» Aislante eléctrico (excepto con refuerzos de carbono)» Posibilidad de ser translúcidos» Numerosos procedimientos de fabricación» Permeable a las ondas electromagnéticas

Comparación materiales tradicionales/compuestos

MATERIALES COMPUESTOS PVC MADERA ALUMINIO

ACERO

HORMIGÓN ARMADO

DENSIDAD 1,5 - 2

1,35 - 1,45 0,6 - 1,2 2,7 7,8 2,2 -2,5

PROPIEDADES MECÁNICAS ESPECÍFICAS

POLIÉSTER 40% F.V Cortas

POLIÉSTER 80% F.V Unid. PVC MADERA

HORMIGÓN ARMADO

ACERO

σ R/ ρ  (1) 93 700 41 80 - 92 138 - 77

E11/ ρ   (2) 6500 24.0002.100

10.000 12.000 17.000

27.000

(1)  Resistencia a la rotura específica(2)  Módulo de elasticidad específicaDiversas aplicacionesNuevas construcciones, rehabilitación y reparación en:» Estructuras» Domos» Armazones» Fachadas» Cúpulas» Cubiertas» Mobiliario» Sanitarios» etc.

PÓLIMEROSPerspectiva HistóricaLos polímeros son muy grandes sumas de moléculas, con masas moleculares que puede alcanzar incluso los millones de UMAs que se obtienen por la repeticiones de una o más unidades simples llamadas “monómeros” unidas entre sí mediante enlaces covalentes. Estos forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas.El desarrollo de los polímeros fue inducido a través de las modificaciones de estos con el fin de mejorar sus propiedades físicas en pro del auge de las aplicaciones de los mismos. En 1839, Charles Goodyear modificó el hule a través del calentamiento con azufre (vulcanización), ya que este por lo general era frágil en temperaturas bajas y pegajoso a altas temperaturas.Mediante la vulcanización el hule se convirtió en una sustancia resistente a un amplio margen de temperaturas. Otro acontecimiento que contribuyó al desarrollo continuo de los polímeros fue la modificación de la celulosa que permitió el surgimiento de las fibras sintéticas llamadas rayones. Posteriormente Leo Baekeland instauró el primer polímero totalmente sintético al que llamó baquelita; este se caracterizó por ser un material muy duradero y por provenir de otros materiales de bajo costo como el fenol y el formaldehído. Este compuesto llegó a tener gran éxito durante cierto tiempo. Sin embargo independientemente de los avances aplicativos de los polímeros, no se tenía mucha información en cuanto a la estructura de estos.En el transcurso de la década de 1920, Herman Staudinger fue el primero en instituir que los polímeros eran compuestos de gran peso molecular que se encontraban unidos mediante la formación de enlaces covalentes. Tal idea fue apoyada años más tarde por Wallace Carothers, de DuPont, los cuales llegaron a establecer concepciones similares. Estos conceptos dieron paso al desarrollo de la química de los polímeros tanto sintéticos como naturales.Los polímeros naturales, por ejemplo la lana, la seda, la celulosa, etc., se han empleado profusamente y han tenido mucha importancia a lo largo de la historia. Sin embargo, hasta finales del siglo XIX no aparecieron los primeros polímeros sintéticos, como por ejemplo el celuloide.Los primeros polímeros que se sintetizaron se obtenían a través de transformaciones de polímeros naturales. En 1839Charles Goodyear realiza el vulcanizado del caucho. El nitrato de celulosa se sintetizó accidentalmente en el año

1846 por el químico Christian Friedrich Schönbein y en 1868, John W. Hyatt sintetizó el celuloide a partir de nitrato de celulosa.El primer polímero totalmente sintético se obtuvo en 1907,3 cuando el químico belga Leo Hendrik Baekeland fabrica labaquelita a partir de formaldehído y fenol. Otros polímeros importantes se sintetizaron en años siguientes, por ejemplo el poliestireno (PS) en 1911 o el poli (cloruro de vinilo) (PVC) en 1912.En 1922, el químico alemán Hermann Staudinger comienza a estudiar los polímeros y en 1926 expone su hipótesis de que se trata de largas cadenas de unidades pequeñas unidas por enlaces covalentes. Propuso las fórmulas estructurales del poliestireno y del polioximetileno, tal como las conocemos actualmente, como cadenas moleculares gigantes, formadas por la asociación mediante enlace covalente de ciertos grupos atómicos llamados "unidades estructurales". Este concepto se convirtió en "fundamento" de la química macromolecular solo a partir de 1930, cuando fue aceptado ampliamente. En 1953 recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo.Wallace Carothers, trabajando en la empresa DuPont desde 1928, desarrolló un gran número de nuevos polímeros:poliésteres, poliamidas, neopreno, etc.La Segunda Guerra Mundial contribuyó al avance en la investigación de polímeros. Por ejemplo, fue muy importante la sustitución del caucho natural por caucho sintético.En los años 1950 el alemán Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta desarrollaron los catalizadores de Ziegler-Natta y obtuvieron el Premio Nobel de Química en 1963.Otro Premio Nobel de Química fue concedido por sus estudios de polímeros a Paul J. Flory en 1974.En la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron nuevos métodos de obtención, polímeros y aplicaciones. Por ejemplo,catalizadores metalocénicos, fibras de alta resistencia, polímeros conductores (en 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa recibieron el Premio Nobel de Química por el desarrollo de estos polímeros), estructuras complejas de polímeros, polímeros cristales líquidos, etc.

Un polímero es una molécula, natural o sintética, que consiste esencialmente en unidades estructurales idénticas repetidas. Una de las propiedades más atractivas de los polímeros orgánicos clásicos ha sido la capacidad de actuar como excelentes aislantes eléctricos. Sin embargo, ha existido un gran interés en la posibilidad de producir polímeros que actúen como conductores eléctricos. Estos nuevos materiales, a los que se han denominado polímeros conductores, podrían revolucionar la industria eléctrica y electrónica al combinar excelentes propiedades mecánicas y químicas, además de su fácil preparación y bajo costo de fabricación. En este trabajo, se hace una revisión sobre las principales características de los polímeros conductores y su síntesis mediante un método relativamente nuevo llamado polimerización en microemulsión ya que existe un potencial para ser utilizados industrialmente, en medicina, electrónica y en otras aplicaciones biológicas.Hoy en día sabemos que un polímero es una molécula, natural o sintética, que consiste esencialmente en unidades estructurales idénticas repetidas (griego poli− que significa varias y −meros que significa unidad). Pero hace ya unos setenta y cinco años los químicos trabajaban intensamente en la Química de Polímeros. Antes del descubrimiento del poliestireno completamente sintético, la producción se basaba en modificaciones de polímeros naturales, como viscosa−rayón o acetato de celulosa. No fue sino hasta 1936 (con la llegada del nylon−66) cuando la Química de polímeros empezó a cambiar el mundo hasta el punto en el que lo ha hecho (Textoscientificos.com, 2005).Una de las propiedades más atractivas de los polímeros orgánicos clásicos, como el poliestireno, polipropileno, polietileno, etc., ha sido la capacidad de actuar como excelentes aislantes eléctricos. Sin embargo, ha existido un gran interés en la posibilidad de producir polímeros que actúen como conductores eléctricos. Con ello se pretendía combinar en un mismo material las propiedades eléctricas de un semiconductor con las de un polímero. Estos nuevos materiales, a los que se han denominado polímeros conductores, podrían revolucionar la industria eléctrica y electrónica al combinar excelentes propiedades mecánicas (flexibilidad, ligereza y resistencia al impacto) y químicas (resistencia a la corrosión), además de su fácil preparación y bajo costo de fabricación.A principios de la década de los años 70, un estudiante (Hyung Chick Pyun) de Hideki Shirakawa (en ese entonces investigador asociado en el Instituto Tecnológico de Tokio), se encontraba realizando la síntesis de poliacetileno a partir del gas de acetileno. En lugar de obtener el esperado polvo oscuro y opaco, el estudiante obtuvo una película lustrosa, con apariencia de aluminio y al mismo tiempo flexible, similar al plástico usado en embalaje. Dicho producto presentaba, además, una conductividad inusualmente elevada. Al investigar el origen de estos asombrosos cambios, resultó que todo había sido originado por un error. Durante el proceso de polimerización, el estudiante agregó por lo menos mil veces más catalizador que el requerido en las instrucciones de preparación. Aunque la función del catalizador es favorecer la velocidad de la reacción de polimerización, una cantidad excesiva de este reactivo provocó importantes cambios en la estructura del polímero (Shirakawa, 2001). A partir de ese momento, el estudio de los polímeros conductores se convirtió en blanco de atención de Shirakawa, así como de otros grupos de investigadores, entre los que destacaban Alan G. MacDiarmid y Alan J. Heeger. En el verano de 1977 estos tres científicos dieron a conocer sus descubrimientos en relación con las propiedades conductoras de algunos materiales poliméricos en los que habían centrado sus estudios. Su contribución fue considerada como un gran avance, hasta el punto de que se les concedió el premio Nóbel de química en el año 2000 “Por el descubrimiento y Desarrollo de los Polímeros Conductores”

Los polímeros conductores y la nanotecnología

Los polímeros conductores, conducen la electricidad debido principalmente a la presencia de ciertas cantidades de otros productos químicos (dopado), pero también a la presencia de dobles enlaces conjugados que permiten el paso de un flujo de electrones.Los polímeros conductores son materiales formados por largas cadenas hidrocarbonadas con dobles enlaces alternos, o conjugados. Cuando extraemos un electrón de uno de estos dobles enlaces se genera un radical catión, también llamado polarón, y al seguir oxidando se puede arrancar un segundo electrón para formar un dicatión, o bipolarón, que es muy estable. Esta carga positiva puede desplazarse por la cadena pasando de un doble enlace a otro conduciendo de este modo la electricidad. La extracción de electrones, u oxidación, puede ser continuada formándose más de un catión por cadena. Las familias más comunes de polímeros conductores son derivados de: poliacetileno, polianilina, polipirrol y politiofeno, cuyas estructuras se muestran en la Figura 1.

Figura 1. Polímeros conductores más comunes.La combinación de polímeros y nanopartículas abre el camino a la ingeniería de compósitos flexibles que exhiben propiedades eléctricas, ópticas y mecánicas ventajosas. Durante las últimas dos décadas se ha observado un incremento importante en el desarrollo de películas delgadas conductoras con transparencia óptica (PTC) debido a sus diversas aplicaciones en tecnologías actuales tales como pantallas de cristal – líquido, celdas fotovoltaicas, espejos de calor y, escudos de interferencia – electromagnética. A la fecha, la preparación de películas delgadas conductoras ha sido ampliamente dependiente de materiales metálicos e inorgánicos. Por ejemplo, se ha reportado la implementación de óxidos conductores transparentes (TCOs) como diodos orgánicos emisores de luz (OLEDs), los cuales exhiben altas conductividades eléctricas (1000 a 3300 S/cm) y transparencias ópticas mayores a 90%. Sin embargo, se ha puesto muy poca atención a la aplicación de materiales orgánicos.En general, los polímeros conductores por si mismos poseen bajas propiedades mecánicas, por ejemplo, son muy frágiles y tienen poca procesabilidad. Estas desventajas pueden ser superadas mediante la formación de mezclas o compósitos con otras matrices poliméricas con buena flexibilidad. Por ejemplo, Cairns y colaboradores en 2003 reportaron la síntesis y caracterización de partículas de polipirrol (PPy) depositadas en látices prácticamente monodispersos de poli(metil metacrilato) (PMMA, un polímero transparente y flexible) y de poli(butil metacrilato) (PBMA, polímero flexible), observando que el uso de látices de PMMA no permite un recubrimiento uniforme de las partículas de PPy debido a que la superficie del PMMA es altamente hidrófila (afín al agua). Mientras que el PBMA, el cual posee un carácter moderadamente hidrófobo (no afín al agua), permite el recubrimiento de las partículas de PPy de manera uniforme.Aunque se han desarrollado algunos compósitos poliméricos conductores, su aplicación en materiales conductores transparentes ha sido escasamente investigada. En algunos casos se han preparado PTCs mediante el vaciado de una solución que contiene los polímeros conductores. Por ejemplo, Cao y colaboradores en 1993, prepararon PTCs de polianilina (PANI) y de mezclas poliméricas conductoras de PANI con polímeros amorfos obtenidos mediante polimerización en masa. Estos autores fueron capaces de controlar la resistencia superficial y la transparencia óptica mediante la variación del espesor de la película y/o la fracción volumen de PANI en la mezcla polimérica. Sin embargo, éste método necesita modificaciones químicas adicionales para obtener un polímero conductor con buena procesabilidad.Para obtener mejores resultados en la obtención de películas transparente conductoras, es necesario emplear bajas temperaturas de formación. Una desventaja de emplear bajas temperaturas es que el procesado es mucho más lento. Huijs y colaboradores en 2002, prepararon películas de polímero conductoras con una transparencia >90% y conductividades eléctricas en el intervalo anti-estático empleando partículas de PPy de diámetros promedio (Dp) de aproximadamente 700 nm recubiertas mediante un tratamiento con calor. Éstas películas presentaron umbral de percolación (cantidad mínima necesaria para construir un camino conductor dentro de la matriz polimérica) a un contenido cercano al 0.25% en peso de polipirrol. Sin embargo, la transparencia se ve deteriorada rápidamente con el incremento del relleno conductor (PPy) mientras que la conductividad es reducida considerablemente por el tratamiento con calor, lo cual está relacionado con el tamaño de las partículas de PPy y con la formación de aglomerados debido a la baja compatibilidad con la matriz empleada para dispersar las partículas.Para obtener películas altamente transparentes, las partículas conductoras que se dispersarán en la matriz deben tener como máximo un diámetro promedio de 200 nm, esto es, menos de la mitad de la longitud de onda más corta de la luz visible. Además, las partículas conductoras deberán formar redes ultra-delgadas en la matriz en la que son dispersadas. En la síntesis de nanopartículas de polímero es muy difícil reducir el tamaño de partícula empleando técnicas

convencionales de polimerización (emulsión, dispersión o suspensión) debido que las partículas son cinética y termodinámicamente inestables, lo cual propicia la coagulación (agregación partícula – partícula). Una técnica alternativa para la obtención in situ de partículas conductoras recubiertas compatibles con la matriz en la que serán dispersadas, con Dp pequeños y mono-dispersas es la obtención de partículas tipo núcleo – coraza mediante polimerización en microemulsión.Una microemulsión puede definirse como un fluido microestructurado, transparente y en equilibrio termodinámico formado generalmente por dos fluidos inmiscibles (por ejemplo, agua y aceite), agentes tensoactivos (sustancias que disminuyen la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos fases) y otros aditivos (alcoholes y sales inorgánicas) que mejoran la estabilidad de las microemulsiones. Dependiendo de la proporción de los componentes y la influencia de ciertos parámetros (fuerza iónica, temperatura, naturaleza y proporciones de la fase orgánica y acuosa) las microemulsiones adoptaran diversas microestructuras tales como micelas esféricas, lamelares, hexagonales o estructuras bicontinuas, como se muestra en la Figura 2. En las regiones ricas ya sea de agua o de aceite del dominio monofásico (a escala macroscópica) del diagrama de fases, las microemulsiones consisten de gotas uniformes y esféricas rodeadas por una capa de tensoactivo y dispersas en un medio continuo. El tamaño de gota es de aproximadamente 5 a 10 nm (la longitud de onda de la luz visible está entre 380 y 780 nm), esto explica la transparencia óptica de estos sistemas. Las micelas pueden estar hinchadas con aceite (monómero) y dispersas en agua, conocidas como “microemulsiones normales u o/w”; también pueden estar hinchadas con agua (en donde generalmente se encuentra un monómero soluble en el agua) y dispersas en un medio orgánico, también conocidas como “microemulsiones inversas o w/o”. En las regiones intermedias que contienen cantidades equivalentes de agua y aceite y donde ocurre inversión de fases, la estructura no es del todo globular y la curvatura de la película de tensoactivo es cercana a cero. Esta estructura se describe normalmente como bi-continua desordenada formada por estructuras tubulares de agua interconectadas entre sí por un medio oleico.

Figura 2. Diversas estructuras que pueden adoptar las microemulsiones.Las microemulsiones forman numerosos equilibrios. En los sistemas Winsor I (WI), una microemulsión o/w está en equilibrio con un exceso de aceite, mientras que los sistemas Winsor II (WII) consisten de una microemulsión (agua disuelta en aceite) en equilibrio con un exceso de agua. En los sistemas Winsor III (WIII), una fase intermedia de microemulsión coexiste con una fase en exceso de agua y otra de aceite. Las microemulsiones del tipo WI y WII tienen forma globular, mientras que las fases intermedias en los sistemas WIII son bi-continuas.El concepto de polimerización en microemulsión apareció alrededor de 1980, como consecuencia de numerosos estudios realizados sobre sistemas de microemulsiones después de la crisis del petróleo en 1974. Desde entonces, este campo de investigación ha venido creciendo rápidamente como lo demuestra el constante incremento en el número de artículos orientados a la polimerización en microemulsión (Capek, 1999 y Pavel, 2004). La polimerización en microemulsión es un proceso alternativo a la polimerización en emulsión, ya que permite no solo la obtención de polímeros con masas molares altas (105 – 106 g/mol) y velocidades de reacción elevadas debido a que los radicales libres crecen en relativo aislamiento sino que además, es posible obtener látices que contienen partículas con diámetros más pequeños que los que se obtienen en la polimerización en emulsión. Algunas de las desventajas de la polimerización en microemulsión en un proceso por lotes son que los látices poseen un contenido de polímero bajo (típicamente de 5 a 10% en peso) y un alto contenido de tensoactivo que se utiliza para formar la microemulsión de partida (típicamente 5 a 15% en peso). Estos inconvenientes han rezagado el escalamiento industrial de este proceso de polimerización. Con la finalidad de hacer la polimerización en microemulsión industrialmente viable se han desarrollado diferentes estrategias para disminuir la cantidad de tensoactivo utilizado y aumentar el contenido de polímero, entre las que figuran las siguientes: Polimerizaciones en sistemas tipo Winsor I, el uso de tensoactivos de alta encapsulación de monómero (tensoactivos que incrementan la región de microemulsión) y, la polimerización en forma semi-continua.Los polímeros preparados mediante polimerización en microemulsión tienen un enorme potencial para ser utilizados industrialmente, en medicina, electrónica y en otras aplicaciones biológicas. Una forma de mejorar o modificar las propiedades de los materiales poliméricos es sintetizando polímeros microestructurados, entre los que se encuentran los polímeros núcleo-coraza. Los polímeros núcleo-coraza son usualmente sintetizados mediante un proceso de polimerización de dos etapas como se muestra en la Figura 3.

Figura 3. Método de obtención en dos etapas de nanopartículas tipo núcleo-coraza.En la primera etapa se preparan las semillas de un polímero, usualmente del polímero con comportamiento vítreo (los materiales vítreos se caracterizan por presentar un aspecto sólido con cierta dureza y rigidez), el cual puede ser un polímero conductor, por ejemplo el polipirrol PPy) a condiciones ambiente, mediante polimerización en microemulsión. Este proceso produce látices con partículas de diámetros menores a los 50 nm. En seguida se agrega un segundo monómero, el cual recubre a las semillas (núcleo) para formar la coraza, la cual es de un polímero cuyo comportamiento es elástico ("tipo hule") a temperatura ambiente.Los polímeros núcleo-coraza, los cuales exhiben sinergia en muchas de sus propiedades (la sinergia es el resultado de la acción conjunta de dos o más causas, pero caracterizado por tener un efecto superior al que resulta de la simple suma de las dichas causas), pueden ser utilizados en forma de películas en recubrimientos, adhesivos y materiales de empaque. Es posible que la síntesis insitu de partículas núcleo – coraza permita obtener partículas recubiertas de manera homogénea, lo cual favorecería la eficiencia de la dispersión de las partículas en la matriz como se ilustra en la Figura 4 y por lo tanto también mejorar las propiedades conductoras.

Figura 4. Comparación de la efectividad en la distribución de nanopartículas conductoras recubiertas y sin recubrimiento durante el procesamiento de formación de películas delgadas transparentes.Como se puede ver, la variedad de microestructuras encontradas en las microemulsiones ofrece una gran versatilidad para elegir el sitio de polimerización. Además de la polimerización en microemulsiones o/w y w/o, se han realizado varios estudios relacionados con la polimerización de monómeros en microemulsiones bi-continuas irregulares. Uno de los principales motivos de estos estudios fue la utilización de la microestructura de dichas microemulsiones como base para producir polímeros sólidos con características similares. Por ejemplo, la incorporación de grandes cantidades de monómeros hidrófobos en la fase continua de microemulsiones w/o permite producir polímeros sólidos con estructura porosa capaz de encapsular la fase dispersa (agua). Lo cual permite la inserción de materiales (partículas coloidales conductoras) en la fase dispersa que de otra manera serían insolubles en el polímero. En el caso de las microemulsiones bi-continuas, tanto el monómero hidrófobo como el hidrófilo han sido considerados. La morfología del producto final depende de la composición de la microemulsión y de la naturaleza de los monómeros. En algunos estudios de polimerización de monómeros hidrófobos se obtuvieron materiales porosos, mientras que la polimerización de monómeros solubles en agua produjo micro-látices transparentes y estables. Entonces, las películas transparentes conductoras (PTC’s) pueden prepararse también tomando ventaja de las características de las microemulsiones bi-continuas.

Figura 5. Imágenes de las nanopartículas esféricas de polipirrol obtenidas mediante microscopía de transmisión de electrones (TEM, por sus siglas en inglés).Actualmente, nuestro grupo de investigación ha logrado la síntesis de látices de nanopartículas de PPy en microemulsión, logrando obtener tamaños promedios de partículas menores a 50 nm con polímeros que presentan buenas propiedades conductoras (Figura 5). Dichas nanopartículas serán utilizadas como núcleos para la obtención de nanopartículas núcleo – coraza para ser utilizadas en la elaboración de películas para el diseño y fabricación de sensores

SEMICONDUCTORESPerspectiva HistóricaEn los últimos años las investigaciones realizadas por un gran número de científicos, sobre el comportamiento al paso de la corriente eléctrica en los materiales llamados semiconductores, han dado por resultado una serie de descubrimientos y adelantos de tal naturaleza que su desenlace es casi imposible prever.Desde que apareció la primera aplicación en 1915 con el detector de galena, hasta 1939-40, se puede decir que fue un periodo de incertidumbre, luego en 1948, apareció el transistor de puntas; en 1950 el transistor de Shockley; en 1953 el diodo de túnel; en 1958 el tecnetrón, y en 1960 los circuitos integrados, etc. .Quizá ninguna técnica ha hecho tan rápidos progresos como la de los semiconductores, los cuales son capaces de representar los mismos papeles que los tubos de vacío, pero con numerosas ventajas.El más conocido de estos elementos es el transistor que, sin embargo, no es más que un brillante representante de un grupo vastísimo.Por medio de los métodos químicos y físicos habituales, y la paciencia de grandes científicos es imposible descubrir estos residuos tan nimios de impurezas. Ha sido necesario idear nuevos procedimientos de análisis basados en los fenómenos eléctrico-magnéticos, fotomagneto-eléctricos, etc.Antes de 1940, los fenómenos que se desarrollaban en los semiconductores eran, desde muchos puntos de vista, bastante misteriosos. La conductibilidad eléctrica de estos cuerpos, siendo notablemente inferior a la de los metales, no era suficientemente alta para considerarlos como aislantes; además, en muchos casos aumentaba rápidamente la conductibilidad con la temperatura, lo que constituía un fenómeno desconocido en los metales.Actualmente, en el vasto campo de los semiconductores se emplean mezclas de óxidos de metales: cobre, uranio, manganeso, níquel, cobalto, hierro, etc., según sea su aplicación y el fenómeno que se desee utilizar, pues en unos su resistencia eléctrica varia con el calor, en otros con el potencial eléctrico empleado, en otros aún con la luz o con la cantidad de flujo magnético a que estén sometidos. También son muy empleados el selenio, el silicio, el germanio, etc., y ahora empiezan a emplearse combinaciones como antimoniouro de indio, seleniuro de cadmio, sulfuro de plomo, etc. Igualmente se utilizan mezclas de óxidos tales como el óxido ferroso-férrico o magnetita y combinaciones oxigenadas de titanio, Magnesio, Cromo, Circonio, etc. El Titanato de cinc y el Aluminato de Magnesio, etc. , se emplean principalmente para la fabricación de los llamados termistores, cuyo nombre deriva de la contracción del término inglés thermal-resistor (resistencia térmica) o resistencias NTC ( Negative Temperature Coefficient ).En el año 1947 un grupo de científicos de los Laboratorios BELL, John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain, descubrieron uno de los primeros Semiconductores que podría reemplazar al TUBO, y ese sería el DIODO hecho de GERMANIO (ubicado en la TABLA PERIÓDICA dentro del grupo de los Metaloides), que teniendo una cierta cantidad de impurezas podría trabajar como rectificador.

1. Estructura AtómicaComo sabemos existen materiales capaces de conducir la corriente eléctrica mejor que otros. Generalizando, se dice que los materiales que presentan poca resistencia al paso de la corriente eléctrica son conductores. Analógicamente, los que ofrecen mucha resistencia al paso de esta, son llamados aislantes. No existe el aislante perfecto y prácticamente tampoco el conductor perfecto.Existe un tercer grupo de materiales denominados semiconductores que, como su nombre lo indica, conducen la corriente bajo ciertas condiciones.Lo que diferencia a cada grupo es su estructura atómica. Los conductores son, generalmente, metales esto se debe a que dichos poseen pocos átomos en sus últimas órbitas y, por lo tanto, tienen tendencia a perderlos con facilidad. De esta forma, cuando varios átomos de un metal, se acercan los electrones de su última órbita se desprenden y circulan desordenadamente entre una verdadera red de átomos. Este hecho (libertad de los electrones) favorece en gran medida el paso de la corriente eléctrica.Los aislantes, en cambio, están formados por átomos con muchos electrones en sus últimas órbitas (cinco a ocho), por lo que, no tienen tendencia a perderlos fácilmente y a no establecer una corriente de electrones. De ahí su alta resistencia.También existe otro tercer tipo de materiales, que cambia en mayor o menor medida la característica de los anteriores, los semiconductores. Su característica principal es la de conducir la corriente sólo bajo determinadas circunstancias, y evitar el paso de

ella en otras.Es, precisamente, en este tipo de materiales en los que la electrónica de estado sólida está basada. La estructura atómica de dichos materiales presenta una característica común: está formada por átomos tetravalentes (es decir, con cuatro electrones en su última órbita), por lo que les es fácil ganar cuatro o perder cuatro.SemiconductoresUn semiconductor es un componente que no es directamente un conductor de corriente, pero tampoco es un aislante. En un conductor la corriente es debida al movimiento de las cargas negativas (electrones). En los semiconductores se producen corrientes producidas por el movimiento de electrones como de las cargas positivas (huecos). Los semiconductores son aquellos elementos perteneciente al grupo IV de la Tabla Periódica (Silicio, Germanio, etc. Generalmente a estos se le introducen átomos de otros elementos, denominados impurezas, de forma que la corriente se deba primordialmente a los electrones o a los huecos, dependiendo de la impureza introducida. Otra característica que los diferencia se refiere a su resistividad, estando ésta comprendida entre la de los metales y la de los aislantes.Disposición esquemática de los átomos de un semiconductor de silicio puro, No existen electrones ni huecos libres  La disposición esquemática de los átomos para un semiconductor de silicio podemos observarla en la figura de arriba, Las regiones sombreadas representan la carga positiva neta de los núcleos y los puntos negros son los electrones, menos unidos a los mismos.  La fuerza que mantiene unidos a los átomos entre sí es el resultado del hecho de que los electrones de conducción de cada uno de ellos, son compartidos por los cuatro átomos vecinos.A temperaturas bajas la estructura normal es la que se muestra en la figura de arriba en la cual no se observa ningún electrón ni hueco libre y por tanto el semiconductor se comporta como un aislante.Estos cuatro electrones se encuentran formando uniones covalentes con otros átomos vecinos para así formal un cristal, que es la forma que se los encuentra en la naturaleza. Si esta estructura se encuentra a una temperatura muy baja o en el cero absoluto, el cristal tendrá tan poca energía que no hará posible la conducción eléctrica. Al aumentar la temperatura (a temperatura  ambiente por ejemplo) ciertos electrones adquieren suficiente energía para romper el enlace del que forman parte y "saltar" al siguiente orbital. Esto provoca la formación de un espacio vacío, que por carencia de electrones, posee carga positiva, a este espacio se lo denomina hueco.El aumento de temperatura rompe algunas uniones entre átomos liberándose un cierto número de electrones.En cambio, a la temperatura ambiente (20-25 grados C.) algunas de las fuertes uniones entre los átomos se rompen debido al calentamiento del semiconductor y como consecuencia de ello algunos de los electrones pasan a ser libres. En la figura siguiente se representa esta situación. La ausencia del electrón que pertenecía a la unión de dos átomos de silicio se representa por un círculo,La forma en que los huecos contribuyen a la corriente, se detalla seguidamente Cuando un electrón puede vencer la fuerza que le mantiene ligado al núcleo y por tanto abandona su posición, aparece un hueco, y le resulta relativamente fácil al electrón del átomo vecino dejar su lugar para llenar este hueco.Este electrón que deja su sitio para llenar un hueco, deja a su vez otro hueco en su posición inicial, De esta manera el hueco contribuye a la corriente lo mismo que el electrón, con una trayectoria de sentido opuesto a la de éste.Niveles De EnergíaUn cristal está formado por un conjunto de átomos muy próximos entre sí dispuestos espacialmente de forma ordenada de acuerdo con un determinado patrón geométrico. La gran proximidad entre los átomos del cristal hace que los electrones de su última capa sufran la interacción de los átomos vecinos.El nivel energético de cada uno de estos electrones puede estar situado en la "banda de valencia" o en la "banda deconducción" del cristal. Un electrón que ocupe un nivel dentro de la banda de valencia está ligado a un átomo del cristal y no puede moverse libremente por él mientras que si el nivel ocupado pertenece a la banda de conducción, el electrón puede moverse libremente por todo el cristal, pudiendoFormar parte de una corriente eléctrica.Entre la banda de valencia y la de conducción existe una "banda prohibida", cuyos niveles no pueden ser ocupados por ningún electrón del cristal. Según la magnitud de esta banda, los cristales pueden clasificarse en aislantes, conductores y semiconductores.Aislantes.La magnitud de la banda prohibida es muy grande ( 6 eV ), de forma que todos los electrones del cristal se encuentran en la banda de valencia incluso a altas temperaturas por lo que, al no existir portadores de carga libres, la conductividad eléctrica del cristal es nula.Un ejemplo es el diamante.Conductores.No existe banda prohibida, estando solapadas las bandas de valencia y conducción. Esto hace que siempre haya electrones en la banda de conducción, por lo que su conductividad es muy elevada. Esta conductividad disminuye lentamente al aumentar la temperatura, por efecto de las vibraciones de los átomos de la red cristalina.Un ejemplo son todos los metales.Semiconductores.La magnitud de la banda prohibida es pequeña ( 1 eV ), de forma que a bajas temperaturas son aislantes, pero conforme aumenta la temperatura algunos electrones van alcanzando niveles de energía dentro de la banda de conducción, aumentando la conductividad. Otra forma de aumentar la conductividad es añadiendo impurezas que habiliten niveles de energía dentro de la banda prohibida.El germanio y el silicio son semiconductores.Aceptadores Y DonadoresSe denomina semiconductor puro aquél en que los átomos que lo constituyen son todos del mismo tipo (por ejemplo de germanio), es decir no tiene ninguna clase de impureza. Si a un semiconductor puro como el silicio o el germanio, se le añade una pequeña cantidad de átomos distintos (por ejemplo arsénico, fósforo, etc). Se transforma en un semiconductor impuro.A las impurezas se las clasifica en donadoras y aceptadoras.Si a la estructura del semiconductor de silicio se le añade alguna impureza, como puede ser el arsénico (As), que tiene cinco electrones externos ligados al núcleo con carga positiva +5, se obtiene la forma que se muestra en la figura.Ahora, bien para aumentar la conducción de cualquier semiconductor se recurre a un proceso denominado "dopado" o "envenenamiento". El objeto del mencionado proceso es el del aumentar la cantidad de portadores libres en el cristal provocando un aumento en la conductividad del mismo (recordar que la corriente es el flujo de portadores)

El dopado del cristal es realizado con átomos trivalentes (con tres electrones en su última órbita) o pentavalentes (con cinco). Esta elección no es resultado de un proceso azaroso sino que uno u otro tipo de átomo aumentará a su vez la presencia de uno u otro tipo de portador. ¿Cómo es esto?: el silicio, como ya se ha dicho, tiene cuatro electrones en su última órbita que se combinan a su vez con otros átomos para formar un cristal. Al introducir un átomo penta o trivalente en dicho cristal, se provocará un aumento o un defecto de electrones que hará aumentar la cantidad portadores.Si se introduce un átomo pentavalente (P, Sb, As) en un cristal puro, cuatro de sus electrones se unirán a cuatro electrones de los átomos de silicio vecinos, pero el quinto queda libre, sin formar parte de ninguna unión, por lo que está débilmente ligado al átomo:   Este electrón libre, requerirá muy poca energía para "saltar" a la banda de conducción. La energía térmica del ambiente basta para provocar este salto. De esta forma al agregar átomos pentavalentes agregamos electrones en la banda de conducción, es decir, agregamos portadores.Cabe mencionar que los mencionados átomos pentavalentes se ubican en un nivel de energía mucho más cercano a la banda de conducción que la banda de valencia, denominado "nivel donador" este nivel se ubica a una distancia, energéticamente hablando, de 0,05 electron-volt, mientras que la distancia entre las bandas de un semiconductor es de 0,7 eV.De la misma forma, podemos dopar al cristal con átomos trivalentes (como el boro, el Alumnio, el Galio, etc), esto provocará un exceso de electrones en el cristal, ya tres de los cuatro electrones de la última órbita del Silicio se combinan con los tres electrones del anterior átomo. Esto trae como consecuencia la generación de un espacio sin electrones, que tendrá carga positiva, es decir, esto generará un hueco.De esta forma podemos controlar de manera casi definida, a través del dopado, la cantidad de electrones o huecos que existen en un cristal. A este tipo de cristal se le denomina extrínseco, ya que fue modificado por elementos exterioresSemiconductores Tipo P Y Tipo NCuatro de los cinco electrones del átomo de arsénico se unirán a los correspondientes electrones de los cuatro átomos de silicio vecinos, y el quinto quedará inicialmente libre, sin una posible unión, y por tanto se convertirá en un portador de corriente. A este tipo de impurezas que entregan electrones portadores (negativos) se los denomina donadores o del tipo «n».En un semiconductor con impurezas del tipo n, no sólo aumenta el número de electrones sino que también la cantidad de huecos disminuye por debajo del que tenía el semiconductor puro. La causa de esta disminución se debe a que una parte de los electrones libres llena algunos de los huecos existentes.Si al semiconductor puro de silicio se le añade algún tipo de impureza que tenga tres electrones externos, solo podrá formar tres uniones completas con los átomos de silicio, y la unión incompleta dará lugar a un hueco.Este tipo de impurezas proporcionan entonces portadores positivos, ya que crean huecos que pueden aceptar electrones; por consiguiente son conocidos con el nombre de aceptores, o impurezas del tipo «p». Al contrario de lo que sucedía antes en el tipo n en un semiconductor con impurezas de tipo p los portadores que disminuyen son los electrones en comparación, con los que tenía el semiconductor puro.A los semiconductores que contengan ya sea impurezas donadoras o aceptad se les llama respectivamente de tipo n o p. En un semiconductor del tipo n, los electrones se denominan portadores mayoritarios y los huecos portadores minontarios. En un material de tipo p, los huecos son portadores mayoritarios, y los electrones portadores minoritarios.Veamos ahora, qué ocurre si a un cristal extrínseco le conectamos una fuente externa de tensión. Al existir mayor cantidad de portadores (no importa de qué tipo), circulará por el cristal una corriente mucho mayor que en el no dopado. El valor de esta corriente dependerá de que tan contaminado esté el material.Si el cristal es de tipo 'n' la corriente se deberá casi en su totalidad a los electrones en la banda de conducción, aunque siempre existe una pequeña corriente producida por los huecos generados térmicamente. Análogamente, si el cristal es del tipo 'p' la corriente estará regida por huecos mayormente, existiendo, sin embargo, una pequeña corriente de electrones.Polarización Directa E Inversa De La Unión P-NEl diodo de unión P-N es el dispositivo semiconductor más elemental. Consiste en el dopado de una barra de cristal semiconductor en una parte con impurezas donadoras (tipo N) y en la otra con impurezas aceptadoras (tipo P)De esta forma, en la parte P existe mucha mayor concentración de huecos que de electrones libres y en la parte N ocurre lo contrario.La conductividad del diodo es diferente según sea el sentido en que se aplique un campo eléctrico externo. Existen dos posibilidades de aplicación de este campo: polarización inversa y polarización directa.Polarización inversa. Consiste en aplicar a la parte N del diodo una tensión más positiva que a la parte P. De esta forma, el campo eléctrico estará dirigido de la parte N a la parte P y los huecos tenderán a circular en ese sentidoMientras que los electrones tenderán a circular en sentido contrario. Esto significa que circularían huecos de la parte N (donde son muy minoritarios) a la parte P (donde son mayoritarios), por lo que esta corriente se ve contrarrestada por una corriente de difusión que tiende a llevar a los huecos de donde son mayoritarios (parte P) hacia donde son minoritarios (Parte N). Por consiguiente, la corriente global de huecos es prácticamente nula. Algo totalmente análogo ocurre con la corriente de electrones, la corriente de arrastre va en sentido contrario a la de difusión, contrarrestándose ambas y produciendo una corriente total Prácticamente nula.La corriente total es la suma de la de huecos más la de electrones y se denominan Corriente inversa de saturación ( Is ). En la práctica, el valor de esta corriente es muy pequeño (del orden de nA en el Silicio) y depende de la temperatura de forma que aumenta al aumentar Ésta.Polarización directa.Consiste en aplicar a la parte P del diodo una tensión más positiva que a la parte N. De esta forma, el campo eléctrico estará dirigido de la parte P a la parte N. Esto significa que circularían huecos de la parte P (donde son mayoritarios) a la parte N (donde son minoritarios) por lo que esta corriente tiene el mismo sentido que la corriente de difusión. De esta forma, la corriente total de huecos es muy alta. Un proceso análogo ocurre para la corriente de electrones. La corriente total es la suma de la de huecos y la de electrones y toma un valor elevado a partir de un determinado valor de tensión (tensión umbral, V) que depende del tipo de semiconductor (en el Silicio es aproximadamente de 0,7 V y en el Germanio de 0,2 V).Puede considerarse que el diodo es el dispositivo binario más elemental, ya que permite el paso de corriente en un sentido y lo rechaza en sentido contrario.2. RectificadoresDiodo De Unión Y Diodo Zener (Símbolo, Comportamiento Y Curva Característica)

El diodo semiconductor está constituido fundamentalmente por una unión P-N, añadiéndole un terminal de conexión a cada uno de los contactos metálicos de sus extremos y una cápsula que aloja todo el conjunto, dejando al exterior los terminales que corresponden al ánodo (zona P) y al cátodo (Zona N)El diodo deja circular corriente a través suyo cuando se conecta el polo positivo de la batería al ánodo, y el negativo al cátodo, y se opone al paso de la misma si se realiza la conexión opuesta.Esta interesante propiedad puede utilizarse para realizar la conversión de corriente alterna en continua, a este procedimiento se le denomina rectificación.En efecto. si se aplica a este diodo una tensión alterna, únicamente se producirá circulación de corriente en las ocasiones en que el ánodo sea más positivo que el cátodo, es decir, en las alternancias positivas, quedando bloqueado en las ascendencias negativas, lo que impide el paso de la corriente por ser en estas ocasiones el ánodo más negativo que el cátodo.La corriente resultante será «pulsante», ya que sólo circulará en determinados momentos, pero mediante los dispositivos y circuitos adecuados situados a continuación puede ser convertida en una corriente continua constante, que es el que se emplea actualmente casi en exclusiva; presenta sobre el de vacío algunas ventajas fundamentales:- Es de tamaño mucho más reducido, lo que contribuye a la miniaturización de los circuitos. - La cantidad de  calor generado durante el funcionamiento es menor, ya que no necesita ningún calentamiento de filamento.- Funciona con tensiones mucho más bajas, lo que posibilita su empleo en circuitos alimentados a pilas o baterías.Pueden ser utilizados en equipos que manejen grandes corrientes, aplicación que con diodos de vacío resultaba prohibitiva en ocasiones por el gran tamaño de éstos. Existen diodos semiconductores de muy pequeño tamaño para aplicaciones que no requieran conducciones de corrientes altas, tales como la desmodulación en receptores de radio. Estos suelen estar encapsulados. en una caja cilíndrica de vidrio con los terminales en los extremos, aunque también se utiliza para ellos el encapsulado con plástico.Diodos zenerLos diodos estabilizadores de tensión se emplean, como su nombre indica, para producir una tensión entre sus extremos constante y relativamente independiente de la corriente que los atraviesa.Aprovechan, para su funcionamiento, una propiedad muy interesante que presenta la unión semiconductora cuando se polariza inversamente por encima de un determinado nivel.Normalmente un diodo que recibe una polarización inversa no permite el paso de la corriente o lo hace dejando pasar una intensidad debilísima. Sin embargo, al alcanzar una determinada tensión, denominada tensión zener se produce un aumento de la cantidad de corriente, de forma tal que esta diferencia de potencial entre sus extremos se mantiene prácticamente constante, aunque se intente aumentar o disminuir a base de variar la intensidad que lo atraviesa.Existe una amplia gama de tipos clasificados por una serie de tensiones zener normalizadas y por la  potencia que son capaces de disipar, desde 250 mili vatios hasta decenas de vatios, con encapsulado plástico o metálico.Los parámetros que caracterizan a un diodo zener son:- Tensión zener (Vz). - Corriente mínima para alcanzar la Vz (Iz). - Potencia máxima (P/tot).Rectificador de media onda.Todo circuito requiere para su funcionamiento de una FUENTE DE ALIMENTACIÓN eléctrica, este dispositivo se compone a base de varias etapas que se ilustran en la siguiente figura.En este tema analizaremos la segunda etapa que compone nuestra fuente de alimentación, iniciando don los rectificadores de media onda.Un circuito rectificador de forma sencilla se muestra en la figura . Donde la carga del rectificador es una resistencia donde el secundario del transformador tiene un rectificador que alimenta a la resistencia que actúa como carga.El voltaje del secundario del transformador es una señal senoidal de amplitud Vmax, entonces la señal en función del tiempo será E(t)= Vmax sen (t).Si observamos la forma de onda de la corriente vemos que es periódica, Se puede observar que las amplitudes de las armónicas se dan en forma decreciente de manera tal que podemos decir que sólo la primera armónica tiene un peso considerable, tomando una aproximación de la corriente con dos componentes.Ahora bien, si colocamos el mismo circuito de la siguiente manera se aumenta la corriente, para que soporte la corriente, (la corriente se divide, por el doble diodo).Podemos así calcular los voltajes de salida de este por las siguientes formulas:a. Vdc = (0.45) (voltajes eficaces del secundario)b. Vdc = (0.318) (voltaje pico rectificado)Este tipo de rectificador, tiene la particularidad de que el valor de la FRECUENCIA de salida, es igual al de la señal de entrada.El factor de rizo, es igual a 1.21 y el porcentaje es de 121%, es demasiado elevado por lo que tiene que emplearse eficaces circuitos de filtro (tercera etapa de la fuente).Si colocamos un capacitor en paralelo con la resistencia tendremos un filtrado rudimentario de la tensión suministrada a la carga. Si consideramos régimen permanente podemos analizar como se establece en el tiempo la tensión sobre la carga y corriente sobre la resistencia y el capacitor para lo cual analicemos las formas de onda de los mismos.La tensión que entrega el generador de funciones es senoidal que en primera instancia irá cargando al capacitor hasta el máximo nivel, luego la tensión en el generador empieza a decrecer pero el capacitor sigue aumentando el nivel de tensión porque la corriente lo sigue alimentando, cuando la tensión en el capacitor es superior en 0,7 Volt decimos que el diodo se polariza en inversa, porque se invierten las polaridades el cátodo se hace positivo respecto del ánodo, interrumpiéndose la corriente sobre el diodo, que se dará en el instante t1, luego el capacitor se comportará como fuente de tensión descargándose exponencialmente sobre la resistencia, hasta que la tensión sobre el diodo vuelva a ser positivo el ánodo respecto del cátodo.Rectificador de onda completa.Tenemos dos tipos de configuraciones distintas que pueden ser Tipo puente o transformador con punto medio (TAP central) tal como se observan en la figura siguiente:Veremos el funcionamiento del circuito rectificador de onda completa con transformador con PUNTO MEDIO.

Como se puede apreciar en la figura, se puede considerar a este circuito como dos rectificadores de media onda, donde la alimentación a la carga esta en contratase es decir que las tensiones sobre el secundario del transformador están desfasadas 180 ° entre si, es decir durante el semiciclo positivo de VAC, se enciende el diodo D1, donde la corriente se cerrará a través de la carga y en semiciclo negativo se pone en inversa D1 pero se pone en directa D2 manteniendo la corriente sobre la carga, tal como lo podemos ver en la figura Otro detalle interesante es estudiar cual es la tensión que debe soportar los diodos cuando no están conduciendo, por ejemplo cuando conduce D1 se puede ver que la tensión del punto A menos 0,7 Volt aparece sobre el cátodo del diodo D2, debiendo soportar el máximo de la tensión VAB-0.7 en inversa.Otra desventaja que presenta este tipo de rectificación es que por el secundario del transformador circula corriente en un solo sentido y durante un semiciclo que deriva en la generación de corriente continua que puede llevar a la saturación del núcleo pudiendo deformar la onda de tensión.Podemos calcular el voltaje directo con las siguientes formulas:VCD = (0.9) (1/2 DEL VOLTAJE EFICAZ SECUNDARIO)VCD = (0.636) (VOLTAJE PICO RECTIFICADO)El factor de rizo es 0.482 es decir, 48.2% en este tipo de dispositivo, la frecuencia del rizo de salida es el doble de la señal de entrada.Analicemos ahora el rectificador de onda completa tipo PUENTE.Vemos que cuando la tensión VAB es positiva quedan polarizados en directa los diodos y D2 circulando la corriente desde D1 pasando por la resistencia de carga y cerrándose por D2, en el próximo semiciclo se cortan los diodos D1 y D2 pero se ponen en directa los diodos D3 y D4 estableciéndose una corriente que sale de D3 pasa por la resistencia y se cierra a través de D4 circulando por la resistencia la corriente en una sola dirección.Si se coloca un capacitor en paralelo con la carga tendremos como resultado algo similar al rectificador de media onda, con la salvedad que ahora la frecuencia de las ondas será el doble y una forma de aproximación para la determinación del riple es tomando la relación entre el V y el valor Vdc de tensión continua para este circuito tenemos las siguientes formulas:Vcd = (0.9) ( V. Eficaz del secundario)Vcd = (0.636) (voltaje pico rectificado)El factor de rizo es igual a 0.482 o bien 48.2%La frecuencia de rizo, es el doble de la entrada.Porcentaje De OndulaciónAl conocer la magnitud en factor de rizo, que acompaña el valor promedio de tensión directa a la salida del rectificador o filtro."entre menor rizo, mas pura será el valor obtenido de tensión directa"3. TransistoresTransistor (símbolo, tipos, curva característica y funcionamiento)El transistor es un dispositivo semiconductor de tres capas que consiste de dos capas de material tipo n y una capa tipo p, o bien, de dos capas de material tipo p y una tipo n. al primero se le llama transistor npn, en tanto que al segundo transistor pnp.Para la polarización las terminales que se muestran en la figura 4.14 las terminales se indican mediante las literales E para el emisor, C para el colector y B para la base. Se desarrollará una apreciación de la elección de esta notación cuando se analice la operación básica del transistor. La abreviatura BJT, de transistor bipolar de unión (del ingles, Bipolar Junction Transistor), suele aplicarse a este dispositivo de tres terminales. El término bipolar refleja el hecho de que los huecos y los electrones participan en el proceso de inyección hacia el material polarizado de forma opuesta. Si sólo se utiliza un portador (electrón o hueco), entonces se considera un dispositivo unipolar.Características de los Transistores:  El consumo de energía es relativamente baja.  El tamaño de los transistores es relativamente mas pequeña que los tubos de vacío.  El peso.  Una vida larga útil (muchas horas de servicio).  Puede permanecer mucho tiempo en deposito (almacenamiento).  No necesita tiempo de calentamiento.  Resistencia mecánica elevada.  Los transistores pueden reproducir el fenómeno de la fotosensibilidad (fenómenos sensibles a la luz).Se describirá la operación básica del transistor utilizando el transistor pnp de la figura 4.14a. la operación del transistor npn es exactamente la misma que si intercambiaran la funciones que cumplen el electrón y el hueco. En la figura 4.15 se dibujo de nuevo el transistor pnp sin la polarización base - colector. El espesor de la región de agotamiento se redujo debido a al polarización aplicada, lo que da por resultado un flujo muy considerable de portadores mayoritarios desde el material tipo p hacia el tipo n.Ahora se eliminará la polarización base - colector del transistor pnp de la figura 4.14a, según se muestra en la figura 4.16. En resumen:Una unión p-n de un transistor tiene polarización inversa, mientras que la otra tiene polarización inversa ambos potenciales de polarización se aplicaron a un transistor pnp, con el flujo resultante indicado de portadores mayoritarios y minoritarios. Los espesores de las regiones de agotamiento, que indican con claridad cuál unión tiene polarización directa y cuál polarización inversa. Habrá una gran difusión de portadores mayoritarios a través de la unión p-n con polarización directa hacia el material tipo n. Así, la pregunta sería si acaso estos portadores contribuirán de forma directa a la corriente de base IB o si pasarán directamente al material tipo p. Debido a que material tipo n del centro es muy delgado y tiene baja conductividad, un número muy pequeño de estos portadores tomará esta trayectoria de alta resistencia hacia la terminal de la base.La magnitud de la corriente de base casi siempre se encuentra en el orden de los microamperes, comparando con miliamperes para las corrientes del emisor y del colector. La mayor cantidad de estos portadores mayoritarios se difundirá a través de la unión con polarización inversa, hacia el material tipo p conectado a la terminal del colector. La razón de esta relativa facilidad con la cual los portadores mayoritarios pueden atravesar la unión con polarización inversa se comprenderá con facilidad si se considera que para el   diodo con polarización inversa, los portadores mayoritarios inyectados aparecerán como portadores con polarización inversa, los portadores mayoritarios inyectados aparecerán como portadores minoritarios en el material tipo n.

En otras palabras, tuvo lugar una inyección de portadores minoritarios al material de la región de la base tipo n. A la combinación de esto con el hecho de que todos los portadores minoritarios en la región de agotamiento atravesará la unión con polarización inversa de un diodo puede atribuírsele el flujo.ConfiguracionesConfiguración de Base ComúnPara la configuración de base común con transistores pnp y npn. La terminología de la base común se deriva del hecho de que la base es común tanto a la entrada como a la salida de la configuración. A su vez, por lo regular la base es la terminal más cercana a, o que se encuentra en, el potencial de tierra. A lo largo de este libro todas las direcciones de corriente harán referencia al flujo convencional (huecos) en lugar de hacerlo respecto al flujo de electrones. Para el transistor la flecha en el símbolo gráfico define la dirección de la corriente del emisor (flujo convencional) a través del dispositivo.Para describir en su totalidad el comportamiento de un dispositivo de tres terminales, como los amplificadores de base común se requiere de dos conjuntos de características, uno para el punto de excitación o parámetros de entrada y el otro para el lado de la salida. El conjunto de entrada para el amplificador de base común relacionará la corriente de entrada (IE). el conjunto de características de la salida o colector tiene tres regiones básicas de interés: la regiones activa, de corte y de saturación. La región activa es la que suele utilizarse para los amplificadores lineales (sin distorsión). En particular:En la región activa la unión base - colector se polariza inversamente, mientras que la unión emisor - base se polariza directamente.La región activa se define mediante los arreglos de polarización de la figura 4.17. En el extremo más bajo de la región activa, la corriente del emisor (IE) es cero; esa es la verdadera corriente del colector, y se debe a la corriente de saturación inversa ICO, como lo señala la figura 4.18.La corriente ICO real es tan pequeña (microamperes) en magnitud si se compara con la escala vertical de IC = 0. Las condiciones del circuito que existen cuando IE = 0 para la configuración de base común se muestra en la figura 4.19. La notación que con más frecuencia se utiliza para ICO en los datos y las hojas de especificaciones es, como se indica en la figura 4.19, ICBO.Debido a las mejoras en las técnicas de fabricación, el nivel de ICBO para los transistores de propósito general (en especial los de silicio) en los rangos de potencia baja y mediana, por lo regular es tan bajo que puede ignorarse su efecto. Sin embargo, para las unidades de mayor potencia ICBO, así como Is, para el diodo (ambas corrientes de fuga inversas) son sensibles a la temperatura. A mayores temperaturas, el efecto de ICBO puede convertirse en un factor importante debido a que aumenta muy rápidamente con la temperatura.En la región de corte, tanto la unión base - colector como la unión emisor - base de un transistor tienen polarización inversa.En la región de saturación, tanto la unión como la emisor - base están en polarización directa.Configuración de Colector ComúnLa configuración de colector común se utiliza sobre todo para propósitos de acoplamiento de impedancia, debido a que tiene una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida, contrariamente a alas de las configuraciones de base común y de un emisor común.La figura 4.21 muestra una configuración de circuito de colector común con la resistencia de carga conectada del emisor a la tierra. Obsérvese que el colector se encuentra conectado a la tierra aunque el transistor esté conectado de manera similar a la configuración del emisor común. Desde un punto de vista de diseño, no se requiere de un conjunto de características de colector común para elegir los parámetros del circuito de la figura 4.21. puede diseñarse utilizando las características de salida para la configuración de colector común son la mismas que para la configuración de emisor común.Polarización En Configuración Emisor ComúnLa configuración de transistor que se encuentra más a menudo aparece en la figura 4.20 para los transistores pnp y npn. Se le denomina configuración de emisor común debido a que el emisor es común o hace referencia a las terminales tanto de entrada como de salida (en este caso, es común tanto a la terminal de base como a la de colector). Una vez más, se necesitan dos conjuntos de características para describir por completo el comportamiento de la configuración de emisor común: uno para el circuito de entrada o base-emisor y otro para el circuito de salida o colector-emisor.En la región activa de un amplificador de base común la unión del colector-base se encuentra polarizada inversamente, mientras que la unión base-emisor se encuentra polarizada directamente.Para propósitos de amplificación lineal (la menor distorsión), el corte para la configuración de emisor común se definirá mediante IC = ICEO.4. Reguladores De VoltajeRegulador de transistor con diodo zener.Como los diodos zener presentan una zona de ruptura típica a una determinada tensión inversa ( Vz ) .- Si se utiliza esta propiedad que corresponde a una fuente ideal de voltaje para entregar una tensión constante o estabilizada a una carga que presenta como característica un consumo variable, para su funcionamiento.-También este dispositivo debe resguardar las posibles fluctuaciones o variaciones de la tensión ondulatoria residual de entrada.Este circuito es el mas sencillo de los reguladores y es el de alimentación de potencia regulada, que esta hecho a base de diodo zener, como se muestra en la figura de arriba.Al analizar el circuito regulador de tensión con diodo zener (figura de arriba) , la tensión en la carga permanece aproximadamente constante , igual a la tensión nominal del diodo zener Vz, aunque varíe la tensión de entrada Vi o la corriente a través de la resistencia de carga RL, sobre un rango amplio.Si Vz es constante , el valor de IL depende exclusivamente del valor de RL. Para el caso en que IT se mantenga constante , si IL aumenta , Iz debe disminuir de modo que siempre se cumpla que IT = Iz x IL.Por otro lado si IL disminuye , Iz debe aumentar , para el caso que todavía IT sea constante.- El caso más desfavorable para el Zener sería cuando IL = 0 ya que IT = Iz y la potencia que debería disipar el zener sería máxima.-Por otra parte si la corriente IL se aproxima o se iguala con IT , la corriente Iz se hace muy pequeña , pudiendo sacar al diodo zener de la tensión de ruptura o de regulación dejando de operar este.-Para el caso anterior , las variaciones de la corriente zener Iz pueden ser tal que el diodo deje de operar , o que circule excesiva corriente a través de el y se destruya.-Para este efecto se determina una corriente Máxima ( I.Máx.) que mantiene la tensión zener sin destruir el diodo , con la cual se puede calcular la potencia máxima.-

También se determina una corriente Mínima ( I. Mín ) para mantener la tensión zener.-Resumiendo una fuente de tensión , estabilizadora puede ser afectada por la demanda de corriente ( 0 < IL < I. Máx ) o por la variación de la tensión de entrada ( Vi . Mín. < Vi < Vi. Máx. ) , las que afectan la fuente de forma extrema de dos formas : 1.- La fuente deja de regular.-2.- Queman el diodo zener.-Naturalmente que al especificar el tipo de fuente , se conoce la corriente de carga máxima, ( IL Máx ) , como también se puede especificar la tensión de entrada Vi con su rango de variación.-Esto nos permite determinar el valor de Rs , ( resistencia que asume las variaciones de tensión de entrada ) , de manera tal que cumpla con el criterio de :1.- Mantener la regulación de tensión en el peor de los casos.-2.- Especificar requisitos que debe cumplir el diodo zener .-Por tanto la condición que debe cumplir el circuito para que exista regulación en las condiciones más críticas ( IL. Máx. ) ( Vi . Mín ) es que permita pasar una corriente total IT tal que mantenga el diodo zener regulando.- Por otra parte , la condición que debe cumplir el circuito para que el diodo zener no se queme cuando se tienen las condiciones críticas que afectan a este , IL =0 y Vi = Máx. , es que la corriente total IT sea menor o igual a la corriente máxima que soporta el diodo ( Iz. Máx. ) .-Regulador serie con transistor.Análisis funcional.-El más utilizado de los de los reguladores de tensión, es el regulador tipo serie.-El transistor es la etapa de control y RL es la carga. El diodo zener alimentado a través de R y del transistor y su corriente de base , suministra una tensión constante de referencia aplicada al base del transistor.-Al aumentar la corriente consumida por la carga IL , por cualquier razón , la tensión VL sube e incrementa el valor de VBE llevando el emisor a un potencial más positivo con respecto a base .Por tanto la polaridad directa base – emisor se reduce y la corriente de colector disminuye, disminuyendo así la corriente de carga IL.-Se ve que a un aumento de la corriente IL , corresponde un efecto de control que disminuye el valor de IL.. Existe entonces unefecto de compensación o de regulación.-El circuito detector de error , en este regulador , actúa por la característica base – emisor del circuito, y el mismo transistor hace las veces de amplificador.-Este circuito dividido en bloques, presenta : "etapa de control " ;"etapa de muestreo" ; "detector de error" ; " amplificador de error"Una fuente de tensión regulada , utiliza normalmente un circuito automático de control, que detecta , prácticamente de un modo instantáneo las variaciones de tensión y las corrige automáticamente .-En general un sistema de control requiere de las siguientes etapas :1.- ETAPA DE REFERENCIA :Para determinar si una magnitud ha variado se precisa de una referencia , que deberá ser lo más estable posible .- ( batería , diodo zener.).-2.- ETAPA DE MUESTREO:Su misión es detectar las variaciones de tensión que se producen en la salida. ( divisor de tensión.- ).-3.- ETAPA COMPARADORA:Su finalidad es comparar , en todo momento , las tensiones de referencia con las de muestra , que pretendemos controlar.-( amplificador operacional , amplificador diferencial.-).-4.- ETAPA AMPLIFICADORA DE ERROR :La tensión de error que no es más que la diferencia entre la muestra y la referencia , puede presentar un nivel de tensión pequeño que no sea capas de accionar la etapa de control.-En este caso se debe de amplificar.- ( amplificador transistorizado.- )5.- ETAPA DE CONTROL :Como su nombre lo indica controla las variaciones de tensión , contrarresta las variaciones producidas en la salida .- ( transistor en zona lineal .- ).-Asume las variaciones de tensión producidas por efecto de la carga o por efecto de la línea o red.-Principio de funcionamiento :Una fracción de la tensión de salida % Vo , es comparada con la tensión de referencia Vr.-si la tensión de muestra Vm es igual a la tensión de referencia Vr la etapa de Control no actúa.-Si la tensión de muestra Vm es menor que la tensión de referencia Vr , el elemento de control debe reducir su caída de tensión en sus extremos.-Si la tensión de muestra Vm es mayor que la tensión de referencia Vr , la caida de tensión en el elemento de control ha de aumentar .-El circuito de control , generalmente es un transistor con colector común o emisor común.-El circuito de referencia de tensión requiere de una fuente constante actuando como tensión de referencia , que para este caso es un diodo zener.-El amplificador , es un bloque que también lo realiza el mismo transistor y amplifica lo que se conoce como tensión de error , donde dicha tensión controla la base del transistor y lo hace conducir más o menos .-Para este caso el transistor de control , asume las variaciones de tensión que se pueden provocar por la tensión de línea o por el consumo de corriente de la carga.-La regulación lograda por este circuito es pobre y se puede incrementar aumentando la ganancia del amplificador de error o realimentando el circuito.-5. Circuitos AmplificadoresRedes de acoplamiento.Cuando un sistema está compuesto por más de una etapa de transistores, es necesario conectar, o acoplar, los transistores entre sí. Existen muchas formas comunes de lograr esta interpretación entre amplificadores. En las siguientes secciones se analizan los acoplamientos directo, capacitivo, por transformador y óptico. Acoplamiento directo

Dos amplificadores están acoplar es directamente si la salida del primer amplificador se conecta en forma directa a la entrada del segundo sin utilizar capacitores. La salida en ca de la primera etapa está superpuesta con el nivel de cd estático de la segunda etapa. El nivel de cd de la salida de la etapa anterior se suma al nivel de cd de polarización de la segunda etapa. Para compensar los cambios en los niveles de polarización, en amplificador utiliza diferentes valores de fuentes de tensión de cd en lugar de una fuente de Vcc sencilla.El acoplamiento directo se pueden utilizar de manera efectiva al acoplar en amplificador EC a uno ES. El amplificador acoplado directamente tiene una buena respuesta en frecuencias pues no existen elementos de almacenamiento en serie (es decir, sensibles a la frecuencia) que afecten la señal de salida en baja frecuencia. Acoplamiento capacitivoConstituye la forma más simple y efectiva de desacoplar los efectos del nivel de cd de la primera etapa amplificador, de aquellos de la segunda etapa. En capacitor separa el componente de cd de la señal de ca. Por tanto, la etapa anterior no afecta la polarización de la siguiente. Para asegurar que la señal no cambie de manera significativa por la adición de un capacitor, es necesario que esté se comporte como cortocircuito para todas las frecuencias a amplificar. Acoplamiento por transformadorSe puede utilizar un transformador para acoplar dos etapas del amplificador. Este tipo de acoplamiento se utiliza a menudo cuando se amplifican señales de alta frecuencia. Los transformaciones son más costosos que los capacitores, aunque sus ventajas pueden justificar el costo adicional. A través de una elección adecuada de la razón de vueltas, se puede utilizar un transformador para aumentar ya sea la ganancia de tensión o bien la de corriente fondo. Por ejemplo, encina etapa de salida de el amplificador vez potencia, en transformador se utiliza para aumentar la ganancia de corriente. Existen otros beneficios asociados con el uso de un transformador. Por ejemplo, el transformador se puede sintonizar para resonar de manera que se convierta en un filtro pasa-banda (filtro que pasa las frecuencias deseadas y atenúa las frecuencias que quedan fuera de la banda requerida). Acoplamiento ópticoMuchas aplicaciones requieren el acoplamiento óptico de circuitos electrónicos. Estas aplicaciones se pueden clasificar como sigue:- dispositivos sensibles a la luz y emisores de luz.- detectores y emisores discretos para sistemas de fibra óptica.- módulos interruptor/ reflector que detectan objetos que modifican la trayectoria de la luz.- aisladores /acopladores que transmiten señales eléctricas sin conexiones eléctricas. 

COMPUESTOSLos materiales compuestos son aquellos que están formados por combinaciones de metales, cerámicos y polímeros. Las propiedades que se obtienen de estas combinaciones son superiores a la de los materiales que los forman por separado, lo que hace que su utilización cada vez sea más imponente sobre todo en aquellas piezas en las que se necesitan propiedades combinadas, en la que un material (polímero, metal o cerámico) por sí solo no nos puede brindar. Las propiedades que se obtienen son un  producto de la combinación de los refuerzos que se utilicen y de la matriz que soporta al refuerzo en los materiales compuestos, el cual también juega un papel importante en la aplicación por lo que resulta necesario hacer referencia a las propiedades que se obtienen al combinar refuerzo-matriz.En general, la desventaja más clara de los materiales compuestos es el precio. Las características de los materiales y de los procesos encarecen mucho el producto. Para ciertas aplicaciones las elevadas propiedades mecánicas, tales como la alta rigidez específica, la buena estabilidad dimensional, la tolerancia a altas temperaturas, la resistencia a la corrosión, la ligereza o una mayor resistencia a la fatiga que los materiales clásicos compensan el alto precioAdemás del refuerzo y la matriz existen otros tipos de componentes como cargas y adictivos que dotan a los materiales compuestos de características peculiares para cada tipo de fabricación y aplicación.2. Estructura de los materiales compuestosMatriz.Es el volumen donde se encuentra alojado el refuerzo, se puede distinguir a simple vista por ser continuo. Los refuerzos deben estar fuertemente unidos a la matriz, de forma que su resistencia y rigidez sea transmitida al material compuesto. El  comportamiento a la fractura también depende de la resistencia de la interfase. Una interfase débil da como resultado un material con baja rigidez y resistencia pero alta resistencia a la fractura y viceversa.Las matrices se pueden clasificar en: Matrices orgánicas y Matrices inorgánicas.Los materiales compuestos de matriz metálica (CMM) han sido destinados especialmente a aplicaciones estructurales en la industria automotriz, aeroespacial, militar, eléctrica y electrónica, las cuales usualmente exigen alta rigidez, resistencia y módulo específico. Para el caso de las aplicaciones en el sector eléctrico y electrónico, se requiere en el  diseño de los materiales, propiedades termomecánicas y termofísicas con una máxima transferencia de calor.Los materiales metálicos de uso más común en CMM son las aleaciones ligeras de Al, Ti y Mg; siendo el Al el de mayor consumo debido a su bajo costo, baja densidad, buenas propiedades mecánicas, alta resistencia a la degradación ambiental y fácil manipulación. También se destaca el uso de aleaciones base Cu, al igual que se está investigando el uso desemiconductores, superaleaciones y compuestos intermetálicos.Refuerzos.Los tipos de refuerzo se pueden clasificar en tres categorías: fibras, whiskers y partículas. Desde el punto de vista de propiedades mecánicas, se puede obtener una gran mejora mediante el uso de fibras continuas, reforzando en la  dirección del esfuerzo aplicado; mientras que con whiskers y partículas se experimenta una disminución de resistencia pero se obtiene una gran isotropía en el material.Fibras Continuas: En el caso de las fibras metálicas, los problemas de ataque químico por parte de la matriz, los posibles cambios estructurales con la temperaturaza, la posible disolución de la fibra en la matriz y la relativamente fácil oxidación de las fibras de metales refractarios (W, Mo, Nb), hacen que éste tipo de materiales sean poco empleados. Esto ha dado pie al enorme desarrollo de las fibras cerámicas, siendo las más empleadas como refuerzo las de B, Al2O3 y SiC, y que entre sus numerosas ventajas se cuentan:

no se disuelven en la matriz, mantienen su resistencia a altas temperaturas, tienen alto módulo de elasticidad, no se oxidan y tienen baja densidad.Partículas: El uso de partículas como material reforzante, tiene una mayor acogida en los CMM, ya que asocian menores  costos y permiten obtener una mayor isotropía de propiedades en el producto. Sin embargo, para tener  éxito en el CMM desarrollado, se debe tener un estricto control del tamaño y la pureza de las partículas utilizadas. Los refuerzos típicos de mayor uso en forma de partícula son los carburos (TiC, B4C), los óxidos (SiO2, TiO2, ZrO2, MgO), la mica y el nitruro de silicio (Si3N4). En los últimos años se han empezado a utilizar partículas de refuerzo de compuestos intermetálicos, principalmente de los sistemas Ni-Al y Fe-Al.

Fibras discontinuas o whiskers: Las fibras discontinuas utilizadas normalmente para la producción de CMM son comercializadas en diferentes diámetros (entre 3 y 5 mm). El uso de éste tipo de fibras conduce a propiedades inferiores que las fibras continuas, por lo que su costo se reduce. Los whiskers tienen diámetros menores a 1 mm y pueden tener una longitud de hasta 100 mm, por lo que pueden considerarse como refuerzos discontinuos. Los principales tipos de whiskers disponibles en el mercado son los de SiC y Si3N4. Aunque este tipo de refuerzo ha sido de uso frecuente, su utilización se ha visto restringida en algunos países a causa de su carácter nocivo para la salud humana.Interfase matriz-refuerzoLa zona de interfase es una región de composición química variable, donde tiene lugar la unión entre la matriz y el refuerzo, que asegura la transferencia de las cargas aplicadas entre ambos y condiciona las propiedades mecánicas finales de los materiales compuestos.Existen algunas cualidades necesarias para garantizar una unión interfacial adecuada entre la matriz y el reforzante: una buena mojabilidad del reforzante por parte de la matriz metálica, que asegure un contacto inicial para luego, en el mejor de los casos, generar la unión en la interfase una estabilidad termodinámica apropiada (ya que al interactuar estos materiales, la excesiva reactividad es uno de los mayores inconvenientes encontrados), la existencia de fuerzas de unión suficientes que garanticen la transmisión de esfuerzos de la matriz al refuerzo y que sean además estables en el tiempo bajo altas temperaturas. En el sector eléctrico y electrónico, se debe tener en cuenta que los CET de la matriz y de los refuerzos deben ser similares para limitar los efectos de los esfuerzos internos a través de la interfase, sobre todo al utilizar el compuesto a altas temperaturas.3. CMM: propiedades y comportamientoBajo condiciones ideales, el material compuesto muestra un límite superior de propiedades mecánicas y físicas definido generalmente por la regla de las mezclas. Es posible sintetizar material compuestos con una combinación de propiedades específicas de la aleación (tenacidad, conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la temperatura, estabilidad ambiental, procesabilidad) con las propiedades específicas de los cerámicos reforzantes (dureza, alto módulo de Young, bajo coeficiente de expansión térmica). Es así como por ejemplo, un material compuesto AlCuMgAg/SiC/60p muestra una mejora de cada una de sus propiedades, tanto mecánicas como térmicas al compararlo con la aleación base. De igual modo, se han conformado CMM tipo A356/SiC/30-40, para la obtención de piezas que requieren alta transferencia de calor y alta tenacidad con baja densidad.Propiedades mecánicasLas propiedades mecánicas que exhiben los CMM son consideradas superiores con respecto a los materiales que los componen de manera individual, como ya se ha señalado anteriormente. Dicho aumento en propiedades, depende de la  morfología, la fracción en volumen, el tamaño y la distribución del refuerzo en la aleación base. Además dichos factores controlan la plasticidad y los esfuerzos térmicos residuales de la matrizSe ha comprobado cómo varía la dureza de un material compuesto en estado de obtención y después de un tratamiento térmico, así como respecto al incremento del volumen del reforzante. La experiencia muestra un incremento en la resistencia a la tracción al variar el % de volumen de la fracción reforzante, tanto en el material sin tratamiento térmico, como con tratamiento térmico.Figura 3. La resistencia a la tracción en los materiales compuestos con partículas duras y blandas varía en  función del volumen del material reforzantePor su parte la deformación de los materiales compuestos tiene una tendencia inversa al incremento del volumen de partículas reforzantes Similar comportamiento a la elongación tiene la resistencia al impactoPropiedades térmicasLas propiedades térmicas fundamentales a considerar en los CMM son el CET y la conductividad térmica (CT) Dependiendo de la fracción de volumen de refuerzo, su morfología y su distribución en la aleación base, se obtienen diferentes valores de ambas propiedades. Ambos pueden ser modificados por el estado de precipitación de la matriz y por el tipo de aleación de la matriz. Es así como el CET de las aleaciones de titanio es muy similar a algunos tipos de fibras reforzantes, lo cual se considera una ventaja ya que se disminuyen los esfuerzos residuales debido a la diferencia térmica entre las fibras y la matriz.Algunos investigadores conciben que en la medida en que la CT de la aleación matriz se vea disminuida con la  introducción de partículas cerámicas, esto puede verse compensado si la fase cerámica que se usa como refuerzo es conductora.4. Métodos de obtenciónLas técnicas de producción para CMM se clasifican básicamente en cuatro tipos según el estado de la matriz durante el proceso: En estado líquido (fundición, infiltración), En estado sólido (pulvimetalurgía (PM), sinterización, prensado en caliente), En estado semisólido (compocasting) y En estado gaseoso (deposición de vapor, atomización, electrodeposición), éste último de poca difusión, pero bastante utilizado en la obtención de CMM para el sector electrónicoEn la figura 1, se muestra el proceso de obtención de materiales compuestos por la vía de fundición, utilizando un agitador para homogeneizar las partículas del refuerzo en la matriz de aluminio.

Figura 1. Método de fundición con agitación.En los métodos relacionados con la fundición deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos: Empleo de una capa de gas inerte Técnicas de desgaseado por inyección rotatoria Argón-SF6 Evitar sobrecalentamientos (Formación de carburo de aluminio) Agitación para el mezclado del refuerzo con el aluminio fundido) Evitar turbulencias (se atrapa gas)En el caso donde el metal se infiltra sin presión en una preforma del material cerámico poroso, como se observa en la figura 2. En este caso la filtración del metal depende del nivel de porosidad interconectada en el material cerámico

Figura 3. Esquema del método de infiltración para obtener materiales compuestos.Los pasos que se siguen cuando se emplea la pulvimetalurgia para obtener materiales compuestos con matriz de aluminios son los siguientes: Mezclado de los polvos Compactado Sinterizado Acabado del productoLos materiales en forma de polvo son mezclados previamente hasta obtener una distribución homogénea, luego son prensados para obtener la forma de la pieza que se quiere obtener y después se procede a la sinterización. El proceso de sinterización generalmente se desarrolla en atmósfera de nitrógeno o amoniaco disociado.Otro método empleado es el de al fundición prensada, mediante este método el metal solidifica bajo la presión, entre moldes cuyas superficies son presionadas en una prensa hidráulica. La presión aplicada y el contacto con el molde favorecen la transferencia de calor, por lo que el enfriamiento es rápido y se obtiene un grano fino, libre de poros y propiedades mecánicas cercanas a la materia primaTambién se obtienen materiales compuestos con matriz de aluminio mediante extrucción, cuando se hace pasar el material preconformado, tanto en frío, como en caliente a través de troqueles con la forma que se desea, generalmente piezas simétricas a través de un eje.Mediante la extracción se logra acabado superficial y exactitud dimensional. Aunque a veces se requieren operaciones de maquinado pequeñas tales como taladrado, pequeños cortes, etc.