Los metales no ferrosos abarcan una variedad de aleaciones y elementos metálicos que carecen de cantidades significativas de hierro. A excepción del hierro (Fe), también conocido como ferrita del término en latín ‘ferrum’ que significa «hierro», todos los metales puros son considerados no ferrosos.
Los metales no ferrosos tienden a ser más costosos que sus contrapartes ferrosas, pero son apreciados por sus cualidades deseables, como el bajo peso (aluminio), alta conductividad eléctrica (cobre), propiedades no magnéticas o resistencia a la corrosión (zinc). Algunos materiales no ferrosos desempeñan un papel en las industrias del hierro y el acero, como la bauxita, utilizada como fundente en la producción de hierro en altos hornos. Otros metales no ferrosos, como la cromita, la pirolusita y la wolframita, son empleados en la fabricación de aleaciones ferrosas. Sin embargo, varios metales no ferrosos presentan puntos de fusión relativamente bajos, lo que limita su uso en aplicaciones de alta temperatura.
La gama de materiales no ferrosos abarca todos los metales y aleaciones exentos de hierro, incluyendo aluminio, cobre, plomo, níquel, estaño, titanio y zinc, además de aleaciones de cobre como el latón y el bronce. En la categoría de metales no ferrosos raros o valiosos se encuentran el oro, plata, platino, cobalto, mercurio, tungsteno, berilio, bismuto, cerio, cadmio, niobio, indio, galio, germanio, litio, selenio, tantalio, telurio, vanadio y circonio.
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La obtención de metales no ferrosos suele derivar de minerales como carbonatos, silicatos y sulfuros, que luego se someten a procesos de refinamiento mediante electrólisis.
La distinción clave entre metales ferrosos y no ferrosos radica en la presencia de hierro. Los metales ferrosos, como el hierro fundido o el acero al carbono, contienen una proporción significativa de carbono, lo que los hace susceptibles a la oxidación en entornos húmedos. No obstante, existen excepciones como el hierro forjado, que es resistente a la oxidación debido a su pureza, y el acero inoxidable, que se protege de la corrosión gracias a la presencia de cromo.
Metales No Ferrosos en la Antigüedad
Los primeros pasos en la metalurgia humana se enfocaron en los metales no ferrosos. El cobre, el oro y la plata capturaron la atención de las civilizaciones ancestrales debido a su resistencia a la corrosión, en contraste con los metales ferrosos.
El cobre lideró el camino, siendo el primero en ser moldeado y forjado, marcando la «Edad del Cobre». A medida que la humanidad exploraba, el oro, la plata y el cobre desplazaron la madera y la piedra en aplicaciones diversas, gracias a su maleabilidad. Su escasez los convertía en lujos apreciados. La creación del bronce, mediante la combinación de cobre y estaño, marcó la transición a la «Edad del Bronce».
Metales No Ferrosos y Reciclaje
El reciclaje de chatarra no ferrosa ocupa un lugar destacado en la metalurgia, donde se genera nuevos metal a partir de residuos. Esto abarca desde la refusión hasta la reconfiguración de metales no ferrosos. El reciclaje de estos metales proviene de desechos industriales, tecnología obsoleta (como cables de cobre) e incluso emisiones de partículas.
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Usos y Características
Los metales no ferrosos se emplean en variados campos: comercial, industrial y residencial. Su elección conlleva una selección cuidadosa basada en propiedades mecánicas, considerando su facilidad de moldeado y su estabilidad durante el proceso.
Numerosas cualidades de los metales ferrosos encuentran su paralelo en los no ferrosos. Por ejemplo, aleaciones de aluminio o titanio pueden reemplazar al acero en ciertos contextos, y las propiedades magnéticas del hierro se pueden imitar con elementos como cobalto, níquel o tierras raras al alearse.
No obstante, el uso de metales no ferrosos, dada su mayor inversión, se centra en sus atributos singulares, no simplemente en substituir al acero. Estos atributos comprenden menor peso, conductividad, resistencia a corrosión y no magnetismo. Además, su maleabilidad superior a la de los metales ferrosos permite aplicaciones estéticas, ejemplificado por el oro y la plata.
Fundición y Metales No Ferrosos
La Fabricación y Diversidad de los Metales No Ferrosos
Los metales, tanto ferrosos como no ferrosos, pueden ser transformados en la forma final deseada o moldeados en una etapa intermedia, como lingotes, antes de ser sometidos a procesos como extrusión, forja, laminación o conformado. Los metales no ferrosos reaccionan de manera más delicada ante estos procesos en comparación con los materiales ferrosos, lo que implica que las propiedades de las formas fundidas o forjadas de un mismo metal o aleación pueden variar.
Es de vital importancia seleccionar el metal adecuado para lograr un equilibrio entre rendimiento y estética, ya que esto puede influir en los métodos de producción. Aunque los metales ferrosos suelen ser preferidos para la fundición, los metales no ferrosos pueden elegirse por sus características como la resistencia a la corrosión, la ausencia de magnetismo o el peso, en lugar de simplemente optar por la resistencia a la tracción.
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Aleaciones y Metales No Ferrosos Comunes
Debido a su diversidad, que abarca todos los metales que excluyen el hierro, existe una amplia variedad de metales y aleaciones no ferrosos. A continuación, se presentan algunas propiedades y usos comunes de varios de los metales no ferrosos más destacados
Cobre
El cobre, empleado por la humanidad durante milenios, sigue siendo un recurso esencial en la industria. Las aleaciones de cobre, como el latón (cobre y zinc) y el bronce (cobre y estaño), han ampliado aún más sus aplicaciones.
Propiedades como la alta conductividad térmica y eléctrica, buena resistencia a la corrosión y ductilidad hacen del cobre y sus aleaciones la elección para intercambiadores de calor, cableado eléctrico, techos, accesorios de plomería, cacerolas y estatuas.
Aluminio
El aluminio, destacado por su bajo peso y facilidad de mecanizado, juega un rol fundamental en diversas aplicaciones, incluyendo la industria aeroespacial y automotriz, así como en la fabricación de cuadros de bicicletas, cacerolas y latas de bebida.
Plomo
Aunque históricamente utilizado en aplicaciones diversas, el plomo se ha visto limitado debido a sus efectos negativos en la salud y el medio ambiente. Aun así, se mantiene presente en baterías, cables de alimentación y tanques de ácido.
Zinc
El zinc, empleado en aleaciones con el acero y el cobre, se utiliza en aplicaciones como cercas, barandas, techos metálicos, intercambiadores de calor y componentes automotrices. Además, se utiliza como ánodo de sacrificio y en la fabricación de baterías.
Plata
La plata, apreciada como metal precioso, es reconocida por su alta conductividad eléctrica y térmica, así como su resistencia a la corrosión. Se utiliza en joyería, paneles solares, contactos eléctricos, filtración de agua y más.
Oro
El oro, también un metal precioso, es el más maleable y resistente a la corrosión, lo que lo hace ideal para joyería, acuñación de monedas, dispositivos informáticos y aplicaciones médicas.
Titanio
Con una alta resistencia a la corrosión y una relación excepcional entre resistencia y densidad, el titanio se emplea en una amplia gama de industrias, desde la aeroespacial hasta la médica y la automotriz.
La utilización y selección de metales no ferrosos involucra una cuidadosa consideración de sus propiedades únicas y sus posibilidades estéticas, garantizando un equilibrio óptimo entre funcionalidad y diseño.
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Aleaciones
Las aleaciones combinan metales con elementos para mejorar propiedades y estética, como el latón (cobre y zinc). Pueden ser ferrosas o no ferrosas, necesitando a menudo acabados protectores o estéticos. Aleaciones no ferrosas como bronce y latón, con origen en la Edad del Bronce, funden a temperaturas más bajas que ferrosas, son moldeables y aptas para aplicaciones decorativas. Resistentes a corrosión, se usan en accesorios náuticos; latón se emplea en piezas mecánicas, cerraduras y cojinetes, mientras que el bronce, más duro, se compone de cobre y aluminio y/o níquel.
Conclusión
La gente ha estado usando varios metales no ferrosos para diferentes usos durante miles de años. Las aplicaciones de estos materiales versátiles van desde usos decorativos hasta la electrónica, la industria aeroespacial y más.
Los metales no ferrosos, aunque pueden imitar los atributos de algunos metales ferrosos, generalmente se eligen por sus propios atributos únicos. Estos atributos incluyen peso ligero, propiedades no magnéticas y resistencia a la corrosión. Estos metales también tienden a ser más maleables que los metales ferrosos, lo que les permite ser utilizados con fines decorativos, como en joyería o para hacer estatuas.
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