¿Qué son los materiales no metálicos?

Guía para elegir materiales no metálicos

Al mecanizar un componente nuevo, existen varias razones por las que un fabricante puede optar por utilizar materiales no metálicos en lugar de metálicos. Estos materiales son livianos, rentables, resistentes a la corrosión y resisten bien los productos químicos agresivos. Tampoco son conductores, lo que los convierte en una opción popular en las industrias de aislamiento térmico y eléctrico.

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¿Qué son lo materiales no metálicos?

Los materiales no metálicos son sustancias que no contienen elementos metálicos en su estructura química. A diferencia de los metales, estos materiales generalmente no son buenos conductores de electricidad ni tienen las propiedades típicas de los metales, como la maleabilidad o la ductilidad.

Se consideran materiales no metálicos todos los materiales, tanto sintéticos como naturales, que no contienen metal. Estos materiales pueden conservar sus propiedades químicas únicas durante el proceso de mecanizado . Existe una amplia variedad de materiales no metálicos, entre ellos:

• Goma
• Cerámica
• Fibra
• Plástica

Como uno de los materiales no metálicos más asequibles y versátiles, los plásticos son una opción deseable para una amplia gama de proyectos. Normalmente, estos materiales están compuestos de plastificantes, pigmentos y cargas unidos mediante un agente aglutinante natural o sintético.

Dependiendo de las especificaciones del proyecto, un fabricante podrá elegir entre dos tipos de plástico: termoestable y termoplástico . Una vez que se han calentado y moldeado, los aglutinantes termoestables no se pueden remodelar. El termoplástico , por otro lado, conserva su plasticidad, lo que permite a los fabricantes remodelarlo tantas veces como sea necesario.

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Categorización de elementos no metálicos

Químicamente hablando, los no metales se pueden dividir en dos tipos:

• Materiales covalentes que contienen átomos con tamaños pequeños, altas electronegatividades, bajas relaciones de valencia vacante a electrones y una tendencia a formar iones negativos durante reacciones químicas y tienen estados de oxidación negativos en sus compuestos.

• Los materiales iónicos, que contienen átomos grandes y pequeños, pueden formarse iones añadiendo o extrayendo electrones a los átomos. En estos materiales, los no metales existen como aniones monoatómicos o como constituyentes de aniones poliatómicos.

Los no metales también se pueden clasificar como no metales reactivos (hidrógeno (H), carbono (C), nitrógeno (N), oxígeno (O), fósforo (P), azufre (S), selenio (Se)), halógenos . (Flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (B), Yodo (I), Astato (As)), y gases nobles (Helio (He), Neón (Ne), Argón (Ar), Criptón (Kr) , Xenón (Xe), Radón (Rn), elemento 118 (oganesson Og)).

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Hidrógeno: ¿metal o no metal?

El hidrógeno está clasificado como un no metal, pero muestra propiedades únicas que difieren de otros no metales y dificultan su clasificación. Al salir naturalmente como gas, el hidrógeno forma enlaces covalentes como otros no metales, pero también puede desprenderse de su único electrón y formar iones cargados positivamente, como un metal. 

Se prevé que esta fase del hidrógeno se comportará como un metal y se convertirá en un buen conductor de electricidad y calor. Se cree que puede existir hidrógeno metálico líquido en el núcleo de planetas gigantes gaseosos como Saturno y Júpiter, lo que explicaría los poderosos campos magnéticos de estos planetas. Sin embargo, al menos por ahora,

Ejemplos de materiales no metálicos

Los materiales no metálicos pueden fabricarse a partir de compuestos orgánicos e inorgánicos e incluyen una variedad de diferentes compuestos, polímeros, textiles y vinilos.

Ejemplos comunes de materiales no metálicos ampliamente utilizados en la construcción incluyen:

• Adhesivos
• Cerámica
• corcho
• Fibra
• Sintió
• Lubricantes
• Plástico (termoestables y termoplásticos)
• Goma

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No metálicos vs metálicos. Diferencias claves

Existen varias diferencias clave entre metálicos y no metálicos.

Aislamiento

Si bien los materiales metálicos son altamente conductores, los materiales no metálicos no conducen bien el calor ni la electricidad, lo que los convierte en buenos aislantes en muchas aplicaciones eléctricas.

Costo

Para proyectos en los que el presupuesto es una preocupación, los no metálicos ofrecen la ventaja de ser significativamente más asequibles tanto a corto como a largo plazo. Los plásticos son más asequibles que los materiales metálicos y pueden producirse más rápidamente, lo que hace que el proceso de fabricación sea más rápido y rentable. Los materiales no metálicos son más livianos y tienen menores propiedades de fricción que los materiales metálicos, lo que significa que requieren menos mantenimiento con el tiempo.

Resistencia química a la corrosión

Si bien los metales a menudo requieren recubrimientos adicionales para protegerlos de la corrosión en ambientes hostiles, muchos no metálicos pueden resistir la exposición a productos químicos agresivos y al calor extremo. Esto es particularmente ventajoso dentro de la industria de procesamiento químico .

Requisitos post-Tratamiento

Los materiales no metálicos tienen la ventaja de no requerir acabados post-tratamiento como sí lo hacen los materiales metálicos. Los plásticos y otros materiales no metálicos son naturalmente aislantes y muy resistentes a la corrosión. Para lograr niveles similares de aislamiento, los materiales metálicos deben pasar por tratamientos de acabado que añaden tiempo y gasto al proceso de mecanizado. El postratamiento se acorta aún más, ya que los plásticos suelen colorearse antes de mecanizarse, lo que elimina la necesidad de pintar.

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Aplicaciones para materiales no metálicos

Las diversas ventajas de los no metales significan que existe una variedad de aplicaciones prácticas para los materiales no metálicos, que incluyen:

• Aisladores: dado que las piezas no metálicas no conducen electricidad, son buenos aislantes para piezas eléctricas y cableado.
• Producción de petróleo y gas: Las propiedades ligeras y resistentes a la corrosión de los no metales permiten que se utilicen fácilmente para tuberías y revestimientos en la industria del petróleo y el gas.
• Combustible: El carbono se ha utilizado como fuente de combustible durante siglos, principalmente en forma de carbón.
• Construcción de automóviles, aviones y barcos: debido a su peso ligero, muchas piezas no metálicas, como el plástico y la fibra de vidrio, se utilizan en las industrias automovilística, aeroespacial y marina.
• Cintas y adhesivos: se utilizan materiales no metálicos para cintas y adhesivos, ya que pueden soportar condiciones extremas como la corrosión y el calor.
• Sellado: debido a su capacidad de permanecer efectivos en una variedad de condiciones, los no metales son buenos sellos.
• Espuma y caucho: Los materiales no metálicos como la espuma y el caucho son comunes en una variedad de aplicaciones.

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Conclusión

Los materiales no metálicos suelen ser gaseosos o líquidos a temperatura ambiente y se pueden dividir en no metales reactivos, halógenos y gases nobles. Forman enlaces covalentes o iónicos y tienden a ser frágiles, con bajos puntos de fusión/ebullición y altas energías de ionización y electronegatividad, además de ser malos conductores eléctricos.

Los materiales no metálicos se utilizan ampliamente en una variedad de industrias para una gran variedad de aplicaciones, desde compuestos utilizados en la industria aeroespacial hasta tuberías de polímero utilizadas para transportar fluidos y líquidos. El caucho, el vinilo y la cerámica son materiales no metálicos de uso común, así como adhesivos y selladores.

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