Los materiales metálicos

Son materiales que se obtienen calentando en un horno minerales, generalmente óxidos y sulfuros del metal, obtenidos en las minas.

Propiedades comunes de los metales

Aunque los diferentes metales presentan unas propiedades muy distintas, hay algunas propiedades comunes a todos ellos.

Resistencia mecánica de los metales
La resistencia mecánica de la mayoría de los metales es muy buena. Mejor que cualquier otro material. Esta es la razón de que se utilicen para fabricar estructuras de edificios, aviones, automóviles, barcos, etc.
Maleabilidad y Ductilidad
La mayoría de los metales son muy maleables y dúctiles, lo que facilita mucho poder fabricar con ellos láminas y cables finos.
Densidad de los metales

Es muy variable, pero en general son mucho más densos que el agua.

Metal Densidad (kg/litro)
Magnesio 1.7
Aluminio 2.7
Titanio 4.5
Hierro 7.9
Cobre 9.0
Plomo 11.3
Mercurio 13.5
Oro 19.3
Conductividad de los metales
Son buenos conductores del calor y de la electricidad. Esto hace que tengan un brillo característico "metálico"
Oxidación

Hay metales, como el hierro, que se oxidan sin parar hasta que la corrosión les deshace por completo.

Algunos metales como el aluminio, la plata o el plomo se oxidan superficialmente y pierden su brillo metálico. Esa capa de óxido superficial les protege y ya no se oxidan más, por lo que son resistentes a la corrosión.

Otros metales como el oro, el platino o el cromo mantienen su brillo metálico sin oxidarse superficialmente.

Propiedades ecológicas de los metales

Los metales son fácilmente reciclables muchas veces sin que se degraden.

Muchos metales son inertes en la naturaleza, pero los metales pesados son muy tóxicos para el medio ambiente.

Otras propiedades de los metales
Hay metales líquidos a temperatura ambiente (mercurio y galio) que se pueden utilizar para hacer termómetros, tubos fluorescentes, etc.

Aleaciones

Una aleación es una mezcla de un metal con otro elemento. Las aleaciones se fabrican generalmente fundiendo el metal para poder mezclarle con facilidad con otros elementos.

Ejemplos de aleaciones son el bronce, el latón, el acero o la fundición.

Clasificación de los metales

  • Metales ferrosos: compuestos principalmente por hierro. Son los más utilizados.
  • Cobre y sus aleaciones: Cobre, bronce y latón. Son muy apreciados por su buena conductividad, su resistencia mecánica (bronce) y resistencia a la corrosión.
  • Metales ligeros: principalmente el aluminio, titanio, magnesio y sus aleaciones. Son muy útiles para fabricar aviones, prótesis, móviles, bicicletas ligeras, etc.
  • Metales pesados: plomo, mercurio, arsénico, cadmio, cromo, níquel, estaño, cinc. Son muy tóxicos en el medio ambiente.
  • Metales nobles: son metales con gran resistencia a la corrosión, que no se oxidan. Oro, plata, platino, rodio, iridio, osmio.
  • Metales de tierras raras: neodimio, itrio, lantano, cerio Se utilizan para formar aleaciones, productos electrónicos, imanes de alto rendimiento y superconductores.

Metales ferrosos

Son aquellos que están formados principalmente por hierro. El hierro puro es un metal con malas propiedades mecánicas, por lo que se suele mezclar en aleaciones.

Su densidad es relativamente alta (7.8 kg/litro).

Acero
Es una aleación de hierro con carbón (entre el 0.08% y el 2%). Es uno de los metales más utilizados para todo tipo de productos y estructuras por ser el metal más barato, con mayor resistencia mecánica (de 50 a 200 kg/mm2) y muy tenaz.
Fundición
Es una aleación de hierro con carbón (entre 2.1% y 4.5%). Son más frágiles que los aceros y con menor punto de fusión. Resisten muy bien la oxidación. Se utilizan por ejemplo para fabricar tapas de alcantarilla, estufas y chimeneas, carcasas de bombas de agua, etc.
Acero inoxidable
Es una aleación de hierro con cromo (mas del 10%). Es muy resistente a la corrosión y se utiliza en cacharros de cocina, cubertería, lavabos, tuberías, etc.
Ferrita
Está compuesta sobre todo por hierro alfa puro, aunque en ocasiones se alea con níquel, zinc o manganeso. Tiene propiedades magnéticas por lo que se utiliza para fabricar transformadores, filtros para cables, imanes, etc.

Cobre y sus aleaciones

Cobre

Es un metal rojizo muy buen conductor del calor.

Muy utilizado para fabricar cables, tuberías, intercambiadores de calor, monedas, pigmentos, etc. Fue el primer metal utilizado en la prehistoria, dando nombre a la Edad del Cobre.

Bronce

Aleación de cobre y estaño (del 3% al 20%). Es muy resistente al roce y a la corrosión.

Se utiliza para construir instrumentos musicales, hélices de barco, o esculturas.

Fue la primera aleación obtenida por la humanidad y da su nombre a la Edad del Bronce.

Latón

Es una aleación de cobre y zinc.

Tiene un color característico dorado, parecido al oro, por lo que se utiliza mucho en decoración y bisutería. También Se utiliza para fabricar cerraduras, cerrojos, picaportes, grifos, jarrones, etc.

Metales ligeros

Aluminio

Es el metal más utilizado después del acero por ser barato, tener baja densidad (2.8 kg/litro) y muy buena resistencia a la corrosión. En estado puro es muy blando y con baja resistencia mecánica, pero aleado de forma adecuada aumenta mucho su resistencia mecánica hasta los 70 kg/mm2.

Es muy dúctil y maleable y se puede extrudir con mucha facilidad.

Se utiliza para fabricar marcos de ventanas, papel metálico, latas, aviones, cables eléctricos, etc.

A pesar de ser el metal más abundante de la corteza terrestre durante el siglo XIX su producción era tan costosa que se consideraba un material exótico con un precio enorme, mayor que el oro. A partir de 1900, gracias a la dinamo para producir la electricidad necesaria para aislar el aluminio y otras técnicas químicas, su producción fue aumentando sin parar hasta la actualidad.

Titanio

Es un metal de color gris de baja densidad (4.5 kg/litro) muy resistente a la corrosión y con buena resistencia mecánica, hasta los 140 kg/mm2.

Tiene la mejor relación dureza/densidad de todos los metales. Es casi tan fuerte como los aceros, pero con menor densidad.

Gracias a sus propiedades es muy apreciado para construir prótesis médicas, maquinaria aeroespacial, transporte de productos químicos, etc. Con el óxido de titanio se fabrican pinturas y plásticos blancos con un color muy puro y muy buena resistencia a la radiación solar.

Metales pesados

Plomo

Es un metal de color gris oscuro, que se funde con facilidad (327ºC).

Se utiliza en soldadura de componentes electrónicos, baterías de automóvil, blindajes anti-radiaciones, pigmentos, balas, etc.

En la actualidad se tiende a reducir su uso por ser altamente contaminante. Por ejemplo los productos electrónicos utilizan cada vez más soldaduras y componentes basados en plata para evitar el uso de plomo.

Mercurio

Es un metal líquido a temperatura ambiente con color plateado brillante.

Su uso se está intentando reducir en lo posible para evitar su toxicidad.

Se utiliza para fabricar fluorescentes, termómetros, amalgama para empastes, pilas, etc.

Estaño

Es un metal de color blanco brillante. Es muy blando y no se oxida.

La hojalata es acero recubierto de una fina capa de estaño y se utiliza en las latas de conserva. Otros usos del estaño son la soldadura de componentes electrónicos, fabricar bronce y vidrio, pigmentos, sobretapón de las botellas de vino, etc.

Cromo

Es un metal de color blanco agrisado, duro, frágil y muy resistente a la corrosión.

Se utiliza aleado con acero para fabricar acero inoxidable. El cromado consiste en depositar una capa protectora de cromo sobre otro material (plástico, otros metales, etc) dando un aspecto brillante que no se oxida. Otras aplicaciones son pinturas, curtido de cuero, catalizadores, etc.

Níquel

Es un metal color blanco con un ligero tono amarillo.

Se utiliza aleado con acero para fabricar acero inoxidable. Las aleaciones cobre-níquel son muy resistentes a la corrosión y se utilizan para fabricar motores marinos, industria química o acuñar monedas.

Cadmio

Es un metal de color blanco azulado.

Se utiliza en baterías de Níquel-Cadmio recargables, para fabricar cojinetes con baja fricción y mucha resistencia a la fatiga.

Metales nobles

Oro

Es un metal de color dorado, blando, muy dúctil, muy resistente a la oxidación y muy buen conductor eléctrico.

La mayor parte del oro (70%) se utiliza en joyería o como inversión de dinero. Solo el 10% se utiliza en aplicaciones industriales. Se usa para cubrir contactos eléctricos que no se oxidan, cables eléctricos de los chips, reflector de luz en los cristales, etc.

Platino

Es un metal blanco grisáceo.

Se emplea en joyería, contactos eléctricos, empastes, y catalizadores.

Rodio

Metal de color blanco plateado.

Se utiliza como catalizador de óxidos nitrosos de los automóviles y no tiene sustituto por lo que su precio se ha elevado tanto que actualmente es el metal precioso más caro, muy por encima del precio del oro.

Precio de los metales

Hay varias referencias, pero la más prestigiosa es la bolsa de Londres. Estos precios corresponden al cierre en bolsa sobre el metal puro a día 1 de julio de 2021.

Metal Precio €/kg
Acero[1] 0.52
Cobre 7.86
Bronce 10.23
Aluminio 2.09
Níquel 15.22
Plomo 1.89
Estaño 27.59
Zinc 2.47
Cobalto 42.49

[1] Precio medio del acero. Puede variar de 0.42 a 0.65 €/kg.

Metales preciosos. Precio a 1 de julio de 2021.

Metal Precio €/kg
Plata 704
Platino 29380
Oro 48066
Rodio 532960

Cuestionario

Cuestionario de tipo test sobre los materiales metálicos.

Questionary. Materiales metálicos.