Zinc Y Sus Aleaciones 3q4oz

ZINC Y SUS ALEACIONES 1

ELIA VILLAVICENCIO CRESPO

HISTORIA

 La palabra «zinc»viene del alemán antiguo "Zink", de oscuro origen.  Muchos siglos antes que el zinc fuera identificado como elemento distinto, los minerales de zinc se usaban ya para producir latón.  Una aleación que contiene el 87 % de zinc fue descubierta en un sitio prehistórico, en Transilvania.  En el siglo tercero A. C. (Antes de Cristo), los babilonios produjeron ya aleaciones de Zinc.  En China, el zinc era utilizado para fabricar monedas y espejos, alrededor del siglo sexto.  Los griegos y los romanos utilizaron intensivamente el zinc para producir latón. En Europa, el cinc se volvió a descubrir como elemento en 1746, por el químico Marggraf.  Su producción industrial empezó en 1738, cuando el inglés William Champion construyó una pequeña fábrica cerca de Bristol (Inglaterra). En 1871, cerca de 60000 toneladas de cinc 2 se producían ya cada año.

ZINC • Masa atómica (g/mol)

65,37

• Densidad (g/ml)

7,14

• Punto de ebullición (ºC) • Punto de fusión (ºC)

906 419,5

 El Zinc metálico es un material blanco azulado.  Su número atómico es 30.  Cristaliza en el sistema hexagonal.  Es extremadamente frágil a temperaturas ordinarias, pero se vuelve maleable entre los 120 y los 150 °C.  Se lamina fácilmente al pasarlo entre rodillos calientes.

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Los minerales de los  que se extrae son:  Cincita (ZnO).  Hemimorfita (2ZnOSiO2H2O) .  Esmitsonita (ZnCO3) .  Franklinita (Zn(FeO2)O2) .  Esfalerita (ZnS) en la esfalerita, o blenda de zinc.  Las menas utilizadas más comúnmente como fuente de cinc son la esmitsonita y la esfalerita.

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BENEFICIO  El cinc se puede obtener por tostación de sus minerales, y por la subsiguiente reducción del dicho óxido con carbón o hulla.  Otro método consiste en tostar los concentrados de cinc para obtener el óxido, el cual es lixiviado con ácido sulfúrico. 5

APLICACIONES

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 La principal aplicación del zinc (cerca del 50% del consumo anual) es el galvanizado del acero para protegerle de la corrosión, protección efectiva incluso cuando se agrieta el recubrimiento ya que el zinc actúa como ánodo de sacrificio.  El zinc es usado en la industria aeroespacial para misiles y cápsulas espaciales por su óptimo rendimiento por unidad de peso y baterías zinc-aire para computadoras portátiles.  Piezas de fundición inyectada en la industria de automoción.  Metalurgia de metales preciosos y eliminación de la plata del plomo.

ALEACIONES De base zinc: ZAMAC. De base cobre: LATÓN.

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ALEACIONES DE BASE ZINC

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Aleaciones de base zinc  La aleación ZAMAK 3: Es la más ampliamente utilizada en el proceso por inyección. Posee la mejor combinación de resistencia, colabilidad, estabilidad dimensional y facilidad de maquinado.  La aleación ZAMAK 5: produce fundiciones más duras y fuertes que ZAMAK 3 aunque a expensas de la ductilidad.  La ZA - 8: Es la única miembro de las aleaciones hipereutéticas que pueden ser utilizadas en inyectoras de cámara caliente. Posee valores más altos de resistencias a la tracción, fatiga y fluencia lenta, son más estables dimensionalmente y de menor densidad que las aleaciones hipoeutéticas.  La ZA – 12: presenta muy buenas condiciones en la fundición en máquinas de inyección de cámara fría. Combina muy bien calidad de fundido con óptimo comportamiento mecánico. 10

USOS  Las piezas hechas de Zamak son utilizadas en la industrias como construcción, electrónica, automotriz, eléctrica, juguetería, joyería, decoración, artículos deportivos y telefonía, entre otras.  Sus principales usos están orientados a la elaboración de piezas como carburadores, cerraduras para puertas, carcasas, armaduras, bases para licuadoras y planchas, hebillas para cinturones, herrajes para zapatos,etc.

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Las piezas hechas en Zamak pueden ser recubiertas, por electrodeposición, de metales como cobre, níquel y cromo. Esto permite obtener productos con diferentes acabados y colores según se requiera.

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PROPIEDADES

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Gracias a la facilidad para ser fundida e inyectada, la aleación es utilizada tanto en la elaboración de piezas muy simples, como de piezas que requieren mayores detalles, exactitud y excelentes acabados

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ALEACIONES DE COBRE-ZINC  Latones (Cu-Zn) .  Alpacas (Cu-Zn-Ni).  Latones especiales .  (Cu-Zn + Sn / Al / Fe / Mn / Ni / Si / Pb).

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LATONES  Los latones son aleaciones a base de cobre y zinc (CuZn).  Contienen de 5 a 46% de Zn y, varios otros elementos en pequeñas proporciones.  El color de los latones, varia del rosa al amarillo para contenidos crecientes de Zn, su buena resistencia a la corrosión y su aptitud para tratamientos superficiales permiten realizar económicamente objetos de bello aspecto, de larga duración y de mantenimiento fácil. 17

Dentro de este grupo de aleaciones ,se distinguen:

 Latones binarios o latones propiamente dichos.  Latones con plomo.  Latones especiales.

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LATONES BINARIOS Cu-Zn

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

Solución sólida α: Estructura cúbicas de caras centradas. Los átomos de Zn reemplazan átomos de Cu de una manera desordenada.



Fase β: Estructura cúbica de cuerpo centrado. Entre las zonas α y β existe un campo donde coexisten ambas fases, y a través de la cual la proporción de fase βse incrementa a expensas de la α a medida que el contenido en Zn de la aleación se incrementa.



Fase γ: Es un compuesto Cu5Zn8, de estructura cúbica compleja. Su fragilidad hace que estos latones no tengan aplicación industrial.



Línea de trazos: cruza los campos (α+β), β,(β+γ)a 454 y 468°C, indica un cambio progresivo de la fase β, desordenada, a una estructura β', ordenada, o viceversa. La reacción de ordenación es tan rápida que no puede evitarse ni aun retardarse por un enfriamiento rápido.

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LATONES BINARIOS Cu-Zn.

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 Latones α(Contenido en Zn < 36-40 %)  Estructura cristalina: FCC  Son relativamente blandos, dúctiles Específicos para trabajar en frío (acritud).  Puede ser trabajado en caliente (730900°C)  Se utilizan en bisutería, tuberías, instrumentos musicales, monedas, o en arquitectura.  La máxima maleabilidad se alcanza con un 30 %de Zn (latón de cartuchería).

LATONES BINARIOS Cu-Zn.  Latones β (Contenido en Zn: 47% <55 %) BCC(desordenado)  A baja temperatura forma una fase β’ (BCC ordenada).  La fase β‘ es más dura y resistente que la fase α.  La fase β‘ a alta temperatura se transforma en la fase β, desordenada y muy deformable.  Se emplean fundamentalmente como aleación de soldadura por tener una temperatura de fusión inferior a la de los latones α.  Latones binarios α+ β (37.5% < Zn < 40%)  Los latones con mayor concentración de zinc contienen las fases α y β' a temperatura ambiente.  Las aleaciones α+β’ se suelen trabajar en caliente.

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 Laminados o forjados en caliente, como el Muntz(40% de Zn), que además es más fácil de mecanizar.  Mayor resistencia y dureza por el mayor contenido de Zn (endurecimiento por SS y por borde de grano).  Menor ductilidad por la presencia de la fase β.  Los latones α+β son difíciles de trabajar en frío

LATONES

EJEMPLOS DE LATONES COMERCIALES FORJADOS Y USOS

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LATONES BINARIOS Cu (FCC)-Zn

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 Los latones con mas de 50%Zn son frágiles(aparece el microconstituyente y)por lo que no se lo emplean en la industria.  En los latones especiales se agregan elementos de aleación(pequeñas cantidades de Sn, Al, Fe, Mn, Ni, Si y/o Pb). 25

Latones binarios Cu-Zn

EJEMPLO DE UN CASO PRÁCTICO: ALEACIÓN 62.5 % Cu – 37.5 % Zn

830 °C

550 °C

350 °C

37.5

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c a r G 28

s ia