Altres metalls#
Pàgina en desenvolupament
Encara estem treballant en aquest document.
Esperem oferir-vos properament el seu contingut.
Disculpeu les molèsties.
Coure, llautons i bronzes#
El coure destaca per la seva alta conductibilitat elèctrica i tèrmica, així com la seva ductilitat. Per tot això s’utilitza, en cablejats elèctrics, plaques de circuit imprès, canonades, intercanviadors de calor, antics recipients de cuinar …
El llautó (Cu-Zn) és més dur que el coure, i fàcil de fondre, gravar o mecanitzar. Resistent a l’oxidació i mal·leable. S’utilitza a contactes elèctrics (interruptors, escombretes, portabombetes …), monedes, poms de portes, panys i claus, maquinària diversa, instruments científics, objectes de color daurat …
Els bronzes són aliatges on predomina el coure i l’estany. Son resistents al frec i la corrosió.
Si bé els bronzes presenten corrosió superficial, aquesta pàtina actua de pell protectora protegint la resta de la peça, i no s’ha d’eliminar.
Per aquest motiu els bronzes són utilitzats en monedes, estàtues, molles i altres peces mecàniques. Fins-i-tot resisteixen la corrosió marina, sent molt útils per instruments, hèlixs i altres peces de vaixells.
Cal destacar també la seva sonoritat, són imprescindibles en campanes, gongs, saxofons …
Com no produeixen guspires en colpejar, martells i d’altres eines per a ambients inflamables es fabriquen amb bronzes.
Alumini, duralumini i aliatges lleugers#
Les principals característiques de l’alumini són la seva baixa densitat (2,7 g/cm\(^3\)), alta mal·leabilitat (~ μm) i resistència a la corrosió (passivació: es forma una capa superficial molt prima ~ 5 nm d’òxid que el protegeix).
El seu principal inconvenient és la dificultat de la seva obtenció: l’òxid d’alumini té un punt de fusió de 2072 °C. A finals del segle XIX es va aconseguir baixar aquesta temperatura amb criolita, permeten la separació de l’alumini per electròlisi. El procés té un gran impacte ambiental: el reciclatge de l’alumini és prioritari.
S’utilitza pur en embalatges alimentaris i cables.
Les seves propietats mecàniques milloren amb el duralumini, aliatge amb Cu (0,45%-1,5%) Mg (0,45%-1,5%) Mn (0,6%-0,8%) i Si (0,5%-0,8%). Amb més d’un 95 % d’alumini, el duralumini aconsegueix amb aquestes petites quantitats d’altres metalls una gran millora de les propietats mecàniques:
Propietat |
Alumini |
Duralumini |
Unitats |
|---|---|---|---|
Resistència al trencament |
55 |
500 |
MPa |
Límit elàstic |
17 |
420 |
MPa |
Duresa |
20 |
135 |
n HB |
L’alumini és l’element principal dels aliatges lleugers, utilitzats en la indústria aeronàutica.
Magnesi i aliatges ultralleugers#
El magnesi té una densitat encara més petita (1,74 g/cm3) que l’alumini, sent la base dels aliatges ultralleugers. Si bé la passivació les protegeix de la corrosió, es deteriora fàcilment en ambients salins, com la proximitat al mar. Per altra banda té un mòdul d’elasticitat baix i no resisteix la fatiga. S’utilitza principalment en la indústria aeroespacial, maquinària d’alta velocitat, pals de golf, arcs i fletxes, i en estructures ultralleugeres.
També s’utilitza en flaixos fotogràfics, pirotècnia, donada la seva violenta combustió (3100 °C), que requereix extintors específics per a la seva extinció. També s’utilitza com a pedra foguera, ja que crea espurnes, i per encendre la termita.
Aquesta perillositat ha provocat diferents accidents importants: focs en els motors dels bombarders B‑29, o el pitjor accident de la història en les carreres de cotxes quan el 11/06/1955 un Mercedes-Benz 300 SLR, que tenia el xassís d’aliatge ultralleuger, va provocar en xocar 83 morts i 180 ferits entre els espectadors de les 24 h de Le Mans. Per aquest motiu en l’actualitat els nanotubs de carboni i diversos polímers han substituït els aliatges ultralleugers en moltes aplicacions estructurals.
Actualment s’utilitza àmpliament en electrònica mòbil: tauletes, mòbils, ordinadors portàtils, càmeres …
Show code cell source
from IPython.display import YouTubeVideo
YouTubeVideo('cBuxTJp369E')
Titani#
El titani reuneix una sèrie de propietats que el fan únic en moltes aplicacions: més lleuger (4,5 g/cm3) que l’acer, té propietats mecàniques comparables; alta resistència a la corrosió (passivació), fins-i-tot a l’aigua salada; fisiològicament inert, és biocompatible; resistent a molts àcids a temperatura ambient i a les bases a qualsevol temperatura; elevat punt de fusió (1670 °C); refractari … Si comparem la seva resistència al trencament o la seva duresa amb el seu pes trobem un avantatge inigualable sobre la resta de metalls. És relativament abundant, però car d’obtenir.
Per tot això s’utilitza en moltes aplicacions: hèlixs de vaixells, àleps de turbines, motors a reacció, bombes de cors artificials, caixes de marcapassos, avions, míssils, satèl·lits artificials, broques, bicicletes, pròtesis, implants dentals, cirurgies, pírcings, intercanviadors de calor amb aigua salada, vàlvules, articles esportius o d’acampada, armes, ordinadors portàtils, ulleres, joieria… El 50% dels aliatges utilitzats en avions són del tipus Ti‑6Al‑4V (90% Ti, 6% Al, 4% V).
Malgrat totes aquestes aplicacions, el 95 % del mineral de titani s’utilitza per obtenir TiO2, un pigment utilitzat en pintures, paper, pasta de dents, plàstics i moltes altres aplicacions.
Plom#
El plom és un metall pesat (11,34 g/cm3), amb un punt de fusió baix, tou i molt mal·leable.
Si bé al llarg de la història ha estat empleat en moltes aplicacions, la seva toxicitat (saturnisme) l’ha desplaçat a només aquelles aplicacions en que és imprescindible (normativa RoHS). La seva inhalació, ingesta o contacte amb la pell són molt perilloses, fins-i-tot mortals, afectant al cervell i els ronyons.
Antigament s’utilitzava en cosmètica, monedes, vaixelles, canonades, projectils, fusibles, vitralls, pigments, pintures, plomades, pesos per bussos, joguines, perdigons, soldadura tova, impremtes, combustibles, recipients per alimentació…
Aquesta diversitat d’aplicacions ha quedat en el nostre llenguatge: «farcir de plom», «aquest home és un plom», «han saltat els ploms», «posar-se els ploms», «anar amb peus de plom», «perdre el plom», «a plom»… Fins i tot en anglès s’utilitza plumbery per lampista.
Actualment encara s’utilitza en bateries (principal aplicació, no hauria d’haver contacte amb l’usuari), municions, blindatges, barreres impermeables i acústiques (el plom no té freqüències de ressonància naturals), producció d’àcid sulfúric i especialment com a protector en front de la radiació γ (típicament 1 cm de plom redueix un 50% la radiació γ incident).
Aplicacions d’altres metalls#
Estany#
soldadura electrònica (baix punt de fusió), llaunes (recobriment contra la corrosió), miralls.
Zinc#
protecció per galvanitzat contra la corrosió de cargols, femelles i volanderes (acer zincat).
Níquel#
protecció contra la corrosió. Acumuladors. Monedes. Superaliatges molt interessants: Alnico (imants), monel (motors marins), mu-metall (apantallament magnètic), nitinol (memòria de la forma), permalloy, nikrotal, invar…
Crom#
cintes magnètiques, protecció contra la corrosió (cromat) d’aixetes, poms, llantes, vehicles … Superaliatges per motors a reacció i turbines de gas.
Tungstè#
filaments de bombeta (temperatura de fusió 3422 °C), resistències de forns elèctrics, roba ignífuga. Donat el seu alt punt de fusió cal utilitzar tècniques de pulverimetal·lúrgia per conformar-lo.
Tàntal#
condensadors en miniatura, implants, aliatges per a altes temperatures.
Niobi#
fabricació d’imants superconductors, dispositius de comunicacions òptiques.
Neodimi#
imants permanents potents Nd2Fe14B, discs durs, auriculars, altaveus, micròfons, ascensors, equips d’aire condicionat, motors elèctrics de vehicles híbrids, dinamos d’aerogeneradors, làsers Nd:YAG.