Fundamentos de la Ciencia de Materiales: Metales, Polímeros y Procesos de Fabricación

Propiedades Fundamentales de los Materiales

1. Propiedades Mecánicas

Las propiedades mecánicas clave que definen el comportamiento de los materiales son:

• Elasticidad
• Plasticidad
• Ductilidad
• Maleabilidad
• Dureza
• Fragilidad
• Tenacidad
• Fatiga
• Acritud
• Colabilidad
• Resiliencia

Metales y Aleaciones No Ferrosas

4. Obtención de Metales a Través de la Chatarra

El proceso de elaboración usando chatarra es similar al proceso de formación del acero y materiales del alto horno, pero el hierro usado en el horno proviene de restos metálicos que se comprimen y se funden en un horno eléctrico para dar mineral de hierro.

6. Usos del Estaño (Sn)

El estaño se usa para hacer soldaduras y para fabricar la hojalata, la cual no se oxida en ambientes húmedos, además de formar aleaciones como el bronce al juntarlo con el cobre.

7. Métodos de Fabricación del Cobre (Cu)

Vía Seca

Se usa cuando el contenido de cobre es superior al 10%. Consiste en triturar y machacar el mineral para después introducir el polvo en agua y, por densidad, separar la ganga (que flotará). Más tarde, se oxida el hierro que está junto al cobre para que se separe al calentarlo. Posteriormente, se funde y se le añaden algunos aditivos para que alcance una pureza de un 40%. Si después de esto se funde en un horno eléctrico, su pureza aumentará hasta el 99,9%.

Vía Húmeda

Cuando la pureza del cobre es inferior al 10%, se usa este método, que consiste en triturar el mineral, bañarlo en ácido sulfúrico y aplicarle posteriormente un proceso de electrólisis.

8. Latón

El latón es una aleación de cobre y zinc que tiene una densidad de 8 kg/L y que se usa, por ejemplo, para fabricar los pomos de las puertas o algunos elementos de fontanería.

9. Galvanizado

Consiste en dar un baño con zinc a otros metales para evitar su oxidación. Tras el baño, el metal obtiene un color plateado.

10. Plomo (Pb)

El plomo es un material cuya característica más destacada es su alta densidad (11,24 kg/L). Es usado en baterías y antiguamente en tuberías, pero está en desuso debido a que es muy contaminante.

11. Otros Metales No Ferrosos

• Cromo: Se usa para embellecer objetos con cromados o para hacer inoxidable otro metal.
• Níquel: Se usa para hacer aceros inoxidables junto al cromo, para la industria química y para el recubrimiento de metales por electrólisis.
• Wolframio: Se usa por su alta densidad y punto de fusión en filamentos para bombillas incandescentes y para la fabricación de herramientas de corte.

Polímeros y Plásticos

13. Polímeros

Son materiales sintéticos obtenidos por el hombre mediante procesos químicos a los que se les añaden aditivos para mejorar sus características. También se les llaman plásticos.

15. ¿Qué se rompe primero al calentar un Elastómero?

Se rompen las moléculas por las que está formado el elastómero, y no los enlaces de estas.

16. Diferencias entre Termoplástico, Termoestable y Elastómero

Los termoplásticos, al calentarse, se pueden moldear, mientras que los termoestables y los elastómeros no. Además, un elastómero, a diferencia de los termoplásticos y termoestables, no es rígido.

17. Procesos de Síntesis de Polímeros: Adición y Condensación

Polimerización por Adición

Se da cuando la molécula de monómero pasa a formar parte del polímero sin pérdida de átomos. Es decir, la composición química de la cadena resultante es igual a la suma de las composiciones químicas de los monómeros que la conforman. No genera subproductos.

Polimerización por Condensación

Se da si la molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general, se pierde una molécula pequeña, como agua. Genera subproductos.

18. Nomenclatura de Reciclado de Plásticos

PET

Tereftalato de polietileno

HDPE

Polietileno de alta densidad

PVC

Cloruro de polivinilo

LDPE

Polietileno de baja densidad

PP

Polipropileno

PS

Poliestireno

OTROS

Resinas de plástico o mezclas

19. Procesos de Moldeado de Plásticos

Los principales procesos de moldeado son:

• PRENSADO
• INYECCIÓN
• TERMOCONFORMADO
• EXTRUSIÓN-SOPLADO

Materiales Avanzados

21. Grafeno

Material ultraligero y superresistente. C6H6.