Propiedades y Aplicaciones del Magnesio: Obtención, Tratamientos y Aleaciones

Magnesio: Obtención, Propiedades y Tratamientos

Obtención del Magnesio

Existen dos métodos principales para la obtención del magnesio:

1. Electrólisis del Cloruro de Magnesio (MgCl₂):

• Etapa 1: Obtención del MgCl₂. Esto se logra mediante la deshidratación del MgCl₂·6H₂O, el cual se obtiene de salmueras. Alternativamente, se puede obtener por cloración del MgO derivado de la dolomita, o a partir de agua de mar.
• Etapa 2: Electrólisis del MgCl₂ fundido.

Propiedades Físicas del Magnesio

El magnesio presenta una estructura cristalina hexagonal compacta (HCP). Sus propiedades físicas notables incluyen:

• Densidad
• Puntos de fusión y ebullición
• Coeficiente de dilatación térmica
• Conductividad térmica y eléctrica
• Módulo de Young (E)

Afinado de Grano en Aleaciones de Magnesio

El afinado de grano es crucial para mejorar las propiedades mecánicas de las aleaciones de magnesio:

• En aleaciones con Aluminio (Al): Se realiza mediante la adición al metal líquido de elementos volátiles con carbono, como el hexacloroetano. Este se disocia, generando carbono que forma Al₄C₃ (agente afinante) y cloro, el cual desgasifica el metal.
• En aleaciones sin Aluminio: Se añade Zirconio (Zr), que precipita cristales de Zr que actúan como nucleantes. Es importante notar que en aleaciones con Al no se debe usar Zinc (Zn), ya que forman compuestos intermetálicos perjudiciales.

Procesos de Moldeo y Maquinabilidad

• Moldeo: El magnesio presenta contracción en solidificación, buena fluidez y fragilidad por contracción.
• Maquinabilidad: Es excelente.

Oxidación y Protección Superficial

La capa de óxido del magnesio no es continua ni compacta, lo que requiere métodos de protección superficial:

• Proceso Completo de Protección: Incluye limpieza superficial, pre-tratamiento y aplicación de recubrimiento (pintura).
• Anodizado con Fluoruro: Limpia la superficie y genera una capa de MgF₂.
• Tratamiento de Conversión: Desarrolla una capa completa de óxido de magnesio y compuestos de cromo.
• Anodizado Electrolítico: Genera capas que mejoran la resistencia a la corrosión y abrasión. Las capas porosas requieren sellado (inmersión en soluciones adecuadas o impregnación con resinas epoxi) para una protección efectiva.
• Aplicación de Recubrimientos Orgánicos.

Tratamiento Térmico del Magnesio

El tratamiento térmico puede mejorar las propiedades del magnesio, aunque no de forma tan drástica como en el aluminio:

• Posibilidad de endurecimiento por precipitación (solubilización y maduración), con secuencias complejas de fases (zonas GP, β'', β', β).
• Posible fusión de eutécticas (quemado), lo que reduce las propiedades.
• La secuencia completa de tratamiento de solución (SSS) debe realizarse en atmósfera protectora para evitar oxidación excesiva y riesgo de incendio.

Aleaciones de Magnesio para Moldeo

Se detallan algunas aleaciones comunes y sus características:

• Mg-Al: Las más usadas en moldeo. Buena fluidez, amplio rango de solidificación que puede causar agrietabilidad en caliente y microrechupes. Baja respuesta a tratamientos de precipitación. Afinado de grano por sobrecalentamiento o inoculación.
• Mg-Zn: Alta fluidez, margen de solidificación estrecho (tendencia a fragilidad por contracción). Afinado de grano con Zr. Tratamiento T5 mejora significativamente la resistencia y límite elástico a temperatura ambiente.
• Mg-Tierras Raras: Buena moldeabilidad, menor fragilidad por contracción. Afinado de grano con Zr. Mejoran la fluencia hasta 250°C tras tratamiento térmico.
• Mg-Torio (Th): El Th es un aleante eficaz a altas temperaturas, mejorando el comportamiento hasta 350°C. Buena colabilidad, menor fragilidad por contracción. Tratamientos térmicos son efectivos. El uso de Th está restringido por su radiactividad.
• Mg-Ag: La Plata (Ag) mejora la resistencia a temperatura ambiente y la resistencia a la corrosión.
• Mg-Itrio: Mejora la respuesta al tratamiento térmico y la moldeabilidad. Es difícil de alear con magnesio.