Qué se considera metal no-ferroso
Los metales no-ferrosos son el nombre colectivo de todos los elementos metálicos de la tabla periódica distintos del hierro, el cromo y el manganeso, junto con las aleaciones obtenidas a partir de esos elementos. Los tres elementos excluidos definen la familia ferrosa: hierro, cromo y manganeso, y por extensión los aceros y fundiciones construidos sobre una base de hierro. Más del 80 % de los 118 elementos conocidos son metales, por lo que la familia no-ferrosa es, con diferencia, la mayor de las dos ramas de los metales para ingeniería.
La palabra inglesa ferrous proviene del latín ferrum, que significa hierro. Ese es el origen del término en el uso internacional. La conocida pareja china, metal negro y metal no-ferroso, sigue una lógica diferente: la apariencia cotidiana del acero y el hierro, oscurecida por una película de óxido, contrasta con los variados colores del cobre, el oro, la plata y el plomo. Es una convención de lenguaje conveniente en lugar de la etimología del término en inglés, y las especificaciones escritas para exportación deben evitar traducir literalmente la redacción basada en el color-.
Los cuatro grupos clásicos
La clasificación de los libros de texto divide los metales no-ferrosos en cuatro grupos, utilizando la densidad como línea divisoria entre metales pesados y ligeros, la rareza en la corteza como base de los metales raros y el valor de mercado como base de los metales preciosos. La siguiente tabla muestra los grupos y miembros representativos.
| Grupo | Base | Elementos representativos |
|---|---|---|
| metales pesados | Densidad generalmente igual o superior a 4,5 g/cm3 | Cobre, níquel, zinc, plomo, estaño, cobalto, cadmio, antimonio, mercurio, bismuto |
| metales ligeros | Densidad generalmente inferior a 4,5 g/cm3 | Aluminio, magnesio, titanio, litio, berilio, sodio, potasio, calcio. |
| metales preciosos | Alto valor, estabilidad química. | Oro, plata, platino, paladio, rodio, iridio, rutenio, osmio. |
| metales raros | Baja abundancia en la corteza terrestre, ocurrencia dispersa, difícil refinación | Tungsteno, molibdeno, tantalio, niobio, circonio, galio, indio, germanio, tierras raras, uranio |
Se aplican dos precauciones. En primer lugar, los límites son convenciones, no constantes: el titanio es ligero en densidad y también se cuenta entre los metales raros refractarios, y no existe un umbral único acordado internacionalmente. En segundo lugar, la pertenencia a un grupo no dice nada sobre el comportamiento magnético; El níquel y el cobalto son ferromagnéticos, pero por definición son metales no ferrosos, por lo que la clasificación de chatarra debe combinar imanes con otros métodos.
Metales raros y sus cinco sub-grupos
Los metales raros son un grupo de elementos escasos en la corteza terrestre, escasamente distribuidos, difíciles de refinar y tardíos en ser utilizados industrialmente. Debido a su importancia en la industria moderna, generalmente se los separa de los principales grupos no-ferrosos y se los trata como una familia propia, subdivididos en cinco categorías prácticas.
| Sub-grupo | Elementos típicos | Interés industrial |
|---|---|---|
| Metales ligeros raros | Litio, berilio, rubidio, cesio | Aleaciones ligeras, almacenamiento de energía, óptica. |
| Metales refractarios raros | Tungsteno, molibdeno, tantalio, niobio, circonio, hafnio, vanadio, renio | Herramientas de alta-temperatura y equipos de proceso-resistentes a la corrosión |
| metales de tierras raras | Los quince lantánidos más el escandio y el itrio, diecisiete en total | Imanes, catalizadores, pulidores y materiales ópticos. |
| Metales raros dispersos | Galio, indio, germanio, talio, selenio, telurio. | Semiconductores, películas finas y aleaciones de bajo-punto de fusión |
| Metales radiactivos raros | Radio, torio, uranio, polonio y elementos afines. | Ciclos del combustible nuclear, fuentes de radiación. |
El valor práctico de esta sub-división es que cada categoría conlleva una ruta de refinación diferente, un requisito de pureza diferente y un perfil de riesgo de suministro muy diferente, razón por la cual no pueden gestionarse como una sola canasta de adquisiciones.
Cómo se utiliza la clasificación en las compras y designaciones
En la ingeniería diaria--la clasificación decide qué estándar y qué sistema de numeración se utiliza para un material determinado. Los materiales ferrosos se manejan según las especificaciones del acero, mientras que los materiales no-ferrosos están cubiertos por estándares familiares: cobre y aleaciones de cobre, aluminio y aleaciones de aluminio, níquel y aleaciones de níquel, titanio, magnesio y aleaciones de bajo-punto de fusión.
La numeración UNS, establecida en ASTM E527 y SAE J1086, le da a cada metal o aleación un identificador de una sola letra-más-cinco-dígitos, donde C denota cobre, A aluminio, N níquel, etc.
El sistema europeo de numeración de materiales estandarizado según EN 1412 numera las aleaciones de cobre en las series CW o CC, por lo que Cu-DHP aparece como CW024A y las aleaciones fundidas llevan números CC.
Los estándares chinos funcionan en paralelo: GB/T 5231 cubre grados de aleaciones de cobre forjado y GB/T 1176 cubre aleaciones de cobre fundido, con estilos de designación como QSn6.5-0.1 o ZCuZn25Al6Fe3Mn3.
La forma del producto es una dimensión separada de la calidad: los productos forjados se suministran en forma de láminas, tiras, varillas, alambres y tubos, mientras que los productos fundidos siguen estándares de fundición con sus propias garantías de propiedad.
Para un comprador, la regla útil es que la clasificación limita la búsqueda, pero la designación del grado y el estándar del producto son los que realmente definen el material entregado. Una especificación que nombra solo la familia, por ejemplo, tubos no-ferrosos, no se puede comprar.
Notas prácticas de selección para aleaciones no-ferrosas
Dentro de la familia no-ferrosa, la selección suele depender de la combinación de conductividad, resistencia a la corrosión, relación resistencia-a-peso y costo. El cobre y sus aleaciones se eligen cuando son importantes la conductividad eléctrica o térmica, la resistencia al agua de mar y el comportamiento de los rodamientos. Se eligen aleaciones de aluminio para ahorrar peso y facilitar la extrusión con una conductividad más baja. Las aleaciones de níquel y titanio se eligen para servicios químicos agresivos y temperaturas elevadas, a un precio superior sustancial.
El reciclaje también sigue la clasificación. La chatarra no-ferrosa tiene un precio diferente y una línea de clasificación separada de la chatarra ferrosa, y mezclar calidades dentro de la corriente no-ferrosa, por ejemplo al colocar una aleación de cobre en una carga de aluminio, destruye el valor de todo el lote. La chatarra limpia y segregada con composición documentada devuelve la mayor cantidad de material a la masa fundida.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué son exactamente los metales ferrosos?
El término abarca el hierro, el cromo y el manganeso y las aleaciones construidas sobre el hierro, principalmente aceros y fundiciones. Todo lo metálico fuera de ese conjunto es un metal no-ferroso.
P: ¿La palabra ferroso está relacionada con el color?
No. Ferroso proviene del latín ferrum, que significa hierro. La redacción basada en el color-existe en la convención del idioma chino sobre metal negro y metal no-ferroso y no es el origen del término en inglés.
P: ¿El níquel y el cobalto son metales no-ferrosos?
Sí. Son no-ferrosos por definición porque no son ni hierro, cromo ni manganeso, aunque ambos son ferromagnéticos, por lo que la clasificación magnética por sí sola no puede separar la chatarra no-ferrosa.
P: ¿Dónde pertenece el titanio en la clasificación?
Es un metal ligero por densidad y también figura entre los metales refractarios raros, lo que demuestra que los grupos son convenciones de trabajo en lugar de categorías naturales fijas.
P: ¿Cuántos metales de tierras raras hay?
Diecisiete: los quince elementos lantánidos más el escandio y el itrio. Se agrupan con los metales raros, pero se tratan por separado en las estadísticas comerciales debido a su importancia estratégica.
P: ¿La clasificación me indica a qué estándar realizar el pedido?
Sólo la familia. Para comprar material también se necesita la designación del grado bajo un sistema de numeración como UNS, la forma del producto y la norma del producto que fija las garantías de propiedades mecánicas.
