Elegir el metal adecuado es fundamental para encontrar el equilibrio entre los costes de producción, la integridad estructural y la durabilidad. En la fabricación industrial moderna, los metales se clasifican, a grandes rasgos, en dos categorías principales: ferrosos (a base de hierro) y no ferrosos (sin hierro). Esta guía exhaustiva desglosa los 20 metales industriales más importantes, sus propiedades específicas y sus aplicaciones ideales en la práctica, con el fin de ayudarte a elegir los materiales de forma informada.
Tres tipos de metales ferrosos
Cualquier metal con alto contenido en hierro y características magnéticas es un metal férrico. La dureza, la durabilidad y la resistencia a la tracción de los metales ferrosos prevalecen en la fabricación.
Sus características funcionan bien en rascacielos, puentes, ferrocarriles y vehículos. Benefician tanto a la industria como a la arquitectura. El acero, el hierro fundido y el hierro forjado son los tres tipos de metales ferrosos más comunes.
Acero
El acero es una aleación de hierro que contiene un porcentaje preciso de carbono (normalmente inferior al 2%) para mejorar significativamente la resistencia a la tracción y a la fractura en comparación con el hierro puro. Los aceros industriales se clasifican generalmente en cuatro categorías principales.
Acero al carbono
El acero al carbono suele presentar un acabado superficial mate y es muy susceptible a la corrosión si no se trata. Existen tres tipos de acero al carbono: de bajo, medio y alto contenido en carbono; el de bajo contenido tiene aproximadamente un 0,30 % de carbono, el de medio contenido un 0,60 % y el de alto contenido un 1,5 %.
Acero aleado
Los aceros aleados combinan varios metales, como níquel, cobre y aluminio. Los aceros aleados son los preferidos para piezas de automóviles, tuberías, cascos de barcos y proyectos mecánicos. Son más baratos y resisten mejor la corrosión. La concentración de los ingredientes determina la resistencia de estas aleaciones.
Acero inoxidable
El acero inoxidable es, con diferencia, el más popular del mercado. Este tipo de acero es brillante y contiene entre un 10 y un 20% de cromo como principal componente de aleación. Este contenido de cromo forma una capa protectora pasiva que mejora significativamente la resistencia a la corrosión, al tiempo que mantiene una excelente conformabilidad para diversos procesos de fabricación.
Acero para herramientas
El acero para herramientas es conocido por su dureza y su resistencia al calor y a la abrasión. Las aleaciones de esta categoría están optimizadas para la fabricación de herramientas de alta resistencia, matrices para maquinaria y equipos de corte industriales. Enriquecidos con cobalto, molibdeno y tungsteno, los aceros para herramientas presentan una dureza al rojo, una estabilidad térmica y una resistencia al desgaste excepcionales en condiciones de gran esfuerzo.
Aplicaciones: Chapas para carrocerías embutidas, electrodomésticos, construcción, raíles de ferrocarril y alambres.
Hierro fundido
Es una aleación de hierro que contiene entre un 2 y un 4% de carbono, cantidades variables de silicio y manganeso, y trazas de azufre y fósforo. Se produce en altos hornos mediante la reducción química del mineral de hierro.
Aplicaciones industriales ideales:
Sector de la automoción: Bloques de motor, culatas y discos de freno (debido a su elevada conductividad térmica).
Construcción y maquinaria pesada: Soportes, bases de máquinas y tubos para uso intensivo (gracias a su alta densidad y a sus propiedades de amortiguación de vibraciones).
Hierro forjado
El hierro forjado es una aleación de hierro muy maleable con un contenido de carbono muy bajo (menos de 0,08%). A diferencia del hierro fundido, que es frágil, el hierro forjado contiene fibras microscópicas de escoria que le confieren un ‘veteado’ único, similar al de la madera. Esta estructura fibrosa lo hace excepcionalmente resistente, resistente a la corrosión y fácil de forjar o soldar para darle formas complejas.
Aplicación:
Fabricación de tuberías
Barras para pernos de anclaje
Pernos del motor
Remaches
Placas
Cadenas únicas
Ganchos de grúa
Otras aplicaciones de forja
Clasificación: 17 metales no ferrosos esenciales
Los metales no ferrosos son metales o aleaciones que, en metalurgia, no contienen cantidades significativas de hierro. Las aleaciones no ferrosas se eligen para aplicaciones que requieren parámetros de rendimiento críticos, como una elevada relación resistencia-peso, una conductividad eléctrica y térmica superior, propiedades no magnéticas y una resistencia excepcional a la corrosión. A menudo son más caras que los metales ferrosos.
Aluminio
El aluminio es un metal plateado, blando y ligero. Tiene el número atómico 13 y pertenece al grupo del boro en la tabla periódica. El aluminio es el metal más abundante de la corteza terrestre y el tercer elemento más abundante después del oxígeno y el silicio. Constituye el 8% del peso de la superficie sólida de la Tierra.
El aluminio es un excelente conductor tanto térmico como eléctrico. Es un metal ligero cuya densidad y rigidez son un tercio de las del acero. Gracias a su elevada ductilidad y maleabilidad, el aluminio ofrece una excelente maquinabilidad y puede fundirse o extruirse fácilmente para obtener perfiles complejos.
Aplicación:
Líneas eléctricas
Edificios altos
Marcos de ventana
Electrónica de consumo
Electrodomésticos y aparatos industriales
Componentes de aeronaves
Componentes de la nave espacial
Barcos
Trenes
Vehículos personales
Níquel
Es de color blanco plateado, con un acabado brillante y un matiz dorado. El níquel se considera un metal útil debido a sus características de maleabilidad y resistencia a la corrosión. El níquel se extrae principalmente de dos tipos de yacimientos: los sulfuros magmáticos y las lateritas.
El níquel puede mezclarse con acero, hierro, cobre, cromo, aluminio, plomo, cobalto, plata, oro y otros materiales. Esto ayuda a crear acero inoxidable, hierro fundido y otras aleaciones.
El níquel es un componente habitual en la producción de aleaciones. También es importante en productos de transporte, aeroespaciales, marinos, arquitectónicos y de consumo. Es beneficioso en la producción de cubiertos, monedas, imanes y otros metales.
Cobre
El Cu es un metal de transición con el número 29 en la tabla periódica. Tiene un peso atómico de 63,55 UMA y 29 neutrones (unidades de masa atómica). Es un metal dúctil y maleable de color dorado rojizo que también es un buen conductor del calor y la electricidad. El cobre fue el primer metal con el que trató el ser humano y sigue siendo uno de los más comunes en la actualidad.
**Aplicaciones:** El cobre se utiliza habitualmente en cables, disipadores térmicos, electroimanes y motores eléctricos. También se emplea en piezas estructurales y tuberías. El cobre destaca en estas aplicaciones gracias a su proceso de oxidación atmosférica, que forma una pátina protectora que evita la corrosión profunda.
Latón
El latón es un metal rojo no ferroso compuesto por aleaciones de cobre y zinc. Al variar la proporción entre cobre y zinc se modifican las propiedades del material, lo que permite adaptar sus características mecánicas y eléctricas. Al tratarse de una aleación de sustitución, los átomos de ambos elementos constituyentes pueden ocupar el mismo sitio en la red cristalina.
Aplicaciones: El latón se funde bien y es resistente y atractivo. También tiene propiedades antibacterianas por su alto contenido en cobre. El latón es un material popular para instrumentos musicales, adornos decorativos, cierres, casquillos de bala y mucho más.
Bronce
El bronce es una aleación metálica compuesta principalmente de cobre y que contiene 12% estaño. Además de estos dos, el aluminio, el arsénico, el manganeso, el fósforo y el silicio tienen características distintas.
Los principales tipos de aleaciones de bronce son:
Bronce plomado
Bronce fosforoso
Bronce de aluminio
Bronce al silicio
Bronce al manganeso
El bronce tiene muchas características distintivas que lo hacen ideal para diversos usos, desde el arte hasta la tecnología informática. El bronce tiene un tono marrón rojizo, es complejo y quebradizo, y su temperatura de fusión es de 950 grados Celsius.
Aplicaciones: Las propiedades del bronce hacen que este metal sea ideal para usos tanto prácticos como estéticos, como la náutica y la pesca. Los astilleros suelen elegir accesorios y hélices de bronce para muchos barcos y buques. Esto se debe a que el bronce tiene una gran resistencia a la corrosión.
Algunas aleaciones de bronce son excelentes para uso eléctrico porque conducen bien la electricidad. El material tiene una baja fricción metal-metal, lo que es ideal para usos de alta tensión como bujes y cojinetes. Esto incluye usos en bujes y cojinetes.
Zinc
El zinc (Zn) es un elemento versátil que se utiliza ampliamente en los sectores industrial y biológico. Aunque es frágil y de color blanco azulado a temperatura ambiente, presenta un acabado metálico brillante cuando se pule.
El zinc es un metal primario que se utiliza principalmente para galvanizar el acero y protegerlo contra la corrosión. Las aleaciones de zinc, como el latón, se utilizan en muchos ámbitos. Son excelentes para piezas navales resistentes a la corrosión y también para instrumentos musicales.
Aplicaciones: El acero galvanizado se utiliza para carrocerías de automóviles, postes de alumbrado público, barreras de seguridad y puentes colgantes.
Las fundiciones a presión son cruciales para los sectores de la automoción, la electricidad y la ferretería. Requieren mucho zinc. El latón, la alpaca y la soldadura de aluminio son aleaciones que incluyen zinc.
El óxido de cinc se encuentra en muchos productos. Por ejemplo, en pinturas, caucho, cosméticos, medicamentos y plásticos. También puede encontrarse en tintas, jabones, pilas, textiles y equipos eléctricos. Las pinturas luminosas, las luces fluorescentes y las pantallas de rayos X utilizan sulfuro de zinc.
Plata
La Ag es un metal blanco brillante con buena conductividad eléctrica y atractivo estético. Es uno de los llamados metales preciosos, junto con el oro y los metales del grupo del platino.
La plata fabrica circuitos eléctricos impresos y recubre conductores electrónicos mediante deposición de vapor. Esto se debe a que la plata tiene la mayor conductividad eléctrica y térmica de todos los metales. También puede tener una aleación con níquel o paladio para su uso en conexiones eléctricas.
Aplicaciones: La plata ha sido popular en la fabricación de monedas, adornos y joyas durante mucho tiempo. La gente utiliza la plata como catalizador. Puede transformar el etileno en óxido de etileno con gran eficacia. Este compuesto es un componente clave de muchos productos químicos.
Oro
El Au es un metal precioso de color amarillo intenso y brillante que pertenece al Grupo 11 (Ib) del Sexto Periodo. Posee varias características que lo han hecho muy preciado a lo largo de la historia. Tiene un bonito color y brillo. Es casi indestructible y muy flexible. Suele encontrarse en la naturaleza en estado puro. El oro tiene una historia como ningún otro metal debido a su valor percibido desde el principio de los tiempos.
Aplicaciones: El oro es famoso sobre todo para fabricar moneda, adornos, joyas y dorados. El oro verde es muy popular en joyería. Es una aleación de oro, plata y cobre con valores de quilates que oscilan entre 14 y 18 quilates.
El oro también es popular en el negocio textil. Los tubos electrónicos utilizan rejillas chapadas en oro. Este diseño aumenta la conductividad y reduce las emisiones secundarias.
Plomo
El plomo (Pb) es un metal pesado de mayor densidad que la mayoría de los metales. Es blando y flexible, además de tener un punto de fusión bajo. El plomo es plateado con un toque azul cuando está recién cortado; se empaña hasta adquirir un color gris apagado cuando se expone al aire.
Aplicaciones: Utilizamos el plomo en:
Baterías de coche
Pigmentos
Munición
Revestimiento del cable
Levantar pesas
Cinturones de lastre para submarinismo
Cristal de plomo
Protección contra las radiaciones
El plomo es adecuado para almacenar líquidos corrosivos. El arquitecto utiliza el plomo en vidrieras y tejados.
Cobalto
Es un metal poco conocido con muchos usos, datos interesantes y características únicas. Es uno de los elementos del bloque d, o metales de transición, de la tabla periódica.
El cobalto, como muchos otros metales de transición, suele encontrarse en forma de aleación. El cobalto se suele extraer mediante minería, y el Congo y Zambia, en el continente africano, son famosos por la extracción de cobalto.
Aplicación: Como el cobalto, al igual que el hierro, puede ser magnético, la fabricación de imanes es un ejemplo del uso del cobalto. Pero una aleación con aluminio y níquel produce potentes imanes.
El cobalto también se utiliza en aplicaciones de alta temperatura, como turbinas a reacción y generadores de turbinas de gas. Su atractivo aspecto, dureza y resistencia a la corrosión lo hacen popular en galvanoplastia.
Durante milenios se han utilizado sales de cobalto en pintura, porcelana, vidrio, cerámica y esmaltes para crear bellos colores azules. Algunos países utilizan el cobalto-60, un isótopo radiactivo, para curar el cáncer e irradiar alimentos para conservarlos.
Platino
El platino es un metal no reactivo que se encuentra en pequeñas cantidades en la naturaleza. Es un metal noble por su extraordinaria resistencia a la corrosión, incluso a altas temperaturas. Con una abundancia media de unos 5 μg/kg, es uno de los elementos más raros de la corteza terrestre.
Los minerales de níquel y cobre tienen cantidades específicas. La mayor parte de la oferta mundial, unos 80%, procede de yacimientos autóctonos de Sudáfrica.
Aplicaciones: El platino suele predominar en la industria joyera. Su uso principal es en catalizadores para automóviles, camiones y autobuses. En la industria química se utiliza el platino como catalizador del ácido nítrico, la silicona y el benceno. Las pilas de combustible también utilizan el platino como catalizador para mejorar su eficacia.
El platino también se utiliza a menudo en el sector electrónico para discos duros de ordenador y termopares. Las fibras ópticas y las pantallas LCD, los álabes de las turbinas, las bujías, los marcapasos y los empastes dentales están hechos de platino.
Los compuestos de platino son cruciales para el tratamiento del cáncer. Los investigadores los utilizan tanto en entornos industriales como biológicos.
Estaño
Es un metal resistente a la corrosión, plateado, blando y maleable. Se une a diversas moléculas químicas. La casiterita y la estannina son minerales clave del estaño. Se encuentran en Malasia, Tailandia, Zaire, Indonesia y Bolivia. La reducción del carbón produce estaño puro. Esta ficha explora las características y usos del estaño.
Aplicaciones: Para evitar la corrosión, requiere un pulido intenso y recubre otros metales, como las latas de estaño, que tienen acero recubierto de estaño. Las aleaciones de estaño, como la soldadura blanda, el estaño, el bronce y el bronce fosforoso, también se utilizan para el estaño. Los imanes superconductores también deben tener una aleación de niobio y estaño.
Para crear una superficie plana, los fabricantes producen la mayor parte del vidrio para ventanas haciendo flotar vidrio fundido sobre estaño fundido. Una pulverización de sales de estaño forma capas en la superficie del vidrio que conducen la electricidad.
Tungsteno
Es un metal de transición que se encuentra en la misma columna que el cromo y el molibdeno en la tabla periódica. El miembro más pesado de este grupo es el wolframio, que tiene una masa atómica de 183 gramos por mol.
El tungsteno tiene el punto de fusión más alto de todos los metales y refuerza otros metales. Los sectores metalúrgico, minero y petrolero dependen del carburo de wolframio porque es muy duro. Calentando el tungsteno y el polvo de carbono a 2200°C y combinándolos se obtiene el material.
Históricamente, el tungsteno se utilizaba de forma generalizada en los filamentos de las bombillas incandescentes; sin embargo, estas se han ido retirando progresivamente en todo el mundo debido a su baja eficiencia luminosa y a su excesiva disipación térmica.
En muchas aplicaciones de alta temperatura se utilizan el wolframio y sus aleaciones. Entre ellas se encuentran los electrodos de soldadura por arco y las piezas para hornos de alta temperatura.
Las herramientas de corte y perforación de carburo de tungsteno son excepcionales. Esto incluye un nuevo taladro dental "indoloro" que gira a velocidades muy altas. La iluminación fluorescente suele utilizar tungstatos de calcio y magnesio.
Titanio
Es un metal estructural ligero, de alta resistencia y baja corrosión que se utiliza como aleación en componentes de aviación de alta velocidad.
Es abundante y constituye el 0,44% de la corteza terrestre. Casi todas las rocas, arenas, arcillas y otros suelos contienen este metal en alguna de sus formas. También puede encontrarse en plantas, animales, cursos de agua naturales, dragados de aguas profundas, meteoritos y estrellas.
Aplicaciones: Muchas industrias utilizan aleaciones de titanio. Las valoran por su baja densidad y su capacidad para soportar temperaturas extremas. Se encuentran en aviones, naves espaciales y misiles. También se utilizan en palos de golf, ordenadores portátiles, bicicletas y muletas.
Los condensadores de las centrales eléctricas utilizan titanio por su resistencia a la corrosión. También ayuda a las plantas desalinizadoras. Además, protege los cascos de barcos, submarinos y otras estructuras de agua salada. Esto es gracias a su gran resistencia a la corrosión en el agua de mar.
El titanio se adhiere bien al hueso. Por eso, en las intervenciones quirúrgicas se suele utilizar titanio. Esto incluye prótesis articulares, especialmente de cadera, e implantes dentales.
El titanio suele utilizarse en forma de óxido de titanio (IV). Se puede encontrar en una amplia gama de productos, como pinturas para el hogar, pinturas para artistas, plásticos, esmaltes y papel. Los protectores solares también contienen titanio, ya que impide que la radiación UV llegue a la piel.
Paladio
El paladio, uno de los cuatro metales preciosos principales, es una materia prima muy volátil, cuya evolución depende en gran medida de la demanda de convertidores catalíticos para el sector de la automoción y de la dinámica de la oferta industrial. Sigue siendo un componente fundamental en los sistemas de control de la contaminación de turismos y camiones.
Los catalizadores de los automóviles utilizan paladio más que ningún otro material. Ciertos empastes y coronas dentales, así como la joyería. Los ordenadores portátiles y los teléfonos móviles contienen condensadores cerámicos. Muestran una forma de utilizar el paladio en electrónica. Los fabricantes los fabrican con capas de paladio intercaladas entre capas de cerámica.
Uranio
Es un metal pesado muy popular como fuente de energía concentrada desde hace más de 60 años. Está disponible en la mayoría de las rocas en cantidades de 2 a 4 partes por millón, y es tan abundante como el estaño, el wolframio y el molibdeno en la corteza terrestre.
Aplicaciones: Las centrales nucleares utilizan el uranio para producir energía como combustible nuclear. Los científicos se centran en crear otros elementos transuránicos sintéticos a partir de esta sustancia. Los militares también lo utilizan para alimentar submarinos nucleares y armamento.
Bismuto
El elemento más metálico y menos abundante del grupo del nitrógeno es el bismuto (Bi). El bismuto es un metal duro, quebradizo y brillante con una estructura cristalina gruesa. Su color, blanco grisáceo con un matiz rojizo, lo distingue de todos los demás metales.
Aplicaciones: Las alarmas y extintores de incendios, así como los fusibles eléctricos y las soldaduras, utilizan bismuto.
Resumen
La ciencia avanzada de los materiales sigue explorando y desarrollando nuevas aleaciones metálicas y materiales compuestos para satisfacer las crecientes demandas industriales. El futuro de la fabricación depende de estos materiales emergentes para alcanzar una mayor eficiencia, una tolerancia a temperaturas extremas y una sostenibilidad avanzada en todos los sectores a nivel mundial.
Pero el artículo de hoy se centra en los veinte metales que la gente utiliza con mayor frecuencia en todo el mundo. Los hemos clasificado en ferrosos y no ferrosos. Además, hemos señalado las aplicaciones de cada uno de ellos.