El que compta com a metall no-ferrós
Els metalls no-ferrosos són el nom col·lectiu de tots els elements metàl·lics de la taula periòdica que no siguin el ferro, el crom i el manganès, juntament amb els aliatges fets amb aquests elements. Els tres elements exclosos defineixen la família ferrosa: el ferro, el crom i el manganès, i per extensió els acers i les foses construïdes sobre una base de ferro. Més del 80% dels 118 elements coneguts són metalls, de manera que la família no-ferrica és, amb diferència, la més gran de les dues branques dels metalls d'enginyeria.
La paraula anglesa ferrous prové del llatí ferrum, que significa ferro. Aquest és l'origen del terme en l'ús internacional. El familiar parell xinès, metall negre i metall no-ferrós, segueix una lògica diferent: l'aspecte quotidià de l'acer i el ferro, enfosquit per una pel·lícula d'òxid, es contrasta amb els colors variats de coure, or, plata i plom. És una convenció lingüística convenient en lloc de l'etimologia del terme anglès, i les especificacions escrites per a l'exportació haurien d'evitar traduir literalment el text basat en colors-.
Els Quatre Grups Clàssics
La classificació dels llibres de text divideix els metalls no-ferrosos en quatre grups, utilitzant la densitat com a línia divisòria entre els metalls pesants i els lleugers, la raresa a l'escorça com a base dels metalls rars i el valor de mercat com a base dels metalls preciosos. La taula següent mostra els grups i els membres representatius.
| Grup | Base | Elements representatius |
|---|---|---|
| Metalls pesants | Densitat generalment igual o superior a 4,5 g/cm3 | Coure, níquel, zinc, plom, estany, cobalt, cadmi, antimoni, mercuri, bismut |
| Metalls lleugers | Densitat generalment inferior a 4,5 g/cm3 | Alumini, magnesi, titani, liti, beril·li, sodi, potassi, calci |
| Metalls preciosos | Alt valor, estabilitat química | Or, plata, platí, pal·ladi, rodi, iridi, ruteni, osmi |
| Metalls rars | Baixa abundància de l'escorça, aparició dispersa, refinació difícil | Tungstè, molibdè, tàntal, niobi, zirconi, gal·li, indi, germani, terres rares, urani |
S'apliquen dues precaucions. En primer lloc, els límits són convencions, no constants: el titani és lleuger per densitat i també es compta entre els metalls rars refractaris, i no hi ha un llindar únic acordat internacionalment. En segon lloc, la pertinença a un grup no diu res sobre el comportament magnètic; el níquel i el cobalt són ferromagnètics, però són metalls no-ferrosos per definició, per això la classificació de ferralla ha de combinar imants amb altres mètodes.
Metalls rars i els seus cinc sub{0}}grups
Els metalls rars són un conjunt d'elements escassos a l'escorça terrestre, poc distribuïts, difícils de refinar i tardan d'utilitzar-se industrialment. A causa de la seva importància en la indústria moderna, solen estar separats dels principals grups no-ferrosos i tractats com una família pròpia, subdividida en cinc categories pràctiques.
| Sub{0}}grup | Elements típics | Interès industrial |
|---|---|---|
| Metalls lleugers rars | Liti, beril·li, rubidi, cesi | Aliatges lleugers, emmagatzematge d'energia, òptica |
| Metalls refractaris rars | Tungstè, molibdè, tàntal, niobi, zirconi, hafni, vanadi, reni | Equips de procés-resistents a la corrosió-d'alta temperatura |
| Metalls de terres rares | Els quinze lantànids més escandi i ittri, disset en total | Imants, catalitzadors, poliment i materials òptics |
| Metalls dispersos rars | Gal·li, indi, germani, tal·li, seleni, tel·luri | Semiconductors, pel·lícules primes, aliatges de baixa fusió- |
| Metalls radioactius rars | Radi, tori, urani, poloni i elements relacionats | Cicles del combustible nuclear, fonts de radiació |
El valor pràctic d'aquesta sub-divisió és que cada categoria té una ruta de refinament diferent, un requisit de puresa diferent i un perfil de risc de subministrament molt diferent, per la qual cosa no es poden gestionar com una cistella de compra única.
Com s'utilitza la classificació en compres i designació
En l'enginyeria diària--la classificació decideix quin estàndard i quin sistema de numeració s'utilitza per a un material determinat. Els materials fèrrics es gestionen segons les especificacions d'acer, mentre que els materials no-ferrosos estan coberts per estàndards familiars: coure i aliatges de coure, alumini i aliatges d'alumini, níquel i aliatges de níquel, titani, magnesi i aliatges de baixa-fusió.
La numeració UNS, establerta a ASTM E527 i SAE J1086, dóna a cada metall o aliatge una sola lletra-més-cinc-dígits identificador, on C indica coure, A alumini, N níquel, etc.
El sistema europeu de numeració de materials normalitzat segons EN 1412 numera els aliatges de coure a les sèries CW o CC, de manera que el Cu-DHP apareix com a CW024A i els aliatges colats porten números CC.
Els estàndards xinesos funcionen en paral·lel: GB/T 5231 cobreix els graus d'aliatge de coure forjat i GB/T 1176 cobreix aliatges de coure fos, amb estils de designació com ara QSn6.5-0.1 o ZCuZn25Al6Fe3Mn3.
La forma del producte és una dimensió separada del grau: els productes forjats es subministren com a xapa, cinta, vareta, filferro i tub, mentre que els productes de fosa segueixen els estàndards de fosa amb les seves pròpies garanties de propietat.
Per a un comprador, la regla útil és que la classificació redueix la cerca, però la designació del grau i l'estàndard del producte són els que defineixen realment el material lliurat. No es pot comprar una especificació que només anomena la família, per exemple un tub no-ferrós.
Notes pràctiques de selecció d'aliatges no-ferrosos
Dins de la família no-ferrica, la selecció sol ser impulsada per la combinació de conductivitat, resistència a la corrosió, relació resistència-a-pes i cost. El coure i els seus aliatges s'escullen quan la conductivitat elèctrica o tèrmica, la resistència a l'aigua de mar i el comportament dels coixinets són importants. Els aliatges d'alumini es trien per estalviar pes i facilitar l'extrusió a menor conductivitat. Els aliatges de níquel i titani són escollits per a un servei químic agressiu i una temperatura elevada, a un preu substancial.
El reciclatge també segueix la classificació. La ferralla no-ferrica atrau un preu separat i una línia de classificació separada de la ferralla ferrosa, i la barreja de graus dins del corrent no-ferrós, per exemple, posar un aliatge de coure en una càrrega d'alumini, destrueix el valor de tot el lot. La ferralla neta i segregada amb composició documentada retorna la majoria de material a la fosa.
Preguntes freqüents
P: Què són exactament els metalls ferrosos?
El terme inclou el ferro, el crom i el manganès i els aliatges construïts amb ferro, principalment acers i ferros colats. Tot el metall fora d'aquest conjunt és un metall no-ferrós.
P: La paraula ferrosa està relacionada amb el color?
No. Ferrós prové del llatí ferrum, que significa ferro. La redacció basada en el color-existeix a la convenció de la llengua xinesa de metall negre i metall no-ferrós i no és l'origen del terme anglès.
P: El níquel i el cobalt són metalls no-ferrosos?
Sí. No són-ferros per definició perquè no són ni ferro, crom ni manganès, tot i que tots dos són ferromagnètics, de manera que la classificació magnètica sola no pot separar la ferralla no-ferrica.
P: On pertany el titani a la classificació?
És un metall lleuger per densitat i també figura entre els metalls refractaris rars, cosa que demostra que els grups treballen convencions en lloc de categories naturals fixes.
P: Quants metalls de terres rares hi ha?
Disset: els quinze elements lantànids més escandi i ittri. S'agrupen amb els metalls rars però es tracten per separat a les estadístiques comercials per la seva importància estratègica.
P: La classificació em diu a quin estàndard he de demanar?
Només la família. Per comprar material també necessiteu la designació de grau sota un sistema de numeració com UNS, la forma del producte i l'estàndard del producte que fixa les garanties de propietat mecànica.
