El Aluminio y sus Aleaciones en nuestro día a día

1. Introducción

El descubrimiento de los metales y el uso de la metalurgia como método para la extracción y procesamiento de los mismos es probablemente una de las innovaciones más significativas en la historia de la humanidad. Muchos autores siguen debatiéndose acerca del periodo de tiempo en que se originó,  sin embargo, por consenso general se ubica en la denominada edad de los metales, último periodo de la prehistoria, que comprende entre los años 6.000 y 10.000 A.C. (1)

 El metal más abundante de la corteza terrestre es el aluminio, cuyo símbolo químico es  Al (Figura 1), sin embargo no fue de los primeros metales que fueron trabajados por el ser humano. Incluso puede decirse que su descubrimiento es reciente, ya que no fue sino hasta el año 1854  cuando pudo obtenerse en forma metálica por el químico francés Henri Sainte-Claire Deville (2). Desde aquella época hasta nuestros días, el aluminio pasó de ser un metal muy costoso y de acceso restringido, a uno de uso masificado en una gran cantidad de aplicaciones de uso común. 

                              Figura 1. Aluminio (Al). 
 Fuente: https://www.weerg.com/es/guias/aluminio-que-es-propiedades-caracteristicas

La presencia del aluminio y sus aleaciones se evidencia si se registran todos los objetos metálicos utilizados en el día a día de una persona común.

2. Presencia del Aluminio en un día común

La primera acción al iniciar un día cualquiera es abrir las ventanas de una habitación. En la mayoría de las ventanas panorámicas, los marcos y soportes están fabricados de aleación de aluminio de la serie 6xxx. Las aleaciones de esta serie presentan otros elementos como el silicio y el magnesio y son caracterizadas por poseer buena conformabilidad, soldabilidad, maquinabilidad y resistencia a la corrosión, con una mediana resistencia mecánica (3). A las afueras de esa ventana, en la parte superior, se observa un toldo, que, aunque un poco manchado y con algunas abolladuras, conserva su integridad después de muchos años de haber sido instalado. El toldo está fabricado de una aleación de aluminio de la serie 3xxx, de una mediana resistencia mecánica y con una excelente resistencia a la corrosión. Las aleaciones de las series 3XXX tienen como principal elemento aleante el Manganeso. (Figura 2).

   

 

 

 

 

 

 

Figura 2. (a) Marcos y correderas de ventana de aluminio. (b) Toldos de Aluminio.
                           Fuente: https://ventanaskline.com

 Se observa en el baño que los marcos y rieles de las puertas son de color dorado. Son del mismo tipo aluminio que el de las ventanas, una aleación 6063, pero con un anodizado teñido de ese color, que además de proveer un aspecto estético diferente, infiere una mayor resistencia a la corrosión.

Luego, al preparar el desayuno en la cocina, se evidencia que desde los utensilios más básicos como un caldero, gabinetes y accesorios hasta componentes complejos empleados en la elaboración de electrodomésticos como la nevera o estufa, son fabricados en distintas aleaciones de aluminio. Ya preparada la comida, se utiliza un foil fabricado en un aluminio de la serie 1xxx para su envoltura. Los aluminios de esta serie poseen una alta pureza y son caracterizados por una alta resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica y eléctrica, bajas propiedades mecánicas y una excelente trabajabilidad, necesaria para soportar el grado de deformación que implica obtener un papel de aluminio.

Al salir se toma una bicicleta (Figura 3)  para dirigirse al destino. En la fabricación de la misma se incorporaron varias partes de aleaciones de aluminio; entre ellos de la serie 7xxx. El Zinc es el elemento mayoritario en las aleaciones de esta serie, y están presentes también, en menor grado el magnesio, el cobre y el cromo.

               Figura 3. Bicicleta con marco y manubrio de aluminio.
           Fuente. https://pedalia.cc/cuadro-mtb-de-carbono-vs-aluminio/

En la parte exterior de la casa, se observa al vecino reparando su vehículo, comenta que debe cambiar los pistones y bielas del motor. Los pistones son fabricados en una aleación de aluminio de la serie 4xxx cuyo principal elemento aleante es el silicio, el cual aumenta la colabilidad de la aleación facilitando la fabricación de piezas complejas a través del método de conformado de fundición, y las bielas fabricadas de una aleación de la serie7xxx (Figura 4).

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 4. Pistón de aluminio             
     Fuente: https://www.made-in-china.com/Aluminum-Alloy-Engine-Piston.html

Al llegar a nuestro destino, un amigo nos ofrece un refresco, que está contenido en una lata de aluminio. En esta el cuerpo, la tapa y la pestaña son de aleaciones de aluminio distintas: aluminio del tipo 3XXX para el cuerpo y del tipo 5XXX  para la tapa y pestaña. 

Mientras disfrutamos nuestra bebida inclinamos nuestra cabeza hacia arriba y notamos un avión de gran tamaño volar. Nos preguntamos qué hace posible que algo tan inmenso pueda elevarse y sí, la respuesta es el uso de materiales livianos como el aluminio, entre las que se encuentran aleaciones de la serie 2xxx, donde el cobre es el principal elemento de aleación y aleaciones de la serie 8xxx, con litio, muy empleadas en la industria aeronáutica (Figura 5).

Figura 5. Algunas aplicaciones de las aleaciones Aluminio-Litio en un avión comercial.
Fuente: https://www.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/101138-Materiales-metalicos-de-uso-frecuente-en-aeronautica-aleaciones-ligeras-Al-Li.html

3. Consideraciones Finales

Un dato importante a considerar es que la resistencia mecánica de las aleaciones de aluminio no solo depende del efecto endurecedor de sus elementos aleantes, sino también de la posibilidad de que a través de tratamientos térmicos puedan incrementarse sus propiedades.  Por ejemplo: en la aleación usada para la fabricación del manubrio de una bicicleta, una 6061, se aplica un tratamiento térmico del tipo T6 (tratamiento de solución y envejecimiento artificial).

En definitiva, el aluminio tiene una gran variedad de aplicaciones, tanto a nivel doméstico como en la amplia gama de industrias existentes. Esto es consecuencias de sus propiedades características como ligereza, resistencia a la corrosión, resistencia mecánica y disponibilidad.

Además, tiene una ventaja importantísima que es la facilidad para ser reciclado. Se recomienda considerar su mayor uso, teniendo en cuenta todos los problemas ambientales que generan el uso descontrolado de materiales, como el plástico.

Referencias Bibliográficas.

1) Ignacio Montero Ruiz y Mercedes Murillo-Barroso (2016). LOS INICIOS DE LA METALURGIA Y EL VALOR SOCIAL DEL METAL. Revista de Prehistoria de Andalucía,Nº 07, PP. 15-29. DOSSIER. En: https://digital.csic.es/bitstream/10261/218124/5/inicios_metalugia.pdf

2) EL ALUMINIO. En: https://www.alu-stock.es/es/informacion-tecnica/el-aluminio/

3) ASM Metal Handbook Selection and Properties of Non Ferrous Alloys.

 

Autores: Víctor Torres, Luis Pérez, Eva Acevedo e Irenemar Herrera
Unidad de ensayos no destructivos
Centro de Tecnología de los Materiales