El cromo para usos en refractarios y cerámica

El cromo es un metal de transición duro, frágil, de color gris acerado y puede presentar un intenso brillo. Fue descubierto en 1797 por el químico francés Louis Nicolas Vauquelin, que lo denominó cromo (del griego chroma, “color”) debido a los múltiples colores de sus compuestos.

Obtención del cromo

Se obtiene cromo a partir de la cromita (FeCr2O4). El cromo se obtiene comercialmente calentando la cromita en presencia de aluminio o silicio (mediante un proceso de reducción).

Compuestos del cromo

La mayoría de los compuestos del cromo son de color verde, aunque existen algunos de color rojo o azul.

• Dicromato de potasio, (K2Cr2O7): sólido rojo, soluble en agua, oxidante enérgico utilizado para limpiar material de vidrio de laboratorio de cualquier resto orgánico que pueda contener.
• Óxido de Cromo III (verde de cromo, Cr2O3) es un pigmento usado en pinturas esmaltadas y en la coloración de vidrios.
• Cromato de plomo (amarillo de cromo, PbCrO4), sólido insoluble es usado también como pigmento.

Aplicaciones de los compuestos del cromo

Más de la mitad de la producción total de cromo se destina a productos metálicos, y una tercera parte es empleada en refractantes.

• El cromo es usado en la creación de aleaciones de hierro, níquel y cobalto.
• El uso de la cromita como refractante se debe a su alto punto de fusión, su moderada dilatación térmica y la estabilidad de su estructura cristalina.
• Los cromatos y óxidos de cromo se emplean en colorantes y pinturas
• El dicromato de potasio (K2Cr2O7) es un reactivo químico que se emplea en la limpieza de material de vidrio de laboratorio y, en análisis volumétricos, como agente valorante.
• El cromo y alguno de sus óxidos es usado además como catalizadores, por ejemplo, en la síntesis de amoníaco (NH3).
• El mineral cromita (Cr2O3·FeO) se emplea en moldes para la fabricación de ladrillos (en general, para fabricar materiales refractarios).
• El dióxido de cromo (CrO2) se emplea para fabricar las cintas magnéticas empleadas en las casetes.
• El verde de cromo se utiliza para la elaboración de la porcelana y del cristal y en la industria química como intermedio de síntesis o como catalizador.

Proveedores de óxido de cromo verde

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En tanto que metal, el CROMO DURO ofrece las siguientes ventajas:

Dureza: su dureza es considerable, se estima en unas 62-66 unidades Rockwell C (se trata de la dureza característica del propio cromo, y no de la resistencia a la penetración o, mas simplemente, al hundimiento).

Resistencia al desgaste: el cromo, muy resistente al desgaste, sobrepasa en mucho a la mayoría de los aceros endurecidos elaborados especialmente con tal objeto.
El cromo se opone a los efectos de erosión o cavitación provocados por los fluidos, líquidos o gaseosos, animados de gran velocidad, como también a los ataques de sustancias no metálicas, como los materiales abrasivos.

Untuosidad de rozamiento: el cromo disfruta de una gran untuosidad de rozamiento, a reserva no obstante de su mal comportamiento en este aspecto con ciertas condiciones particulares sobre todo cuando se trabaja con rozamiento contra bronces muy fosfatados a velocidades y cargas elevadas, o aun contra él mismo, en cuyo caso los resultados son positivamente desastrosos.

Disminución del desgaste de la pieza afectada: aunque sólo fuera a causa del bajo coeficiente de rozamiento, el desgaste de la pieza disminuye netamente.

Disminución de las holguras: ya que el cromo se desgasta muy lentamente y la pieza que roza con él bastante menos que lo normal, la aparición de holguras en el sistema se presenta con notable retraso.

Aumento de velocidad: el bajo coeficiente de rozamiento del cromo, al reducir de forma sensible los calentamientos, permite en muchas circunstancias incrementar notablemente la velocidad de régimen.

Es evidente que de todo lo anterior se beneficia la producción y el rendimiento del mecanismo.

Compatibilidad con temperaturas elevedas: químicamente, su oxidación sólo se inicia a los 800°C, temperatura que prácticamente jamás se alcanza.
La dureza del cromo se mantiene hasta los 400 ó 500°C. Pero más allá de este escalón, tiende a disminuir. Cae de 66 R C a 40/45 R C.

Resistencia a la corrosión: el cromo permanece insensible ante un elevado número de elementos agresivos, tanto orgánicos como inorgánicos. En particular la oxidación, contra la que siempre se buscan preventivos.

Repulsión a la suciedad y agarrotamiento: indiquemos, por último, que el cromo ofrece una propiedad particularmente ventajosa en ciertos casos. Por razones que estimamos pueden atribuirse también al elevado nivel de su campo o barrera de potencial periférica, no se deja engrasar o ensuciar, por el contrario más bien los repele.

Por ello no se ensucian, cuando están cromados, los utillajes de embutición o estirado que sirven para el modelado de metales como el cobre o el latón. No se adhieren a los revestimientos de cromo las materias plásticas en el transcurso de su desmoldeo.

Esta propiedad repulsiva pudiera justificar que el cromo se opone al agarrotamiento que con tanta frecuencia sigue a un engrase.

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¿Qué es la fibra de carbón?

La fibra de carbón es un filamento largo y material delgado de 0.0002-0.0004 pulgadas (0.005-0.010 mm) en diámetro y compuesto principalmente de átomos de carbono. Los átomos de carbón se enlazan en cristales microscópicos que están más o menos alineados paralelamente al eje largo de la fibra. La alineación del cristal hace a la fibra increíblemente fuerte para su tamaño. Varias miles de fibras de carbón son retorcidas juntas para formar un hilo, que puede ser usado por si solo o como tejido de una tela. El hilo o tejido es combinado con un epóxido y se adhiere o moldea en forma para formar varios tipos de materiales compuestos. Los materiales compuestos de fibra de carbón reforzada se utilizan para hacer piezas de aviones y de naves espaciales, partes de autos de carreras, armazón para bicicletas, cañas de pescar, resortes automotrices, mástiles de barcos de vela, y muchos otros componentes donde es necesario un material ligero y de alta resistencia.

Las fibras de carbón son clasificadas de acuerdo a los módulos de tensión de las fibras. El modulo de tensión es una medida de cuanta fuerza de tensión de una fibra determinada por su diámetro puede ejercer sin romperse. La unidad de medida inglesa es libras de fuerza por pulgada cuadrada de superficie transversal, o PSI. Las fibras de carbón clasificadas como “modulo bajo” tiene un modulo de tensión de 34.8 millones de PSI (240 millones de kPa). Otras clasificaciones en orden ascendente de los módulos de tensión, incluyen “módulos estándar”, “módulos intermedio”, “módulos altos” y “módulos ultra altos”. Los módulos ultra altos de fibra de carbón tienen un modulo de tensión de 72.5 -145 millones de PSI (500 million-1,000 millones de kPa). Como comparación, el acero tiene un modulo de tensión de cerca de 29 millones de PSI (200 millones de kPa). De este modo, las fibras de carbón son diez veces más fuertes que el acero y ocho veces más que el aluminio, sin mencionar que es la fibra de carbón es mucho más ligero que ambos, 5 y 1.5 veces respectivamente. Adicionalmente, sus propiedades de fatiga son superiores a todas las estructura metálicas, y son uno de los materiales más resistentes a la corrosión disponibles cuando se combinan con las resinas adecuadas.

A continuación se muestran las características de la fibra de carbón, fibra de vidrio, aluminio y acero:

¿Cómo está hecha la fibra de carbón?

La materia prima usada para fabricar la fibra de carbón es llamada precursor. Cerca del 90% de las fibras de carbón producidas son hechas de poliacrilonitrilo (PAN). El 10% restante es hecho de rayón o brea de petróleo. Todos estos materiales son polímeros orgánicos que se caracterizan por cadenas largas de moléculas unidas entre sí por átomos de carbono. La composición exacta de cada precursor variará de una compañía a otra y es generalmente considerado un secreto comercial.

Durante el proceso de manufactura, son usados una variedad de gases y liquidos. Algunos de estos materiales están diseñados para reaccionar con la fibra y conseguir efectos específicos. Otros materiales son diseñados para no reaccionar o para prevenir ciertas reacciones con la fibra. Al igual que con los precursores, la composición exacta de de muchos de estos materiales de proceso son considerados secretos comerciales.

El proceso para hacer las fibras de carbón es parte químico y parte mecánico. El precursor es estirado en largos hilos o fibras y luego se calienta a temperaturas muy altas sin permitir que entre en contacto con el oxígeno. Sin oxígeno, la fibra no se puede quemar. En cambio, la temperatura alta hace que los átomos en la fibra vibren violentamente hasta que la mayoría de los átomos no-carbonos sean expulsados. A este proceso se le denomina carbonización.

La historia de la fibra de carbón

Durante la década de los 70’s, el trabajo experimental para encontrar materias primas alternativas permitió la introducción de las fibras de carbón hechas a partir de la brea de petróleo derivado de su procesamiento. Estas fibras contenían alrededor de 85% de carbono y tenía una excelente resistencia a la flexión. Desafortunadamente, sólo tenían una resistencia limitada a la compresión y no eran ampliamente aceptados.

Actualmente, las fibras de carbón son parte importante de muchos productos, y nuevas aplicaciones son desarrolladas cada año. Los Estados Unidos, Japón y Europa Occidental son los principales productores de fibras de carbón.

A continuación se muestra un gráfico que representa el avance de las fibras de carbón:

El futuro de la fibra de carbón

El futuro de la fibra de carbón es muy brillante, con un gran potencial en diversas industrias. Entre ellas:

Para desarrollar completamente las fibras de carbón en estas y otras industrias, los fabricantes de fibra de carbón necesitan de continuar  aumentando su capacidad y cambiar su modo de pensar comprometiéndose con el concepto de comercialización.

Algunas tendencias de crecimiento a futuro para la industria de la fibra de carbón, se muestran a continuación:

Zoltek de México pertenece al Zoltek Corporation y cuenta con una experiencia de más de 20 años, desarrollando, produciendo y comercializando fibras técnicas. Son productores de fibras oxidadas y de carbón con plantas de producción en Hungría, Estados Unidos y México.

Dentro de su gama de productos se encuentra la fibra de carbón, como la fibra PYRON®:

PYRON®  es una fibra intrínsecamente ignifuga con características únicas:

Usos y aplicaciones de la fibra PYRON®

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