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Aleación fusible

Una aleación fusible es una aleación de metal que se puede fundir fácilmente , es decir, que se puede fundir fácilmente, a temperaturas relativamente bajas. Las aleaciones fusibles son comúnmente, pero no necesariamente, aleaciones eutécticas .

A veces se utiliza el término "aleación fusible" para describir aleaciones con un punto de fusión inferior a 183 °C (361 °F; 456 K). Las aleaciones fusibles en este sentido se utilizan para la soldadura .

Introducción

Las aleaciones fusibles suelen estar hechas de metales de bajo punto de fusión. Hay 14 elementos metálicos de bajo punto de fusión que son estables para su manejo práctico. Se dividen en 2 grupos distintos: Los 5 metales alcalinos tienen 1 electrón s y funden entre +181 (Li) y +28 (Cs) Celsius; Los 9 metales pobres tienen 10 electrones d y desde ninguno (Zn, Cd, Hg) hasta tres (Bi) electrones p, funden entre -38 (Hg) y +419 (Zn) Celsius. Desde un punto de vista práctico, las aleaciones de bajo punto de fusión se pueden dividir en las siguientes categorías:

Una razón práctica aquí es que el comportamiento químico de los metales alcalinos es muy distinto al de los metales pobres. De los 9 metales pobres, Hg (pf -38 C) y Ga (pf +29 C) tienen cada uno sus propios problemas prácticos, y los 7 metales pobres restantes desde In (pf +156 C) a Zn (pf +419 C) pueden considerarse juntos. De los elementos que podrían considerarse relacionados pero que no comparten las propiedades distintivas de los metales pobres: Se estima que Po se funde a 254 C y podría ser un metal pobre por propiedades, pero es demasiado radiactivo (la vida media más larga es de 125 años) para su uso práctico; Por el mismo razonamiento que Po; Sb se funde a 630 C y se considera un semimetal en lugar de un metal pobre; Te también se considera un semimetal, no un metal pobre; de ​​otros metales, el siguiente punto de fusión más bajo es Pu, pero su punto de fusión a 640 Celsius deja una brecha de 220 grados entre Zn y Pu, lo que hace que los "metales pobres" desde In a Zn sean un grupo natural.

Algunas aleaciones fusibles bastante conocidas son el metal de Wood , el metal de Field , el metal de Rose , el Galinstan y el NaK .

Aplicaciones

Las aleaciones fundidas se pueden utilizar como refrigerantes, ya que son estables al calor y pueden ofrecer una conductividad térmica mucho mayor que la mayoría de los demás refrigerantes, en particular con aleaciones fabricadas con un metal de alta conductividad térmica, como el indio o el sodio . Los metales con una sección transversal de neutrones baja se utilizan para enfriar reactores nucleares .

Estas aleaciones se utilizan para fabricar los tapones fusibles que se insertan en las coronas de los hornos de las calderas de vapor , como medida de seguridad en caso de que el nivel del agua baje demasiado. Cuando esto sucede, el tapón, al no estar cubierto por agua, se calienta a una temperatura tal que se funde y permite que el contenido de la caldera escape al horno. En los rociadores automáticos contra incendios, los orificios de cada rociador se cierran con un tapón que se mantiene en su lugar mediante un metal fusible, que se funde y libera el agua cuando, debido a un brote de fuego en la habitación, la temperatura aumenta por encima de un límite predeterminado. [1]

El bismuto, al solidificarse, se expande aproximadamente un 3,3 % en volumen. Las aleaciones con al menos la mitad de bismuto también muestran esta propiedad. [2] Esto se puede utilizar para el montaje de piezas pequeñas, por ejemplo, para mecanizado, ya que se sujetarán firmemente. [ cita requerida ]

Aleaciones de bajo punto de fusión y elementos metálicos

Aleaciones conocidas

Otras aleaciones

Comenzando con una tabla de elementos componentes y sistemas binarios y múltiples seleccionados ordenados por punto de fusión:

Luego, organizado por grupo práctico y símbolos alfabéticos de los componentes: La mayoría de los diagramas de fases por pares de sistemas metálicos de 2 componentes tienen datos disponibles para su análisis, como en https://himikatus.ru/art/phase-diagr1/diagrams.php Tomando las aleaciones por pares de los 7 metales pobres distintos de Hg y Ga, y ordenando los pares (21 en total) por orden alfabético de estos elementos Bi, Cd, In, Pb, Sn, Tl, Zn son los siguientes:

Considerando los sistemas binarios entre metales alcalinos: Li solo tiene solubilidad apreciable en pares

Los otros tres metales alcalinos:

El litio prácticamente no se disuelve incluso cuando está líquido y por lo tanto su punto de fusión no disminuye por la presencia de litio. El Na en fase líquida es miscible con los tres metales alcalinos más pesados, pero al congelarse forma compuestos intermetálicos y eutécticos:

Los tres sistemas binarios entre los tres metales alcalinos más pesados ​​son todos miscibles en estado sólido en el punto de fusión, pero todos forman soluciones sólidas pobres que tienen mínimos de punto de fusión. Esto es distinto del eutéctico: en el punto eutéctico coexisten dos fases sólidas y, cerca del punto eutéctico, la temperatura del líquido aumenta rápidamente ya que solo se separa una, mientras que en el mínimo del punto de fusión de una solución sólida pobre, hay una sola fase sólida y, lejos del mínimo, la temperatura del líquido aumenta solo lentamente.

Véase también

Referencias

  1. ^   Una o más de las oraciones anteriores incorporan texto de una publicación que ahora es de dominio público :  Chisholm, Hugh , ed. (1911). "Metal fusible". Encyclopædia Britannica . Vol. 11 (11.ª ed.). Cambridge University Press. pág. 369.
  2. ^ "Preguntas frecuentes" Archivado desde el original el 7 de agosto de 2004.
  3. ^ Oshe, RW (ed.), "Manual de propiedades termodinámicas y de transporte de metales alcalinos", Oxford, Reino Unido, Blackwell Scientific Publications Ltd, 1985, pág. 987
  4. ^ abcde White, Guy Kendall ; Meeson, Philip J. (2002). Técnicas experimentales en física de baja temperatura . Clarendon. págs. 207–. ISBN 978-0-19-851428-2.
  5. ^ Johnson Manufacturing Co, MSDS de la aleación Chip Quik con plomo. Recuperado el 6 de febrero de 2015.
  6. ^ "Aleación bloqueadora de lentes 136 58oC". Archivado desde el original el 17 de octubre de 2016.
  7. ^ abc "Guía de aleaciones para soldadura de baja temperatura | Indium Corporation® | Blogs de Indium Corporation | Indio | Aleaciones para soldadura". indium.com . Consultado el 8 de octubre de 2022 .
  8. ^ François Cardarelli (19 de marzo de 2008). Manual de materiales: una referencia de escritorio concisa. Springer Science & Business Media. pp. 210–. ISBN 978-1-84628-669-8.
  9. ^ Jensen, William B. (1 de octubre de 2010). "El origen del nombre "aleación fusible de cebolla"". Revista de educación química . 87 (10): 1050–1051. Código Bibliográfico :2010JChEd..87.1050J. doi :10.1021/ed100764f. ISSN  0021-9584.
  10. ^ de John H. Lau (1991). Fiabilidad de las uniones soldadas: teoría y aplicaciones. Springer. pág. 178. ISBN 0-442-00260-2.[ enlace muerto permanente ]
  11. ^ ab Ray P. Prasad (1997). Tecnología de montaje superficial: principios y práctica. Springer. pág. 385. ISBN 0-412-12921-3.
  12. ^ Charles A. Harper (2003). Materiales y procesos electrónicos. McGraw-Hill Professional. Págs. 5-8. ISBN. 0-07-140214-4.
  13. ^ Karl J. Puttlitz, Kathleen A. Stalter (2004). Manual de tecnología de soldadura sin plomo para conjuntos microelectrónicos. CRC Press. ISBN 0-8247-4870-0.
  14. ^ Qualitek. Hoja de datos técnicos del alambre sólido Sn42/Bi58 Rev.A 03/14 (PDF) . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
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  19. ^ "Soldaduras de estaño y zinc para aluminio con aluminio y cobre". Kapp Alloy & Wire, Inc. Archivado desde el original el 16 de julio de 2013 . Consultado el 23 de octubre de 2012 .
  20. ^ Madara Ogot, Gul Okudan-Kremer (2004). Diseño de ingeniería: una guía práctica. Trafford Publishing. pág. 445. ISBN 1-4120-3850-2.
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Lectura adicional

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