sábado, 20 de octubre de 2012

EL TITANIO EN LA JOYERÍA





Ti,22.jpg





Información generalNombre, Titanio
símbolo, Ti
número, 22
Serie química: Metales de transición
Grupo, 4
período, 4 
bloque, d
Masa atómica 47,867 u
Configuración electrónica [Ar]3d24s2
Dureza Mohs 6
Electrones por nivel 2, 8, 10, 2
Propiedades atómicas
Radio medio 140 pm
Electronegatividad 1,54 (Pauling)
Radio atómico (calc) 176 pm (Radio de Bohr)
Radio covalente 136 pm
Radio de van der Waals Sin datos pm
Estado(s) de oxidación 4
Óxido Anfótero
1.ª Energía de ionización 658,8 kJ/mol
2.ª Energía de ionización 1309,8 kJ/mol
3.ª Energía de ionización 2652,5 kJ/mol
4.ª Energía de ionización 4174,6 kJ/mol
5.ª Energía de ionización 9581 kJ/mol
6.ª Energía de ionización 11533 kJ/mol
7.ª Energía de ionización 13590 kJ/mol
8.ª Energía de ionización 16440 kJ/mol
9.ª Energía de ionización 18530 kJ/mol
10.ª Energía de ionización 20833 kJ/mol





Propiedades físicas

Estado ordinario Sólido
Densidad 4507 kg/m3
Punto de fusión 1.668 °C
Punto de ebullición 3.287 °C
Entalpía de vaporización 421 kJ/mol
Entalpía de fusión 15,45 kJ/mol
Presión de vapor 0,49 Pa a 1933 K










Varios

Estructura cristalina Hexagonal
N° CAS 7440-32-6
N° EINECS 231-142-3
Calor específico 520 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 2,38 × 106 S/m
Conductividad térmica 21,9 W/(K·m)
Velocidad del sonido 4140 m/s a 293, 20 °C











El titanio recientemente se ha convertido en un grandioso metal para los anillos de moda, pero ¿remplazará a la plata, que es el campeón reinante?

Aunque las mayoría de los anillos hechos hoy en día son para usos de moda y no sólo para bodas, las parejas ahorrativas ya están poniendo sus ojos en el titanio en lugar del oro, platino o plata.

Sin embargo, al final de cuentas, la plata aún tiene su lugar como un metal económico de aspecto limpio.










Es un metal abundante en la naturaleza; se considera que es el cuarto metal estructural más abundante en la superficie terrestre y el noveno en la gama de metales industriales.

No se encuentra en estado puro sino en forma de óxidos, en la escoria de ciertos minerales de hierro y en las cenizas de animales y plantas.

Su utilización se ha generalizado con el desarrollo de la tecnología aeroespacial, donde es capaz de soportar las condiciones extremas de frío y calor que se dan en el espacio y en la industria química, por ser resistente al ataque de muchos ácidos; asimismo, este metal tiene propiedades biocompatibles, dado que los tejidos del organismo toleran su presencia, por lo que es factible la fabricación de muchas prótesis e implantes de este metal.






El TITANIO NEGRO es ahora la alternativa más popular a los metales preciosos tradicionales. La gran novedad sobre el TITANIO NEGRO es que el color no es una capa aplicada al anillo como lo es con el acero inoxidable. La manera de la cual el titanio se colorea para darle ese efecto negro maravilloso, designado a menudo negro de medianoche, significa que el anillo hecho en titanio negro es no sólo extremadamente durable si no también anti-rasguños y resistente a la corrosión.
Para producir el TITANIO NEGRO existen una gran variedad de métodos y de técnicas que pueden ser aplicados. El TITANIO GRIS de aleación que sale de él negro es por siempre una de las más recientes técnicas confiables usadas hoy por hoy. Una capa de un anillo con un color negro no proporciona un final duradero y es mejor hacer que las moléculas individuales del titanio se ennegrezcan.
Para conseguir el color negro más profundo requiere condiciones atmosféricas óptimas de alta temperatura. Un anillo hecho por estos métodos podrá soportar el rasguño y el descoloramiento. También digno de mención es que los anillos de Titanio negro producidos usando estos métodos no reaccionarán negativamente al contacto con su piel.




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Apariencia

La gente usa los anillos que les queden bien y los hagan sentir de la misma manera al usarlos. Así, la apariencia del metal es un factor muy importante en la selección del anillo.

El titanio tiene un color gris muy claro, mientras que, la plata posee un aspecto brillante, con un color más "blanco".

Dependiendo del lote de plata utilizada y el proceso en la fabricación del anillo, el color puede variar ligeramente, pero con notable diferencia si se colocan uno junto al otro.









Durabilidad

El titanio reina como el más fuerte de los metales preciosos en el mercado. 
La plata, sin embargo, es mucho más suave y obtiene abolladuras y arañazos de una forma mucho más fácil. La plata también se deslustra con el paso del tiempo, cosa que el titanio no hará. 
Cuando se trata de durabilidad, el titanio no sólo supera a la plata, sino a otros metales preciosos.









Trabajabilidad

Los anillos de titanio son casi imposibles de trabajar con lo que se refiere a la modificación del tamaño o de soldadura debido a la resistencia del acero. 
La plata puede ser redimensionada o soldada si el anillo es de plata pura. 
Este tipo de plata es necesaria con el fin de reducir la posibilidad de diferencias de color en cualquiera de las adiciones.










El titanio (que recibe el nombre de los Titanes, hijos de Urano y Gea de la mitología griega) fue descubierto en 1791 por William Gregor, al analizar un material que había encontrado. 
En 1795, el químico Martín Kalprotz, descubridor del uranio, le dio el nombre de titanio.

Este elemento radioactivo es muy habitual en la naturaleza. 
Las rocas ígneas, los materiales formados por descomposición de rocas ígneas, muchos minerales, principalmente los que tienen hierro y todos los organismos vegetales y animales, contienen titanio.

El titanio se extrae en primer lugar del rutilo (óxido de titanio), abundante en las arenas costeras. Para ello, el titanio debe someterse antes a un proceso de refinado, para prevenir su reacción con sustancias tales como el nitrógeno, el oxígeno y el hidrógeno.








Matthew A. Hunter fue el primero que obtuvo titanio (con una pureza del 99.9%) calentando tetracloruro de titanio (TiCl4) con sodio a 700-800 °C.
El titanio como metal no se empleó hasta 1946 en que William Justin Kroll desarrolló un método para poder producirlo industrialmente, reducciendo el TiCl4 con magnesio. 
Este método, llamado Método de Kroll, se sigue utilizando actualmente. 
En este proceso el metal se debe mantener en una atmósfera de gas inerte, como argón o helio, para impedir la reacción con otros elementos.








"Por el mismo peso que el oro, puedo diseñar una superficie mucho mayor en titanio, que hace el metal ideal para pendientes más largos", dijo Alessia Ansaldi, de Alessia Ansaldi Design, con sede en Milán.
Mattia Cielo, cuya compañía ganadora de un premio y con sede en Vicenza ha estado en el primer plano del diseño de la joyería de titanio en los últimos años, dijo: "El titanio hace posible producir piezas grandes, que serían pesadas si se fabricaran con otros metales".
Cielo agregó: "El titanio representa sobre el 5-10 por ciento de lo que producimos, pero seguramente crecerá pronto hasta cifras de dos dígitos".
El titanio, un metal pesado apto para la joyería, pesa una cuarta parte que el oro y cuesta una fracción del precio del oro y la plata, aunque sus precios se han más que duplicado durante los últimos dos años debido a la falta de disponibilidad de suministros de su principal productor, China.
ALTOS COSTES INDUSTRIALES
El aumento del uso del titanio en joyería es parte de una tendencia global para usar nuevos materiales, parcialmente en respuesta al aumento de los precios de metales preciosos, según diseñadores.
"Hay un interés creciente en nuevos materiales para producir joyas contemporáneas", dijo Barbara Urdenzo, diseñadora basada en Vicenza, en el noreste de Italia, que exhibe sus creaciones en galerías como V&V en Viena y el estudio Marjike en Padua, Italia










En la década de 1950 y 1960 la Unión Soviética lo empleó en usos militares. 
En los EE. UU., el Departamento de Defensa (DOD) entendió la importancia estratégica del metal y durante la guerra fría el gobierno estadounidense lo consideró un material estratégico y las reservas de esponja de titanio fueron mantenidas por el Centro de Reservas Nacional de Defensa, que desapareció en 2005. 

Hoy el mayor productor mundial es el consorcio ruso VSMPO-AVISMA, que supone el 29% de la producción mundial.
En 2006, la Agencia de Defensa estadounidense subvencionó con 5,7 millones de dólares a dos empresas para desarrollar un nuevo proceso de fabricación de polvo de titanio. 
Pues con calor y presión, el polvo de titanio de peso ligero sirve para revestir y fortalecer superficies como armaduras o componentes del sector aeroespacial, el transporte o industrias de tratamiento químico.











Fundición


La fundición de piezas de titanio se realiza cuando se trata de piezas de diseño complejo que hace difícil el forjado o mecanizado de las mismas. 
Hay muchas aplicaciones donde se utilizan piezas fundidas desde piezas muy voluminosas hasta piezas muy pequeñas de aplicaciones biomédicas.








Hay dos métodos principales para la fundición de piezas:

1 - Fundición por moldeo de grafito apisonado, recomendado para la fundición de piezas de gran tamaño por ser el procedimiento más económico porque no hay necesidad de fabricar moldes especiales.

2 - Fundición a la cera perdida, es el método más apropiado para fundir piezas pequeñas y de gran precisión con acabados de alta calidad.

En el desarrollo de las diferentes prótesis óseas y dentales se recurre a la fundición de los componentes en hornos muy sofisticados para obtener una gran precisión y calidad de las piezas fundidas, a partir de los moldes adecuados. 
Debido a la afinidad del titanio líquido por el oxígeno, nitrógeno e hidrógeno, así como la reactividad con los crisoles y moldes metálicos, se requiere que la fusión sea al vacío y en crisoles de grafito.








Las propiedades mecánicas de las piezas de fundición son muy similares a las de las piezas forjadas y del titanio en general. Se funden piezas de hasta 600 kg, tanto de titanio comercial puro como de las diferentes aleaciones.

La verificación de piezas fundidas se realiza mediante líquidos penetrantes, rayos X o ultrasonidos.


Forja




Para la conformación de piezas de titanio por forjado se pueden utilizar las técnicas y herramientas convencionales que se utilizan para el forjado de piezas de acero. 
El forjado en caliente exige controlar rigurosamente la temperatura con la que se trabaja, para obtener un control exacto de la estructura de la pieza y de sus propiedades.
Se pueden forjar piezas de cualquier aleación de titanio con estructura de grado único y con una resistencia y dureza direccionales o localizadas. 
Las modernas máquinas herramientas de mecanizado por Control Numérico está eliminando muchas veces el forjado de piezas cuando se trata de series reducidas porque es más económico realizar un mecanizado de desbaste general de la pieza y un posterior acabado fino que un proceso de forja



david Bielander - necklace 'mamba' - titanium, gold 2012





"La joyería ya no está más atada a los elementos preciosos".

"El titanio tiene propiedades de purificación y limpieza", señaló Urdenzo. "Por eso creé una joya que puedes insertarte en la nariz con titanio".
Cuando se procesa con técnicas de electrólisis, el titanio se puede presentar en una gama de colores atrevidos, desde matices de verde hasta el violeta.
"El titanio ofrece colores bonitos cuando se le procesa en la superficie, colores innovadores, lejos de los tradicionales", dijo Mattia Cielo.
Fabrizio Tridenti, un diseñador de Pescara, en el centro de Italia, dijo: "Con procesos electrolíticos, puedes obtener colores increíbles usando titanio, mientras que con el oro estás reducido al amarillo, el blanco y el rojo".
Uno de los inconvenientes del uso del titanio es que la demanda sigue siendo modesta ya que el metal no es muy conocido como materia prima para la fabricación de joyería, y los costes industriales de su utilización son altos ya que se requiere una maquinaria especial para trabajar con este metal.
"La única dificultad es el coste de procesamiento porque, comparado con el oro o la plata, la maquinaria necesaria es más cara y difícil de encontrar", dijo Natsuko Toyofuko, un diseñador nacido en Tokio que vive en Milán.












La posibilidad de la deformación en caliente si se hace a temperatura superior a la transformación alotrópica que es equivalente a la de los aceros inoxidables, puede presentar en algunos casos superelasticidad.


Soldadura

A la hora de afrontar la soldadura de piezas de titanio hay que tener en cuenta que si se supera la temperatura de fusión, puede sufrir una decoloración porque reacciona fácilmente en contacto con los gases atmosféricos. 

Esta decoloración puede suponer pérdida de ductilidad y de resistencia mecánica. 
Por lo tanto es muy importante que en la soldadura se proteja la zona de soldadura con gases inertes.
También perjudican la soldadura los contaminantes de las superficies a soldar, tales como óxido, polvo, limaduras y virutas, por lo que deben eliminarse por baño de decapado, mecanizado pulido o chorro de arena.









La soldadura debe limpiarse con paño de acetona o cepillo de acero inoxidable o titanio

El titanio de grado 2 y 5 poseen una buena soldabilidad aunque pierden un poco de valor de sus propiedades mecánicas con respecto al metal base.
El equipo de soldadura con arco de gas inerte para titanio (TIG, MIG) es similar a los equipos utilizados para soldar joyería, aunque se requiere una mejor protección del gas inerte.

En caso de piezas críticas donde la protección gaseosa sea difícil puede ser necesario realizar la soldadura en una cámara de soldadura.
Para la verificación de piezas soldadas se puede recurrir a los métodos tradicionales de rayos X, ultrasonidos o líquidos penetrantes.







Los procesos de soldadura que admite el titanio son:

Fricción.
Soldadura con rayo de electrones.
Soldadura por rayo láser.
Soldadura por plasma.
Soldadura por puntos
Soldadura por arco con electrodo consumible o no.
Procesos por fusión, control con atmósfera inerte o en vacío. No fundentes.









Extrusión

Extrusión es en general, la acción de dar forma o moldear una masa haciéndola salir por una abertura especialmente dispuesta.
El titanio y sus aleaciones permiten ser extruidos, pudiendo obtener diversos perfiles tanto para acabados en bruto como para piezas finales. 
La técnica de extrusión es particularmente recomendable para la producción de pieza largas y de sección compleja.


Embutición

La embutición es una técnica para moldear metales en caliente en un sola operación con la acción conjunta de una prensa y el molde o troquel adecuado a la pieza que se quiere fabricar. 
Para facilitar la embutición es necesario que el material tenga una gran elongación a la tracción. 
Que se trate de materiales policristalinos da grano fino a altas temperaturas. 
Esta propiedad la tiene la aleación de titanio de grado 5.







La técnica consiste colocar la pieza a moldear entre las dos mitades del troquel o molde, calentando a la temperatura que permita la mejor plasticidad del material. 
Se insufla argón en la parte superior del molde forzando la lámina de titanio hacia la parte interior del troquel.


Mecanizado

El mecanizado de piezas de titanio en máquinas herramientas normales se realiza en condiciones parecidas a las que se utiliza para mecanizar acero o aleaciones de aluminio, y las condiciones tecnológicas del mecanizado dependerán de la dureza que tenga la aleación de titanio que se mecanice. 
El titanio es más elástico que el acero por lo que las piezas mal sujetas pueden tender a doblarse ante las herramientas de corte. 
Hay que refrigerar el mecanizado con un refrigerante adecuado teniendo en cuenta que el titanio es mal conductor térmico y por tanto difícil de refrigerar, pudiendo deteriorar el filo de corte de las herramientas a consecuencia de las altas temperaturas en la zona de corte.









Fresado químico

Las piezas de titanio permiten el fresado químico de tal manera que se puede conseguir una gran precisión en dicha operación. 
Para esta tarea se utiliza un ataque de ácido de superficie, selectivo y controlado.


Rectificado de precisión

Los rectificados de precisión deben realizarse con muelas abrasivas muy reavivadas, con el mayor diámetro y espesor posible, duras y con gran potencia y velocidades lineales adecuadas. 
Para el rectificado cilíndrico se recomiendan muelas con alúmina y un refrigerante adecuado de chorro de gran caudal que sea muy bien filtrado y cambiarlo a menudo.









Pulvimetalurgia

La pulvimetalurgia o metalurgia de polvos es un proceso de fabricación que, partiendo de polvos finos y tras su compactación para darles una forma determinada (compactado), se calientan en atmósfera controlada (sinterizado) para la obtención de la pieza.

La pulvimetalurgia del titanio se utiliza para la fabricación de piezas complejas de espesores muy pequeños, por ejemplo menores de 1 mm, donde se exijan acabados superficiales muy finos.
Se puede conseguir pulvitanio de base mediante las siguientes técnicas:

Sinterizado compactado en frío
Sinterizado prensado isostático en frío
Prensado isostático en caliente
Prensado en caliente al vacío o en un molde interior









Tratamientos del titanio


Tratamiento termoquímico: nitruración


Artículo principal: Nitruración.
El tratamiento termoquímico de nitruración del titanio puro y de la aleación Ti6Al4V produce una capa de revestimiento lisa y homogénea , con incrementos de la dureza superficial de hasta un 500% respecto al material no tratado.

La capa de nitruro de titanio formada tiene un espesor de 2-3 mm, en tres horas de tratamiento, formada por pequeños granos de nitruros con diámetros del orden de los 50-100 nm. 
El componente principal de la capa es nitruro de titanio (Ti2N)
Este tipo de tratamiento tiene gran utilidad en las aplicaciones biomédicas del titanio y en los componentes de motocicletas y automóviles de competición: bielas, válvulas, etc.








Las piezas a tratar se colocan en una cámara en vacío y son sometidas a una temperatura de 500 °C. 
Se inyecta nitrógeno, que en contacto con iones de titanio, reaccionan para formar nitruro de titanio, presentando al final del proceso un color dorado. Con esta técnica la dureza superficial puede aumentar hasta 2600 HRB. 
Las piezas nitruradas tienen una gran resistencia a la corrosión.





Tratamiento superficial





Como tratamientos superficiales del titanio se pueden citar los siguientes:
Lubricación
Oxidación térmica
Anodización
Electroplaqueado
Ionización








Cuando se produce deslizamiento de superficies de titanio sobre titanio o cualquier otro metal, se manifiesta una gran tendencia a la excoriación, por lo que se requiere en esos casos lubricar las superficies de contacto con lubricantes de película seca a base de disulfuro de molibdeno, grafito o similares. 
Donde más se aplica este tipo de lubricación es en tornillos y pernos roscados.
Un método de mejorar las propiedades superficiales del titanio, concretamente la mejora de la resistencia a la corrosión, es cuando se somete el titanio a un tratamiento superficial de oxidación que, además, puede originar una variedad de colores muy atractiva que amplía las posibilidades del titanio en el sector de la joyería y de la decoración. 
Existen distintas técnicas para llevar a cabo la oxidación superficial del titanio para producir su coloración, como son el tratamiento térmico, el procesado con plasma o la oxidación electrolítica.








Ya existe una alternativa a los métodos tradicionales de oxidación que consiste en que el tratamiento superficial se realice con láser. 
Esta técnica presenta una gran resolución espacial, rapidez de procesado y ausencia de contacto material con la pieza a tratar. 
Además, la posibilidad de irradiar zonas de difícil acceso y la versatilidad de los sistemas de marcado proporcionan al láser una gran aplicabilidad en la coloración del titanio. 
El proceso de láser también puede ser empleado posteriormente al proceso de anodizado para escribir, grabar y marcar.








El proceso de anodización es una técnica que se utiliza para aumentar el grosor de la capa de óxido y constituye una solución eficaz y poco costosa para piezas que no estén sometidas a un desgaste continuo. Si durante la anodización se depositan polímeros de bajo coeficiente de rozamiento se aumenta la dureza superficial de la pieza.

El tratamiento superficial de ionización se realiza en frío y consiste en acelerar en vacío iones de nitrógeno y hacerlos impactar contra la superficie tratada. 







Esta técnica da muy buenos resultados en el tratamiento de engranajes y tornillería.











Qué es mejor

Nadie más que tú puede decir que metal se ajusta de la mejor manera. 
Todo se reduce a lo que te atrae y se adapte a tu estilo de vida. 
Aunque los costos de la plata son más altos, los joyeros pueden trabajar con esta de mejor manera que con el titanio para ajustar el tamaño debido a los cambios de peso o adiciones a los anillos.







Los de titanio, sin embargo, cuestan mucho menos y es más adecuado para un estilo de vida activo debido a su durabilidad. 
El factor más importante, sin embargo, es que te vayas satisfecho y confiado con tu nueva pieza de joyería.







Fernando Gatto
Kaia joyas Uruguay


2 comentarios:

  1. Preciosas todas las colecciones que has subido, un diseño diferente y muy atractivo, me han encantado

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