Latones y zamak para componentes en contacto con el agua potable (página 2)

En definitiva las normas respecto a
estos artículos, aunque preferenciando para su
fabricación los bronces y los latones, no excluyen en
absoluto la utilización de ningún otro material,
por lo que los proyectistas y diseñadores disponen de un
extenso campo de posibilidades en lo que afecta a los materiales a
emplear con las limitaciones que imponen los procesos
industriales y las inherentes a los costes, pudiéndose
utilizar, además de la extensa gama de las citadas
aleaciones de
cobre para
fundir por gravedad o por baja presión,
los plásticos,
aceros inoxidables, etc. No obstante en la práctica la
aleación mas utilizada es el latón sobre el que me
extenderé en las próximas líneas

Mucho mas amplio todavía es el criterio de las
normas para aquellos otros elementos y componentes que no
permanecen en contacto con el flujo del agua potable,
ni estén sometidos a esfuerzos derivados de la
presión en la red de distribución, como pueden ser, por ejemplo,
en los casos de las griferías y válvulas
domesticas, los dispositivos de maniobra y piezas de
accionamiento (crucetas, manecillas, tiradores, pomos, etc.)
donde la gama de materiales que se pueden utilizar es enorme ya
que las restricciones se limitan a la resistencia a la
torsión
y que la temperatura de
la superficie, en las condiciones fijadas en la norma, no exceda
de los 45 ºC (excluido el inversor), aunque al margen de la
literalidad de la norma y habida cuenta de su empleo, es
obvio que en estos componentes también deben contemplarse
aspectos como la ausencia de porosidad, riesgos de
corrosión en el contacto entre metales,
imputrescibilidad, ausencia de tensiones internas, etc. o los
materiales frágiles cuya fractura sea cortante (entre
otros la porcelana, gres, vidrio, piedras
semipreciosas, etc.)

Para estas últimos componentes se ha generalizado
desde los años 80 la aleación de cinc "zamak",
aplicada con éxito
para fabricar muchos otros productos
permitiendo, por una parte, obtener formas y geometrías no
posibles con otros materiales a excepción de los
plásticos, y por otra conseguir notables mejoras de
acabado superficial debido a su estabilidad dimensional y a la
tersura obtenible en las superficies, suprimiendo procesos de
limado y pulido que fatalmente introducen, en las piezas fundidas
de latón y bronce y en menor proporción en las
prensadas, variaciones poco controlables de las formas
originalmente proyectadas (especialmente en aristas y curvas de
pequeño radio). No
obstante hay que tener en cuenta que las normas especifican que
los materiales que no tengan suficiente resistencia a la
corrosión, como es el caso de algunos metales, deben
protegerse adecuadamente del agua que
circule por su interior y frente a la humedad y agresividad medio
ambiental. Esta protección se obtiene bien con
recubrimientos orgánicos (pinturas, barnices, lacas y
esmaltes) o bien mediante recubrimientos electrolíticos
que, en los latones son generalmente de níquel y cromo y
en el caso del zamak suelen ser de
cobre-níquel-cromo.

En los plásticos, no afectados por problemas de
corrosión, es la escasa dureza, baja resistencia a la
abrasión, su vulnerabilidad frente a ciertos disolventes
comunes y la estética los que aconsejan, según
los casos, la aplicación de ciertos recubrimientos
orgánicos o bien electrolíticos. Tampoco debe
olvidarse la posibilidad que tiene el zamak, al igual que los
restantes metales y algunos plásticos, de incorporar los
recubrimientos tribológicos de PVD (Physical Vapour
Deposition), de CVD (Chemical Vapour Deposition) o de PECVD
(Plasma Enhaced Chemical Vapour Deposition) o los mas recientes a
base de aleaciones de níquel y tungsteno, que en
determinados casos están substituyendo o
substituirán a los recubrimientos electrolíticos a
base de níquel y cromo que, entre otras particularidades
no afectan al medio ambiente
ni a la salud

Figura 2. Denominaciones de los
latones con plomo según distintas normas

Un aspecto poco conocido del proceso de
corrosión que afecta a los elementos metálicos
presentes en una red de
distribución de agua potable, es la valoración del
tipo y la cantidad de sustancia que se solubiliza. Habitualmente
el problema es analizado con la óptica
de limitar los daños a los dispositivos y conducciones,
habiéndose prestado poca atención a las repercusiones que tal
proceso tiene sobre la calidad del agua
distribuida, sin embargo actualmente, como vamos a ver, este
aspecto está adquiriendo relevancia analizándose
aspectos hasta hace poco descuidados, entre ellos el incremento
de las concentraciones de metales ocasionado por la
corrosión electroquímica y mecánica y que hoy por ejemplo están
limitados a 2 mg/l para el Cu, a 50 ?g/l para el Cr, 20 ?g/l para
el Ni, 200 ?g/l para el Fe, 200 ?g/l para el Al y a 25 ?g/l para
el Pb (que a partir del 2015 deberá ser de 10
?g/l)

Latones

El latón es una aleación de Cu y Zn. Sus
propiedades mecánicas varían enormemente en
función
de su composición y la forma de trabajo.
Existen alrededor de 70 aleaciones distintas de latón,
cada una con características
específicas.

2.1.- DESIGNACION

La designación del cobre y las aleaciones de
cobre forman parte del "Unified Numbering System" (UNS) para
metales y aleaciones, normalizado por "American Society for
Testing and Materials" (ASTM) y la "Society of Automotive
Engineers" (SAE). Pero el sistema de
denominación más antiguo es el desarrollado por
"Copper Development Association" (CDA), actualmente
todavía utilizado.

Sistema UNS:

El cobre y las aleaciones de cobre se designan por 5
dígitos numéricos precedidos de la letra "C". En
realidad este sistema añade dos dígitos a la
designación de CDA. Por ejemplo el latón libre de
mecanizado en CDA se denomina con el número: 360, y en
sistema UNS: C36000.

El sistema UNS clasifica el cobre en dos grandes
grupos.
Aleaciones para forja, denominadas entre C10000 y C79999, y
aleaciones para colada denominadas entre C80000 y C99999. En los
dos casos se clasifican en familias como: cobres, aleaciones de
alto contenido en cobre, latones, bronces, cupro-níqueles
y níquel-plata. Las aleaciones que no se encuentran en
estos casos se clasifican como "otras aleaciones de cobre-cinc"
en aleaciones para forja y "aleaciones especiales" en aleaciones
para colada

Figura 3. Tipos, composiciones y
aplicaciones de los latones ternarios

Sistema ISO:

La
Organización Internacional de Normalización (ISO) describe el sistema
composicional en ISO 1190 Part1. Se basa en los símbolos de los elementos de
aleación puestos en orden decreciente del porcentaje. Por
ejemplo: CuZn39

Sistema CEN:

El sistema ISO es difícil de manejar cuando se
tratan de aleaciones complejas, por eso en Europa se ha
formulado un nuevo sistema de numeración, por el
"Comité Européen de Normalisation" (CEN). El CEN/TC
132 describe un sistema de seis dígitos
alfa-numéricos. La primera letra es: "C", que indica
aleación de cobre. La segunda letra indica el estado del
material: "W" para material de forja, "C" para colada, "B" en
forma de lingotes y "M" para aleación madre. Los tres
números siguientes se usan para identificar el material,
el rango va de 001 a 999, y finalmente la última letra se
usa para identificar la clasificación individual del
grupo.

2.2.- PROPIEDADES

En general, poseen las propiedades esenciales del cobre
(dúctiles, maleables, buenos conductores, etc.), pero con
un menor coste, mayor facilidad para ser trabajados y algo
más de resistencia mecánica. Su color
varía entre un gris oscuro hasta un amarillo a medida que
disminuye el contenido en cinc. La película superficial
sobre el latón en agua potable está compuesta
mayoritariamente por Cu2O y por oxohidroxidos de Zn siendo
difícilmente reducible. Tienen excelente resistencia a la
corrosión, siendo económicamente la primera
opción para muchas aplicaciones. Con la exposición
al aire libre se
puede crear una fina película protectora no muy
estética de carbonato cúprico. En ambiente
salino hay que procurar escoger aleaciones con adiciones de
estaño
(admiralty brasses) y en los latones con un contenido en cinc
superior al 15%, debe contemplarse la producción de un proceso de
descinficación, por eso se adiciona pequeñas
cantidades de arsénico a las aleaciones alfa para ser
más resistente a este tipo de corrosión.

Las conductividades eléctrica y térmica
son propiedades secundarias, siendo el objetivo
principal de las aleaciones de cobre conseguir buenas propiedades
mecánicas, facilidad de conformación, tanto por
forja como por moldeo, y alta resistencia a la corrosión.
Esta última propiedad
quizás sea la más importante, puesto que, al igual
que los aceros inoxidables especiales, el cobre es el
único metal apto para ambientes agresivos con un costo
considerablemente más bajo que el de los aceros. Estas
aleaciones poseen un contenido en cinc máximo de 50%, pues
a porcentajes superiores las aleaciones resultantes son muy
frágiles; también el peso específico depende
del porcentaje de aleación así como las
demás propiedades físicas entre ellas las
mecánicas en las que además influye el proceso que
se haya utilizado en ellos, así por ejemplo los deformados
en frío, igual que ocurre con el cobre, son mucho mas
resistentes que los latones recocidos.

El latón es menos resistente que el cobre a la
acción
de los agentes atmosféricos, pero resiste perfectamente
el agua y el
vapor recalentado, sobre todo el latón con constituyente
"?", así como bastante bien la acción del agua del
mar, sin embargo resiste mal la acción de los ácidos
sulfúrico y clorhídrico.

2.3.- CLASIFICACIONES

Estas aleaciones se dividen, al igual que los bronces,
en ordinarios (binarios) y en aleados. Los ordinarios son los
formados únicamente por cobre y cinc, y pueden dividirse
en dos grupos: latones para moldeo y latones para forja. Los
latones para moldeo requieren de pequeñas cantidades de
otros elementos que faciliten su moldeabilidad. Por su parte, los
latones para forja se dividen a su vez en latones rojos,
utilizados en joyería y decoración y en la
fabricación de tubos flexibles, y en latones amarillos
empleados para la fabricación de muelles y
resortes.

Los latones aleados son actualmente en Europa los
materiales base para la fabricación de los cuerpos
fundidos y estampados (prensados) de muchos de los dispositivos y
componentes de las redes de agua potable y
entre ellos de las griferías y válvulas domesticas
e industriales, utilizándose también para piezas de
decoletaje y micromecánica, siendo habitualmente
empleados, entre la amplia gama existente, las aleaciones de 35 %
a 42 % de cinc, es decir de latones "(+?" (ver diagrama de
fases Cu-Zn de la figura 4), en los que se consideran buenas las
impurezas que benefician las propiedades mecánicas
(aluminio,
estaño, el hierro y el
níquel) o favorecen la resistencia a la corrosión
como el aluminio, el estaño y el níquel, siendo por
el contrario perjudiciales el antimonio el arsénico,
azufre, bismuto, cadmio, fósforo, magnesio y silicio. La
influencia de estos elementos depende esencialmente de los
porcentajes en la aleación y de la presencia de otros
elementos con los que interactúan modificando su
influencia. Su peso especifico es del orden de 8,3 y la dureza
Brinell viene a estar comprendida entre 82 y 65 (a mayor
porcentaje de cobre mayor dureza, aunque a partir del 75 % de
cobre la dureza vuelve a disminuir). Este material no es
inyectable con lo que no son obtenibles o fácilmente
ejecutables determinados diseños y formas que en el caso
de los órganos de maniobra diferencian en gran forma a
fabricantes y modelos. En el
caso de estas piezas específicas son dos las
jerarquías de materiales particularmente adecuados para
hacer piezas por inyección: por una parte la extensa gama
de los plásticos técnicos y composites y por otra,
entre los metales, las aleaciones de cinc-aluminio
(zamak).

2.4.- LATONES BINARIOS Y ALEADOS

Diferenciaremos, como hemos dicho, entre los latones
ordinarios o binarios constituidos por cobre y cinc y los aleados
o ternarios en los que además esta presente un tercer
elemento característico de la aleación.

Considerando el latón binario, en el diagrama de
fase Cu-Zn (ver Figura 4) están presentes las siguientes
fases principales:

Solución sólido "?" de cinc en el cobre de
carácter metálico, que cristaliza en
el sistema cúbico centrado en las caras. Es
maleable.

Solución sólida "?" de cinc en el cobre de
carácter metálico, que cristaliza en el sistema
cúbico centrado. Es maleable, pero más duro que la
"?"

La fase "?", de carácter no metálico,
posee una estructura de
cristales gigantes multiatómicos formados por 52
átomos. Este constituyente es frágil y muy
duro.

Figura 4. Diagrama de fases
Cu-Zn

Los latones industriales con porcentajes de cinc
inferiores al 40 % presentan las propiedades esenciales del
cobre, con un precio
inferior y una mayor facilidad para su trabajo, puesto que el
cinc aumenta su fusibilidad, su facilidad de moldeo y su
resistencia mecánica.

Las aleaciones de porcentajes de cinc comprendido entre
0 y 33 % aproximadamente son monofásicos,
denominándose también como latones de trabajo en
frío, iniciando su solidificación al descender su
temperatura de la línea de líquido, con la
formación de cristales "?" hasta que, al llegar a la
línea de sólido, toda la aleación queda
solidificada en forma de solución "?", no habiendo
variación de la fase "?" a partir de estas
temperaturas.

Las de porcentaje de cinc comprendidas entre el 33 y el
37 % aproximadamente al descender su temperatura a los 902
ºC se produce una reacción entre el líquido y
los cristales "?", formándose cristales "?", cuya
presencia es deseable cuando se buscan buenas propiedades para el
mecanizado, quedando finalmente la aleación duplex de
constitución "?+?". Estos latones tiene una
excelente comportamiento
en frío (embutición y estampación) y buena
en caliente.

Las de porcentaje de cinc comprendidas entre el 37 y el
57 % aproximadamente, indican la solidificación con la
formación de cristales "?"; pero al descender la
temperatura, una parte de ellos se van transformando en "?",
quedando finalmente constituidas, en las aleaciones de
porcentajes comprendidos entre el 35 al 45.7 % de cinc, por
cristales "?+?", trabajándose fácilmente en
caliente. Al seguir enfriando estas aleaciones hasta la
temperatura de 454 ºC, se observa que la fase "?" se
transforma en la fase "?´" que se diferencia de la anterior
en que tiene todos los átomos colocados ordenadamente en
la estructura atómica de los átomos del disolvente
frente a los "?" que los tiene colocados
desordenadamente.

En las aleaciones de mas del 50 % de cinc, se forma el
constituyente "?" que es muy duro y frágil, por lo que
estas aleaciones no tienen interés
desde el punto de vista industrial. Todas estas particularidades
deben ser tenidas en cuenta para comprender el fundamento de los
tratamientos térmicos de los latones que están
basados en las transformaciones que experimentan los
contribuyentes citados en los calentamientos y
enfriamientos.

De una forma simplista los latones comunes
también pueden dividirse en dos grupos: latones para
fundir, que contienen pequeños porcentajes de otros
elementos para facilitar su fusibilidad y moldeabilidad, y los
latones de forja, que a su vez se suelen clasificar
técnicamente en otras dos clases, según el
principal constituyente que los forma : Latones "?" y latones
"?+?". Para la obtención de piezas coladas por gravedad o
procedentes de barra por estampado en caliente o por decoletaje,
se parte de latones bifásicos (?+ÃY) al plomo, ya
que el latón en fase ? resulta frágil y no se puede
colar por gravedad ni mecanizar en frío.

En el caso de que se parta de tocho sufre una etapa de
laminación o extrusión hasta obtener un producto en
forma de barra o redondo, en función de la
aplicación posterior. Sobre esta barra o producto
semiacabado se pueden realizar procesos de mecanizado por
arranque de viruta, procesos de estampación en caliente o
procesos por deformación en frío. Cualquiera de
estos tres procesos puede ser necesario para obtener el producto
final terminado y en función de la geometría
final del componente que se quiera obtener, se puede aplicar un
proceso u otro.

2.5.- COEFICIENTE DE GUILLET

La importancia de las impurezas no son siempre "si o no"
dependiendo mas bien, como he indicado, de los porcentajes en la
aleación y de la presencia de otros elementos que
modifiquen su influencia. Por ejemplo, el arsénico en
proporciones inferiores al 0.1 y 0.02 % favorece la
corrosión sin embargo, en mayores proporciones impide el
descinficado del latón y por lo tanto contribuye a evitar
la corrosión.

• El manganeso y el estaño
  aumentan la resistencia a la corrosión;

• El azufre colabora junto al plomo en
  fracturar las virutas durante la
  mecanización;

• El hierro aumenta la carga de
  rotura;

• El aluminio aumenta la resistencia a la
  corrosión y a la abrasión;

• El antimonio y el arsénico
  inhiben la descinficación.

• El níquel mejora las
  características mecánicas y la resistencia a la
  corrosión;

• El silicio sirve para disociar y
  favorecer la creación de la fase ÃY.

Por su interés recalcamos que el azufre y el
plomo mejoran la aptitud para el mecanizado, y que tanto el uno
como el otro tienen muy baja solubilidad en el cobre,
separándose como plomo, en el primer caso, o como Cu2S, en
el segundo.

El valor de los
diversos elementos sobre las propiedades de las fases presentes o
la modificación de las proporciones entre las fases de la
aleación puede ser estudiada a través del
coeficiente de Guillet que nos dice que todas las adiciones
hechas a los latones binarios pueden evaluarse en un "equivalente
en Zn" pasándose así a un porcentaje equivalente
(ficticio) de cinc (Cu %):

donde:

x es el porcentaje del elemento de
aleación

k es el coeficiente de equivalencia en
Zn.

Algunos coeficientes k son los
siguientes:

Ni = -1.2, Co = -1, Pb = 0, Mn = 0.5,
Cd = 0.7, Fe =
0.9, Sn = 2, Al = 6, Si = 10

De esta fórmula resulta que los elementos con k
< 1 aumentan la proporción de fase ?, mejorando la
maleabilidad en frío, en cambio, aquellos con k > 1
aumentan la proporción de ?´, mejorando la aptitud
al conformado en caliente.

2.6.- DESCINFICACION

Como he indicado, las piezas y accesorios fabricados con
latones con un contenido en cinc superior al 15%, tienen cierto
grado de predisposición a la corrosión selectiva o
descinficación, que consiste en la disolución de la
aleación produciéndose una precipitación de
cobre y de óxido de cobre, mientras el cinc es eliminado
disuelto en el electrolito, formándose con ello una
estructura esponjosa y sin resistencia. Ocurre en agua aireada
que contiene dióxido de carbono y
cloruros, habiéndose comprobado que con contenidos de este
último del orden de 80 mg/l. se inician ya los
fenómenos de corrosión local, agravándose al
decrecer el pH, aumentar
la temperatura. Además la presencia de partículas
de cobre junto al latón tiene también un efecto
agresivo, mientras que por el contrario la presencia de
partículas de hierro o acero puede
mitigar o bloquear la descinficación del latón. Las
instalaciones de fontanería efectuadas con tubería
de acero galvanizado tienen menos problemas en cuanto a la
descinficación de los latones, mientras que por el
contrario las instalaciones con tubería de cobre pueden
aumentar este tipo de problemas en los dispositivos y
griferías convencionales.

Para este proceso que comienza con un cambio en la
composición local se han propuesto dos mecanismos (figura
5):

a) El Zn se disuelve y deja una estructura
frágil y porosa de Cu.

b) Tanto el Zn como el Cu se disuelven y el
Cu se redeposita como una capa porosa.

Figura 5. Esquema de las reacciones
durante el inicio de la descinficación

El proceso principal es el b) a juzgar por
las velocidades de corrosión observadas; el caso a)
implicaría la difusión de Zn en el sólido,
que debe ser bastante lenta.

En el caso de un latón "?", constituido por una
sola fase, que contiene un 70 % de cobre y un 30 % de cinc, la
aleación se despoja gradualmente del cinc y ya que el
ataque progresa en profundidad, siendo probable que el mecanismo
incluya la disolución de la aleación y la posterior
redeposición del cobre. Tan pronto como se disuelve alguno
de los átomos superficiales de cinc, los átomos
restantes de cobre proporcionan una eficaz superficie
catódica que estimula el ataque del latón. El
fenómeno produce una "esponja" de cobre sobre la
superficie, que puede ser fácilmente desprendida por no
tener prácticamente ninguna resistencia mecánica.
Los tubos de latón pueden deteriorarse rápidamente
al fluir por ellos medios
acuosos, particularmente agua de mar. Este inconveniente se evita
en gran parte con los latones de una sola fase con la
adición de pequeñas cantidades de arsénico
(0.02-0.06 %).

En la descinficación siempre es atacado en primer
lugar el latón ÃY, mientras se elimina el cinc a
través del agua, produciéndose una
separación del cobre esponjoso, siendo posteriormente
atacados también algunos componentes ?, de manera que en
los puntos de corrosión sólo queda una esponja de
cobre sin resistencia alguna a los esfuerzos
mecánicos.

Con porcentajes de Cu muy bajos la fase ÃY es muy
abundante y por lo tanto la resistencia a la
descinficación será baja. Con porcentajes de Cu muy
altos, la fase ÃY puede ser baja, pero en tal caso la
solidificación comienza con dentritas ? primarias, con lo
cual toda la fase ÃY se localiza entre las dentritas ? en
bandas continuas, formando una red tridimensional donde la
descinficación puede producirse a pesar de la
pequeña cantidad total de fase ÃY existente en la
microestructura. La resistencia a la descinficación es
buena si la fase ? es inhibida mediante arsénico (u otro
inhibidor) y la fase ÃY se distribuye de forma no continua
entre la fase ?.

En los latones de dos fases, la fase "?", que es la mas
rica en cinc, esta expuesta a sufrir la descinficación aun
cuando se haya añadido arsénico. El ataque por
choque sucede en el interior de los tubos de condensadores
marinos que contienen fluidos en movimiento.
Aparece dondequiera que grandes burbujas en el agua turbulenta
estallan sobre la superficie del tubo y produce extensas
picaduras en forma de herradura. Es considerable la
despolarización de las reacciones anódica y
catódica en los puntos de choque de las burbujas, puesto
que estas alejan los productos de la corrosión y hacen que
exista un abundante suministro de oxigeno. El
martilleo de la película de oxido por un chorro constante
de burbujas incrementa asimismo el ataque.

En el caso de las válvulas y griferías
simples y mezcladoras bimando con sistema de apertura y cierre
tradicional (asiento y soleta de compresión) (2), se ha
tratado de substituir, sin resultado satisfactorio, el asiento de
latón, que es la parte mas sensible por efecto de la
velocidad y
turbulencia del agua, por otros materiales tales como resinas y
composites, así como por latones cromados, aceros
inoxidables. Las formas de actuar para evitar o reducir este
fenómeno son varias y abarcan desde el diseño
adecuado de la geometría y perfil de los asientos para
evitar las turbulencias locales y la utilización de
latones resistentes a la descinficación tales
como:

• Latón rojo bajo en zinc: <15% de Zn:
inmune a la corrosión ya que se trata de latón en
fase ??pura. Sin embargo este tipo de latón es
frágil, no pudiéndose colar por gravedad ni
mecanizar en frío.

• Latón a+ÃY:
adición de Sn ? resistencia buena a ambientes marinos, la
corrosión de la fase ÃY, rica en Zn no puede
evitarse.

• Latón a (Cu-28Zn-1Sn): la
corrosión se inhibe por pequeñas adiciones de P,
As, Sb.

Vemos en estos dos últimos casos como se mejora
la resistencia añadiendo a la aleación
pequeñas cantidades de inhibidores, entre ellos el
arsénico pero también se pueden utilizar antimonio
y el fósforo (una buena aleación experimentada ha
sido Cu + Ni = 62 % y Sb = 0.05 %), cada uno con un conjunto de
ventajas pero también de inconvenientes de la que no es la
menor el precio.

En el caso de que las válvulas de apertura,
cierre y regulación de caudal estén constituidas
por cerámicas técnicas
(alúmina
sinterizada) el problema queda totalmente resuelto. Este es el
caso de las griferías monomando de cartucho
cerámico y las griferías bimando con monturas
cerámicas en las que en mas de 20 años que se
vienen aplicando no se han producido deficiencias funcionales
significativas (perdidas de agua) por fenómenos de
corrosión (incluida la descinficación) incluso en
las condiciones extremas de aguas altamente agresivas (TH menor
de 8 ºF) y corrosivas (cloruros del orden 700
mg/l).

Para la obtención de piezas coladas por gravedad
o procedentes del estampado en caliente de barra o por
decoletaje, se parte como hemos dicho de latones bifásicos
(?+ÃY) al plomo.

Figura 6. Nivel de maquinabilidad de
los latones según contenido de
plomo

La estampación en caliente consiste en dar forma
a un taco de metal llevado previamente a una temperatura adecuada
y deformado plásticamente entre dos matrices en
las que se ha realizado en huecograbado el molde de la pieza
deseada. El metal de partida es, en origen, una barra de
sección redonda u otro perfil, cortado de modo que tenga
el volumen exacto de
la pieza en el caso de la matriz
cerrada, o añadiéndole un excedente para crear una
rebaba, en el caso de la abierta. Este exceso de metal asegura el
relleno completo de todos los detalles del molde y tiene en
cuenta la dificultad de obtener con exactitud pesos constantes en
los tacos de partida. La estampación en caliente se
realiza a una temperatura muy superior a la temperatura de
recristalización, por fluidez viscosa del metal. Esta
transformación permite deformaciones muy importantes del
metal sin endurecimiento apreciable; afina el grano de partida,
resultando una estructura metálica densa y de grano fino
(libre de porosidad) en la pieza obtenida mejorando sus
características mecánicas. Estas beneficiosas
características aportadas por el proceso de
estampación en caliente se combinan con las cualidades
inherentes del cobre y sus aleaciones

Figura 7. Imagen SEM del
latón con plomo

2.7.- LATONES AL PLOMO

La mayoría de los productos de latón
fundidos o estampados en caliente necesitan ser fácilmente
maquinables lo que se consigue con la adición en latones
alfabeta de plomo (1 a 3 %). En este caso, el rango de
maquinabilidad de los latones se juzga a partir del latón
de fácil mecanizado "free-machining brass" (CW614N). Este
latón tiene el 100% de maquinabilidad frente a 30 o 40
para los latones sin plomo. Esta propiedad disminuye directamente
los costes al tener alta velocidad y bajo consumo de
herramienta. Las tolerancias se mantienen durante la
producción y el acabado superficial es excelente. De hecho
desde el punto de vista de la maquinabilidad, los latones con
plomo están a la cabeza de todas las demás
aleaciones. La solubilidad del plomo en los latones, muy
débil a alta temperatura (0.2 a 0.7 % a 750 ºC en el
Cu-Zn40, es prácticamente nula en frío
(máximo 0.01 %), segregándose en los intersticios
del grano como partículas discretas o inclusiones
esféricas que provocan la fragmentación de las
virutas de torneado que saltan de la herramienta actuando como
rompevirutas durante el maquinado, interviniendo también,
debido a su bajo punto de fusión,
como lubrificante, disminuyendo así el coeficiente de
fricción entre la pieza y la herramienta,
reduciéndose el desgaste del utillaje de corte con un
calentamiento menor (aumenta la vida en servicio) y la
consiguiente mejora de la calidad y de la velocidad del proceso
de mecanizado, aunque puede dar lugar al agrietamiento en
el trabajo en
caliente por corrosión intergranular o
tensocorrosión (particularmente en los latones que
contienen entre de 20 a 40 % de cinc) y a la corrosión por
descinficación.

La influencia del plomo o de impurezas de bajo punto de
fusión, como el bismuto, depende de la estructura del
metal a la temperatura de trabajo. En los latones de fase ?
(>63,5% de cobre), cuando se trabaja en caliente, es
determinante y está limitada a contenidos menores del
0,01% de Pb, pues a esas temperaturas el plomo estaría en
forma de partículas fundidas dando lugar a fisuras
intergranulares características. Esto no ocurre en los
latones bifásicos porque el plomo es soluble en la fase
beta hasta aproximadamente un 2%.

En la figura 6 se representa la facilidad de mecanizado
en función del contenido en plomo en porcentaje de peso
considerando la maquinabilidad relativa igual a 100 para el
latón mecanizado con un 3,2 % de plomo. El plomo es
insoluble en las fases a y ÃY, pero está en forma
de finas partículas esféricas (menos de 5 µm)
y distribuidas en forma discontinua y dispersa,
presentándose en las micrografías ópticas en
forma de esferas oscuras y esferas brillantes en la microscopia
electrónica de barrido (SEM). El plomo
precipita en las primitivas regiones interdendríticas
concentrándose básicamente en la fase ÃY" y
en los límites de
la fase a. En las imágenes
de SEM se observan las mismas partículas esféricas
(0,7-4,0 µm) de tonalidad clara y brillante (figura 7). En
el pulido de las probetas las partículas de plomo se
desprenden y dejan, en su lugar, un poro de tono más
oscuro.

En la mencionada corrosión intergranular las
grietas aparecen en los objetos que se han fabricado con material
sano y siguiendo todas las especificaciones proyectadas,
pudiéndose presentar el trastorno con el tiempo estando
las piezas en servicio o antes de ello. El fenómeno se
combate, cuando procede, con un recocido de eliminación de
tensiones de 0,5 a 2 horas a una temperatura de 250 ºC.-300
ºC., recocido que no modifica de manera apreciable las
características mecánicas conferidas por la forja.
Este tratamiento en horno evita la fisuración de los tubos
y conductos de pequeño diámetro utilizados por
ejemplo para alimentar tanques o griferías. El tratamiento
térmico de recocido para evitar la descinficación
se efectúa a una temperatura próxima a 600ºC
(dependiente de la composición) durante un tiempo no
superior a 4h, de acuerdo con el Standard Europeo BS EN ISO 6509
manteniendo una isotérmica de ± 5 ºC durante
todo el tratamiento térmico. Tras el tratamiento
térmico de maduración es conveniente, sobretodo si
las piezas están mecanizadas, aplicar un segundo
tratamiento para relajar tensiones superficiales a una
temperatura próxima a los 300ºC. Este procedimiento es
muy habitual en países del norte de Europa así como
también en Australia, Nueva Zelanda o Singapur, y lleva
utilizándose desde hace ya décadas, con unos
excelentes resultados a largo plazo

La barra de aleación Cu-Zn utilizada en la
fabricación de componentes de grifería y
valvulería debe resistir el ensayo de
inmersión en una disolución de nitrato de mercurio,
según Norma UNE 37148, 24 horas, como mínimo, no
debiendo después de la inmersión constatarse
ninguna grieta o fisura tanto en la parte sumergida como en el
resto.

La composición del material constituyente de los
cuerpos de la mayoría de los dispositivos de la red de
distribución del agua potable y entre ellos los de los
grifos y válvulas suele ser latón del tipo CuZn40,
designación europea CuZn40Pb2, código
CW617N, cuyo equivalente en U.S.A. es el C37710 y en lo que
afecta a las piezas procedentes de barra, la aleación
frecuentemente utilizada se corresponde con la Norma EN
12164/5/6/7, código CW614N (Cu Zn 39 Pb 3), cuyo
equivalente en U.S.A. es C38500

2.8.- El PLOMO EN EL AGUA POTABLE. NORMATIVAS

La creciente preocupación sobre el medio ambiente
y las exigencias de calidad del agua potable han hecho aumentar
la inquietud por los elevados niveles de plomo existentes en el
agua de las redes de distribución y, en particular la
provocada por la acción contaminante de los dispositivos
de medición, control e
interceptación como válvulas, grifos
domésticos y accesorios para instalaciones fabricados con
latones y bronces al plomo. La migración
del plomo de ambas aleaciones, que son los materiales más
utilizados para su fabricación se viene estudiando desde
principios de
los 80 y la mitad de los 90, apareciendo en la legislación
de los Estados Unidos y
Canadá, limitando los niveles de esta contaminación.

La promulgación en 1991 en Estados Unidos de la
Lead and Copper Rule (Ley para el plomo
y el cobre) en la que eran fijados por primera vez en la historia los limites para el
plomo y el cobre, en los grifos ejerció un efecto domino
que a lo largo de una decena de años llevo a los gobiernos
de los países mas desarrollados a dotarse de nuevas
normativas para el agua potable en las que el problema de la
corrosión de las conducciones era especialmente tenido en
cuenta en evidente ruptura con respecto al pasado. Por primera
fueron determinantes, al establecer las características de
calidad del agua potable todas las vicisitudes que se producen
durante su transcurrir en el interior de las conducciones a lo
largo de la red, adquiriendo importancia aspectos hasta entonces
descuidados estando entre ellos el incremento de las
concentraciones de metales procedentes de la corrosión
electroquímica y mecánica de las tuberías
centrándose en aquéllos que son comúnmente
empleado en su fabricación y en la de los dispositivos
intercalados en la red de distribución incluidos en las
soldaduras, entre los que se encuentran el cromo, hierro,
níquel, cobre, cinc, cadmio, estaño y
plomo.

Según la Organización Mundial de la Salud, el plomo es un
contaminante que se acumula en el cuerpo y manifiesta su
toxicidad ya en concentraciones mínimas de 80-100
microgramos por litro de sangre. Puede
pasar a la placenta y por lo tanto ser transmitido por la madre
al hijo. Se acumula después de la ingestión en los
tejidos
blandos, tales como los riñones, hígado y
médula ósea, persistiendo en los tejidos de los
adultos durante un tiempo de vida biológico no inferior a
los 40 días, que pasan a ser de 30÷40
años si el plomo se ha fijado en los huesos. Puede
impedir la biosíntesis de la hemoglobina, provoca
daños al sistema nervioso
y a los riñones, disminuyendo la fertilidad masculina,
compromete el desarrollo
físico y psicológico de los niños y
provoca alteraciones mentales. Según los estudios
realizados por la International Agency for Research on Cancer (IARC) es
sospechoso de ser cancerigeno.

En realidad la situación actual de los
reglamentos sobre el agua potable son el resultado de los
estudios e intervenciones iniciadas por la OMS y la
Norteamericana Environment Protection Agency (EPA), habiendo
desempeñado los norteamericanos un papel clave tanto en el
ámbito de la legislación sobre la contaminación del agua potable como en los
reglamentos y normas para la evaluación
y conformidad de dispositivos y materiales destinados al contacto
con el agua de consumo, con una atención creciente a la
protección de la salud humana. En el campo de los metales
y dispositivos metálicos en contacto con el agua potable
que se han tenido en cuenta son el plomo, cinc, cobre,
níquel, cromo y cadmio, y en lo que afecta al plomo
lideró la aplicación y desarrollo de las pautas que
recomendaba la OMS en 1963 procediendo a una primera
reducción del valor limite de 100 ?g/l existente en 1958 a
50 ?g/l volviendo de nuevo a los 100 ?g/l en 1971, valor
utilizado en muchos países sin efectos aparentes de
toxicidad. Nuevos estudios e investigaciones
sobre los efectos del plomo determinaron que se volviera en 1984
al valor de 50 ?g/l. En 1993 tras nuevos estudios, en particular
sobre los niños y los recién nacidos, la OMS
recomendó descender el limite del contenido del plomo en
el agua potable a los 10 ?g/l actuales teniendo en cuenta que el
plomo es un tóxico acumulativo que debe evitarse en la
medida de los posible. A raíz de establecerse este bajo
umbral de contaminación admisible por plomo aparecen
normativas, en particular en USA y en Europa, para regular la
posible contaminación por materiales y dispositivos en
contacto con el agua potable.

En 1996 la enmienda a la Safe Drinking Water Act (SDWA)
establece que los tubos, racores uniones y conexiones
comercializados después del 6 de agosto de 1998 deben
estar exentos de plomo. Las aleaciones utilizadas para fabricar
los dispositivos de regulación e interrupción del
agua (válvulas y grifos) no contendrán mas de un 8
% de plomo y además los dispositivos diseñados para
dispensar y distribuir agua potable para el consumo humano
(grifos, llaves, fuentes de
agua potable, tuberías, etc.) deben estar conformes en lo
que respecta a la cantidad de plomo migrada en el agua con el
estándar ANSI/NSF 61 (2), lo que significa que en los
productos certificados la migración de plomo en el agua
debe ser inferior a 11 ?g/l, mientras que para las
válvulas debe ser inferior a 15 ?g/l., obligando a los
fabricantes a superar las oportunas pruebas,
condición necesaria para la comercialización del producto. Por otra
parte en California existe una reglamentación más
restrictiva regulada por una ley (Proposition 65) que
prevé regulaciones basadas en la evaluación
toxicológica de los metales pesados. Otros países
importantes en el mundo industrializado además de EE.UU. y
Canadá, tales como Australia y Japón
han incorporado en sus normas de "dispositivos de
fontanería" los límites recomendados por la OMS
para el contenido de metales pesados, como el plomo en el agua
del grifo.

Por otra parte el valor recomendado por la OMS de 10
µg/l, se mantiene en la mayoría de los países
Americanos, en total en el 63.15% de los países. Republica
Dominicana, Argentina, Brasil, Chile y
Uruguay por su
parte permiten un límite máximo de 0.05 mg/l
excediendo la recomendación de la OMS. México y
los Estados Unidos también admiten valores
superiores a los recomendados por la OMS con un 25 ?g/l y un 15
?g/l respectivamente. Estos países conforman el 36.84% del
total. Ningún país establece su límite con
niveles inferiores a los recomendados.

Como veremos Europa está detrás de estos
países, teniendo la UE publicada la Directiva 98/83/EC
acerca de la calidad del agua para el consumo humano, adoptada
por el Consejo el 3 de Noviembre de 1998 modificando algunos de
los valores de
los parámetros de la antigua Directiva del Agua Potable de
1980, haciéndolos más estrictos en los casos en que
fue necesario de acuerdo con los últimos conocimientos
científicos disponibles (directrices de la OMS y del
Comité Científico de Toxicología y
Ecotoxicología).

Esta nueva Directiva proporciona una base tanto para los
consumidores en la UE como para los proveedores de
agua potable, estableciendo como valor paramétrico para el
plomo el valor de 10 ?g/l que se cumplirá a los sumo a los
quince años de entrada en vigor de la directiva, siendo el
valor para el periodo comprendido entre el quinto y el
decimoquinto año de 25 ?g/l. En España la
incorporación al derecho interno de esta directiva se
realiza por R.D. 140/2003 de 7 de febrero (entro en vigor el 22
de febrero del 2003) y en el que, en consecuencia, los valores
parametritos del plomo son hasta el 31/12/2003 de 50 ?g/l. del
01/01/2004 a 31/12/2013 es de 25 ?g/l es decir dos veces y media
el límite recomendado por la OMS y a partir del 31/12/2014
se fijará en 10 ?g/l. Por otra parte la Comisión
Europea tiene la intención de revisar este valor en
función del progreso científico y técnico,
así como de las recomendaciones formuladas por el grupo de
trabajo creado al efecto en la reunión de Bruselas el
23/10/2007 con la participación de expertos en microbiología (ENG) y de la
Federación Europea de Asociaciones Nacionales de
proveedores de agua potable (EUREAU).

2.9.- INCONVENIENTES DEL PLOMO EN LOS LATONES

Sobre la base de las directivas que establecen los
parámetros fisicoquímicos y biológicos que
debe poseer un agua para poder ser
considerada como potable los organismos de varios países
han elaborado normas y estándares útiles para
evaluar el impacto de los materiales orgánicos e
inorgánicos que entran en contacto con el agua. Algunos de
ellos han emitido normas que describen las pruebas de
migración del producto acabado o simulaciones de
cómo se comportan los diversos materiales en contacto con
el agua potable a lo largo del tiempo de utilización.
Otros sin embargo han establecido especificaciones sobre los
materiales mismos sobre la base de migración a largo
término en el agua potable o simplemente prohibiendo
algunos materiales o alguna substancia química. El esquema
de la certificación puede variar de una normativa a otra,
basándose las más comunes en el test de
migración del producto terminado y en medida menor por
parte del material. Por ultimo algunos reglamentos simplemente
imponen restricciones específicas sobre la
composición de los materiales. En general la normativa
abarca a todos los materiales que entran en contacto con el agua
potable pero algunas son especificas para los materiales
metálicos o para los orgánicos. Las diversas normas
y procedimientos existentes actualmente en el mundo están
resumidas en el cuadro I

Hay que indicar que las consideraciones anteriores son
completamente desconocidas para la mayoría de los
consumidores. Recientes investigaciones han determinado que
más del 90% de los usuarios piensan que el grifo
está fabricado en acero inoxidable, debido a la
"apariencia brillante", existiendo no solo el problema del plomo
proveniente del grifo en el agua potable (algunos grifos de
latón instalados en nuestros hogares contienen plomo a un
porcentaje comprendido entre el 0,5 y 3 por ciento), sino que
también es un problema de falta de conocimientos
básicos por parte de los ciudadanos lo que es tanto
más notable, cuanto que estos dispositivos están
presentes en un número superior a dos unidades en cada
hogar, oficina o
edificios públicos (escuelas, hospitales,
comedores).

Se ha demostrado en el laboratorio
que el agua que se vierte por el grifo durante los primeros
días de uso contienen cantidades de plomo que pueden ser
muy superiores a los 10 microgramos por litro, el máximo
recomendado por "World Health Organization", pudiendo llegar a
ser de 100-120 microgramos/litro para los grifos de latón
y cuatro veces mas para los de bronce, cantidades que disminuye
lentamente a medida que se utiliza el grifo (figura
8).

Las investigaciones llevadas a cabo tanto en los EE.UU.
(Universidad de
Carolina del Norte, 1998), con 1.000 muestras de agua de los
grifos y en Italia (Novara
2003) con 100 muestras) indican que aproximadamente el 1,8 % de
los grifos instalados liberan plomo por encima del límite
recomendado por la OMS.

El contenido en plomo que la Directiva Europea
establecerá a partir de 2015 es coincidente pues con los
niveles máximos de plomo fijados por la OMS en 10 ?g de
Pb/l, lo que está llevando al desarrollo de aleaciones
bajas (y en lo posible libres) en plomo y que juntamente con el
empleo de coquillas y noyos adecuados (tersura, falta de
rugosidad) deben resolver el problema actual del contenido en
plomo en válvulas, griferías y accesorios colados
en molde o prensados en caliente (figuras 9 y 10) . Aunque una
gran parte de los grifos fabricados en el mundo están
hechos con latón al plomo niquelado y cromado más
del 95% de los estudios de substitución del plomo se han
llevado a cabo en griferías fabricadas en bronce, siendo
escasos los estudios para reemplazar el plomo en latones, a pesar
del notable aumento a nivel mundial de la producción de
griferías de latón al plomo.

Figura 8. Niveles de
contaminación de plomo de grifos de latón y
bronce

2.10.- POSIBLES SOLUCIONES

Estas normas han obligado a los fabricantes a aplicar
alguna de las varias soluciones
tecnológicas capaces de alcanzar los estándares
requeridos. Aunque en Europa no existen todavía en este
campo normas, la importancia de la producción europea de
válvulas y grifería destinadas al mercado
norteamericano, en el que se aplica la Norma NSF 61, ha llevado
también a muchos fabricantes europeos a ocuparse del
problema de la eliminación de la
contaminación del plomo. Estas soluciones pueden
dividirse en tres grandes categorías.

– Utilización de aleaciones sin plomo: Una de las
alternativas que se plantea es la utilización de latones
con adición de bismuto y bismuto/selenio. El primero de
los elementos, según la literatura, no sería
toxicológicamente peligroso y el segundo, en los niveles
en que se utiliza, no produciría problemas de
contaminación en el agua potable y sus niveles
estarían bajo lo permisible.

– Eliminación del plomo de la superficie en
contacto con el agua de los dispositivos fabricados con los
materiales tradicionales

– Recubrir la superficie en contacto con el agua para
evitar la disolución o migración del
plomo

Las dos primeras soluciones disponen ya de aplicaciones
industriales, mientras que para tercera se ha investigado menos
existiendo, no obstante, patentes basadas en la formación
de una capa pasivante a base de fosfatos insolubles de plomo o
bien procedimientos de cementación del plomo utilizando
sales de bismuto o de estaño, metales que substituyen al
plomo en la superficie metálica. El proceso de
recubrimiento puede ser químico o electroquímico.
Este último se encuentra en desventaja dada la dificultad
en las líneas galvánicas actuales para que el
depósito penetre en el interior de la cavidad del
dispositivo que estará en contacto con el agua potable,
siendo probable que existan en curso otras investigaciones sobre
este tipo de soluciones tecnológicas que se deberán
seguir.

Figura 9. Coquilla
metálica

Antes de seguir con las aleaciones sin plomo empleadas
para resolver el problema de la contaminación es
útil mencionar las utilizadas tradicionalmente para la
fabricación de los dispositivos en contacto con el agua
potable entre los que existen importantes diferencias entre
Europa y los Estados Unidos. Tradicionalmente en Europa, en donde
prevalece la tecnología de
fabricación de parte de la grifería y valvuleria
mediante prensado en caliente se utiliza latón con
contenidos en cinc entre el 39-40 % y 2-3 % de plomo. El
latón usado para fundición contiene menos cinc, en
torno del 33-35 %
y 2-3 % de plomo. En Estados Unidos por el contrario prevalece la
fundición con bronce, al menos hasta cuando entro en vigor
la norma NSF 61 conteniendo un 5 % de cinc, 5 % de estaño
y 5 % de plomo.

Ante el problema de no poder utilizar la aleación
precedente, los fundidores americanos han respondido adoptando
otras aleaciones conocidas sin plomo o desarrollando otras con
propiedades mecánicas y de maquinabilidad lo más
próximas posible a las tradicionalmente usadas con plomo.
Doy a continuación algunos detalles sobre los dos primeros
procedimientos citados anteriormente utilizados
industrialmente.

Figura 10. Noyo para fundir
grifo

– Utilización de aleaciones sin plomo

En lo que concierne a la adopción
de aleaciones sin plomo se ha tomado en consideración y
utilizado el bronce al aluminio conteniendo del 9 al 11 % de
aluminio y eventualmente pequeñas cantidades de manganeso,
níquel y hierro. Esta aleación es un poco
más cara que la aleación con plomo, pero la
diferencia de costo viene compensada, al menos en parte, por su
menor densidad que
reduce el peso de las piezas a igualdad de
volumen. También se aplican los latones sin plomo,
conteniendo del 18% al 40 % de cinc y eventualmente otros
elementos, los latones al silicio conteniendo 14 % de cinc, 3-4 %
de silicio y pequeñas cantidades de aluminio
aleación en desarrollo disponiéndose en
Japón ya alguna patente en la que en lugar de utilizar
plomo se utiliza silicio.

Otras aleaciones desarrolladas destinadas no solo a la
fundición, sino también al prensado son

– Latones conteniendo en dispersión óxidos
de carburo, boruro, compuestos intermetálicos.

– Aleaciones que contienen bismuto y selenio

– Aleaciones de cobre con dispersión de
grafito

– Eliminación superficial del plomo

El plomo se elimina de la superficie mediante un lavado
químico que actúa sobre los agregados de
plomo de la superficie de los artículos de latón y
bronce, aclarando que ningún proceso de eliminación
de plomo tiene la capacidad de eliminarlo totalmente de la
aleación cobre cinc, aunque reduciéndolo su nivel
de manera aceptable.

Los procesos comunes efectuados sobre las aleaciones de
cobre cinc tales como el mecanizado, la fundición o el
prensado alteran el material incrementando la presencia de plomo
superficial. El incremento localizado de la temperatura junto con
la alteración de la superficie cristalina del grano,
provocan una migración del plomo hacia la superficie
externa de la pieza elaborada. El exceso de plomo que migra hacia
el exterior de la pieza se oxida transformándose en oxido
estable que solidifica sobre la misma superficie

La tecnologia de eliminacion del plomo del laton
consiste esencialmente en una secuencia de tres operaciones
principales de desengradado, eliminacion del plomo y
neutralizacion que se realizan en tres cubas de baño
distintas. Las instrucciones mas importantes afectan a la
composicion del baño de eliminacion del plomo
concretamente a la naturaleza del
acido utilizable. Inicialmente existian dos varientes principales
de la tecnologia: La primera patentada abarca el empleo de una
serie de acidos minerales
reivindacando igualmente la secuencia de las operaciones
utilizadas, mientras que la segunda no patentada comprende un
acido no bien definido. En ambos casos las condiciones de cesion
de la tecnologia eran insatisfactorias en el primer caso por las
condiciones particularmente onerosas y en el segundo por ser una
tecnologia limitada a la grifería excluyendo a la
valvuleria.

Considerando el estado del
arte la
investigacion esta orientada hacia el uso de un acido de
naturaleza organica eliminador del plomo de manera mas lenta
aunque mas selectiva (menor disolucion del cobre y del cinc del
laton respecto al plomo). Los buenos resultados obtenidos y la
importancia de disponer de una patente para asegurar una buena
imagen en la cesion de la licencia han hecho tomar la decision de
depositar un peticion de patente para asegurar la propiedad
industrial de la tecnologia desarrollada. Posteriormente han
aparecido ulteriores patentes con esta misma tecnologia que
reivindica el uso de toda una clase de
acidos organicos para suprimir el plomo.

Aleaciones
Zamak

Se aplica comercialmente el nombre de "Zamak" a un grupo
de aleaciones de cinc (tipo "Special High Grade")(4) y
aluminio (ZA4G, ZA4U1G, ZA4U3G) con pequeñas cantidades de
cobre (hasta un 3,5 %) y magnesio (hasta el 0,06 %).

En general y simplificando, si el contenido de aluminio
está comprendido entre el 3.5 y el 4.3 % tenemos los zamak
(Z) propiamente dichos y si los contenidos están entre el
8 % y el 27 % tenemos las mas nuevas aleaciones
hipereutécticas zamak ZA (acrónimo alemán de
los materiales que la componen (Zink, Aluminium, Magnesium,
Kupfer) creada en la década de 1920 (aunque datan de
los años 70 se desarrollaron plenamente a partir de los
80). Hoy la designación de las aleaciones de cinc con uno
o varios elementos mediante símbolos o números
están contempladas en la Norma Europea EN 1774: 1.997 (ver
cuadro II con las distintas normas que se aplican según
países). La diferencia entre unos u otras aleaciones zamak
Z utilizadas para colar por inyección estriba
esencialmente en su contenido en aluminio, cobre y otros diversos
elementos. Como es frecuente en las aleaciones, pequeñas
variaciones de los componentes pueden alterar una o varias de sus
características, incluso de forma importante,
condicionando su conveniencia o inconveniencia para determinadas
aplicaciones. Haciendo referencia, por ejemplo, a la
corrosión un mayor contenido en cobre mejora sus
características frente a esta eventualidad pero sin
embargo disminuye la estabilidad dimensional y la resistencia al
impacto o bien un contenido bajo en aluminio afecta negativamente
a la buena realización de los revestimientos
electrolíticos, pero un contenido alto puede conducir a la
fragilidad.

Este material puede inyectarse (por cámara
fría o caliente y por centrifugación), otro proceso
posible es la fundición en coquilla. Es un material
barato, posee buena resistencia mecánica y deformabilidad
plástica, y buena colabilidad (5). Se puede cromar, pintar
y mecanizar. La única desventaja de este material es que
la temperatura en presencia de humedad lo ataca
provocándose una corrosión intercristalina (aspecto
similar al desierto). Puede ser utilizado para piezas
estructurales. Durante la inyección a presión, es
posible la aparición de poros internos o burbujas en el
proceso de inyección o colada, lo que puede derivar en la
disminución de la resistencia mecánica de las
piezas. Sin embargo, una correcta inyección
generará una distribución homogénea de poros
finos, lo cual favorecerá la tenacidad de la pieza
inyectada, al verse frenado el crecimiento de grietas por dichos
poros finos.

El plomo, estaño y cadmio, si se hallan presentes
por encima de unos muy reducidos límites (del orden de
0,001 %), pueden conducir a la corrosión intercristalina,
dando como resultado un crecimiento perjudicial del grano y
acusado agrietamiento por fragilidad, efecto que puede ser
reducido mediante la adición de magnesio pero a partir de
cierta cantidad de este elemento queda afectada la
colabilidad

Las ultimas investigaciones sobre este material han
hecho conveniente priorizar su estabilidad dimensional reduciendo
el contenido de cobre, aunque sin salirse del intervalo de
solubilidad, a fin de mantener la protección
química anticorrosión que ofrece este elemento,
asimismo se ha reducido el contenido de aluminio para disminuir
su fragilidad.

Estas aleaciones, como ya se ha indicado, tienen un
punto de fusión muy razonable (entre 380 y 435 ºC),
son altamente fluyentes con una densidad de 6,6 g/c3 y no atacan
a las matrices de acero o al equipo, con la consiguiente larga
durabilidad para los moldes. Si se emplean bajo buen control de
temperatura y si es especialmente cuidadoso en el diseño
de la coquilla, es posible obtener una alta fidelidad de formas y
un excelente acabado superficial de las piezas, eliminando o
reduciendo las costosas operaciones de limado y pulido y
eliminando las deficiencias superficiales que estas operaciones
llevan consigo. Las propiedades físicas son buenas y la
estabilidad dimensional correcta.

3.1.- PRINCIPALES ALEACIONES

Se utilizan principalmente dos aleaciones, la Z3, Z5 de
durezas Brinell (500-10-30 HBS) 83 y 92 respectivamente y en
mucha menor proporción la Z2 y la Z7, Z8, Z12, Z16 y Z27.
La norma española que regula la composición
química de Zamak es la UNE-EN 1774. La norma que
especifica las propiedades de piezas fundidas en Zamak es la
UNE-EN 12844. La Z5 (ZnAl4Cu1) cuya composición
según distintas normas son las indicadas en el cuadro III,
es la particularmente adecuada para hacer piezas coladas por
inyección lo que ha facilitado la extensión de sus
aplicaciones y que actualmente sea la de mayor importancia
comercial, representando el 90 % de la producción de
aleaciones de Zn para fundir, aplicándose el 37 % en la
industria del
automóvil camiones y autobuses, para usos funcionales o
simplemente decorativos. Otras muchas aplicaciones para el cinc
fundido en coquilla incluyen los aparatos para el hogar, máquinas
de oficina, máquinas herramientas,
sistemas de
frenos de aire comprimido y equipos de comunicaciones.

3.2.- RECUBRIMIENTOS

La mayoría de estas aleaciones se recubren,
mediante una variedad de sistemas electrolíticos, con
cobre-níquel-cromo, revestimientos especialmente adecuados
tanto desde el punto de vista estético como de resistencia
a las condiciones medio ambientales y climáticas extremas,
debiéndose respetar los términos del Comunicado
Técnico V 3.10, febrero de 1.977 del organismo asesor del
cinc de Düsseldorf. Las empresas
galvánicas dedicadas a la aplicación de estos
acabados tienen muchos problemas a la hora de obtener
recubrimientos de buena calidad, cuando la preparación de
la superficie de zamak no ha sido la adecuada. Esta
preparación puede constar de varias etapas como son
vibrado, pulido, desengrases y decapados. Una mala
preparación puede llegar a provocar la corrosión
del zamak, y puesto que sus productos de corrosión tienen
un mayor volumen, ejercerán una importante presión
sobre el depósito aplicado posteriormente, lo que puede
provocar su levantamiento, dando lugar a diferentes tipos de
defectos superficiales como pueden ser picados, ampollas o
incluso rotura del depósito. Todo ello deriva en una
reducción significativa tanto de las propiedades
estéticas como funcionales de las piezas, y con ello
incrementando el índice de rechazo de las
empresas.