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Analisis estructural de materiales con estructura de…

Analisis estructural de materiales con estructura de…

Resumen 
Los materiales con estructura de diamante tienen buenas propiedades físicas y químicas, por lo cual son utilizados en una gran diversidad de procesos para la fabricación de productos. Algunos de este tipo de materiales tienen un costo alto, por lo cual las empresas consideran reutilizarlos con el fin de obtener un gran ahorro. Solo que para elaborar el proceso de rehúso se requieren de herramientas y maquinas especializadas en cortes y pulido de estos materiales. 

Introducción 
Los materiales con estructura de diamante son muy utilizados en plantas industriales por sus grandes propiedades físicas y químicas, como las que se mencionan a continuación:

El diamante; se define como una piedra preciosa; en forma de octaedros y dodecaedros; aunque puede adoptar otras como por ejemplo: cubos. No es raro encontrar cristales redondeados, torcidos o enroscados.

Propiedades físicas de los
diamantes
Estos materiales son buenos conductores de calor, malos conductores de electricidad, transparentes a los rayos X. Son determinados por el índice de refracción y dispersión; su capacidad para la conducción térmica hace que se utilicen como películas en la superficie de los chips electrónicos donde el calor debe disiparse rápidamente. También es resistente al ataque de ácidos y de álcalis; sus cristales trasparentes, calentados en una atmósfera de oxígeno, arden cuando alcanzan una temperatura de unos 800º C, formando dióxido de carbono. Sus principales propiedades son:

• Dureza. 10, partiendo de la escala de Friedrich Mohs.
• Textura. Textura maciza y constituye pequeños individuos de forma irregular; muestra resistencia al rayado, por lo que no tiene un valor constante y tienen gran tenacidad.
• Densidad. 3,15 y 3,53 g/cm3; para los cristales más puros es de 3,52. La unidad de masa empleada de forma habitual para los diamantes y otras gemas, equivalente a 0,2 g es el quilate métrico. Otra unidad utilizada es el punto, igual a 0,01 quilates. Así, una piedra de 82 puntos pesaría 0,82 quilates.
• Color. Muestran una amplia gama de transparencias y colores; las mejores gemas son transparentes. También los hay blancos (muy apreciados), puede producirse un matiz amarillo o castaño que es considerado un defecto. Los diamantes castaños son comunes, los verdes y azules son raros; los rojos son los más inusuales. El color de los diamantes se debe a la presencia de impurezas de elementos diferentes al carbón.

Aplicaciones del diamante 
El Diamante se utiliza como piedra preciosa, en cantería para dentar las coronas de las perforadoras, como hilera para alambres, preparación de carburos, para cortar vidrio, se añade a los aceros de tornear, etc. Es quizás el mineral más apreciado por el hombre por sus propiedades y escasez. En la industria, al ser la sustancia más dura, se ha usado siempre como elemento de corte y de pulido; es imprescindible en las obras públicas y en minería para perforar todo tipo de rocas. 

Estructura de los diamantes 
Cuando se combinan átomos de carbono con hibridación sp3 cada átomo de carbono se une a otros 4 formando una estructura tridimensional que da lugar a la forma alotrópica del diamante. 

Estructura de los diamantes 
El diamante cúbico es la estructura más habitual de esta forma alotrópica. Sin embargo, bajo ciertas condiciones el carbono cristaliza como diamante hexagonal o lonsdaleita (llamada así en honor a Kathleen Lonsdale), una forma similar al diamante pero hexagonal. Esta forma inusual del diamante se encontró por primera vez en 1967 en forma de cristales microscópicos, asociados al diamante, en restos del meteorito del Cañón del Diablo en Arizona. Con posterioridad también se ha identificado esta forma de diamante en otros meteoritos. Se cree que se forma cuando en el momento del impacto de meteoritos que contienen grafito contra la Tierra, de forma que el calor y energía del impacto transforman el grafito en diamante manteniendo en parte de la estructura hexagonal del grafito. 


La estructura de los diamantes es de tetragonal simple.

Aplicaciones de los diamantes 
Una de las principales aplicaciones de los diamantes es en la industria en la cual se utilizan para formar discos de corte para materiales cerámicos. 

Que se puede hacer con un disco de corte de diamante gastado?. 
Los discos de diamante que se emplean en las maquinas radiales para cortar materiales cerámicos en construcción, con el uso se desgastan y terminan por no ser útiles. Afortunadamente en los últimos años los precios de estos discos han bajado considerablemente. No obstante estos discos aunque estropeados aun nos pueden dar algo útil ya que sin ninguna duda todavía podrán quedar diamantes en su interior. 

Para extraer los diamantes del disco el sistema más eficaz es disolver el hierro con que están construidos mediante un ácido. Ese es el procedimiento que se describe aquí.Para ello es conveniente eliminar la pintura con que esta recubierto parte del disco. Esto se puede hacer calentando el disco y rascando con una espátula o mediante un quitador de pinturas. Si no se quita la pintura, esta se desprenderá cuando se ataque con el ácido y luego será un poco más complicado separar los diamantes. También se puede recortar la periferia del disco que es donde están los diamantes mediante una sierra y atacar solamente este trozo desechando la parte interior. Para atacar con ácido se pueden emplear muchos productos químicos, aunque el más barato es el ácido clorhídrico comercial que se encuentra en cualquier lado. Como la velocidad de reacción es relativamente lenta se puede acelerar añadiendo agua oxigenada. Conviene meter el disco en una cubeta de plástico cubierto totalmente por la solución ácida. Con ácido nítrico al 30% la velocidad es más rápida pero se emiten bastantes vapores desagradables. Para disolver totalmente un disco se pueden requerir dos semanas aunque en un par de días se ha comido suficiente disco para haber liberado la mayor parte de los diamantes. Por eso después del ataque con ácido se decanta cuidadosamente el ácido cuidando de que no arrastre los diamantes depositados en el fondo. Y se lava una vez con agua. Debajo del grifo se frota la superficie del disco con una espátula para arrancar los diamantes parcialmente adheridos de manera que caigan en la cubeta arrastrados por el agua. El deposito en la cubeta está formado por diamantes oxido de hierro e impurezas. Añadiendo ácido nítrico concentrado se elimina la mayor parte del oxido de hierro y la impurezas, quedando prácticamente puro un deposito de diamantes, los cuales se pueden observar muy bien con una lupa de unos 8 aumentos. Generalmente son diamantes de 0,5 mm de arista de color amarillento en los cuales se pueden apreciar perfectamente las aristas y la forma de cristalización.

AUTORES: 
M.C. Gustavo López Badilla(1), 
Paulo Martinez(2) y 
Miguel Perez(2).

1Investigador-Académico, Instituto Tecnológico de Mexicali (ITM), Mexicali, B,C., México.
2Estudiantes de Postgrado en Instituto Tecnológico de Mexicali (ITM), Mexicali, B,C., México. 

14/12/06

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