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30 tendencia general que a mayores valores Bopt los niveles de oxígeno en el metal depositado de la soldadura eran menores [70], comparados con los calculados con IB (1.19). También la coloración de las escorias puede ser tomada como criterio del carácter acido-básico de las escorias, al usar algunos cationes de los metales de transición como indicadores de color (Ni 2+ , Cu 2+ , etc.). En la Tabla 1.1 se exponen los colores espectrales y sus complementarios en la región visible del espectro electromagnético de las radiaciones y en la Tabla 1.2 se exponen las coloraciones de matrices fundidas de fundentes aglomerados provocadas por los iones metálicos como indicadores del carácter ácido base. La intensidad de la coloración puede ser un parámetro cuantitativo del carácter ácido-básico de la escoria. Tabla 1.1: Valores de las longitudes de onda en Å de los colores de la luz visible (λ, Å) Color espectral Colores complementarios 4100 Violeta Amarillo limón 4300 Índigo Amarillo 4800 Azul Anaranjado 5000 Azul verdoso rojo 5300 Verde púrpura 5600 Amarillo limón Violeta 5800 Amarillo Índigo 6100 Anaranjado Azul 6900 rojo Azul verdoso Tabla 1.2: Coloraciones provocadas por iones de metales de transición Características Ión [MeO4] (ácidas) [MeO6] (básicas) Cu 2+ carmelita amarillento azul Co 2+ azul rosado Ni 2+ púrpura poco intenso amarillo Mn 2+ incoloro levemente anaranjado Fe 3+ carmelita amarillo claro Nota: 4 y 6 son los números de coordinación Durante la formación de la escoria en su interacción con el metal de aporte ocurren también reacciones REDOX, en los cuales los estados de oxidación de los cationes polivalentes de los elementos de transición son influenciados por las características ácido-base del medio. Los diferentes estados de oxidación de los iones conducen a muchos metales a diferentes coloraciones. Cr 3+ (verde) = Cr 6+ (amarillo) Mn 3+ (púrpura) = Mn 6+ (verde) Fe 2+ (azul) = Fe 3+ (carmelita amarillento) Catalogar un catión como anfótero en estado sólido o fundido es muy difícil debido al hecho de que no hay un criterio definido ni establecido para tal estado. No obstante, entre los elementos
31 de transición, los óxidos correspondientes a los cationes Ti 4+ , V 4+ , Cr 4+ , Fe 4+ , Co 3+ , Ni 3+ , entre otros presentan propiedades anfóteras. En general, para los elementos de transición polivalentes, mientras más pequeño y más altamente cargado sea un ion, más ácido es: Mn 6+ ácido Cr 6+ ácido Índice de basicidad molecular > Mn 5+ > > Mn 4+ > anfótero > Cr 4+ > > Cr 3+ > anfótero Mn 2+ básico Cr 2+ básico Al partir de la teoría molecular, el Instituto Internacional de Soldadura (WII) propone para el cálculo del índice de basicidad (BI), acorde a los criterios originales de Tuliani (1969)[62] , la fórmula siguiente: 1 CaO MgO Na2O K 2O CaF2 2 ( MnO FeO) BI (1.19) 1 SiO ( Al O TiO ZrO ) 2 2 2 3 Donde CaO, MgO, etc., representan las concentraciones másicas expresadas en por cientos (%) de estos compuestos. El WII establece que cuando BI adquiere el valor inferior a 1 se considera que la escoria del consumible es ácida, entre 1 y 1,5 neutral, entre 1,5 y 2,5 semibásico y superior a 2,5 básico. Por otro lado, también, el WII propone el índice de Mori (BL) para la determinación del carácter ácido-básico de una escoria, según la teoría molecular, mediante la fórmula siguiente: * * * * * BL . 05CaO 4. 8MnO 3. 4FeO ( 6. 31Al O 4. 97TiO 0. 2 Al O ) (1.20) 6 2 3 2 2 3 Donde las fórmulas químicas CaO * , etc., expresan las fracciones molares de la composición química de la escoria. En el caso de utilizar el Índice Mori (BL), la escoria del consumible evaluado es básica al adquirir BL (1.20) un valor negativo, neutro cuando el valor es cercano a cero y ácido si el valor es positivo. También se utiliza con frecuencia una variante mejorada (m) de la propuesta de Tuliani (1.19) para el cálculo del índice de basicidad (IBm), que se expresa por la fórmula siguiente[11]: IB m 0,018 CaO 0,025 MgO 0, 016 Na 2O 0. 011K 2O 0. 013CaF 2 0. 017 SiO ( 0, 01)( Al O TiO ZrO ) 2 1 2 2 3 2 2 2 2 1 2 ( 0, 014 )( MnO FeO ) (1.21) En esta fórmula cuando el índice de basicidad mejorado (IBm) toma el valor de IBm 1 la escoria es básica y para el valor de IBm = 1 la escoria es neutra.
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