Aleaciones De Cobre

ALEACIONES DE COBRE

INTRODUCCIÓN

El cobre es un elemento químico, es un metal de transición, junto con la plata y el oro forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser el segundo elemento que mas conduce la electricidad. Su punto de fusión es de 1 083 ºC y su densidad es de 8960 kg/m3. Cuenta con una estructura cristalina cúbica centrada en las caras (FCC). A este metal se le asigno el 100% de IACS, importante dato que es tomado en cuenta en el sector aeronáutico en cuanto a los materiales.

Propiedades principales del cobre y aleaciones de cobre:

Cuentan con una alta conductividad eléctrica y térmica

Fuerza útil de alta ductilidad

Resistencia a la corrosión

Es un metal blando, con un índice de dureza 3 en la escala de Mohs (50 en la escala de Vickers) y su resistencia a la tracción es aproximadamente de 200 MPa, con un límite elástico de 33,3 MPa, alargamiento aproximadamente de 60% en trabajo en frio.

Aplicaciones generales como metal puro

Debido a su excelente conductividad, alrededor de un tercio de todo el cobre producido se utiliza en alguna forma de aplicación eléctrica y por su resistencia a la corrosión se utiliza para sistemas domésticos de agua.

DESARROLLO

La mayor parte de las fundiciones se hace de aleación que combina buena fluidez con una resistencia razonable elevada. Admite procesos de fabricación de deformación como laminación o forja, y procesos de soldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos térmicos como temple y recocido.

Existen pocos sistemas de aleación de cobre con eutécticos útiles; por lo tanto, la mayoría de las aleaciones fundidas se endurecen agregando elementos de solución solida hasta el límite de solubilidad, para obtener una resistencia máxima sin fragilidad indebida por un contenido excesivo de partículas intermetálicas.

Tanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad. Por sus características de buena ductilidad y maleabilidad permite producir láminas e hilos muy delgados y finos. En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criogénicas.

Pueden producirse problemas cuando el cobre se utiliza a temperatura elevada. Aleaciones de cobre tienden a ablandarse cuando se calienta por encima de 220°C. Por otra parte, las propiedades a baja temperatura de cobre son muy atractivas, la fuerza tiende a aumentar a medida que baja la temperatura, y el material no se volverá quebradizo, conservando ductilidad, incluso en condiciones criogénicas. La conductividad también tiende a aumentar con un descenso de la temperatura.

Su resistencia se puede incrementar sin gran pérdida de la conductividad eléctrica, por medio de pequeñas cantidades de Ag, Ca o Be.

Extracción del cobre

El cobre se extrae de dos maneras:

La extracción subterránea: se realiza cuando un yacimiento presenta una cubierta de material estéril muy espesa, lo que hace que la extracción desde la superficie sea muy poco rentable. Para ello se realizan distintos tipos de faenas bajo el suelo, las que pueden ser horizontales en túneles, verticales en piques o inclinadas en rampas.

La extracción a rajo abierto: se hace cuando una mina presenta una forma regular y el mineral está ubicado en la superficie y el material estéril que lo cubre pueda ser retirado con facilidad. Un rajo se construye con un determinado ángulo de talud, con bancos y bermas en las que se realizan las tronaduras (detonaciones), de donde sale el material que luego será transportado por estas mismas vías en grandes camiones.

Proceso del cobre

Nomenclatura

El cobre es la base de una serie de aleaciones, genéricamente conocido como latones y bronces.

C1XX Cobre Cobre puro

C2XX Aleado con Zn Latones

C3XX Aleado con Zn-Pb

C4XX Aleado con Zn-Sn

C5XX Aleado con Sn Bronces

C6XX Aleado con Al

Aleado con Si

C7XX Aleado con Ni, Ni-Zn Alpaca

La letra “C” en esta nomenclatura se utiliza para indicar que la base es cobre.

Aleaciones numeradas del 100-199 son en su mayoría cobre con adición de aleación de

Aleaciones para forja Aleaciones por fundición

100-155 Cobre comercial 833-838 Latones rojos y latones rojos con plomo

162-199 Altas aleaciones de Cu 842-848 Latones con plomo

200-299 Aleaciones Cu-Zn (latones) 852-858 latones amarillos y bronces con plomo amarillos

300-399 Aleación Cu-Zn-Pb (latones con Pb) 861-868 Bronce con manganeso y manganeso con plomo.

400-499 Aleación Cu-Zn-Sn (bronces de estaño) 872-879 Bronces de silicio y latones de silicio

500-529 Aleación Cu-Sn (bronce-fosforo) 902-917 Bronces de estaño

532-548 Aleación Cu-Sn-Pb (fosforo-bronce con plomo) 922-929 Bronces con plomo-estaño

600-642 Aleación Cu-Al (bronces de aluminio) 932-945 Altos bronces de estaño con plomo

647-661 Aleación Cu-Si (bronces de silicio) 947-949 Bronces con estaño-níquel

667-699 Aleaciones Cu-Zn (varias) 952-958

Bronces de aluminio

700-725 Aleación Cu-Ni 962-966 Cobre-níquel

732-799 Aleación Cu-Ni-Zn (níquel-plata) 973-978 bronces con plomo níquel

Procesos de fabricación

El cobre y aleaciones de cobre presentan muy buenas características para los procesos de fabricación, incluyendo fundición, mecanizado, unión y acabado de superficies ya sea por chapado o pulido.

Aleaciones Cobre-Cinc

Las aleaciones de soluciones solidas Cu-Zn son aleaciones con base cobre más utilizada y son conocidas como latones.

Las aleaciones Cu-Zn conservan la alta conductividad eléctrica y térmica junto con la fuerza de ingeniería útil. Generalmente los latones tienen una muy buena resistencia a la corrosión, y en porcentajes de:

Zn 0-40%, y una pequeña cantidad de estaño lo hacen muy resistencia a la corrosión por agua marina.

Pb 2-3%, la maquinabilidad aumenta significativamente

Se les pueden agregar Al y/o Ni para mejorar sus propiedades mecánicas.

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