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Cobre / Aleaciones

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Aleaciones

Mezclas de metales La mayoría de los metales no se usan en estado puro, sino mezclados. En este proceso, denominado aleación, se combinan dos o más metales, incluso a veces con trazas de otros elementos para lograr las características deseadas, como mayor dureza o resistencia.

Existe una amplia variedad de aleaciones de cobre, de cuyas composiciones dependen las características técnicas que se obtienen, por lo que se utilizan en multitud de objetos con aplicaciones técnicas muy diversas. El cobre se alea principalmente con los siguientes elementos: Zn, Sn, Al, Ni, Be, Si, Cd, Cr y otros en menor cuantía. El cobre tiene una alta capacidad de aleación metálica.

Las aleaciones de cobre son mucho más duras que el metal puro, presentan una mayor resistencia y por ello no pueden utilizarse en aplicaciones eléctricas. No obstante, su resistencia a la corrosión es casi tan buena como la del cobre puro y son de fácil manejo. Las dos aleaciones más importantes son el latón, una aleación con zinc, y el bronce, una aleación con estaño.

A menudo, tanto el zinc como el estaño se funden en una misma aleación, haciendo difícil una diferenciación precisa entre el latón y el bronce. Ambos se emplean en grandes cantidades. El latón se usa en Joyería, bisutería, galvanizado de elementos decorativos. armamento, calderería, soldadura, condensadores, terminales eléctricos, construcciones de barcos y en equipos pesqueros y marinos. El Bronce se usa en: aleaciones conductoras del calor, en baterías eléctricas y en la fabricación de válvulas, tuberías y uniones de fontanería.

  • Bronce / Aleación Cobre-Estaño (Cu + Sn)Open or Close

    El resultado de la fusión entre cobre y estaño es el bronce, una de las principales aleaciones del metal rojo, en que el cobre se encuentra en una proporción de 75 a 80%. Tiene color amarillo y es resistente a los agentes atmosféricos y a los esfuerzos mecánicos.

    El conocimiento metalúrgico de la fabricación de bronce es uno de los hitos más importantes de la historia de la humanidad pues dio origen a la llamada Edad de Bronce.

    El bronce fue la primera aleación fabricada voluntariamente por el ser humano: se realizaba mezclando el mineral de cobre (calcopirita, malaquita, etc.) y el de estaño (casiterita) en un horno alimentado con carbón vegetal.

    El anhídrido carbónico resultante de la combustión del carbón, reducía los minerales de cobre y estaño a metales. El cobre y el estaño que se fundían, se aleaban entre un 5 y un 10% en peso de estaño. En ese entonces, el bronce se utilizó principalmente para fabricar armas, escudos, estatuas, campanas y medallas. Hay muchos tipos de bronces que contienen además otros elementos como aluminio, berilio, cromo o silicio. El porcentaje de estaño en estas aleaciones está comprendido entre el 2 y el 22%. Las piezas fundidas de bronce son de mejor calidad que las de latón, pero son más difíciles de mecanizar y más caras.

    Punta de lanza, pueblos precolombinos, Perú
    Espadas, China y Afganistán, primer milenio a.C.
    Plaqueta de bronce, Catedral de San Zeno, Italia. S. XI.
    Broche de bronce griego, siglo VII a.C

    Usos del bronce

    Actualmente, el bronce se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en baterías eléctricas, en la fabricación de llaves, válvulas, tubos y uniones de gasfitería.

    El bronce puede contener además otros elementos que le confieren propiedades especiales, que lo hacen más apropiado a un uso determinado. Por ejemplo, existe el bronce maleable para monedas y medallas, el bronce duro para engranajes y otras piezas de máquinas, el bronce de campanas, el bronce de arte, el bronce al plomo para cojinetes, el bronce al fósforo (o bronce desoxidado), que es utilizado en la fabricación de muelles, telas metálicas y enrejados para filtros y tamices, entre otros.

    Monedas

    La moneda de 500 pesos recientemente lanzada por la Casa de Moneda, tiene un centro de bronce (92% de cobre) y argolla de alpaca (70% de Cu, 15% Ni y 15% Zn).

  • Latones / Cobre-Zinc (Cu + Zn)Open or Close

    Para obtener latón, se mezcla el zinc con el cobre en crisoles o en un horno de reverbero o de cubilote. En frío, los lingotes obtenidos se transforman en láminas que pueden laminarse en varillas o cortarse en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres.

    Algunos tipos de latón son maleables únicamente en frío, otros solo en caliente, y algunos no lo son a ninguna temperatura. Todos los tipos de esta aleación se vuelven quebradizos cuando se calientan a una temperatura próxima al punto de fusión.

    En esta aleación, el zinc debe estar en proporción menor de 45%, porque en proporción mayor el latón disminuye sus propiedades mecánicas.

    Características y propiedades

    El latón es más duro que el cobre, es resistente a la oxidación, a las condiciones salinas y es dúctil por lo que puede forjarse en planchas finas. Su maleabilidad varía según la composición y la temperatura, y es distinta si se mezcla con otros metales, incluso en cantidades mínimas.

    Por ejemplo, existen aleaciones de latón y otros elementos como:

    El latón al plomo: en esta aleación el plomo es prácticamente insoluble en el latón, y se separa en forma de finos glóbulos, lo que favorece la fragmentación de las virutas en el mecanizado. También el plomo tiene un efecto de lubricante por su bajo punto de fusión, lo que permite disminuir el desgaste de la herramienta de corte.
    El latón de alta resistencia (o bronce al manganeso), utilizado en construcciones navales.
    El latón al hierro
    El latón al aluminio
    El latón al silicio.

    Usos del latón

    Las aplicaciones de los latones abarcan los campos más diversos, desde el armamento, pasando por la ornamentación, soldadura, fabricación de alambres, tubos de condensador y terminales eléctricos. Como no es atacado por el agua salada, se usa también en las construcciones de barcos y en equipos pesqueros y marinos.

    Gracias a que esta aleación no genera chispas por impacto mecánico, es un material muy importante para la fabricación de envases para compuestos inflamables.

  • Níquel / Cobre-Níquel (Cu + Ni)Open or Close

    La aleación níquel-cobre, en una razón 2:1 de peso. Este material se caracteriza por presentar

    Excelente resistencia a la corrosión, especialmente en agua de mar en movimiento.
    Resistencia a la corrosión en condiciones de altas presiones.
    Mantener la resistencia mecánica en condiciones de altas temperaturas entre 300 a 400 ºC.
    Conductividad eléctrica y térmica relativamente débil.

    Las aleaciones cobre-níquel se usan principalmente en intercambiadores de calor.

    Características y propiedades

    Debido a su buena conductividad térmica y resistencia a la corrosión se utiliza frecuentemente en intercambiadores de calor especialmente en aquellos que trabajan con agua de mar y también en monedas.

    Esta aleación permite realizar soldaduras muy resistentes y tiene un acabado que no se desgasta. Por esta razón se utiliza en la fabricación de varillas, puentes y partes delanteras de anteojos, y con menor frecuencia en la fabricación de aros y otras joyas.

    Estas aleaciones tienen la propiedad de rechazar los organismos marinos (antifouling) que es primordial en equipos que trabajan con agua de mar ya que se van depositando organismos marinos que dificultan la circulación del agua y estimulan la corrosión.

    Las aleaciones de cobre-níquel, frecuentemente con aluminio o hierro añadidos en pequeñas cantidades, constituyen aleaciones que se caracterizan por su resistencia a la corrosión marina, por lo que se utilizan ampliamente en la construcción naval, principalmente en los condensadores y tuberías, así como en la fabricación de monedas y de resistencias eléctricas.

    Las aleaciones de cobre-níquel-zinc (alpaca) o platas alemanas), en una proporción de 50-70% de cobre, 13-25% de níquel, y del 13-25% de cinc, tienen una buena resistencia a la corrosión y buenas cualidades mecánicas. Se utilizan principalmente para la fabricación de material de telecomunicaciones (industria telefónica, especialmente), piezas para instrumentos, artículos de grifería y accesorios de tubería de buena calidad, en cierres de cremallera, en la industria eléctrica (abrazaderas, muelles, conectores, tomas de comente, etc.), en la construcción (artículos de ferretería y de ornamentación y artículos utilizados en la fabricación de construcciones metálicas), así como para diversos aparatos de las industrias químicas y alimentarias. Algunas calidades de alpaca se utilizan también para fabricar vajillas y artículos de orfebrería de mesa, etc.

  • Aluminio / Cobre-Aluminio (Cu + Al)Open or Close

    Las aleaciones cobre-aluminio originan los llamados bronces de aluminio (con al menos 10% de aluminio), que ya se fabricaban en China durante el siglo II.

    Esta aleación es muy parecida al oro y muy apreciada para los trabajos artísticos. Se utiliza también para los trenes de aterrizaje de los aviones y, por sus propiedades mecánicas elevadas y su resistencia a la corrosión, en ciertas construcciones mecánicas.

  • Berilio / Cobre-Berilio (Cu + Be)Open or Close

    El cobre al berilio (a veces llamado bronce al berilio) es una aleación débil porque está constituido esencialmente por cobre. Esta aleación tiene importantes propiedades mecánicas y gran resistencia a la corrosión, por lo que se utiliza para fabricar muelles de todas clases, moldes para plásticos, electrodos para soldar por resistencia y de herramientas antideflagrantes.

  • Cromo / Cobre-Cromo (Cu + Cr)Open or Close

    El cobre al cromo es otra aleación débil porque está constituido esencialmente por cobre. Se usa principalmente para fabricar electrodos utilizados en soldadura por resistencia ya que esta aleación tiene una alta conductibilidad eléctrica que le permite resistir hasta 400 ºC.

    Las aleaciones cobre-cromo y de cobre-cromo-circonio se utilizan para obtener una alta conductividad eléctrica o térmica, asociada a altas resistencias en condiciones de altas temperaturas. Estas aleaciones se usan en la fabricación de electrodos de soldadura por resistencia, barras de colectores, conectores de potencia, equipos siderúrgicos y resortes conductores.

  • Plata / Cobre-Plata (Cu + Ag)Open or Close

    El cobre a la plata es otra aleación débil —con altos componentes de cobre— que se caracteriza por una alta dureza que le permite soportar temperaturas de hasta 226 ºC, manteniendo la conductibilidad eléctrica del cobre.

  • Cadmio / Cobre-Cadmio (Cu + Cd)Open or Close

    El cobre al cadmio es una aleación débil —compuesta en su mayor parte por cobre— que se usa en líneas eléctricas aéreas sometidas a fuertes exigencias mecánicas, catenarias y para cables de contacto de medios de transporte de superficie como el trolebús.

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