Aleaciones de cobre

compuesto metálico con cobre como componente principal

Las aleaciones de cobre son compuestos metálicos en los que el cobre es el componente principal. Se caracterizan por su alta resistencia a la corrosión. Los dos tipos tradicionales más conocidos son el bronce, donde el estaño es una adición importante, y el latón, que usa zinc en su lugar. Para evitar la confusión entre las denominaciones de las dos aleaciones (especialmente en inglés, donde antiguamente se denominaban de forma indistinta como latten), hoy en día se tiende a utilizar en su lugar la expresión aleación de cobre, especialmente en los museos.[1]

Ejemplo de un objeto de aleación de cobre: un "Clavo de base" neosumerio de Gudea, alrededor del 2100 a. C., hecho con el método de fundición a la cera perdida. Dimensiones totales: 17,5 x 4,5 x 7,3 cm, probablemente procedente del Irak moderno, ahora en el Museo de Arte de Cleveland (Cleveland, Ohio, USA)

ComposiciónEditar

La similitud en el aspecto externo de las diversas aleaciones, junto con las diferentes combinaciones de elementos que se utilizan para fabricar cada aleación, pueden generar confusión al categorizar las diferentes composiciones. Hay hasta 400 composiciones diferentes de aleaciones de cobre, agrupadas libremente en distintas categorías: cobre, aleación con alto contenido de cobre, latón, bronce, cuproníquel, cobre-níquel-zinc (alpaca), cobre al plomo y aleaciones especiales. La siguiente tabla enumera el principal elemento de aleación para cuatro de los tipos más comunes utilizados en la industria moderna, junto con el nombre de cada tipo. Los tipos históricos, como los que caracterizan la Edad del Bronce, son menos precisos, ya que la composición de las mezclas fue generalmente variable.

Clasificación del cobre y de sus aleaciones
Familia Principal elemento aleado Número UNS
Aleaciones de cobre, latón Zinc (Zn) C1xxxx–C4xxxx,C66400–C69800
Bronce fosforado Estaño (Sn) C5xxxx
Bronce de aluminio Aluminio (Al) C60600–C64200
Bronce al silicio Silicio (Si) C64700–C66100
Cuproníquel, alpaca Níquel (Ni) C7xxxx
Propiedades mecánicas de las aleaciones de cobre comunes[2]
Nombre Composición nominal (porcentajes) Forma y condición Límite elástico (compensación del 0,2 %, ksi) Resistencia a la tracción (ksi) Alargamiento en 2 pulgadas (porcentaje) Dureza (Dureza Brinell) Comentarios
Cobre (ASTM B1, B2, B3, B152, B124, R133) Cu 99.9 Forjado 10 32 45 42 Equipos eléctricos, techos, mamparas
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Estampado en frío 40 45 15 90
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Laminado en frío 40 46 5 100
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Metal dorado (ASTM B36) Cu 95.0, Zn 5.0 Laminado en frío 50 56 5 114 Monedas, camisas de balas
Latón (ASTM B14, B19, B36, B134, B135) Cu 70.0, Zn 30.0 Laminado en frío 63 76 8 155 Adecuado para trabajarlo en frío; radiadores, tuberías, electricidad, cartuchería.
Bronce fosforado (ASTM B103, B139, B159) Cu 89.75, Sn 10.0, P 0.25 Comportamiento elástico 122 4 241 Alta resistencia a la fatiga y cualidades elásticas
Latón amarillo o alto (ASTM B36, B134, B135) Cu 65.0, Zn 35.0 Templado 18 48 60 55 Buena resistencia a la corrosión
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Estampado en frío 55 70 15 115
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Laminado en frío (HT) 60 74 10 180
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Bronce de manganeso (ASTM 138) Cu 58.5, Zn 39.2, Fe 1.0, Sn 1.0, Mn 0.3 Templado 30 60 30 95 Forja
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Estampado en frío 50 80 20 180
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Latón naval (ASTM B21) Cu 60.0, Zn 39.25, Sn 0.75 Templado 22 56 40 90 Resistencia a la corrosión salina
"
"
Estampado en frío 40 65 35 150
"
Metal Muntz (ASTM B111) Cu 60.0, Zn 40.0 Forjado 20 54 45 80 Tubos de condensación
Bronce de aluminio (ASTM B169 alloy A, B124, B150) Cu 92.0, Al 8.0 Forjado 25 70 60 80
"
"
Dureza 65 105 7 210
"
Cobre al berilio (ASTM B194, B196, B197) Cu 97.75, Be 2.0, Co or Ni 0.25 Recocido, tratado en solución 32 70 45 B60 (Rockwell) Electricidad, válvulas, bombas, herramientas para yacimientos petrolíferos, trenes de aterrizaje aeroespaciales, soldadura robótica, fabricación de moldes[3]
"
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Laminado en frío 104 110 5 B81 (Rockwell)
"
Latón de corte libre Cu 62.0, Zn 35.5, Pb 2.5 Estampado en frío 44 70 18 B80 (Rockwell) Tornillos, tuercas, engranajes, llaves
Alpaca (ASTM B122) Cu 65.0, Zn 17.0, Ni 18.0 Templado 25 58 40 70 Utensilios
"
"
Laminado en frío 70 85 4 170
"
Alpaca (ASTM B149) Cu 76.5, Ni 12.5, Pb 9.0, Sn 2.0 Fundición 18 35 15 55 Fácil de mecanizar; adornos, fontaneria[4]
Cuproníquel (ASTM B111, B171) Cu 88.35, Ni 10.0, Fe 1.25, Mn 0.4 Templado 22 44 45 Condensadores, conductos de agua salada
"
"
Tuberías extrusionadas en frío 57 60 15
"
Cuproníquel Cu 70.0, Ni 30.0 Forjado Equipos de intercambio de calor, válvulas
Onzas de metal[5]​ Aleación de cobre C83600 (también conocida como "latón rojo" o "metal de composición") (ASTM B62) Cu 85.0, Zn 5.0, Pb 5.0, Sn 5.0 Moldeado 17 37 25 60
Metal de cañones (conocido como "latón rojo" en los EE. UU.) Varias, con Cu 80-90%, Zn <5%, Sn ~10%, +otros elementos <1%
Propiedades mecánicas de las aleaciones de cobre según la Asociación de Desarrollo del Cobre (CDA)[6]
Familia CDA Resistencia a la tracción [ksi] Límite elástico [ksi] Elongación (típ.) [%] Dureza
[Brinell 10 mm-500 kg]
Maquinabilidad [YB = 100]
Mín. Típ. Mín. Típ.
Latón rojo 833 32 10 35 35 35
836 30 37 14 17 30 50–65 84
838 29 35 12 16 25 50–60 90
Latón semi rojo 844 29 34 13 15 26 50–60 90
848 25 36 12 14 30 50–60 90
Bronce al manganeso 862 90 95 45 48 20 170–195 30
863 110 119 60 83 18 225 8
865 65 71 25 28 30 130 26
Bronce de estaño 903 40 45 18 21 30 60–75 30
905 40 45 18 22 25 75 30
907 35 44 18 22 20 80 20
Bronce al estaño con plomo 922 34 40 16 20 30 60–72 42
923 36 40 16 20 25 60–75 42
926 40 44 18 20 30 65–80 40
927 35 42 21 20 77 45
Bronce al estaño con alto contenido de plomo 932 30 35 14 18 20 60–70 70
934 25 32 16 20 55–65 70
935 25 32 12 16 30 55–65 70
936 33 30 16 21 15 79-83 80
937 25 35 12 18 20 55–70 80
938 25 30 14 16 18 50–60 80
943 21 27 13 10 42–55 80
Bronce de aluminio 952 65 80 25 27 35 110–140 50
953 65 75 25 27 25 140 55
954 75 85 30 35 18 140–170 60
955 90 100 40 44 12 180–200 50
958 85 95 35 38 25 150-170 50
Bronce 878 80 83 30 37 29 115 40
Escala Brinell con 3000 kg de carga
Comparación de estándares de aleación de cobre[6]
Familia CDA ASTM SAE SAE modificado Federal Militar
Latón rojo 833
836 B145-836 836 40 QQ-C-390 (B5) C-2229 Gr2
838 B145-838 838 QQ-C-390 (B4)
Latón semi rojo 844 B145-844 QQ-C-390 (B2)
848 B145-848 QQ-C-390 (B1)
Bronce de manganeso 862 B147-862 862 430A QQ-C-390 (C4) C-2229 Gr9
863 B147-863 863 430B QQ-C-390 (C7) C-2229 Gr8
865 B147-865 865 43 QQ-C-390 (C3) C-2229 Gr7
Bronce de estaño 903 B143-903 903 620 QQ-C-390 (D5) C-2229 Gr1
905 B143-905 905 62 QQ-C-390 (D6)
907 907 65
Bronce al estaño con plomo 922 B143-922 922 622 QQ-C-390 (D4) B-16541
923 B143-923 923 621 QQ-C-390 (D3) C-15345 Gr10
926 926
927 927 63
Bronce al estaño con alto contenido de plomo 932 B144-932 932 660 QQ-C-390 (E7) C-15345 Gr12
934 QQ-C-390 (E8) C-22229 Gr3
935 B144-935 935 66 QQ-C-390 (E9)
937 B144-937 937 64 QQ-C-390 (E10)
938 B144-938 938 67 QQ-C-390 (E6)
943 B144-943 943 QQ-C-390 (E1)
Bronce de aluminio 952 B148-952 952 68A QQ-C-390 (G6) C-22229 Gr5
953 B148-953 953 68B QQ-C-390 (G7)
954 B148-954 954 QQ-C-390 (G5) C-15345 Gr13
955 B148-955 955 QQ-C-390 (G3) C-22229 Gr8
958 QQ-C-390 (G8)
Bronce de silicio 878 B30 878

La siguiente tabla describe la composición química de varios grados de aleaciones de cobre.

Composición química de las aleaciones de cobre[6][7]
Familia CDA AMS UNS Cu [%] Sn [%] Pb [%] Zn [%] Ni [%] Fe [%] Al [%] Otros [%]
Latón rojo 833 C83300 93 1.5 1.5 4
C83400[8] 90 10
836 4855B C83600 85 5 5 5
838 C83800 83 4 6 7
Latón semi rojo 844 C84400 81 3 7 9
845 C84500 78 3 7 12
848 C84800 76 3 6 15
Bronce de manganeso C86100[9] 67 0.5 21 3 5 Mn 4
862 C86200 64 26 3 4 Mn 3
863 4862B C86300 63 25 3 6 Mn 3
865 4860A C86500 58 0.5 39.5 1 1 Mn 0.25
Bronce al estaño 903 C90300 88 8 4
905 4845D C90500 88 10 0.3 max 2
907 C90700 89 11 0.5 max 0.5 max
Bronce al estaño con plomo 922 C92200 88 6 1.5 4.5
923 C92300 87 8 1 max 4
926 4846A C92600 87 10 1 2
927 C92700 88 10 2 0.7 max
Bronce al estaño con alto contenido de plomo 932 C93200 83 7 7 3
934 C93400 84 8 8 0.7 max
935 C93500 85 5 9 1 0.5 max
937 4842A C93700 80 10 10 0.7 max
938 C93800 78 7 15 0.75 max
943 4840A C94300 70 5 25 0.7 max
Bronce de aluminio 952 C95200 88 3 9
953 C95200 89 1 10
954 4870B
4872B
C95400 85 4 11
C95410[10] 85 4 11 Ni 2
955 C95500 81 4 4 11
C95600[11] 91 7 Si 2
C95700[12] 75 2 3 8 Mn 12
958 C95800 81 5 4 9 Mn 1
Bronce al silicio C87200[13] 89 Si 4
C87400[14] 83 14 Si 3
C87500[15] 82 14 Si 4
C87600[16] 90 5.5 Si 4.5
878 C87800[17] 80 14 Si 4
C87900[18] 65 34 Si 1
La composición química puede variar para producir distintas propiedades mecánicas

LatonesEditar

Un latón es una aleación de cobre con zinc. Los latones suelen ser de color amarillo. El contenido de zinc puede variar entre un pequeño porcentaje y aproximadamente un 40 %. Siempre que se mantenga por debajo del 15%, no disminuye notablemente la resistencia a la corrosión del cobre.

Los latones pueden ser sensibles a la corrosión por lixiviación selectiva bajo ciertas condiciones, cuando el zinc se disocia de la aleación ("descincificación"), dejando una estructura de cobre esponjosa.

Ejemplos

BroncesEditar

 
Escultura de bronce, obra de Fernando Botero

Un bronce es una aleación de cobre y otros metales, generalmente estaño, pero también aluminio y silicio.

  • Los bronces al aluminio son aleaciones de cobre y aluminio. El contenido de aluminio oscila mayoritariamente entre el 5% y el 11%. A veces se añaden hierro, níquel, manganeso y silicio. Tienen mayor dureza y resistencia a la corrosión que otros bronces, especialmente en ambiente marino, y tienen baja reactividad a los compuestos de azufre. El aluminio forma una delgada capa de pasivación en la superficie del metal.
Ejemplos

Aleaciones con metales preciososEditar

 
Moneda romana de vellón
 
Arqueta de madera recubierta con plata nielada
 
Pendiente precolombino de tumbaga

El cobre a menudo se alea con metales preciosos como el oro (Au) y la plata (Ag).

Nombre Cu [%] Au [%] Ag [%] Otros [%]
Auricúprido
Ashtadhatu Fe†, Hg†, Sn†, Zn†
Vellón Hg†
Plata china 58 2 17.5 Zn, 11.5 Ni,
Bronce corintio
CuSil 28 72
Dymalloy 20 80 C (diamante tipo I)
Electro, Oro verde 6-23 75-80 0-15 0-4 Cd
Oro gris Mn†
Guanín 25 56 18
Hepatizón trazas trazas
Nielado sulfuros de Pb†
Panchaloha Fe†, Sn†, Pb†, Zn†,
Oro rosado, rojo y rosa 20-50 50-75 0-5
Spangold 18-19 76 5-6 Al
Shakudō 90-96 4-10
Shibuichi 40-77 0-1 23-60
Plata tibetana Ni†, Sn†
Tumbaga 3-97 3-97
Oro blanco Ni†, Zn†

† Cantidad no especificada

Véase tambiénEditar

ReferenciasEditar

  1. British Museum, "Scope Note" for "copper alloy"
  2. Lyons, William C. and Plisga, Gary J. (eds.) Standard Handbook of Petroleum & Natural Gas Engineering, Elsevier, 2006
  3. National Bronze & Metals | Beryllium Copper
  4. Lewis Brass & Company | Copper Alloy Data
  5. Cast copper alloy C83600 (Ounce Metal) substech.com
  6. a b c Industrial Investment Castings - Franklin Bronze, consultado el 7 de septiembre de 2009 ..
  7. Brass and Bronze Alloys, archivado desde el original el 25 de agosto de 2009, consultado el 8 de septiembre de 2009 .
  8. UNS C83400, consultado el 8 de septiembre de 2009 ..
  9. UNS C86100, consultado el 8 de septiembre de 2009 ..
  10. UNS C95410, consultado el 8 de septiembre de 2009 ..
  11. UNS C95600, consultado el 8 de septiembre de 2009 ..
  12. UNS C95700, consultado el 8 de septiembre de 2009 ..
  13. UNS C87200, consultado el 8 de septiembre de 2009 ..
  14. UNS C87400, consultado el 8 de septiembre de 2009 ..
  15. UNS C87500, consultado el 8 de septiembre de 2009 ..
  16. UNS C87600, consultado el 8 de septiembre de 2009 ..
  17. UNS C87800, consultado el 8 de septiembre de 2009 ..
  18. UNS C87900, consultado el 8 de septiembre de 2009 ..

BibliografíaEditar

  • Oberg, Erik; Jones, Franklin D.; Horton, Holbrook L. (1992). Machinery's Handbook (24 edición). New York: Industrial Press Inc. p. 501. ISBN 0-8311-2492-X. 

Enlaces externosEditar