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COBRE Y SUS ALEACIONES

File:Cu-Scheibe.JPG. http://en.wikipedia.org/wiki/Copper

The macrosctructure of continuously cast copper (99.95% pure) ∅ ≈ 83 mm.

Extracción del cobre

Copper ores are normally associated with sulphur in whichcopper can be extracted from chalcocite Cu2S, chalcopyriteCuFeS2 and cuprite Cu2O.

• Pyrometallurgical- for copper sulphide based ores.• Hydrometallurgical- for oxide or carbonate ores.

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Copper-Properties

�High electrical conductivity

�High thermal conductivity

�High corrosion resistance

�Good ductility and malleability

�Reasonable tensile strength

� Density (g.cm-3) 8.933

� Melting point (ºC) 1084.62

Aplicaciones

� Tableros eléctricos de distribución

� Radiadores

� Aplicaciones arquitectónicas.

� Refrigeración y aire acondicionado

� Cables de conducción eléctrica.

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Aplicaciones del Cu en los automóvilesCobre: trabajando detrás de escena

El aumento de uso de las partes electrónicas en los automóviles hace que se incremente el uso del Cu

Cobres comerciales

� Cobre electrolítico : 99.95% Cu

• En procesos de trabajo en caliente esta red de Cu2O y aparece como partículas alineadas in la dirección de trabajo.

99.95% Cu with 0.02-0.05% O content.Para afinar el Cu se utiliza O2 � solubilidad en Cu � muy baja o nula � forma Cu2O que precipita en forma interdendritica. Eliminado el O y purificado por electrólisis � 99.95% de pureza

http://www.georgesbasement.com

http://www.copper.org/resources/properties/microstructure/coppers.html

http://www.georgesbasement.com

Usado para la producción de alambre, varillas y láminas

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Cobres libres de oxígeno

OFHC se produce del cobre electrolítico refinado. Cu es fundido y colado en una atmósfera reductora de para prevenir presencia de O2.

•Microestructura de cobre moldeado libre de oxígeno no contiene el eutéctico interdendrítico Cu2O

• Microestructura de cobre laminado también muestra granos libres de este eutéctico

http://www.copper.org

Cobres desoxidados

� P es añadido para producir pentóxido de fósforo P2O5. Este produce una reducción en la cantidad de O y da alta conductividad al cobre.

� El exceso de fósforo disminuye la conductividad eléctrica.

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Elementos aleantes

http://www.copperinfo.co.uk/alloys/homepage.shtml

Aleaciones de cobre� Latones (Cu-Zn)◦ Latones alfa (hasta 36%Zn)

� Latones amarillos alfa (20 -36%Zn)� Latones rojos (5 al 20% Zn)

◦ Latones alfa + beta (39 a 46% Cu)

� Bronces (hasta el 12% de elemento de aleación)◦ Bronces al estaño

◦ Bronces al silicio

◦ Bronces al aluminio

◦ Bronces al berilio

� Cuproniquel (Cu-Ni)

� Platas niquel (Cu-Ni-Zn)

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Latones (Cu-Zn)� 0 - 39% Zn sol.sol. α blanda (FCC);

39 - 46.6% Zn α+β; 46.6 - 50.6% Zn β (BCC).

� Latones > 50.6% Zn no son comercialmente importantes.

Relación entre el contenido en Zn y propiedades

� La máxima ductilidad � 30% Zn. Combinación óptima de resistencia y ductilidad � 40% Zn.

� Los latones comerciales pueden dividirse en dos grupos: latones para trabajo en frío (α) y latones para trabajo en caliente (α+β)

Relativa buena resistencia a la corrosión y buenas propiedades de trabajo.

Latones alfa

20-36% ZnAmarillos

5-20% ZnRojosRojos

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Latón αααα

X500

20-36% ZnAmarillos

αααααααα

http://www.copper.org/resources/properties/microstructure/coppers.html

Relativa buena resistencia a la corrosión y buenas propiedades de trabajo.

Buena resistencia y alta ductilidad

Latón 70/30: Latón de cartucheríaLatón amarillo: (65Cu-35Zn)

Panales de radiador, ojos de cerraduras, remaches , resortes, accesorios de plomería, componentes para municiones

Latones alfa

20-36% ZnAmarillos

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Amarillos con 0.5 a 3% Pb mejora maquinabilidad �llaves, piezas para reloj, placas de grabado, tornillos.

Amarillos con 0,5-1,5% Sn � bronce naval resistente a la corrosiónLatón admiralty (71Cu-28Zn- 1Sn)Tubos de condensadores, intercambiadores de calor.

Latones alfa

Mejor resistencia a la corrosión

5-20% ZnRojosRojos

αααααααα

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Latones alfa

Oropel: (95Cu-5Zn) Tiene mayor resistencia que el Cu, se utiliza para hacer medallas, capsulas para fusibles, emblemas…

Bronce comercial: (90Cu-10Zn), se utiliza para hacer joyería de fantasía, estuches de lápiz labial, remaches, tornillos.

5-20% ZnRojosRojos

Latón rojo: (85Cu-15Zn), se utiliza en conductos eléctricos, portalámparas, tubos para intercambiadores de calor, panales de radiador.

Latón bajo: (80Cu-20Zn), se utiliza para trabajos metálicos ornamentales, instrumentos musicales, medallones y artículos de estirado profundo.

5-20% Zn

RojosRojos

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� (54-62%Cu)� Aleaciones bifásicas: son más

difíciles de trabajar (β’ dura y frágil��T β es plástica).

� Latón 60/40. Metal Muntz. Alta resistencia y excelente propiedades de trabajo en caliente. En forma de láminas se utiliza para cubiertas de barcos y trabajos de arquitectura.

Latones alfa más beta

Latón α + β

Latón α + β

X200

X100

Latón α + β

http://www.copper.org/resources/properties/microstructure/coppers.html

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tema 921

Latón α Latón α con Pb

Latón α + βLatón α + β

X500

X200

X100

X100

Latón α + β

http://www.copper.org/resources/properties/microstructure/coppers.html

BRONCEBRONCEInicialmente � aleaciones Cu-Sn.

El bronce fue uno de los primeros metales usados por el hombre y aparece después de la edad de piedra.

Término se usa para designar cualquier aleación de Cu, excepto Cu-Zn que contiene hasta el 12% del elemento principal de aleación.

Cu

Sn

Al

Si

Be P, Pb, Zn o Ni

Bronces Bronces comercialescomerciales

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Bronces al estañoBronces al estaño

Diagrama de equilibrio

� El Sn es mucho menos soluble que el Zn, max sol. 14%Sn formando una solución sólida α. Volumen atómico del Sn (16,1) frente al Cu (7,1) y el Zn (9,2)

� Los bronces comerciales rara vez contienen más del 15%Sn.

�El Sn al disolverse en el Cu le endurece mucho más que el Zn > distorsión

Bronces CuBronces Cu--Sn de forja Sn de forja

Contienen del 1.25 al 10%Sn y hasta 0.1 %P: Bronces fosforadosBronces fosforados .P �agente desoxidante mejora la fluidez.

Microestructura bronce 92Cu-8Sn trazas de P

α

Bronces CuBronces Cu--Sn de moldeo Sn de moldeo

Contienen hasta 16%Sn (cojinetes de alta resistencia, rodamientos)

Altos [Sn] > 10% alta resistencia pero no se pueden trabajar � moldeo

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Bronces al aluminioBronces al aluminio

Al forma sol.sol in Cu (α phase) hasta 9.4% at 565°C.• Microestructura de bronces al aluminio α consiste de una fase α en solución sólida

Bronces al aluminioBronces al aluminio

Al >9% pueden formar fase β al calentarse por encima de 565°C (T°eutectoide). Formando microestructura complejas

Enfriamiento rápido desde 900°C � β’ martensita, fig (a).

Enfriamiento un poco más lento desde 800 o 650°C � menor cantidad de β’ martensita, fig (b) and (c).

Enfriado desde 565°C �Fase β se descompone para formar α+ γ2, fig (d).β ↔α+γ2 frágil.

http://www.sut.ac.th/engineering/metal/pdf/Nonferrous/04_Copper%20and%20copper%20alloys.pdf

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Propiedades de los bronces al Propiedades de los bronces al AlAl

Bronces al Al tienen alta resistencia, excelente resistencia a la corrosión y buena resistencia al desgaste y a la fatiga.

• Resistencia a la tracción incrementa con el aumento de la fase β.

http://www.sut.ac.th/engineering/metal/pdf/Nonferrous/04_Copper%20and%20copper%20alloys.pdf

Bronces al silicioBronces al silicio

Si: tiene una máxima solubilidad en Cu a 5.3% at 843°C

La mayoría de los bronces al Si contienen 1-3% Si � No son endurecibles por precipitación

Mn y Fe son agunas veces añadidos para mejorar las propiedades

Bronces al Si tienen alta resitencia a la corrosión y alta resistencia y tenacidad.

http://www.sut.ac.th/engineering/metal/pdf/Nonferrous/04_Copper%20and%20copper%20alloys.pdf

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BIBLIOGRAFÍA• Askeland, D. Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Ed.

International Thomson, 1998. Mexico.

� Smith, W.F., Structure and properties of engineering alloys, second edition, 1993, McGraw-Hill.

� www.cda.org.uk.

� http://www.georgesbasement.com/Microstructures/NonFerrousAlloys/Lesson-1/Specimen02.htm

� http://www.georgesbasement.com/Microstructures/NonFerrousAlloys/Lesson-1/Specimen02.htm

� http://www.copper.org/resources/properties/microstructure/homepage.html