Aleaciones de Cu y ZnIngeniería Química en MaterialesClara Morales Olvera 13 octubre del 2015

Cobre

Alta conductividad eléctrica y térmica, buena resistencia a la corrosión, maquinabilidad, resistencia y facilidad de fabricación.

No magnético, puede ser soldado, soldado con laton, soldado con estaño, se termina fácilmente por revestimiento metalico (galvanizado) o barnizado.

Se usa mayormente para conductores eléctricos, cobre electrolítico (99.9% Cu y 0.05% Oxigeno).

Cinc

Mas altamente anódico que el acero

En atmosfera corrosiva sirve como anodo de sacrificio.

Recubrimientos de zinc: galvanizados por inmersión caliente, electrogalvanizado, pintado, metalizado o rociado de metal funido y por “sherardizado” o cementación.

El zinc puro tiene una temp de recristalización inferior al del ambiente, de modo que se “autoendurece” y no puede endurecerse por debajo a la temperatura ambiente

Aleaciones de Cu

Comerciales mas importantes:

latones- (Cu-Zn) Latones amarillos o alfa (20-36% Zn) Latones rojos (5-20% Zn)

Bronces (Cu-Sn) Bronces al estaño Bronces al silicio Bronces al aluminio Bronces al berilio

• Cuproníqueles y aleaciones de Cu-Ni

• Platas níquel-aleaciones de Cu, Ni, Zn.

Aleaciones de Cu: Latones

Cu-Zn

Algunas tienen cantidades pequeñas de Pb, Sn, Al, etc.

La solubilidad del Zn en la solución alfa solida aumenta desde 32.5% a 1657°F hasta 39% a 850°F . La reacción de ordenamiento es tan rápida que no puede retardarse o evitarse por templado.

Defectos de los latones

La presencia de fisuras intercristalinas o fisuras debidas al efecto de los esfuerzos de corrosión se debe a los altos esfuerzos residuales dejados en el latón como resultado del trabajado en frio.

Dezinficación. Se arregla con pequeñas cantidades de Sn o Sb

Latones

Los latones comerciables se pueden dividir en dos grupos: latones para trabajo en frio (latones alfa) y latones para trabajo en caliente (latones alfa mas beta)

Latones alfa poseen relativamente buena resistencia a la corrosión y buenas propiedades de trabajo. A su vez se dividen en latones amarillos (20-36% Zn), que combinan buena resistencia con la alta ductilidad y por esos son adecuados para efectuar operaciones de trabajo en frio. Se revienen estos para liberar esfuerzos después de severo trabajo en frio (evita fisuras intercristalinas).

Trabajo en frío

Hasta 36% Zn

Latones alfa

Trabajo en caliente

54-62% Cu

Latones alfa + beta

Latones mas usados en la industria: Latones Amarillos

Latones mas usados

Latón para cartuchos (70Cu-30Zn)

Latón amarillo (65Cu-35Zn)

De aplicaciones automotrices: panales para radiador, tanques, fanales, cubiertas para linternas eléctricas portátiles, cubiertas para portalámparas, aditamentos para lámpara, remaches, resortes, accesorios para plomería y componentes para municiones.

Latones de aplicación especial

Metal admiralty (71Cu-28Zn-1Sn)

Latón alumínico (76Cu-22Zn-2Al)

Metal admiralty con estaño mejora la resistencia y la resistencia a la corrosión, se utiliza par tubos de condensadores y cambiadores de calor en equipo de plantas de vapor. Para latón alumínico se obtienen mejores resistencias a la corrosión.

Latones de bajo Zn o Latones Rojos (5-20% Zn)

Tienen mejor resistencia a la corrosión que los latones amarillos y no son susceptibles a la presencia de fisuras por esfuerzo de corrosión o dezincificación.

Se encuentran:

Oropel (95Cu-5Zn) mayor resistencia que el cobre y se utiliza para hacer monedas, medallas, placas y base para artículos recubiertos de oro

Bronce comercial (90Cu-10Zn) excelentes propiedades de trabajado en frio y trabajado en caliente. Se emplea en joyería de fantasía, polveras, estuches para lápiz labial, ferretería marina, tornillos, etc.

Latón rojo (85Cu-15Zn) se utiliza para conductos eléctricos, cubiertas de tornillo, estuches, etc.

Latón bajo (80Cu-20Zn) se utiliza para trabajos metálicos ornamentales, trabajos en general de estirado profundo.

Latones Alfa + Beta (54-62% Cu)

La fase beta es mas dura y frágil a temperatura ambiente que la fase alfa, por lo tanto, estas aleaciones son mas difíciles de trabajar en frio que los latones alfa.

A altas temperaturas la fase beta se hace muy plástica, por lo que se pueden calentar estas aleaciones para obtener solo la fase beta con excelentes propiedades de trabajo en caliente.

La mas utilizada es el metal muntz (60Cu-40Zn), tiene alta resistencia y excelentes propiedades de trabajo en caliente.

El recalentamiento a baja temperatura permitirá que la fase alfa salga de la solución sobresaturada; por lo tanto es posible tratar térmicamente a esta aleación.

Fase alfa Fase beta

Latones Alfa + Beta (54-62% Cu)

Latón forjable (60Cu-38Zn-2Pb) mejores propiedades de trabajo en caliente de cualquier latón y se utiliza para piezas forjada en caliente

Bronce para arquitectura

Latón naval

Bronce al Manganeso

Latones fundidos (Bronces)

ZAMAK

¿Qué es el Zamak?

El Zamak es una aleación a base de Zinc de la más alta pureza y su composición básica contiene también Aluminio, Magnesio y cantidades variables de Cobre y Níquel, estos metales se agregan con el objeto de mejorar los propiedades mecánicas del metal base. Debido a su baja temperatura de fusión, la fundición del Zamak no presenta problemas, además las aleaciones del Zamak no son susceptibles a la absorción de gases por lo que no son necesarios complejos controles metalúrgicos para la elaboración de las piezas finales.

Zamak 2

Se utiliza en la fabricación de moldes para zapatos y defensas de automóviles.

Zamak 3

Es la más estable, puesto que prácticamente no contiene cobre y se utiliza para elaborar piezas de alto grado de dificultad, detalles agudos, geometría complicada.

Zamak 5

Es el más ampliamente utilizado por su estabilidad dimensional y facilidad al inyectar, se utiliza, entre otras cosas, en la inyección de piezas automotrices como carburadores y bombas de agua, candados, inyección de herrajes, etc.

Zamak 7

De fácil fundición y se usa para fabricar enseres electrodomésticos como extractores, exprimidores y otras piezas de uso rudo y tamaños más grandes.

Zamak 10

Muy utilizado para fabricar trofeos y piezas que no requieren un muy buen acabado (Es el más esconómico de la línea)

Zamak AZC

Especial para máquinas centrífugas, se aplica en la elaboración de piezas ornamentales como hebillas de cinturón, adornos para bolsas de mano, herrajes para zapatos, mochilas, llaveros, etc

Propiedades Mecánicas

Las propiedades mecánicas de las aleaciones de Zamak sufren un considerable cambio despuñes del envejecimiento. Esto es todo un factor importante y debe tomarse en cuenta al seleccionar la aleación. Como ejemplo tenemos que el Zamak 5 perderá hasta el 20% de su resistencia a la tracción y el 15% de su resistencia al impacto, a la temperatura ambiental normal. La pérdida de propiedades es mucho mayor cuando el envejecimiento se produce a temperatura elevada y ambiente húmedo, en estas condiciones resulta afectada muy particularmente su resistencia al impacto que peude quedar reducida al 15% de su valor original.

Composición Química

Tratamientos térmicos

Zn

El zinc puro tiene una temp de recristalización inferior al del ambiente, de modo que se “autoendurece” y no puede endurecerse por debajo a la temp. Ambiente.

La presencia de impurezas naturales o de elementos agregados aumentan la temperatura de recristalización, por lo tanto las clases menos puras de zinc forjado mostraran un incremento de dureza y resistencia con el trabajado.

Cu

Haga clic en el icono para agregar una imagen

En la condición de fundido (sin tratamientos térmicos) el oxido de cobre y cobre forman una mezcla interdendritica eutéctica. Despues de trabajada y recocida, la red interdentritica se destruye y la resistencia mejora.

Temple de Cobre

El cobre y la mayoría de sus aleaciones de Cu constituyen fases homogéneas únicas, no son susceptibles a tratamiento térmico y su resistencia puede alterarse por trabajado en frio. Hay dos clases de temple para aleaciones de cobre forjadas, no tratables térmicamente: temple proporcionado por trabajo en frio y temple suave o recocido

Los temples recocidos se utilizan para operaciones de formado a temperatura ambiente y describen por el rango de tamaño de grano o tamaño nominal de grano, expresado como diámetro de grano promedio en milímetros. La medición de grano se estandarizo por la norma ASTM E79 “estimación del tamaño de grano promedio de cobre forjado y aleaciones de base de cobre”.

Bibliografía

AVNER

http://www.faeza.com.mx/es/productos/zamak.html

http://www.grupoindustrial.com.ar/es/zamac_especificaciones.pdf