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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
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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
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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
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tema 921
Latón α Latón α con Pb
Latón α + βLatón α + β
X500
X200
X100
X100
Latón α + β
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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.
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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.
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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