Aleaciones de Cobre y Otros Metales: Propiedades y Aplicaciones Industriales

Aleaciones de Cu-Sn (Bronces)

En los bronces industriales, el porcentaje de Sn varía entre el 2% y el 22% y su acción es similar a la de Zn, pero mucho más enérgica.

• Bronces al Plomo: con un 2 al 30% de Pb, mejora la maquinabilidad y las características de rozamiento.
• Bronces al Zinc: con 1 a 10% de Zn, más económico y se facilita la colabilidad.
• Bronce fosforoso: menos del 0,5% de fósforo. Aumenta la dureza.
• Bronces al Níquel: con 1 al 5% de Ni. De grano más fino y resistentes a la corrosión del vapor de agua.

Aleaciones de Cu-Be (Bronces de Berilio)

Son susceptibles al tratamiento de bonificación, con el que se consiguen características mecánicas junto a una buena conductividad eléctrica. Estas aleaciones pueden mejorar mediante la adición de Ni, Co, Fe, consiguiéndose así las mejoras aleaciones de Cu.

Se utilizan en la industria eléctrica, siempre asociada a una gran resistencia mecánica. Tiene buena conductividad, resistencia a la corrosión, características no magnéticas, dureza, resistencia al desgaste y a la fatiga.

Aleaciones de Cu-Ni

Forman una solución sólida única. Con más del 15% de Ni, tiene color blanco y es muy resistente a la corrosión por agua de mar, la aleación de 30% de Ni, se utiliza en construcciones marinas.

Con el 45% de Ni, mantiene constante la resistencia eléctrica al variar la temperatura, fabricación de patrones de resistencias.

El MONEL, es Cu (28 al 30%), Ni (66-67%), Fe (3-3,5%). Tiene elevada resistencia a la corrosión. Se usa en la industria naval y fabricación de piezas que trabajen a temperaturas elevadas. Si añadimos Zn (17-45%) se obtienen los maillechorts, que se utilizan para fabricar resistencias eléctricas.

Características del Plomo

De color gris azulado, muy blando y denso (11,34 kg/dm³) cristaliza en el sistema CCC, es maleable y poco tenaz. Conduce bien el calor y la electricidad.

Se recubre de una capa de carbonato básico que la protege, si está al aire libre. En cambio, en contacto con el agua dulce, forma un compuesto soluble muy venenoso. Es utilizado, en puro, para tubos de conducción de agua y gases; en forma de chapas para instalaciones de ácido sulfúrico, y protección de rayos X.

Entre sus aleaciones: Soldadura, Caracteres de Imprenta, Antifricciones de Plomo y Perdigones.

Características del Estaño

Blanco argentino, brillante, inoxidable, muy maleable y blando. No es muy denso (7,28 kg/dm³). Se presenta en tres estados alotrópicos: Sn blanco, cristaliza en sistemas tetragonal y rómbico; y Sn gris cristaliza en el cúbico con estructura de diamante. Se utilizan para recubrir el hierro (hojalata) y el cobre, para fabricar serpentines y papel de estaño, para envolver alimentos. Las aleaciones se caracterizan por su gran fusibilidad.

Características del Zn

De color blanco azulado, que cristaliza en el sistema HEC, es quebradizo a temperatura normal, para temperaturas entre 120-150ºC se vuelve maleable. Funde a 419ºC. Resistencia mecánica baja. Se forma una capa de óxido o carbonato básico que lo protege de la oxidación.

Se usa para chapas para tejados, canalones, y para proteger el hierro (galvanizado).

Características del Níquel

De color blanco argentino, no se oxida en el medio ambiente. Cristaliza en el sistema CCC, es duro y tenaz, maleable y dúctil, magnético hasta 350ºC. Se forja bien en frío y en caliente, puede estirarse y se suelda. Aplicaciones en utensilios de cocina, crisoles, bujías y como recubrimiento electrolítico.

Como elemento de aleación para: aceros al níquel, cuproníquel, resistencias eléctricas y aleaciones refractarias.

Características de Cobalto

Blanco argentino, duro y tenaz. Ferromagnético con punto de Curie en 1075ºC. Dos estados alotrópicos: Coα (HEC) y Coβ (CC). Parecido al níquel, inalterable al agua y al aire. Sus aplicaciones: para aleaciones, como los aceros de corte rápido al cobalto (imanes, aleaciones magnéticas), es metal base en aleaciones refractarias y en la fabricación de metales para las herramientas de corte.

Características del Manganeso

De color gris rojizo, duro y quebradizo, que se oxida en contacto con el aire. Se utiliza en metalurgia del hierro, en forma de ferromanganeso para eliminar el N₂. Los aceros al manganeso contienen este elemento en porcentajes variables. Se usa en la obtención de bronces, aleaciones ligeras y manganina.

Características del Cromo

Es un metal blanco argentino, azulado, inoxidable, muy duro y frágil. Es inalterable a temperatura ambiente. Puro es maleable por encima de los 500ºC. Se aplica principalmente, como elemento de aleación. Por su inalterabilidad y bello color se utiliza para proteger por cromado electrolítico al hierro y al latón.

Características de Molibdeno

De color blanco brillante, dúctil y maleable, las impurezas lo vuelven frágil. Es inalterable en condiciones normales, pero a 600ºC se oxida rápido y se quema. Se emplea para la fabricación de las lámparas de incandescencia, electrodos para tubos de rayos X. En joyería sustituye al platino. Como elemento de aleación interviene en los aceros de molibdeno; en corte rápido, en sustitución del volframio y en los metales duros (eutenita).

Características del Volframio

De color gris acerado, muy denso (20,6 kg/dm³) es el más resistente en estado puro y recocido, el de mayor temperatura de fusión (3410ºC) y el de menor tensión a temperaturas elevadas. Puro es muy dúctil y maleable.

Se emplea como filamento de las bombillas de incandescencia, como anticátodo en tubos de rayos X. Su aplicación principal es la fabricación de aceros de corte rápido y obtención de metales duros (widia, stellite, etc).

Aleaciones de Antifricción

Se emplean para recubrir la superficie de fricción de los cojinetes lisos. Están formadas por dos tipos de constituyentes: uno formada por granos duros (compuestos intermetálicos) y una masa plástica, que los envuelve, funden a baja temperatura.

Las principales aleaciones antifricción:

• A base de plomo: Son económicas, pero son poco resistentes al desgaste.
• A base de estaño (babbit): más caras, pero mejores características mecánicas.
• Otras aleaciones: a base de Zn, Cd, Al y Cu; y también otras obtenidas por sinterizado.