¿Por qué se llaman platas niqueladas las aleaciones Cu-Ni-Zn?

Se llaman así porque su color es similar al de las aleaciones Cu-Ni-Ag, aunque no contienen plata. Su principal propiedad es la excelente resistencia a la corrosión en agua.

¿Qué diferencia hay entre una aleación Cu-Ni-Zn monofásica y bifásica?

La monofásica tiene estructura de fase alfa maclada y es dúctil y blanda. La bifásica, con más de 32% de Zn (alfa + beta), es más dura y el níquel permanece en solución sólida en el cobre.

¿Para qué se usa el Cu-Be y por qué no es más común?

Se usa cuando se requiere alta resistencia y resistencia a la fatiga, ya que es la aleación de cobre más resistente. Su principal desventaja es su alto coste.

Aleaciones de cobre: Cu-Ni-Zn (platas niqueladas) y endurecibles por precipitación

Resumen

El documento describe las aleaciones de cobre Cu-Ni-Zn, conocidas como platas niqueladas, y las aleaciones de cobre endurecibles por precipitación (Cu-Be, Cu-Cr, Cu-Zr y Cu-Ti). Explica su composición, clasificación, tratamientos térmicos, propiedades mecánicas y usos típicos. Es útil para repasar la relación entre composición, estructura y aplicaciones de estas aleaciones.

Puntos clave

Las platas niqueladas (Cu-Ni-Zn) no contienen plata; su nombre se debe a su color similar al de las aleaciones Cu-Ni-Ag y su principal propiedad es la resistencia a la corrosión en agua.
Las aleaciones de forja Cu-Ni-Zn tienen 7-20% Ni y 14-46% Zn; con más de 32% de Zn presentan estructura bifásica (alfa + beta), más dura.
El Cu-Be contiene 0,6-2% Be y 0,2-2,5% Co, y es la aleación de cobre de mayor resistencia, aunque su alto coste limita su uso.
El Cu-Cr (0,4-0,5% Cr) se trata con temple desde 1020°C y precipitación a 450°C, y se usa en interruptores eléctricos y electrodos de soldadura.
El Cu-Zr (generalmente 0,12% Zr) forma la fase coherente Cu3Zr tras temple a 950°C y precipitación a 450°C; se emplea en conmutadores, toberas de cohetes y electrodos.
El Cu-Ti (2,5-4% Ti) precipita entre 400-525°C y alcanza unos 1076 N/mm², con aplicaciones similares a los bronces de berilio (muelles y contactos eléctricos).

Ponte a prueba

Aleaciones Cu-Ni-Zn (Platas Niqueladas)

Estas aleaciones no contienen plata; su denominación "Platas Niqueladas" se debe únicamente a su color similar al de las aleaciones Cu-Ni-Ag. Su principal propiedad es su excelente resistencia a la corrosión en agua.

Se clasifican en:

Aleaciones de Forja

Composición: 7-20% Ni y 14-46% Zn.
Estructura: Presentan una estructura monofásica de fase alfa maclada, lo que las hace dúctiles y blandas.
Estructura Bifásica: Por el contrario, si poseen una estructura bifásica, son más duras y el níquel permanece en solución sólida en el cobre. Un contenido de Zn superior al 32% produce una estructura bifásica (alfa + beta).

Aleaciones de Colada

Solidificación: Durante la solidificación, se produce segregación en las dendritas.
Usos Comunes: cubertería, útiles de cocina, joyería, objetos de decoración, equipos ópticos y fotográficos, e instrumentos musicales.

Aleaciones de Cobre Endurecibles por Precipitación

Estas aleaciones incluyen: Cu-Be, Cu-Cr, Cu-Zr y Cu-Ti.

Cobre-Berilio (Cu-Be)

Composición: 0,6-2% Be + 0,2-2,5% Co.
Endurecimiento: Endurecen por precipitación tras un tratamiento térmico.
Resistencia: Presentan la máxima resistencia entre las aleaciones de cobre.
Desventaja: Su principal desventaja es su alto coste, por lo que se utilizan solo donde se requiere alta resistencia (R) y resistencia a la fatiga (Rfatiga).
Solubilidad: Experimentan un cambio drástico en la solubilidad con la temperatura. A 866°C, se alcanza la máxima solubilidad de Be en Cu (2,7%).
Secuencia de Precipitación: La secuencia de precipitación implica la formación de solución sólida en las zonas GP (Guinier-Preston). Se forman placas coherentes sobre los planos {100}. La fase gamma´-BCT es parcialmente coherente y nuclea sobre las zonas GP por nucleación heterogénea. El CuBe ordenado presenta una estructura BCC con una fase de equilibrio Cu~Be, donde comienza el ablandamiento y la nucleación heterogénea en los límites de grano.
Mejora de Propiedades: Se les realiza un trabajo en frío antes del tratamiento térmico para mejorar la nucleación de las zonas GP, obteniendo un grano más fino y homogéneo, lo que a su vez aumenta la densidad de zonas GP y, por ende, la resistencia.

Cobre-Cromo (Cu-Cr)

Composición: 0,4-0,5% Cr.
Resistencia: 540 N/mm².
Tratamiento Térmico: Se realiza un temple desde 1020°C seguido de una precipitación a 450°C.
Usos Comunes: interruptores eléctricos y electrodos de soldadura por presión.

Cobre-Zirconio (Cu-Zr)

Solubilidad: Presenta menor solubilidad que las aleaciones anteriores: 0,01% a 0°C y 0,15% a 965°C.
Composición Típica: Generalmente contiene 0,12% Zr.
Tratamiento Térmico: Se realiza un temple a 950°C y una precipitación a 450°C para formar la fase coherente Cu3Zr.
Propiedades Mecánicas: Sus propiedades mecánicas son similares a las del Cu-Cr, mejorando el endurecimiento tras el tratamiento térmico.
Usos Principales: conmutadores (debido a su buena conductividad eléctrica y térmica), toberas de cohetes y electrodos de soldadura por resistencia.

Cobre-Titanio (Cu-Ti)

Composición: 2,5-4% Ti.
Tratamiento Termomecánico (Cu-4%Ti): Para la aleación Cu-4%Ti, se aplica un tratamiento termomecánico a 850-900°C durante 1 hora, seguido de un temple y trabajo en frío (40% de reducción).
Precipitación y Resistencia: La precipitación se produce entre 400-525°C, alcanzando una resistencia de 1076 N/mm².
Aplicaciones: Similares a los bronces de berilio: muelles y contactos eléctricos.

Narcoloy (Bronce de Aluminio)

Composición: Bronce de aluminio con composición: 7% Al, 0,5% Co, 0,25% Sn y balance de Cu.
Propiedades Mecánicas: Se le aplica un trabajo en frío a 880°C, obteniendo una resistencia de 580 N/mm² y una dureza Vickers (HV) de 250.
Características: Se caracteriza por su alta resistencia al impacto, excelente resistencia a la corrosión bajo tensión y en atmósferas marinas.
Usos Principales: tornillos forjados en frío y pernos. También en utensilios de cocina por su buena apariencia y resistencia a detergentes y vinagre.