el cobre tema 2

El cobre

Metal rojo pardo, dúctil y maleable, más duro que el oro y la plata. Aleado con el estaño forma el bronce. Es uno de los metales más importantes industrialmente y buen conductor de la electricidad.

Propiedades principales del cobre

El cobre puro se le divide además de 6 distintos grupos de propiedades:

·         Físicas

·         Química

·         Biológicas

·         Mecánicas

·         De soldabilidad

·         Estéticas

Propiedades físicas del cobre:

El cobre es un gran conductor de la electricidad y del calor. Respecto a magnetismo, también el cobre presenta una propiedad que lo hace ser apreciado en la industria: es a magnético es decir, no tiene magnetismo y, por lo tanto, no es atraído por polos.

Estas son las principales propiedades físicas q se destacan del cobre:

·         Buen conductos de la electricidad

·         El mejor conductor del calor

·         Amagnetico

Propiedades químicas del cobre:

El cobre puede ser considerado como metal noble, después del platino, el oro y la plata. Por lo tanto, resiste atmósfera, agua limpia y muchos agentes químicos. Al igual que sucede con otros metales, son peligrosos para él la acción de los ácidos oxidantes, el amoníaco y sus derivados (acetileno y otros).

Estas propiedades pueden resumirse en lo siguiente: El cobre, químicamente, es resistente a los agentes atmosféricos, y no se corroe fácilmente, a temperaturas normales.

Propiedades biológicas del cobre:

En la actualidad se sabe que el cobre:

• Ayuda a la formación de la hemoglobina de la sangre.

• Destruye microorganismos y bacterias existentes en el ambiente.

• Impide la fijación de algas y organismos marinos.

Propiedades mecánicas del cobre:

En propiedades mecánicas del cobre nos ocuparemos de varios aspectos y por ello se ha preferido presentar la información en tablas que por un lado señalan la propiedad (resistencia a la tracción, Iímite elástico, etc.) y por otro indican el tipo de cobre al cual corresponde (cobre electrolítico tenaz, cobre térmico de alta conductividad, etc.). Las tablas que le ofrecemos son tres, una para cada temperatura:

• Propiedades mecánicas de los cobres a baja temperatura.

• Propiedades mecánicas de los cobres a temperatura ambiente, y

• Propiedades mecánicas de los cobres a temperatura elevada

Propiedades de soldabilidad del cobre:

El cobre tiene buenas propiedades de soldabilidad. En otras palabras, se solda bien, como es fácil de verificar en muchas soldaduras.

Pero la soldadura del cobre debe hacerse con ciertos elementos y no con otros, el cobre resulta muy bien soldado con plata y estaño, pero no con otros metales.

Propiedades estéticas del cobre:

En arquitectura y decoración, el cobre es muy apreciado porque une belleza (propiedad estética) y resistencia a los agentes atmosféricos y a la corrosión.

El color del oro es, en realidad, una excepción, así como también lo es el cobre. Son prácticamente los únicos metales que tienen un color diferente y fuerte.

El color natural del cobre es rosado salmón, pero aparece a menudo rojizo debido a su oxidación superficial. La oxidación que sufre el cobre en contacto con el aire, es superficial y lo protege de toda oxidación posterior. Con los años, la capa superficial oxidada (pátina) se toma verde claro. Muchos buenos arquitectos y usuarios del cobre aprecian este color verde como muy estético, que le da una belleza singular a la obra.

Los grupos principales de aleaciones de cobre son los siguientes:

• Cobres débilmente aleados

• Aleaciones con alto contenido de cobre

• Latones

• Bronces

• Cuproaluminios

• Cuproníqueles

• Alpacas

Existen, además, otras aleaciones que contienen menos del 50% de cobre, tales como el Monel y las aleaciones para resistencias eléctricas.

Es importante también, señalar el papel del cobre como elemento de adición (centésimas o milésimas) a diferentes metales, tales como el acero, el aluminio y el zinc, y también en el caso especial de la fundición.

COBRES DEBILMENTE ALEADOS

Los cobres débilmente aleados son aquellos que poseen bajo contenido de elementos de adición (menos del 1%) y se utilizan cuando alguna de las propie dades de los cobres propiamente dichos es insuficiente.

Como por ejemplo, cuando se requiere mejor:

• Resistencia mecánica a temperaturas relativamente elevadas

• Resistencia a la corrosión

• Soldabilidad

• Resistencia al reblandecimiento

• Maquinabilidad

Las composiciones de cobres débilmente aleados son:

a) Cobre desoxidado con fósforo, con arsénico.

b) Cobre tenaz con plata.

c) Cobre exento de oxígeno con plata.

d) Cobre con azufre.

e) Cobre con telurio.

Algunos ejemplos de aplicaciones de estas aleaciones son:

Cobre desoxidado con fósforo, con arsénico.

• Aparatos y tuberías para Iíquidos y gases relativamente corrosivos.

• Tubos y placas tubulares para condensadores que trabajen con agua dulce y pura.

Cobre tenaz con plata.

• Construcción de elementos de máquinas eléctricas rotativas.

• Placas para fotograbado que hayan de tener larga vida.

Cobre exento de oxígeno con plata.

• En Electrónica, para uniones vidrio-metal.

• Delgas de colectores.

Cobre con azufre.

• Piezas conductoras de corriente obtenidas por torneado.

• Remaches, tuercas, tornillos.

Cobre con telurio.

• Terminales de transformadores y de disyuntores.

• Contactos y conexiones diversas.

ALEACIONES CON ALTO CONTENIDO DE COBRE

Estas aleaciones se utilizan cuando no es indispensable una conductividad eléctrica muy elevada pero se requiere de un material con otras propiedades como las siguientes:

• Resistencia a la tracción

• Dureza

• Resistencia a la corrosión

• Resistencia a la oxidación

Son aleaciones con alto contenido de cobre:

a) Cobre-Cadmio y Cobre-Cadmio-Estaño.

b) Cobre-Cromo.

c) Cobre-Berilio y Cobre-Berilio-Cobalto.

d) Cobre-Níquel-Silicio.

e) Cobre-Silicio- Manganeso.

Ejemplos de algunas aplicaciones de las aleaciones con alto contenido de cobre.

Cobre-Cadmio y Cobre-Cadmio-Estaño

• Líneas telefónicas

• Conductores de líneas de ferrocarriles eléctricos.

La aleación cobre-cadmio proporciona la conducción eléctrica, resistencia a la abrasión necesaria para el transporte de alta velocidad.

Cobre-Bronce-alpaca

• Monedas

Cobre con berilio y con Cobalto

• Herramientas de cupro-berilio para trabajos en presencia de materiales explosivos.

• Matrices para plásticos

Cobre con níquel - silicio -

• Piezas para tracción eléctrica.

• Piezas varias de contactos eléctricos

Cobre con silicio - manganeso -

• Diversas cajas y accesorios para la industria eléctrica.

• Artículos que deben permanecer en contacto eléctricos con agua de mar, aguas ácidas o atmósferas corrosivas

LOS LATONES

Los latones son aleaciones a base de cobre y zinc. Contienen de 5 a 46% de este último metal y eventualmente, varios otros elementos en pequeñas proporciones.

El color agradable de los latones, que varía del rosa al amarillo para contenidos crecientes de zinc, su buena resistencia a la corrosión y su aptitud para tratamientos superficiales (barnices transparentes, pátinas, recubrimientos diversos), permiten realizar económicamente objetos de bello aspecto, de larga duración y de mantenimiento fácil.

Dentro de este grupo de aleaciones, se distinguen:

• Los Latones Binarios O Latones Propiamente Tales

• Los Latones Con Plomo

• Los Latones Especiales

LATONES BINARIOS COBRE-ZINC

Los Latones Binarios tienen características muy específicas y sus aplicaciones están relacionadas con el porcentaje de zinc que contenga la aleación.

• Bisutería de fantasía.

• Discos para monedas e insignias.

• Quincallería.

• Fundas de balas.

• Aplicaciones industriales.

• Instrumentos musicales.

• Telas metálicas.

• Radiadores de automóviles.

• Accesorios de fontanería sanitaria.

• Arquitectura.

LATONES CON PLOMO

Los Latones presentan grandes ventajas sobre todo para la fabricación de piezas de mecánica. Sin embargo, éstas necesitan frecuentemente un maquinado importante, por lo que se buscó mejorar la maquinabilidad de los latones agregando reducidos porcentajes de plomo (1 a 3%). Desde el punto de vista de la maquinabilidad, los latones con plomo están a la cabeza de todas las demás aleaciones.

La aleación Cobre-Zinc y Plomo tiene variadas aplicaciones que pueden agruparse según la cantidad de Zinc y Plomo que contienen.

Aplicaciones De Los Latones Con Plomo

• Piezas roscadas para electrotecnia

• Engranajes

• Conexiones machos y hembras

• Piezas para para circuitos eléctricos instrumentos de precisión

• Relojería

• Válvulas para bicicletas

• Tornos automáticos de gran velocidad

• Accesorios para carpintería

• Piezas para automóviles

• Elementos mecánicos diversos

• Accesorios decorativos

• Marcos de puertas, ventanas y vitrinas

• Rieles para cortinas

• Tuercas de radio

LATONES ESPECIALES

Los Latones Especiales se obtienen añadiendo uno o más elementos a los latones simples con el fin de mejorar las características de estos.

Los elementos utilizados industrialmente, además del plomo, son el estaño, aluminio, manganeso, hierro, níquel, silicio y, en pequeñas proporciones, arsénico.

Estos elementos se agregan para mejorar las propiedades mecánicas y aumentar la resistencia a ciertas formas de corrosión.

Entre los Latones Especiales existe una gran variedad, pero los más importantes son los siguientes:

• Latón con Aluminio

• Latón Almirantazgo

• Latón Naval

• Latones de Alta Resistencia

La Hélice naval de latón de alta resistencia, es una aplicación de Latón Especial.

Por sus características, los Latones Especiales son utilizados en la fabricación de:

• Tubos de Condensadores

• Tubos de Evaporadores y de Cambiadores de Calor

• Quincallería naval

• Engranajes

• Tuberías para aire comprimido e hidráulica

• Perfiles arquitectónicos

LOS BRONCES

Los auténticos bronces son aleaciones de cobre y de estaño, con contenidos que varían del 2 al 20% de estaño (Sn). Los bronces contienen frecuentemente otros elementos, tales como fósforo, zinc, níquel, plomo.

Al referirnos a esta aleación lo invitamos a revisar lo estudiado en sus clases de Historia acerca de los comienzos de la metalurgia.

Por siglos el hombre sólo conoció el cobre y el oro, los que empleaba en su estado nativo y los trataba como la piedra, es decir, los martillaba de acuerdo con la técnica corriente. Pasó largo tiempo antes de que aprendiera a fundir los metales, a hacer aleaciones y a darles forma. Con la aparición del bronce la metalurgia adquiere gran importancia: trajo transformaciones sociales.

La transformación de las armas, de la piedra al bronce y posteriormente, del bronce al hierro, modificó las relaciones entre los pueblos y favoreció las grandes invasiones. Como consecuencia de esto, desapareció el aislamiento primitivo y se fomentó el comercio.

Se pueden distinguir dos familias de aleaciones de bronces:

• Bronces Binarios (Cobre con Estaño)

Bronces Forjados

Bronces Moldeados

• Bronces Complejos (Que tienen un tercer elemento)

Bronces con Zinc

Bronces con Plomo

Con respecto a las aplicaciones de los Bronces, es útil mencionar las siguientes:

• Alambres para telas mecánicas

• Tubos flexibles y tubos ondulados

• Cadenas

• Campanas

• Aplicaciones navales

Los usos del Bronce son variados, pero ellos dependen de sus excelentes propiedades:

• Resistencia a la corrosión

Por esto se considera apropiado para la fabricación de accesorios que deben estar en contacto con vapores o productos químicos.

• Buena maleabilidad

• Propiedades mecánicas y eléctricas

LOS CUPROALUMINIOS

Los cuproaluminios son aleaciones de cobre y aluminio con 5 a 11% de aluminio.

Algunos tipos contienen también hierro, níquel o manganeso.

Se caracterizan porque tienen:

• Excelente resistencia a la corrosión.

• Resistencia a la oxidación en caliente, buena resistencia mecánica en caliente y muy buena a temperatura ambiente y a baja temperatura.

• Buenas características de fricción.

• A magnetismo.

• Ausencia de chispas en el choque.

• Soldabilidad excelente, incluso sobre acero.

• Aspecto atractivo.

LOS CUPRONÍQUELES

Se designa con el nombre de Cuproníqueles a las aleaciones con menos del 50% de níquel. Los Cuproníqueles propiamente dichos tienen contenidos de níquel que varían del 5 al 44%.

Sus propiedades son las siguientes:

• Facilidad de conformación en frío y en caliente.

• Facilidad de moldeo.

• Buenas características mecánicas, incluso a bajas y altas

Temperaturas.

• Propiedades eléctricas especiales de los tipos con alto contenido

de níquel.

• Color plateado y aspecto atractivo.

• Buena resistencia a la corrosión.

También, en el grupo de los cuproníqueles se distinguen dos

subgrupos:

• Los Cuproníqueles Binarios

• Los Cuproníqueles Complejos

Entre sus aplicaciones tenemos:

• Conducción de agua de mar, limpia y contaminada, estancada o en circulación rápida.

• Protección de maderas.

• Aparatos de medida.

• Aparatos de calefacción.

• Enfundado de cables sumergidos o expuestos a atmósferas corrosivas.

LAS ALPACAS

Las alpacas son aleaciones de cobre, níquel y zinc, en diversas proporciones.

Sus aplicaciones son muy diversas y están basadas, esencialmente, en sus propiedades

Físicas, químicas y mecánicas.

Entre las principales utilizaciones están las siguientes:

• Piezas para equipos de telecomunicaciones

• Orfebrería

• Decoración

• Arquitectura

• Puertas, picaportes, barandillas, apliques, Lámparas, etc.

• Cubiertos

ALPACAS CON PLOMO

Debido a que las alpacas presentan una maquinabilidad relativamente baja, es necesario mejorar esta propiedad agregando plomo.

Las alpacas con plomo pueden ser moldeadas. Sin embargo, se encuentran más frecuentemente, en forma de productos forjados, tales como chapas o barras que se prestan bien al maquinado, como asimismo Llaves y bulones.

En relación con las alpacas, señalamos que al igual que otras aleaciones, sus aplicaciones son variadas, pero se destacaron algunas áreas como las Telecomunicaciones, Arquitectura, Decoración, etc.

Se señaló también, que debido a su baja maquinabilidad, se la combina con plomo para mejorar esta característica.

OTRAS ALEACIONES DE COBRE

Finalmente, es necesario mencionar que existe un grupo de aleaciones en el que se incluyen algunas de escasa importancia técnica y otras de gran interés, pero que contienen menos del 50% de cobre y que por esta razón no son consideradas como aleaciones de cobre propiamente dicho.

Estas aleaciones se emplean cuando se necesita un material que tenga las siguientes características:

• Gran resistencia mecánica

• Buena maquinabilidad

• Gran resistencia a las temperaturas elevadas

• Resistencia al desgaste

OTRAS ALEACIONES DE COBRE

Finalmente, es necesario mencionar que existe un grupo de aleaciones en el que se incluyen algunas de escasa importancia técnica y otras de gran interés, pero que contienen menos del 50% de cobre y que por esta razón no son consideradas como aleaciones de cobre propiamente dicho.

Estas aleaciones se emplean cuando se necesita un material que tenga las siguientes características:

• Gran resistencia mecánica

• Buena maquinabilidad

• Gran resistencia a las temperaturas elevadas

• Resistencia al desgaste