El cobre y sus aleaciones
El cobre es un metal en uso desde el alba de las civilizaciones antiguas. Es un metal rojizo con una estructura cfc y una densidad de 8.96 g/cm3.
Aunque la mayor parte de los metales encuentran sus aplicaciones industriales más importe antes en forma de aleaciones, esto no es cierto por completo para el cobre. Se le usa en aleaciones, también tiene aplicaciones muy amplias en su forma comercial pura.
Su uso principal es como conductor eléctrico. De hecho, sólo la plata lo supera en conductividad eléctrica. La mayor parte del cobre en las aplicaciones eléctricas contiene una cantidad pequeña de oxígeno(0.02 a 0.05%) que se combina en forma de Cu2O (óxido de cobre).
A este se le llama cobre electrolítico de tono duro (ETP) y tiene una conductividad eléctrica un poco mayor que el cobre puro (101.6%). En la figura 8.1 se muestra la microestructura del cobre ETP.
Sin embargo, en general la presencia de cantidades pequeñas de otros elementos tiende a disminuir la conductividad eléctrica. Pero a pesar de esto, se permite la reducción de la conductividad en algunas aplicaciones donde se requiere una resistencia más alta.
El cobre ETP no se debe utilizar en una atmósfera reductiva a más de 400 C (750F) porque los gases reaccionan con las partículas de óxido en las fronteras de grano, causando la fragilización.
Existe un tipo especial de cobre en el que se reducen, durante la refinación, hasta las últimas partículas de CU2O Por medio de un tratamiento con carbón de leña, al que sigue un proceso en una atmósfera protectora carente de oxígeno.
Este cobre libre de oxígeno y de conductividad alta (OFHC) tiene una plasticidad excepcional, propiedades eléctricas buenas y se puede usar con seguridad en atmósferas reductivas.
La conductividad térmica del cobre solo es inferior a la de la plata. Sin embargo, se prefiere al cobre en la mayor parte de las aplicaciones por razones de economía.
Algunas aplicaciones donde se puede usar con ventaja esta característica (junto con su buena resistencia a la corrosión) incluyen radiadores automotrices, tableros de recolección solar, ciertos utensilios de cocina, disipadores de calor en circuitos electrónicos de estado sólido y elementos de los intercambiadores de calor.
Sin embargo, es importante reconocer que los valores comparativamente altos de las conductividades eléctrica y térmica no justifican por sí mismos el enorme valor económico del cobre.
Más bien, es la unión de estas propiedades c on una resistencia buena a la corrosión y su facilidad de moldeo las que hacen al cobre una elección muy práctica en muchas aplicaciones tecnológicas.
El cobre presenta una plasticidad excelente y se le puede extruir para formar tubos, laminar para hacer perfiles o estirar para hacer alambres.
En la condición de recocido, el cobre es muy blando y dúctil. Su resistencia de tensión es aproximadamente de 35,000 psi (242 MPa), con un alargamiento de cerca de 40% en 2 in.
Las propiedades del cobre se pueden alterar de modo importante con el trabajo en frío. La resistencia de tensión se puede elevar hasta 50,000 psi con un alargamiento de 4% en 2 in, con laminación o estirado. El cobre tiene una resistencia buena a la corrosión y al intemperismo y se usa para techar y para otras aplicaciones arquitectónicas y en tuberías para fluidos hidráulicos, refrigerantes, agua y drenajes sanitarios.
También se usan mucho las aleaciones en el cobre para mejorar su resistencia y dureza y desarrollar propiedades especiales.
Los elementos de aleación con el cobre más comunes son el zinc, estaño, níquel, silicio, aluminio, cadmio y berilio. En las secciones que siguen estudiaremos algunos de estos sistemas y las propiedades únicas que tienen esas aleaciones del cobre.
Fuente: Apuntes de Ciencia de materiales de la UNIDEG
