El cobre de alta pureza es un metal suave, maleable y dúctil con conductividad térmica y eléctrica muy alta. Una superficie recién expuesta de cobre puro tiene un color rojizo-naranja. El cobre se usa como conductor de calor y electricidad, como material de construcción, y como constituyente de varias aleaciones de metal, como la plata esterlina utilizada en joyas, cupronickel utilizado para fabricar hardware y monedas marinas, y constante utilizado en medidores de tensión y termopares para la medición de temperatura. El cobre de alta pureza tiene la resistencia final de aproximadamente 210 MPa, y la resistencia al rendimiento de 33 MPa, lo que limita su usabilidad en aplicaciones industriales. Pero de manera similar para otras aleaciones, el cobre puede fortalecerse. El principal mecanismo de fortalecimiento se aleación en las aleaciones a base de CU.
Las aleaciones de cobre son aleaciones basadas en cobre, en las que los principales elementos de aleación son Zn, Sn, SI, AL, NI. Las aleaciones basadas en CU constituyen principalmente soluciones sólidas sustitucionales, para las cuales los átomos de soluto o impureza reemplazan o sustituyen los átomos del huésped. Varias características de los átomos de soluto y solvente determinan el grado en que el primero se disuelve en el segundo. Estos se expresan como las reglas Hume -Rothery. Hay hasta 400 composiciones diferentes de aleación de cobre y cobre agrupadas en las categorías: cobre, aleación de cobre alta, latón, bronces, níquelas de cobre, cobre -níquel -zinc (plata de níquel), cobre con plomo y aleaciones especiales. Además, se puede fortalecer un número limitado de aleaciones de cobre mediante tratamiento térmico; En consecuencia, el trabajo en frío y\/o la aleación de solución sólida deben usarse para mejorar estas propiedades mecánicas.
Propiedades del cobre
El cobre es un material suave, resistente, dúctil y maleable. Estas propiedades hacen que el cobre sea extremadamente adecuado para formar tubos, dibujo de cables, giro y dibujo profundo. Las otras propiedades clave exhibidas por el cobre y sus aleaciones incluyen:
Excelente conductividad térmica. El cobre tiene una clasificación de conductividad térmica 60% más alta que el aluminio, por lo que puede reducir mejor los puntos calientes térmicos en los sistemas de cableado eléctrico. Las conductividades eléctricas y térmicas de los metales se originan en el hecho de que sus electrones externos están deslocalizados.
Excelente conductividad eléctrica. La conductividad del cobre es del 97% que la de plata. Debido a su costo mucho más bajo y una mayor abundancia, el cobre ha sido tradicionalmente el material estándar utilizado para aplicaciones de transmisión de electricidad. Sin embargo, el aluminio generalmente se usa en líneas eléctricas de alto voltaje sobre la cabeza porque tiene aproximadamente la mitad del peso y el menor costo de un cable de cobre de resistencia comparable. A una temperatura dada, las conductividades térmicas y eléctricas de los metales son proporcionales, pero la elevación de la temperatura aumenta la conductividad térmica al tiempo que disminuye la conductividad eléctrica. Este comportamiento se cuantifica en la ley de Wiedemann -Franz.
Buena resistencia a la corrosión. El cobre no reacciona con el agua, pero reacciona lentamente con el oxígeno atmosférico para formar una capa de óxido de cobre negro marrón que, a diferencia del óxido que se forma en el hierro en el aire húmedo, protege el metal subyacente de una corrosión adicional (pasivación). Las aleaciones de níquel de cobre, el latón de aluminio y el aluminio demuestran una resistencia superior a la corrosión del agua salada.
Buena resistencia a la biofoforma
Buena maquinabilidad. El mecanizado de cobre es posible, aunque se prefieren las aleaciones para una buena maquinabilidad en la creación de piezas intrincadas.
Retención de propiedades mecánicas y eléctricas a temperaturas criogénicas
Diamagnético
Usos de aleaciones de cobre y cobre
Históricamente, la aleación de cobre con otro metal, por ejemplo, estaño para hacer bronce, se practicó por primera vez unos 4000 años después del descubrimiento de la fundición de cobre, y aproximadamente 2000 años después de que "bronce natural" hubiera entrado en uso general. Se define una antigua civilización en la Edad de Bronce, ya sea produciendo bronce al fundir su propio cobre y aleación con estaño, arsénico u otros metales. Las principales aplicaciones de cobre son alambre eléctrico (60%), techos y plomería (20%) y maquinaria industrial (15%). El cobre se usa principalmente como un metal puro, pero cuando se requiere mayor dureza, se coloca en aleaciones como latón y bronce (5% del uso total). Las aleaciones a base de cobre y cobre, incluidos los latón (Cu-Zn) y los bronces (CU-SN) se utilizan ampliamente en diferentes aplicaciones industriales y sociales. Algunos de los usos comunes para las aleaciones de latón incluyen joyas de disfraces, cerraduras, bisagras, engranajes, rodamientos, carcasas de municiones, radiadores automotrices, instrumentos musicales, envases electrónicos y monedas. El bronce, o las aleaciones y mezclas con forma de bronce, se usaron para monedas durante un período más largo. Todavía se usa ampliamente hoy para resortes, rodamientos, bujes, rodamientos piloto de transmisión de automóviles y accesorios similares, y es particularmente común en los rodamientos de pequeños motores eléctricos. El latón y el bronce son materiales de ingeniería comunes en la arquitectura moderna y se utilizan principalmente para techos y revestimientos de fachadas debido a su apariencia visual.
Cobre de tono electrolítico (ETP)
El cobre de tono resistente electrolítico, UNS C11 0 0 0, es de cobre puro (con un máximo de 0.0355% de impurezas) refinado por el proceso de refinación electrolítica y es el grado de cobre más ampliamente utilizado en todo el mundo. ETP tiene una clasificación mínima de conductividad de 100% IAC y se requiere que sea 99.9% puro. Tiene contenido de oxígeno de 0.02% a 0.04% (típico). El cableado eléctrico es el mercado más importante para la industria del cobre. Esto incluye el cableado de alimentación estructural, el cable de distribución de energía, el alambre de electrodomésticos, el cable de comunicaciones, el cable y el cable automotriz, y el cable magnet. Aproximadamente la mitad de todo el cobre extraído se usa para alambre eléctrico y conductores de cables. El cobre puro tiene la mejor conductividad eléctrica y térmica de cualquier metal comercial. La conductividad del cobre es del 97% que la de plata. Debido a su costo mucho más bajo y una mayor abundancia, el cobre ha sido tradicionalmente el material estándar utilizado para aplicaciones de transmisión de electricidad.
Latón
El latón es el término genérico para una gama de aleaciones de cobre-zinc. El latón se puede alear con zinc en diferentes proporciones, lo que da como resultado un material de propiedades mecánicas, corrosión y térmicas variables. Las mayores cantidades de zinc proporcionan el material con una mayor resistencia y ductilidad. Los latón con un contenido de cobre superior al 63% son los más dúctil de cualquier aleación de cobre y están formados por operaciones complejas de formación de frío. El latón tiene mayor maleabilidad que el bronce o el zinc. El punto de fusión relativamente bajo del latón y su fluidez lo convierten en un material relativamente fácil de lanzar. El latón puede variar en color superficial de rojo a amarillo a oro a plata dependiendo del contenido de zinc. Algunos de los usos comunes para las aleaciones de latón incluyen joyas de vestuario, cerraduras, bisagras, engranajes, rodamientos, acoplamientos de manguera, carcasas de municiones, radiadores automotrices, instrumentos musicales, envases electrónicos y monedas. El latón y el bronce son materiales de ingeniería comunes en la arquitectura moderna y se utilizan principalmente para techos y revestimientos de fachadas debido a su apariencia visual.
Por ejemplo, la aleación de latón de cartucho C26000 UNS C26000 (70\/30) es de la serie amarilla de latón, que tiene la mayor ductilidad. Los latón del cartucho están en su mayoría formados en frío y también pueden mecanizarse fácilmente, lo cual es necesario para hacer cajas de cartucho. Se puede usar para núcleos y tanques de radiador, conchas de linterna, accesorios de lámparas, sujetadores, cerraduras, bisagras, componentes de municiones o accesorios de plomería.
Bronce
Los bronces son una familia de aleaciones a base de cobre tradicionalmente aleatorias de estaño, pero pueden referirse a aleaciones de cobre y otros elementos (por ejemplo, aluminio, silicio y níquel). Los bronces son algo más fuertes que los latidos, pero aún tienen un alto grado de resistencia a la corrosión. En general, se usan cuando, además de la resistencia a la corrosión, se requieren buenas propiedades de tracción. Por ejemplo, el cobre de berilio alcanza la mayor resistencia (a 1.400 MPa) de cualquier aleación a base de cobre.
Históricamente, la aleación de cobre con otro metal, por ejemplo, estaño para hacer bronce, se practicó por primera vez unos 4000 años después del descubrimiento de la fundición de cobre, y aproximadamente 2000 años después de que "bronce natural" hubiera entrado en uso general. Se define una antigua civilización en la Edad de Bronce, ya sea produciendo bronce al fundir su propio cobre y aleación con estaño, arsénico u otros metales. El bronce, o las aleaciones y mezclas con forma de bronce, se usaron para monedas durante un período más largo. Todavía se usa ampliamente hoy para resortes, rodamientos, bujes, rodamientos piloto de transmisión de automóviles y accesorios similares, y es particularmente común en los rodamientos de pequeños motores eléctricos. El latón y el bronce son materiales de ingeniería comunes en la arquitectura moderna y se utilizan principalmente para techos y revestimientos de fachadas debido a su apariencia visual.
