ALEACIONES DE COBRE

PROPIEDADES

ALEACIONES DE COBRE

PROPIEDADES GENERALES DEL COBRE

El cobre es un metal importante en ingeniería y se usa ampliamente sin aleación alguna y también combinado con otros metales en diversas aleaciones. En la forma no aleada, el cobre tiene una extraordinaria combinación de propiedades para aplicaciones industriales. Algunas de ellas son de alta conductividad eléctrica y térmica, buena resistencia a la corrosión, facilidad de fabricación, resistencia media a la tracción, propiedades controlables en el recocido y características generales para la soldadura y las uniones. Se pueden obtener resistencias superiores con una serie de aleaciones de latón y bronce que son indispensables para muchas aplicaciones de ingeniería.

PROPIEDADES MECANICAS

Los cobres puros solo pueden endurecerse mediante deformación en frío. Tras el tratamiento, hay incrementos en el límite de elástico, la resistencia a tracción y la dureza. La resistencia a la deformación aumenta, y a la vez la deformabilidad disminuye (caracterizada por la elongación y la estricción). 

Las propiedades mecánicas de metales y aleaciones que tienen interés para el diseño estructural en ingeniería, y que pueden obtenerse a partir del ensayo de tracción técnico, son:

• MODULO DE ELASTICIDAD• LIMITE ELASTICO CONVENCIONAL DE 0.2 %• RESISTENCIA A LA TRACCION• PORCENTAJE DE ALARGAMIENTO A FRACTURA

PROPIEDADES FISICAS

El estándar internacional IACS (International Annealed Copper Standard) nos define este valor como el 100% IACS para recocidos blandos a 20ºC. Este valor se ve reducido por deformaciones en frío, aumentos de temperatura o impurezas.

La disminución de la conductividad a través de la adición de pequeñas impurezas de distintos elementos. Se deduce pues que, en particular, la presencia de fósforo y hierro tiene una fuerte influencia al respecto.

PROPIEDADES QUIMICAS

El comportamiento frente a corrosión es similar a la de las aleaciones binarias cobre-zinc, aunque cambia ligeramente debido a los elementos adicionales presentes en la composición.

Así pues, las adiciones de estaño, níquel o aluminio en los materiales para tubería provocan la aparición de una capa de óxido protector contra el ataque corrosivo del agua. Sin embargo estas capas no llegan a proteger frente al fenómeno de la descalcificación en ambientes acuosos más agresivos. Para contrarrestar este fenómeno también se añaden arsénico o fósforo como inhibidores, debido a que el antimonio (también un inhibidor) está en desuso en los países anglosajones. En cualquier caso, se tratan todos los latones especiales con un tratamiento de relajación de tensiones después de la última deformación en frío para evitar la aparición de grietas por corrosión bajo tensión .

PROPIEDADES ELECTRICAS

Conductividad eléctrica Además de la resistencia a la corrosión, una de las propiedades más útiles del cobre es su alta conductividad tanto eléctrica como térmica. La norma por la cual el cobre y otros conductores son evaluados es la denominada por sus siglas en ingles IACS “International Annealed Copper Standard” en la que al cobre se le da un valor arbitrario del 100%.

Efecto de aleantes en conductividad eléctrica y térmica

  ESTRUCTURA CRISTALINA (FASES DEL LATON)

Estructura cúbica centrada en el cuerpo, fase β (desordenada).

Estructura cúbica centrada en el cuerpo, fase β’ (ordenado).

Solución sólida α: Estructura cúbicas de caras centradas.

Fase β: Estructura cúbica de cuerpo centrado.

Fase γ: Es un compuesto Cu5 Zn8, de estructura cúbica compleja.

Línea de trazos: cruza los campos (α+β), β, (β+γ) a 454 y 468ºC, indica un

cambio progresivo de la fase β, desordenada, a una estructura β', ordenada, o

viceversa.

ESTRUCTURA CRISTALINA (FASES DEL LATON)

• Numero de átomos: 4

• Se deforme mejor que BCC

• Formula de empaquetado: 0.7

DIAGRAMA DE FASES

ALEACIONES DE COBRE

DIAGRAMAS DE FASES

COBRE -ALUMINIO

DIAGRAMAS DE FASES

COBRE-SILICIO

DIAGRAMAS DE FASES

COBRE-BERILIO

DIAGRAMAS DE FASES

COBRE-ESTAÑO

DIAGRAMAS DE FASES

COBRE-NIQUEL

DIAGRAMAS DE FASES

COBRE ZINC

PROCESO DE PRODUCCION

ALEACIONES DE COBRE

PROCESO DE PRODUCCION

El cobre se encuentra en varios tipos de minerales, siendo los más comunes los sulfuros. Los minerales por lo general son de baja riqueza (aunque algunos contienen hasta un 15% de cobre) y usualmente se obtienen de minas a cielo abierto. El mineral debe seguir estos procesos:

Se tritura y después se forma en barro (Una mezcla acuosa con partículas sólidas no solubles).

Este barro obtenido en el paso 1 es molido en partículas finas este proceso se realiza en molinos de bolas (cilindros giratorios con esferas metálicas en su interior para moler el material).

Se agregan productos químicos y aceite.

Se agita la mezcla.

Las partículas del mineral forman una espuma, que es recogida y secada.

Se obtuvo un concentrado de cobre seco del cual aproximadamente una tercera parte es cobre.

Luego se procede a la piro metalurgia(se funde y se refina)

El cobre es posteriormente refinado electrónicamente hasta una pureza de por lo menos 99.95%(cobre eléctrico libre de oxigeno)

ETAPAS DE PRODUCCION

ALEACIONES DE COBRE

Chancado

Etapa en la cual grandes máquinas reducen las rocas a un tamaño uniforme de no más de 1,2 cm.

MOLIENDA

Grandes molinos continúan reduciendo el material, hasta llegar a unos 0,18 mm, con el que se forma una pulpa con agua y reactivos que es llevada a flotación, en donde se obtiene concentrado de cobre.

FUNDICION

Para separar del concentrado de cobre otros minerales (fierro, azufre y sílice) e impurezas, este es tratado a elevadas temperaturas en hornos especiales.

LIXIVIACION

Es un proceso hidrometalúrgico, que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una mezcla de ácido sulfúrico y agua.

ELECTRO REFINACION

Los ánodos provenientes de la fundición se llevan a celdas electrolíticas para su refinación. De este proceso se obtienen cátodos de alta pureza o cátodos electrolíticos, de 99,99% de cobre.

ELECTRO OBTENCION

Consiste en una electrólisis mediante la cual se recupera el cobre de la solución proveniente de la lixiviación, obteniéndose cátodos de alta pureza.

CÁTODOS

Obtenidos del proceso de electro refinación y de electro obtención, son sometidos a procesos de revisión de calidad y luego seleccionados, pesados y apilados.

DESPACHO Y TRANSPORTE

Los cátodos son despachados en trenes o camiones hacia los puertos de embarque y desde ahí, a los principales mercados compradores.

DIAGRAMA DE FLUJO

ALEACION DE COBRE

DIAGRAMA DE FLUJO

USOS Y APLICACIONES

ALEACIONES DE COBRE

USOS Y APLICACIONES

Las aleaciones de cobre son empleadas para aplicaciones en las cuales se requieren una combinación de cualidades eléctricas, mecánicas, Antimagnéticas, resistentes a la corrosión, térmicamente conductoras y resistentes al desgaste, Estas aplicaciones incluyen componentes eléctricos y electrónicos, resortes, cartuchos para pequeñas armas de fuego, plomería, intercambiadores de calor, herrajes marinos y artículos de consumo como: utensilios de cocina, joyería y otros objetos.

TIPOS DE LATONES Y USOS

Latón para cartuchos

Latón libre para maquinado

Latón naval

Latón rojo

Latón amarillo

Latones binarios Cu-Zn

Latones con plomo

ALEACIONES CON ALTO CONTENIDO DE COBRE

Cobre-níquel-silicio

Cobre-silicio-manganeso

Cobre desoxidado con fosforo/arsénico

Cobre tenaz con plata

Cobre electrolítico

Cobre-berilio

Cobre exento de oxigeno con plata

Cobre-Azufre

Cobre-telurio

Cobre-cadmio y cobre-cadmio-estañó

IMPACTO AMBIENTAL Y CONTROL

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IMPACTO AMBIENTAL

La actividad industrial y minera supone una preocupación importante en la Salud por su toxicidad aguda y por la amplia variedad de fuentes de exposición, al arrojar al ambiente metales tóxicos como el cobre, dañinos para la salud humana y para la mayoría de formas de vida.

CONTROL

Para que los efectos de la actividad minera sobre el ambiente no sean tan negativos deben considerarse los siguientes aspectos:

Reglamentar y controlar las concesiones mineras concedidas en estas zonas, otorgando permisos sólo a las compañías que ofrezcan el desarrollo y bienestar social a los trabajadores y el menor daño al ecosistema.

Cuidar y vigilar los recursos naturales.

Planificar la actividad minera con una idea global en el manejo del ambiente.

Aplicar la ley a los que violen las ordenanzas y regulaciones de la concesión otorgada.

Implementar mecanismos de control en la producción, a fin de garantizar un ingreso importante de divisas para el país.

FIN DE LA PRESENTACIONGRACIAS!