Aleaciones de cobre

Las aleaciones de cobre son compuestos metálicos en los que el cobre es el componente principal. Se caracterizan por su alta resistencia a la corrosión. Los dos tipos tradicionales más conocidos son el bronce, donde el estaño es una adición importante, y el latón, que usa zinc en su lugar. Para evitar la confusión entre las denominaciones de las dos aleaciones (especialmente en inglés, donde antiguamente se denominaban de forma indistinta como latten), hoy en día se tiende a utilizar en su lugar la expresión aleación de cobre, especialmente en los museos.^[1]

Ejemplo de un objeto de aleación de cobre: un "Clavo de base" neosumerio de Gudea, alrededor del 2100 a. C., hecho con el método de fundición a la cera perdida. Dimensiones totales: 17,5 × 4,5 × 7,3 cm, probablemente procedente del Irak moderno, ahora en el Museo de Arte de Cleveland (Cleveland, Ohio, EE. UU.)

Composición

La similitud en el aspecto externo de las diversas aleaciones, junto con las diferentes combinaciones de elementos que se utilizan para fabricar cada aleación, pueden generar confusión al categorizar las diferentes composiciones. Hay hasta 400 composiciones diferentes de aleaciones de cobre, agrupadas libremente en distintas categorías: cobre, aleación con alto contenido de cobre, latón, bronce, cuproníquel, cobre-níquel-zinc (alpaca), cobre al plomo y aleaciones especiales. La siguiente tabla enumera el principal elemento de aleación para cuatro de los tipos más comunes utilizados en la industria moderna, junto con el nombre de cada tipo. Los tipos históricos, como los que caracterizan la Edad del Bronce, son menos precisos, ya que la composición de las mezclas fue generalmente variable.

Clasificación del cobre y de sus aleaciones

Familia	Principal elemento aleado	Número UNS
Aleaciones de cobre, latón	Zinc (Zn)	C1xxxx–C4xxxx,C66400–C69800
Bronce fosforado	Estaño (Sn)	C5xxxx
Bronce de aluminio	Aluminio (Al)	C60600–C64200
Bronce al silicio	Silicio (Si)	C64700–C66100
Cuproníquel, alpaca	Níquel (Ni)	C7xxxx

Propiedades mecánicas de las aleaciones de cobre comunes^[2]

Nombre	Composición nominal (porcentajes)	Forma y condición	Límite elástico (compensación del 0,2 %, ksi)	Resistencia a la tracción (ksi)	Alargamiento en 2 pulgadas (porcentaje)	Dureza (Dureza Brinell)	Comentarios
Cobre (ASTM B1, B2, B3, B152, B124, R133)	Cu 99.9	Forjado	10	32	45	42	Equipos eléctricos, techos, mamparas
"	"	Estampado en frío	40	45	15	90	"
"	"	Laminado en frío	40	46	5	100	"
Metal dorado (ASTM B36)	Cu 95.0, Zn 5.0	Laminado en frío	50	56	5	114	Monedas, camisas de balas
Latón (ASTM B14, B19, B36, B134, B135)	Cu 70.0, Zn 30.0	Laminado en frío	63	76	8	155	Adecuado para trabajarlo en frío; radiadores, tuberías, electricidad, cartuchería.
Bronce fosforado (ASTM B103, B139, B159)	Cu 89.75, Sn 10.0, P 0.25	Comportamiento elástico	—	122	4	241	Alta resistencia a la fatiga y cualidades elásticas
Latón amarillo o alto (ASTM B36, B134, B135)	Cu 65.0, Zn 35.0	Templado	18	48	60	55	Buena resistencia a la corrosión
"	"	Estampado en frío	55	70	15	115	"
"	"	Laminado en frío (HT)	60	74	10	180	"
Bronce de manganeso (ASTM 138)	Cu 58.5, Zn 39.2, Fe 1.0, Sn 1.0, Mn 0.3	Templado	30	60	30	95	Forja
"	"	Estampado en frío	50	80	20	180	"
Latón naval (ASTM B21)	Cu 60.0, Zn 39.25, Sn 0.75	Templado	22	56	40	90	Resistencia a la corrosión salina
"	"	Estampado en frío	40	65	35	150	"
Metal Muntz (ASTM B111)	Cu 60.0, Zn 40.0	Forjado	20	54	45	80	Tubos de condensación
Bronce de aluminio (ASTM B169 alloy A, B124, B150)	Cu 92.0, Al 8.0	Forjado	25	70	60	80	—
"	"	Dureza	65	105	7	210	"
Cobre al berilio (ASTM B194, B196, B197)	Cu 97.75, Be 2.0, Co or Ni 0.25	Recocido, tratado en solución	32	70	45	B60 (Rockwell)	Electricidad, válvulas, bombas, herramientas para yacimientos petrolíferos, trenes de aterrizaje aeroespaciales, soldadura robótica, fabricación de moldes[3]
"	"	Laminado en frío	104	110	5	B81 (Rockwell)	"
Latón de corte libre	Cu 62.0, Zn 35.5, Pb 2.5	Estampado en frío	44	70	18	B80 (Rockwell)	Tornillos, tuercas, engranajes, llaves
Alpaca (ASTM B122)	Cu 65.0, Zn 17.0, Ni 18.0	Templado	25	58	40	70	Utensilios
"	"	Laminado en frío	70	85	4	170	"
Alpaca (ASTM B149)	Cu 76.5, Ni 12.5, Pb 9.0, Sn 2.0	Fundición	18	35	15	55	Fácil de mecanizar; adornos, fontaneria[4]
Cuproníquel (ASTM B111, B171)	Cu 88.35, Ni 10.0, Fe 1.25, Mn 0.4	Templado	22	44	45	–	Condensadores, conductos de agua salada
"	"	Tuberías extrusionadas en frío	57	60	15	–	"
Cuproníquel	Cu 70.0, Ni 30.0	Forjado	–	–	–	–	Equipos de intercambio de calor, válvulas
Onzas de metal[5] Aleación de cobre C83600 (también conocida como "latón rojo" o "metal de composición") (ASTM B62)	Cu 85.0, Zn 5.0, Pb 5.0, Sn 5.0	Moldeado	17	37	25	60	—
Metal de cañones (conocido como "latón rojo" en los EE. UU.)	Varias, con Cu 80-90%, Zn <5%, Sn ~10%, +otros elementos <1%

Propiedades mecánicas de las aleaciones de cobre según la Asociación de Desarrollo del Cobre (CDA)^[6]

Familia	CDA	Resistencia a la tracción [ksi]		Límite elástico [ksi]		Elongación (típ.) [%]	Dureza [Brinell 10 mm-500 kg]	Maquinabilidad [YB = 100]
		Mín.	Típ.	Mín.	Típ.
Latón rojo	833		32		10	35	35	35
	836	30	37	14	17	30	50–65	84
	838	29	35	12	16	25	50–60	90
Latón semi rojo	844	29	34	13	15	26	50–60	90
	848	25	36	12	14	30	50–60	90
Bronce al manganeso	862	90	95	45	48	20	170–195†	30
	863	110	119	60	83	18	225†	8
	865	65	71	25	28	30	130†	26
Bronce de estaño	903	40	45	18	21	30	60–75	30
	905	40	45	18	22	25	75	30
	907	35	44	18	22	20	80	20
Bronce al estaño con plomo	922	34	40	16	20	30	60–72	42
	923	36	40	16	20	25	60–75	42
	926	40	44	18	20	30	65–80	40
	927	35	42		21	20	77	45
Bronce al estaño con alto contenido de plomo	932	30	35	14	18	20	60–70	70
	934	25	32		16	20	55–65	70
	935	25	32	12	16	30	55–65	70
	936	33	30	16	21	15	79-83	80
	937	25	35	12	18	20	55–70	80
	938	25	30	14	16	18	50–60	80
	943	21	27		13	10	42–55	80
Bronce de aluminio	952	65	80	25	27	35	110–140†	50
	953	65	75	25	27	25	140†	55
	954	75	85	30	35	18	140–170†	60
	955	90	100	40	44	12	180–200†	50
	958	85	95	35	38	25	150-170†	50
Bronce	878	80	83	30	37	29	115	40
† Escala Brinell con 3000 kg de carga

Comparación de estándares de aleación de cobre^[6]

Familia	CDA	ASTM	SAE	SAE modificado	Federal	Militar
Latón rojo	833
	836	B145-836	836	40	QQ-C-390 (B5)	C-2229 Gr2
	838	B145-838	838		QQ-C-390 (B4)
Latón semi rojo	844	B145-844			QQ-C-390 (B2)
	848	B145-848			QQ-C-390 (B1)
Bronce de manganeso	862	B147-862	862	430A	QQ-C-390 (C4)	C-2229 Gr9
	863	B147-863	863	430B	QQ-C-390 (C7)	C-2229 Gr8
	865	B147-865	865	43	QQ-C-390 (C3)	C-2229 Gr7
Bronce de estaño	903	B143-903	903	620	QQ-C-390 (D5)	C-2229 Gr1
	905	B143-905	905	62	QQ-C-390 (D6)
	907		907	65
Bronce al estaño con plomo	922	B143-922	922	622	QQ-C-390 (D4)	B-16541
	923	B143-923	923	621	QQ-C-390 (D3)	C-15345 Gr10
	926		926
	927		927	63
Bronce al estaño con alto contenido de plomo	932	B144-932	932	660	QQ-C-390 (E7)	C-15345 Gr12
	934				QQ-C-390 (E8)	C-22229 Gr3
	935	B144-935	935	66	QQ-C-390 (E9)
	937	B144-937	937	64	QQ-C-390 (E10)
	938	B144-938	938	67	QQ-C-390 (E6)
	943	B144-943	943		QQ-C-390 (E1)
Bronce de aluminio	952	B148-952	952	68A	QQ-C-390 (G6)	C-22229 Gr5
	953	B148-953	953	68B	QQ-C-390 (G7)
	954	B148-954	954		QQ-C-390 (G5)	C-15345 Gr13
	955	B148-955	955		QQ-C-390 (G3)	C-22229 Gr8
	958				QQ-C-390 (G8)
Bronce de silicio	878	B30	878

La siguiente tabla describe la composición química de varios grados de aleaciones de cobre.

Composición química de las aleaciones de cobre^[6][7]

Familia	CDA	AMS	UNS	Cu [%]	Sn [%]	Pb [%]	Zn [%]	Ni [%]	Fe [%]	Al [%]	Otros [%]
Latón rojo	833		C83300	93	1.5	1.5	4
			C83400[8]	90			10
	836	4855B	C83600	85	5	5	5
	838		C83800	83	4	6	7
Latón semi rojo	844		C84400	81	3	7	9
	845		C84500	78	3	7	12
	848		C84800	76	3	6	15
Bronce de manganeso			C86100[9]	67	0.5		21		3	5	Mn 4
	862†		C86200	64			26		3	4	Mn 3
	863†	4862B	C86300	63			25		3	6	Mn 3
	865	4860A	C86500	58	0.5		39.5		1	1	Mn 0.25
Bronce al estaño	903		C90300	88	8		4
	905	4845D	C90500	88	10	0.3 max	2
	907		C90700	89	11	0.5 max	0.5 max
Bronce al estaño con plomo	922		C92200	88	6	1.5	4.5
	923		C92300	87	8	1 max	4
	926	4846A	C92600	87	10	1	2
	927		C92700	88	10	2	0.7 max
Bronce al estaño con alto contenido de plomo	932		C93200	83	7	7	3
	934		C93400	84	8	8	0.7 max
	935		C93500	85	5	9	1	0.5 max
	937	4842A	C93700	80	10	10		0.7 max
	938		C93800	78	7	15		0.75 max
	943	4840A	C94300	70	5	25		0.7 max
Bronce de aluminio	952		C95200	88					3	9
	953		C95200	89					1	10
	954	4870B 4872B	C95400	85					4	11
			C95410[10]	85					4	11	Ni 2
	955		C95500	81				4	4	11
			C95600[11]	91						7	Si 2
			C95700[12]	75				2	3	8	Mn 12
	958		C95800	81				5	4	9	Mn 1
Bronce al silicio			C87200[13]	89							Si 4
			C87400[14]	83			14				Si 3
			C87500[15]	82			14				Si 4
			C87600[16]	90			5.5				Si 4.5
	878		C87800[17]	80			14				Si 4
			C87900[18]	65			34				Si 1
† La composición química puede variar para producir distintas propiedades mecánicas

Latones

Placa conmemorativa de latón

Artículo principal: Latón

Un latón es una aleación de cobre con zinc. Los latones suelen ser de color amarillo. El contenido de zinc puede variar entre un pequeño porcentaje y aproximadamente un 40 %. Siempre que se mantenga por debajo del 15%, no disminuye notablemente la resistencia a la corrosión del cobre.

Los latones pueden ser sensibles a la corrosión por lixiviación selectiva bajo ciertas condiciones, cuando el zinc se disocia de la aleación ("descincificación"), dejando una estructura de cobre esponjosa.

Ejemplos

• Oro nórdico

Bronces

Escultura de bronce, obra de Fernando Botero

Artículo principal: Bronce

Un bronce es una aleación de cobre y otros metales, generalmente estaño, pero también aluminio y silicio.

• Los bronces al aluminio son aleaciones de cobre y aluminio. El contenido de aluminio oscila mayoritariamente entre el 5% y el 11%. A veces se añaden hierro, níquel, manganeso y silicio. Tienen mayor dureza y resistencia a la corrosión que otros bronces, especialmente en ambiente marino, y tienen baja reactividad a los compuestos de azufre. El aluminio forma una delgada capa de pasivación en la superficie del metal.

Ejemplos

• Metal de campana
• Bronce fosforado
• Bronce de níquel, como la alpaca y el cuproníquel
• Metal de espejos
• UNS C69100

Aleaciones con metales preciosos

Moneda romana de vellón

Arqueta de madera recubierta con plata nielada

Pendiente precolombino de tumbaga

El cobre a menudo se alea con metales preciosos como el oro (Au) y la plata (Ag).

Nombre	Cu [%]	Au [%]	Ag [%]	Otros [%]
Auricúprido	†	†
Ashtadhatu	†	†	†	Fe†, Hg†, Sn†, Zn†
Vellón	†		†	Hg†
Plata china	58		2	17.5 Zn, 11.5 Ni,
Bronce corintio	†	†	†
CuSil	28		72
Dymalloy	20		80	C (diamante tipo I)
Electro, Oro verde	6-23	75-80	0-15	0-4 Cd
Oro gris	†	†		Mn†
Guanín	25	56	18
Hepatizón	†	trazas	trazas
Nielado	†	†		sulfuros de Pb†
Panchaloha	†	†	†	Fe†, Sn†, Pb†, Zn†,
Oro rosado, rojo y rosa	20-50	50-75	0-5
Spangold	18-19	76		5-6 Al
Shakudō	90-96	4-10
Shibuichi	40-77	0-1	23-60
Plata tibetana	†		†	Ni†, Sn†
Tumbaga	3-97	3-97
Oro blanco	†	†		Ni†, Zn†

† Cantidad no especificada

Véase también

• Acero recubierto de cobre
• Aleaciones de cobre en acuicultura
• Superficies táctiles antimicrobianas de aleación de cobre