Cuando se añade estaño (0,04-0,55%) al cobre, la aleación de cobre-estaño resultante presenta un aumento de la fuerza y la resistencia al reblandecimiento a expensas de la conductividad. El contenido máximo de estaño permitido viene dictado por la conductividad mínima requerida.
La adición de telurio (0,005-0,05%), da lugar a un aumento adicional de la resistencia al reblandecimiento con poca pérdida de conductividad.
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- Historia
- Tratamiento térmico
- Propiedades
- Conductividad eléctrica
- Resistencia al reblandecimiento
- Fabricación
- Mecanizado
- Resistencia a la corrosión
- Aplicaciones
- Formas disponibles
- Especificaciones
- Ejemplo de aplicación 1: cables conductores para automóviles
- Ejemplo de aplicación 2: hilo de contacto ranurado
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Historia
Estas aleaciones, desarrolladas en EE.UU. entre 1960 y 1990 y fabricadas en Europa desde 1998, están disponibles en forma de banda y alambre de alta conductividad. Desde 1998, se utilizan para marcos de plomo (CuSn0,15, CW117C), desde 2010 como cables de automoción (CuSn0,5, CW129C) y desde 2001 como hilo de contacto acanalado para vías aéreas (CuSn0,5, CW129C).
El cobre-estaño-telurio (0,005-0,05% de telurio) (CuSn0,15Te, C14420) se patentó en EE.UU. entre 1983 y 1987. Tiene una buena resistencia al reblandecimiento en el rango de temperaturas de 200-427oC, con un valor IACS del 99,8% y se desarrolló como una alternativa al cobre-cadmio y una alternativa más rentable al cobre-plata.
Tratamiento térmico
Son aleaciones monofásicas y no pueden endurecerse mediante tratamiento térmico. Pueden ser recocidas entre 550-650oC y liberadas de tensiones entre 150-200oC.
La gama de propiedades mecánicas, que se muestra en la tabla siguiente, se desarrolla mediante el trabajo en frío.
En comparación con las aleaciones de cobre alternativas, las aleaciones de cobre-estaño son generalmente más fuertes que el cobre de paso duro electrolítico, el cobre-plata y el cobre-hierro, pero menos fuertes que el cobre-magnesio y el cobre-níquel-silicio.
Propiedades
Conductividad eléctrica
A medida que aumenta el % de estaño, aumentan la resistencia y la dureza y disminuye la conductividad (véase la tabla siguiente).
| % Estaño | % IACS |
| 0,1 | 98 |
| 0.15 | 88 |
| 0,2 | 83 |
| 0,5 | 70 |
Se seleccionará una aleación con un contenido de estaño que dé la conductividad eléctrica mínima requerida (con las propiedades mecánicas necesarias para un componente).
Resistencia al reblandecimiento
El tiempo de reblandecimiento, en minutos (que se define como el tiempo de calentamiento necesario para que la muestra trabajada en frío disminuya su dureza a la mitad de su valor de recocido completo), se muestra para tres aleaciones en la tabla siguiente
El efecto beneficioso del estaño sobre el reblandecimiento es evidente, pero el efecto más destacado es el del telurio, que es efectivo hasta los 427oC, cuando el cobre-plata se ha reblandecido completamente. En comparación, el Cu-ETP comenzará a ablandarse a los 150oC.
Fabricación
| Proceso | Calificación |
| Formabilidad en frío | Excelente |
| Formabilidad en caliente | Excelente |
| Soldadura | Excelente |
| Soldadura | Excelente |
| Soldadura con oxiacetileno | Buena |
| Soldadura con arco de gas | Buena |
| Resistencia soldadura | Buena |
Este cobre no sufre fragilidad por vapor (hidrógeno) cuando se calienta en una atmósfera de hidrógeno (reductora).
Mecanizado
El índice de mecanizabilidad es del 20%, lo cual es justo (el latón de mecanizado libre es del 100%).
Resistencia a la corrosión
Estas aleaciones tienen buena resistencia a la corrosión atmosférica y al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Aplicaciones
Las aplicaciones típicas que requieren la combinación de una conductividad eléctrica mínima específica, una alta ductilidad y una mayor fuerza y resistencia al reblandecimiento en comparación con el cobre puro incluyen:
- Cuadros de conexión (CW117C)*
- Pines de conexión
- Interruptores y relés
- Terminales
- Cables de arnés de automoción
- Barras de autobús
- Rivaches
- Tornillos especiales
- Cables de señal de conductores de automoción
- Hilo de contacto acanalado para ferrocarril (CW129C)*
* Incluido en las normas BS EN
Formas disponibles
El cobre-estaño está disponible en forma de lámina, en tiras y en alambre. El cobre-estaño-telurio está disponible en forma de tiras.
Especificaciones
A continuación se indican las especificaciones para Europa y Estados Unidos. Tenga en cuenta que para EE.UU., algunas composiciones no son idénticas. Para conocer las normas equivalentes de otros países, visite el sitio web de Copper Key.
Puede encontrar más información sobre el cobre-estaño, y otros materiales de conductividad, en la base de conocimientos sobre aleaciones de cobre.
Ejemplo de aplicación 1: cables conductores para automóviles
Desde 2010, el alambre de cobre-estaño (0,25-0,35%), con una sección transversal de 0.13 mm2, con una conductividad mínima del 72% IACS y una resistencia mínima a la tracción de 620 N/mm2 se ha utilizado junto con el cobre-plata y el cobre-magnesio en condiciones exigentes para los cables conductores de automóviles.
Ejemplo de aplicación 2: hilo de contacto ranurado
El cobre-estaño es una de las principales aleaciones utilizadas para el hilo de contacto de los ferrocarriles franceses de alta velocidad. Se produce para cumplir y superar los requisitos de la norma europea EN 50149:2012 Aplicaciones ferroviarias – Hilos de contacto ranurados de cobre y aleaciones de cobre.
Los hilos de contacto de cobre-estaño tienen el equilibrio correcto entre las propiedades eléctricas y mecánicas siendo más resistentes al desgaste en comparación con el cobre puro.
