Aleaciones de cobre comunes y cómo identificarlas: latón, bronce, cuproníquel e imitaciones chapadas

Por qué es importante la identificación de aleaciones en la compra de cobre

El cobre se compra por su conductividad, rendimiento térmico, resistencia a la corrosión y, en productos arquitectónicos y de consumo, por su apariencia. Cada una de esas propiedades se pierde tan pronto como un artículo se fabrica con una aleación diferente o con un metal base recubierto de cobre-, y la diferencia no siempre es visible. Para un revendedor o comprador de proyecto, la pregunta es práctica: ¿el material entregado coincide con el grado y el estándar de la orden de compra y se comportará como se supone en el diseño?

Por tanto, la identificación tiene dos niveles. Una rápida verificación de campo responde si un artículo tiene alguna base de cobre y aproximadamente a qué familia pertenece - cobre puro, latón, bronce o cuproníquel. Una prueba de laboratorio responde a las preguntas contractuales: composición química exacta según GB/T 5231 o los límites ASTM correspondientes, propiedades de tracción, tamaño de grano y ausencia de defectos. Las buenas prácticas de compra utilizan el primero para filtrar y el segundo para verificar.

Comprobaciones visuales y físicas: color, densidad y pátina

El color es el indicador más rápido pero el menos confiable por sí solo, porque la iluminación, la laca y el deslustre cambian la apariencia:

Cobre puro: marrón-rojizo con un tono cálido; se empaña hasta convertirse en marrón y, finalmente, en la pátina gris-verde del carbonato de cobre básico.

Latón: amarillo, volviéndose más pálido a medida que aumenta el contenido de zinc; Los grados altos-de cobre, como el H90, son dorados, mientras que el latón-de libre mecanización es más amarillo.

Bronce de estaño: un tono más oscuro y marrón sin el rojo del cobre puro.

Bronce de aluminio: amarillo-dorado con una superficie claramente más dura.

Cuproníquel: plateado-blanco y claramente diferente de cualquier otro miembro de la familia.

La densidad es más útil porque se puede medir. El cobre puro pesa aproximadamente 8,96 g/cm³ y las aleaciones forjadas comunes se sitúan entre aproximadamente 8,4 y 8,9 g/cm³, por lo que un accesorio de acero recubierto de cobre-, con una densidad cercana a los 7,8 g/cm³, se sentirá notablemente más liviano que la pieza de cobre sólido que imita. Una simple medición del peso y del agua-desplazada, o una comparación de la masa con una muestra de cobre conocida de geometría idéntica, expone la mayoría de los intentos de sustitución en una inspección de recepción.

El desarrollo de pátina es una señal química más que visual. El cobre y sus aleaciones con alto contenido de cobre-se oxidan en el aire húmedo a través de una secuencia de capas de óxido, luego de carbonato y sulfato. Un material que permanece brillante indefinidamente en condiciones de humedad suele ser lacado, chapado o sin base de cobre.

Métodos de prueba de campo: imán, rayado, ácido y conductividad

Cuatro pruebas sencillas cubren la mayoría de los casos prácticos. El cobre y todas sus aleaciones no son-magnéticos, por lo que un imán que se adhiere a una pieza de color cobre-indica un núcleo de acero ferrítico o una capa inferior, típica de tubos, alambres y herrajes chapados; la prueba no detecta sustitutos no-ferrosos como el zinc o el aluminio. La prueba de rayado elimina la capa superficial y expone el sustrato, por lo que un artículo recubierto de cobre-revela acero gris o una aleación de zinc pálida debajo del revestimiento, mientras que una pieza genuina de latón o bronce mantiene su color característico en todo su espesor.

La prueba de punto ácido detecta iones de cobre: ​​una gota de ácido nítrico diluido sobre una superficie de cobre produce el color verde azul-profundo del nitrato de cobre, mientras que el acero o el zinc reaccionan de manera diferente. Este es un método de evaluación de taller únicamente y debe manipularse con el equipo de protección adecuado en un área de desechos, nunca en una superficie terminada o en contacto con alimentos.

El instrumento de campo más informativo es un medidor de conductividad. Debido a que la conductividad eléctrica cae abruptamente a medida que aumentan las aleaciones, una lectura porcentual de IACS coloca un material en la familia correcta en cuestión de segundos: el cobre puro recocido se lee cerca del 100 % de IACS, los latones con alto contenido de cobre-caen en el rango medio, y los latones, bronces y cuproníqueles con niveles inferiores se leen progresivamente aún más bajo. El mismo principio subyace a la prueba de corrientes parásitas utilizada en la producción, donde una bobina mide los cambios de conductividad a lo largo de un tubo para revelar grietas, inclusiones y material de calidad - incorrecta.

Confirmación de laboratorio: espectrometría, pruebas de tracción y corrientes de Foucault

Cuando el material se destina a equipos a presión, maquinaria eléctrica o un pedido de exportación, las pruebas de campo no son suficientes. La espectrometría de emisión óptica o fluorescencia de rayos X-proporciona el análisis químico completo, que luego se compara con los límites de la norma aplicable - GB/T 5231 para cobre forjado y aleaciones de cobre, ASTM B152 para láminas, tiras, placas y barras laminadas de cobre, o ASTM B111 para condensadores y tubos intercambiadores de calor sin costuras. Las pruebas de tensión establecen la resistencia a la tracción, el límite elástico y el alargamiento para el temple ordenado, y el tamaño del grano o el examen microestructural revela sobrecalentamiento, recocido inadecuado o trabajo en frío excesivo.

Para los productos de tubos, los métodos estándar no-destructivos son la prueba de presión hidrostática o neumática y la prueba de corrientes parásitas, a menudo respaldadas por pruebas de aplanamiento, expansión, nitrato de mercurio y vapor de amoníaco para determinar la tensión residual y la resistencia a la corrosión por tensión. Un proveedor que puede emitir un certificado de prueba de fábrica con el número de calor, el análisis químico y los resultados mecánicos elimina la mayor parte del riesgo de identificación de la transacción, porque el certificado rastrea el artículo entregado hasta el molde y las pruebas realmente realizadas.

Reconociendo las aleaciones comunes y las imitaciones chapadas

Dos errores de pedido explican la mayoría de las disputas en este grupo de productos. La primera es aceptar una declaración general como una aleación de cobre sin grado, lo que permite al proveedor enviar el miembro más barato de la familia. El segundo es especificar latón o bronce cuando el diseño realmente asume conductividad de cobre puro. La única protección confiable es escribir el número UNS o el grado chino, el estándar, el temperamento y los requisitos de prueba en el pedido, y solicitar que se certifiquen los límites de composición.

Preguntas frecuentes

P: ¿Una prueba de imán demuestra que un artículo es cobre puro?
No. El cobre y todas sus aleaciones no son-magnéticos, por lo que un resultado no-magnético solo descarta un núcleo de acero ferrítico. El aluminio, el zinc, el plástico con revestimiento metálico y el latón tampoco son magnéticos, por lo que la prueba del imán debe combinarse con una comprobación de densidad o una lectura de conductividad.

P: ¿Qué lectura de conductividad indica cobre puro en lugar de latón?
Los grados de cobre puro recocido se acercan al 100 % IACS, mientras que las adiciones de aleación reducen drásticamente el valor; Los latones típicos con alto contenido de cobre-se sitúan muy por debajo de ese nivel y los latones, bronces y cuproníqueles más bajos comunes son nuevamente más bajos. Los umbrales exactos los establece el grado en la norma aplicable, por lo que la lectura del instrumento debe compararse con los límites de especificación del material solicitado.

P: ¿Cómo puedo detectar productos recubiertos de cobre-antes de la entrega?
Utilice tres comprobaciones juntas: mida la densidad, tome una lectura de conductividad y raspe un área discreta para ver el color del sustrato. Una pieza de acero recubierto falla en los tres, mostrando baja densidad, muy baja conductividad y un núcleo gris, y una sección transversal-bajo un microscopio revela el espesor del recubrimiento directamente.

P: ¿Qué documentos deben acompañar a un envío de exportación de productos de aleación de cobre?
Un certificado de prueba de fábrica que muestra el índice de calor, la composición química y las propiedades mecánicas, junto con el estándar y el temple aplicables, además de los registros de pruebas no-destructivas para tubos y piezas de presión. Los certificados ISO 9001 para el sistema de fabricación y los informes de inspección de terceros-se suelen solicitar para los pedidos de proyectos.

P: ¿Puede el color por sí solo identificar la familia de aleaciones?
Sólo como primera indicación. El latón es amarillo, el cuproníquel es blanco plateado-y el bronce es más marrón que el cobre puro, pero la laca, la oxidación y la iluminación pueden inducir a error. El color debe desencadenar una prueba de confirmación en lugar de reemplazarla, particularmente para la inspección entrante de tubos, tiras y accesorios.

P: ¿Por qué dos muestras de aleación de cobre con el mismo grado muestran una conductividad diferente?
Tanto el temperamento como el nivel de impureza afectan la lectura. El trabajo en frío y los elementos residuales como el fósforo o el hierro reducen la conductividad incluso cuando la composición principal está dentro de los límites, y la norma permite diferentes templados del mismo grado con diferentes propiedades mínimas. Por lo tanto, la cifra de conductividad siempre debe leerse junto con el temple y el análisis químico.