El cobre berilio ( BeCu ), también conocido como cobre berilio ( CuBe ), bronce berilio y cobre para resortes , es una aleación de cobre con entre 0,5 y 3 % de berilio . [1] Las aleaciones de cobre y berilio se utilizan a menudo debido a su alta resistencia y buena conductividad tanto del calor como de la electricidad. [2] Se utiliza por su ductilidad , soldabilidad en el trabajo de metales y propiedades de mecanizado. Tiene muchas aplicaciones especializadas en herramientas para entornos peligrosos, instrumentos musicales, dispositivos de medición de precisión, balas y algunos usos en el campo aeroespacial . El cobre berilio y otras aleaciones de berilio son carcinógenos nocivos que presentan un riesgo de inhalación tóxica durante la fabricación.
El cobre berilio es una aleación dúctil , soldable y mecanizable. Al igual que el cobre puro, es resistente a los ácidos no oxidantes (como el ácido clorhídrico y el ácido carbónico ) y a los productos de descomposición del plástico, [ se necesita más explicación ] al desgaste abrasivo y al irritamiento . Puede tratarse térmicamente para aumentar su resistencia, durabilidad y conductividad eléctrica .
El cobre berilio alcanza la mayor resistencia (hasta 1400 MPa (200 000 psi)) de cualquier aleación a base de cobre. [3] Tiene una conductividad térmica de 62 Btu/h-pie-°F (107 W/mK), que es de 3 a 5 veces mayor que el acero para herramientas . Tiene un punto de fusión sólido de 1590 ° F (866 ° C ) y un punto de fusión líquido de 1800 °F (982 °C). Tiene una alta capacidad de ser conformado en caliente. La aleación de cobre y berilio C17200 tiene una resistencia y dureza similares a las del acero; Las propiedades de dureza de Rockwell en su condición de edad máxima [ se necesita más explicación ] están en el rango de 200 ksi y RC45.
C17200 tiene propiedades efectivas de resistencia a la corrosión cuando se expone a condiciones duras como agua de mar y entornos de fondo de pozo . Resistirá el agrietamiento por corrosión bajo tensión por sulfuro o cloruro y resistirá los efectos de la fragilización por dióxido de carbono y hidrógeno .
Las aleaciones de cobre en general siempre se han considerado antichispas. C17200 tiene la resistencia para soportar el uso con herramientas manuales y mecánicas. Estas características antichispas se aplican mejor en entornos explosivos, como en las industrias del petróleo, el gas y la pólvora. [4]
La inhalación de polvo, niebla o vapores que contienen berilio puede causar enfermedad crónica por berilio , que restringe el intercambio de oxígeno entre los pulmones y el torrente sanguíneo. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) clasifica al berilio como carcinógeno humano del Grupo 1. El Programa Nacional de Toxicología (NTP) también incluye al berilio como carcinógeno. La aleación de cobre-berilio que contiene menos del 2,5% de berilio (en cobre) no está designada como carcinógeno.
El cobre berilio es una aleación no ferrosa que se utiliza en resortes , alambres para resortes, celdas de carga y otras piezas que deben conservar su forma bajo tensión y tensión repetidas. Tiene alta conductividad eléctrica y se utiliza en contactos de baja corriente para baterías y conectores eléctricos.
El cobre berilio no produce chispas , pero es físicamente resistente y no magnético , y cumple con los requisitos de la directiva ATEX para las zonas 0, 1 y 2. Hay destornilladores, alicates, llaves inglesas, cinceles para frío , cuchillos y martillos de cobre berilio disponibles para entornos con riesgo de explosión . como plataformas petrolíferas , minas de carbón y elevadores de granos. Un metal alternativo que a veces se utiliza para herramientas antichispas es el bronce de aluminio . En comparación con las herramientas de acero, las herramientas de cobre-berilio son más caras y no tan resistentes, pero las propiedades del cobre-berilio en entornos peligrosos pueden superar las desventajas. Algunos de los variados usos de BeCu incluyen:
El cobre berilio (C17200 y C17300) es una aleación que endurece por envejecimiento y que alcanza la mayor resistencia de cualquier aleación a base de cobre. Puede endurecerse con el tiempo después de darle forma de resortes, formas intrincadas o formas complejas. Se valora por su elasticidad , resistencia a la corrosión, estabilidad, conductividad y baja fluencia.
El cobre berilio templado es C17200 y C17300, que han sido endurecidos y estirados en frío. No es necesario ningún tratamiento térmico adicional más allá de un posible alivio ligero del estrés. Es lo suficientemente dúctil como para enrollarse en su diámetro y se le pueden formar resortes y la mayoría de las formas. El alambre templado es más útil cuando se desean las propiedades del cobre berilio, pero el endurecimiento por envejecimiento de las piezas terminadas no es práctico.
Las aleaciones de cobre-berilio C17510 y C17500 se endurecen con el envejecimiento y proporcionan buena conductividad eléctrica, propiedades físicas y resistencia al desgaste. Se utilizan en resortes y alambres donde es importante la conducción eléctrica o la retención de propiedades a temperaturas elevadas.
Las aleaciones de cobre-berilio de alta resistencia contienen hasta un 2,7% de berilio (fundido), o entre un 1,6% y un 2% de berilio con aproximadamente un 0,3% de cobalto (forjado). La fuerza se logra endureciendo con la edad. La conductividad térmica de estas aleaciones se sitúa entre la del acero y la del aluminio. Las aleaciones fundidas se forman frecuentemente con moldes de inyección. Las aleaciones forjadas están designadas por la UNS como C17200 a C17400, las aleaciones fundidas son C82000 a C82800. El proceso de endurecimiento requiere un enfriamiento rápido del metal recocido, lo que da como resultado una solución de berilio en estado sólido en cobre, que luego se mantiene a 200-460 °C durante al menos una hora, produciendo una precipitación de cristales de berilio metaestables en la matriz de cobre. . El envejecimiento excesivo más allá de la fase de equilibrio agota los cristales de berilida y reduce su fuerza. Los berilidos en las aleaciones fundidas son similares a los de las aleaciones forjadas.
Las aleaciones de cobre y berilio de alta conductividad contienen hasta un 0,7% de berilio con algo de níquel y cobalto. La conductividad térmica de estas aleaciones es mayor que la del aluminio y ligeramente menor que la del cobre puro; A menudo se utilizan como contactos eléctricos. [9]