Preparación metalográfica del cobre y sus aleaciones

El cobre es suave y dúctil: fácil de trabajar, pero propenso a dañar la superficie durante la preparación. Su combinación única de propiedades, especialmente su excepcional conductividad eléctrica y térmica, lo convierte en el material de elección en aplicaciones como cableado eléctrico, telecomunicaciones, intercambiadores de calor y utensilios de cocina. El cobre también juega un papel crucial en la transición energética, siendo indispensable en tecnologías como turbinas eólicas, paneles solares y vehículos eléctricos. Su apariencia cálida y atractiva lo hace popular para artículos decorativos y funcionales como manijas, manijas de puertas, encimeras y mesas.

Para evaluar con precisión la microestructura del cobre, es esencial una preparación metalográfica cuidadosa, ya que un manejo inadecuado puede introducir fácilmente artefactos como manchas o rasguños causados por la extracción de óxido. Esta guía lo guía a través de cada paso en la preparación metalográfica del cobre y sus aleaciones, desde el corte y el montaje hasta el esmerilado, pulido y grabado.

Temas

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• PREGUNTAS MÁS FRECUENTES

Preparación metalográfica del cobre y sus aleaciones

Corte y montaje de Cu y aleaciones de Cu

El cobre y sus aleaciones son materiales relativamente blandos y dúctiles, lo que permite un fácil seccionamiento, pero también aumenta el riesgo de manchas, deformación y daño térmico si el proceso de corte no se controla adecuadamente. Por lo tanto, el método de corte debe adaptarse cuidadosamente al tipo de material y a la geometría:

• El cobre puro es especialmente propenso a mancharse y deformarse en la superficie durante el corte. Para minimizar estos efectos, utilice un disco de corte de carburo de silicio (SiC) unido con resina. Para las máquinas de corte normales y de suelo, recomendamos utilizar nuestro disco de corte NF-A, que es ideal para metales blandos no ferrosos con valores de dureza de hasta 300 HV, lo que garantiza cortes limpios y de baja distorsión.
• Las aleaciones de cobre, como latones, bronces o sistemas de Cu-Ni, generalmente se pueden cortar utilizando los mismos parámetros que el cobre puro. Sin embargo, su dureza ligeramente mayor y su ductilidad reducida significan que a menudo toleran velocidades de avance o cargas mecánicas más altas sin comprometer la calidad del corte.

Para garantizar un corte preciso y sin daños, es esencial utilizar una máquina de corte de precisión con suficiente flujo de refrigerante. Se recomienda una velocidad de corte baja para reducir los efectos térmicos y las manchas. La muestra debe sujetarse de forma segura pero suave para evitar vibraciones o distorsiones, especialmente para muestras tubulares o de paredes delgadas, que pueden deformarse debido a tensiones internas cuando se cortan longitudinalmente. Para muestras extremadamente delgadas y sensibles a la presión, como tubos de cobre o municiones, recomendamos montar la muestra antes de sujetarla y seccionarla.

El corte cuidadoso es un primer paso crítico en la preparación metalográfica y garantiza que el esmerilado y pulido posteriores puedan revelar la verdadera microestructura sin interferencia de los artefactos de preparación. Por esta razón, el corte en húmedo con máquinas de corte precisas es el mejor método para cortar muestras de cobre con una deformación mínima.

El montaje proporciona soporte mecánico durante el esmerilado y el pulido y es particularmente importante para muestras de cobre pequeñas, irregulares o sensibles a los bordes. Garantiza un manejo estable, protege los bordes de la muestra y mejora la consistencia de la preparación.
El método de montaje preferido para muestras de cobre, debido a la baja temperatura de recocido de estas muestras, es el montaje en frío, pero también es posible el montaje en caliente.
Para el montaje en caliente, recomendamos usar baquelita, disponible en rojo, negro o verde, para aplicaciones de rutina. Si se desea una preparación transparente (por ejemplo, para la preparación de objetivos), el uso de THERMOPLAST es una alternativa. Aquí la temperatura de calentamiento debe ser inferior a 190 °C.

Se recomienda el montaje en frío cuando se debe evitar la exposición térmica, como en el análisis de fallas, estructuras sensibles al calor o a la presión, o la preparación de geometrías complejas. Los sistemas comúnmente utilizados incluyen las resinas a base de PMMA KEM 20 y KEM 30, así como la resina epoxi Qpox 93, que proporciona una excelente retención de bordes y una contracción mínima.

Grabado de Cu y aleaciones de Cu

El grabado es un paso esencial en la preparación metalográfica del cobre y sus aleaciones. Permite que las características microestructurales como los límites de grano, los gemelos y las partículas de segunda fase se hagan visibles bajo el microscopio. En muchos casos, especialmente con aleaciones fundidas, el grabado es sencillo. Sin embargo, encontrar el grabador óptimo puede ser más difícil para las aleaciones de cobre forjado, particularmente aquellas que han sufrido una gran deformación en frío. En tales casos, el grabado en color puede ofrecer contraste y claridad adicionales.

Los grabadores comunes se pueden preparar en el laboratorio utilizando reactivos químicos estándar. La siguiente tabla resume las formulaciones típicas y las condiciones de uso:

Aviso de seguridad: Los ácidos deben usarse con precaución. Use equipo de protección y siga las pautas de seguridad del laboratorio.

_{Nota: Si la muestra contiene plomo, la mayoría de los grabadores atacarán las inclusiones, dejando vacíos negros. Para una documentación precisa de la distribución de plomo, se deben tomar imágenes antes del grabado.}

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