¿Qué son los compuestos de aleación de cobre de alto rendimiento?

El cobre y sus aleaciones cuentan con excelentes propiedades mecánicas y una superior procesabilidad, facilitando el fácil fundido y trabajo en plástico. Más importante aún, exhiben buena resistencia a la corrosión, conductividad térmica y conductividad eléctrica, lo que permite su amplia aplicación en industrias como la electrónica, la ingeniería eléctrica y la fabricación mecánica. En consecuencia, estos materiales tienen un inmenso potencial para aplicaciones en numerosos campos de alta tecnología.

El cobre y sus aleaciones son conocidos por sus favorables propiedades mecánicas y su excepcional procesabilidad, lo que los hace fáciles de fundir y someter a deformación plástica. Su notable resistencia a la corrosión, conductividad térmica y conductividad eléctrica amplían aún más su ámbito de aplicación a la electrónica, la ingeniería eléctrica y las industrias de fabricación mecánica. Sin embargo, las limitaciones en la resistencia del cobre a temperatura ambiente, el rendimiento a alta temperatura y la resistencia al desgaste restringen su utilización más amplia. Con el rápido desarrollo de las tecnologías modernas de aeroespacial y electrónica, se imponen mayores demandas sobre el uso del cobre. Específicamente, se requiere que el cobre mantenga una alta resistencia, particularmente excelentes propiedades mecánicas a alta temperatura, mientras preserva su buena conductividad eléctrica y térmica. Además, se desean materiales con bajos coeficientes de expansión térmica y buenas propiedades de fricción y desgaste.

Por ejemplo, la primera línea de tren de alta velocidad de China, la línea Pekín-Shanghái, con una inversión total de aproximadamente 20 mil millones de dólares, comenzó su construcción en 2008. La demanda anual de hilos de contacto es de casi 10,000 toneladas, lo que destaca el significativo mercado nacional e internacional para el desarrollo de materiales funcionales de aleación de cobre de alta resistencia, alta conductividad y alta resistencia al desgaste. Los electrodos de soldadura por resistencia, los rodillos de soldadura a tope y los marcos de plomo de circuitos integrados también requieren aleaciones de cobre de alta resistencia y alta conductividad. Sin embargo, las calidades existentes de cobre y aleaciones de cobre tienen dificultades para equilibrar la alta resistencia y la alta conductividad. Por lo tanto, el desarrollo de compuestos funcionales de base de cobre (aleación) de alto rendimiento a través de la introducción de fases de refuerzo apropiadas y aprovechando los efectos sinérgicos de la matriz y las fases de refuerzo funcionales se ha convertido en un tema candente a nivel mundial.

Las aleaciones de cobre de alta resistencia y alta conductividad generalmente se refieren a aleaciones de cobre con resistencias a la tracción (Gb) que varían de 2 a 10 veces la del cobre puro (350-2000 MPa) y una conductividad eléctrica típicamente entre el 50% y el 95% del cobre (50-95% IACS). Los indicadores ideales reconocidos internacionalmente son una resistencia a la tracción (δb) de 600-800 MPa y una conductividad eléctrica de al menos el 80% IACS. Las principales áreas de aplicación para las aleaciones de cobre de alta resistencia y alta conductividad incluyen marcos de plomo de circuitos integrados de ultra gran escala en la industria electrónica y de la información, contramedidas electrónicas, radar, tubos de microondas militares de alta potencia, conductores de campo magnético de pulso alto para aplicaciones de defensa y militares, equipos nucleares y cohetes portadores, conductores aéreos para el tránsito ferroviario de alta velocidad, barras conductoras y anillos finales para motores de tracción asíncronos de alta potencia de frecuencia variable de 300-1250 kW, puntas de electrodos de soldadura por resistencia para la industria automotriz, moldes de máquinas de colada continua para la industria metalúrgica y puentes de contacto de interruptores para dispositivos de vacío e ingeniería eléctrica. Así, estos materiales tienen un inmenso potencial para aplicaciones en numerosos campos de alta tecnología.