ALAMBRE - COBRE O ALUMINIO?

Hola Bonsaistas, este último año he oído muchas veces la pregunta sobre si es mejor el cobre o el aluminio, analicemos.

La respuesta corta

El alambre de cobre recocido correctamente puede volverse más duro durante el almacenamiento debido al endurecimiento por precipitación. 

Este efecto aumentará con el aumento de la temperatura, es decir, al sol frente a un lugar fresco. 

El alambre de aluminio que es demasiado duro puede ablandarse mediante el recocido, ya que eliminará los efectos del trabajo y el endurecimiento por precipitación, aunque no es tan común para el alambre de bonsái. 

Además, el aluminio normalmente debe enfriarse rápidamente después del recocido para mantener el estado blando.

La respuesta larga

Hay tres formas principales de endurecer un metal o una aleación.

-El primero es trabajarlo endureciéndolo deformando el metal. Esto es lo que hace que el alambre de cobre se vuelva más rígido cuando lo aplicas a la rama y es la razón por la que puedes romperlo al doblarlo hacia adelante y hacia atrás.

-El segundo es el endurecimiento por precipitación en el que se calienta la aleación para permitir que los diferentes elementos reaccionen internamente y formen una segunda fase de refuerzo en el material. 

Esto se usa para muchas aleaciones de aluminio y se descubrió cuando se dejaron algunas piezas en un granero durante el verano.

-El tercero es el enfriamiento rápido, que consiste en calentar aleaciones seleccionadas y luego enfriarlas para bloquearlas en una estructura cristalina inestable que generalmente es muy dura. 

Se utiliza para herramientas de corte de acero. 

En los tres casos, es común tener algunos efectos de los otros métodos en curso.

He usado algunos términos anteriormente que deben definirse:

-Aleación - una mezcla de dos o más átomos diferentes. Generalmente se aplica a metales, pero también se puede aplicar a cerámicas y polímeros. 

Normalmente, la aleación es intencional para mejorar las propiedades, el acero es hierro con carbono y otros metales, pero también puede deberse a las impurezas.

-Estructura cristalina - una disposición ordenada de los átomos.

-Fase - región de la misma estructura cristalina y composición química.

-Dislocación: un tipo de interrupción que permite que diferentes partes del cristal se muevan entre sí. 

Es como una protuberancia en una alfombra que se puede empujar por la habitación para mover la alfombra sin tener que mover toda la alfombra a la vez.

-Endurecimiento: el proceso de hacer que esa aleación sea más fuerte. 

Generalmente va acompañada de un aumento de la resistencia a la penetración que es lo que generalmente llamamos dureza.

Endurecimiento por trabajo en cobre

El cobre y sus aleaciones generalmente se endurecen mediante endurecimiento por trabajo, ya que esto induce la formación de dislocaciones. 

Hay varias direcciones diferentes en el cristal de cobre para que las dislocaciones se muevan al igual que usted puede comenzar dos o más golpes en una alfombra. 

Sin embargo, en el cobre, las dislocaciones que se mueven en diferentes direcciones tienen mucha dificultad para moverse entre sí, se enredan como un caso de embotellamiento cuando los semáforos se apagan en la hora pico. 

Como resultado, las dislocaciones ya no pueden moverse libremente cuando dobla el cable para que sea más duro y rígido. Esto también ocurre en otros metales pero en diferentes grados. Las dislocaciones en el aluminio pueden moverse entre sí con bastante facilidad, por lo que no se endurecen mucho.

El alambre generalmente se fabrica tirando de una varilla a través de troqueles progresivamente más pequeños hasta que alcanza el diámetro correcto. 

Este trabajo endurece la aleación y puede hacerla demasiado dura y rígida para su uso. 

La mayoría del alambre se recoce después del trefilado para ablandarlo y hacerlo más utilizable. 

El recocido se realiza a una temperatura de alrededor del 80 % de la temperatura de fusión.

El recocido permite que los átomos se reorganicen en un estado de menor energía. 

Para un material endurecido por trabajo, las dislocaciones pueden ordenarse e incluso desaparecer a medida que surgen nuevos cristales mucho más perfectos. 

El trabajo de cobre se endurece tanto que normalmente se recoce una o más veces entre los pasos. 

En el caso de los cables eléctricos, por lo general se trefilan al tamaño final después del último recocido, lo que da una apariencia suave.

Endurecimiento por precipitación en aluminio

Las aleaciones de aluminio normalmente se endurecen por precipitación. 

La pieza se recoce y se templa, se enfría rápidamente, para que todos los diferentes elementos se mezclen a escala atómica, este proceso se conoce como tratamiento térmico de solución. 

Esta mezcla es como calentar agua para permitirle disolver más azúcar en el almíbar. 

A baja temperatura, el estado de energía más bajo se compone de múltiples fases donde los diferentes elementos forman diferentes estructuras cristalinas con diferentes composiciones químicas. 

Este proceso ocurre muy lentamente a temperatura ambiente en aluminio, pero el calentamiento a 200° C permitirá que ocurra en minutos y se llama templado. 

El cobre, el silicio y el magnesio son elementos de aleación comunes en el aluminio y forman compuestos como Al2Cu que se precipitan de la matriz. 

Estos precipitados actúan como señales de alto para las dislocaciones, deben detenerse, pero pueden moverse alrededor del precipitado en las condiciones adecuadas. 

Como resultado, la aleación se volverá más fuerte ya que se ralentiza el movimiento de dislocación. 

Las diferentes combinaciones de tiempo y temperatura darán como resultado diferentes distribuciones de precipitación, la temperatura alta favorece unas pocas y grandes que las dislocaciones no pueden mover, pero rara vez encuentran, mientras que las temperaturas más bajas dan muchos precipitados más pequeños que las dislocaciones que son más como señales de rendimiento, pero están en todas partes.

Efecto de la pureza en el alambre de cobre

Volvamos a nuestro alambre de bonsái, cobre o aluminio. 

El bonsái consume una cantidad muy, muy pequeña de alambre de cobre y aluminio en comparación con los usos eléctricos, por lo que los fabricantes de alambre para bonsái compran alambre eléctrico y lo convierten en alambre para bonsái. 

La conductividad eléctrica de un metal es mejor cuando el metal es bastante puro, una aleación casi siempre tiene una conductividad más baja. 

Sin embargo, una pureza más alta es más costosa, especialmente cuando supera el 99,99 % de pureza, por lo que se utiliza un compromiso. 

El cobre es bastante resistente, por lo que la mayoría de los cables eléctricos tienen una pureza comercial del 99,95 % o superior para obtener una alta conductividad. 

El aluminio no es tan fuerte, por lo que el alambre normalmente se alea con un poco de cobre y se templa para aumentar la resistencia de modo que el alambre no se estire ni se combe por su propio peso.

El alambre de cobre es bastante puro y la temperatura de fusión es bastante alta, 1083° C, por lo que cualquier proceso de endurecimiento por precipitación será lento a temperatura ambiente. 

Dado que el alambre de bonsái normalmente se recoce en condiciones menos que ideales, normalmente hay un poco de óxido en la superficie, podemos estar seguros de que hay oxígeno disuelto en el cobre durante el recocido. 

Un grado comercialmente importante de cobre es el cobre duro libre de oxígeno (OFHC), que reconoce la facilidad con la que el oxígeno se disuelve en cobre. 

Probablemente sea el óxido de cobre el que precipita y endurece el cable después de uno o dos años. 

Recocer el alambre disolverá los precipitados y hará que el alambre sea más suave, pero a menos que la atmósfera esté estrictamente controlada, probablemente disolverá aún más oxígeno en el cobre, por lo que la precipitación se endurecerá aún más rápido.

Recocido de alambre de aluminio

El aluminio y sus aleaciones se funden a una temperatura mucho más baja, 560° C, por lo que el endurecimiento por precipitación puede ocurrir a temperatura ambiente y temperaturas que están solo un poco por encima de la temperatura ambiente. 

Es muy posible que el alambre de aluminio comercial haya experimentado una temperatura lo suficientemente alta como para volverse un poco más duro, por lo que el recocido puede ser deseable. 

Sin embargo, el recocido es complicado y destruirá la anodización, un tinte orgánico en una película porosa de óxido de aluminio. 

El alambre de aluminio debe recocerse a aproximadamente 350° C, y muy por debajo del rojo vivo, durante 10 -20 minutos y enfriarse en agua. 

Calentar demasiado el alambre dará como resultado una masa fundida de aluminio que reaccionará fuertemente con una amplia variedad de materiales, lo que posiblemente resulte en un incendio que será muy, muy difícil de apagar.

Fernando Gatto