SOLUCIONES POR MATERIALES:

COBRE Y ALEACIONES DE COBRE

Soluciones de preparación metalográfica por materiales

Utilice esta guía para obtener consejos sobre por dónde empezar al realizar la preparación metalográfica y el análisis del cobre y las aleaciones de cobre. Se incluyen consejos para obtener los mejores resultados en su aplicación metalográfica.

Corte general

Montaje general

Desbaste y pulido general

Electropulido general

Pruebas generales de dureza

Aspectos a tener en cuenta al trabajar con cobre y aleaciones de cobre

El cobre y las aleaciones de cobre son materiales dúctiles y maleables. Al completar los pasos previos al pulido con cobre o aleaciones de cobre, es importante reducir los daños en la medida de lo posible. El cobre, al ser un material más blando, es más susceptible al seccionado o desbaste brusco.

Consejos para el corte de cobre y aleaciones de cobre

Todos los cortes deben realizarse en húmedo, con un amplio flujo de refrigerante dirigido al corte. El corte en húmedo producirá un acabado superficial más suave que el corte en seco. El uso de refrigerante también evitará daños en la superficie causados por sobrecalentamiento y tensiones mecánicas. Es importante reducir los daños durante el seccionado. Los daños mecánicos, como las fracturas, pueden penetrar profundamente en la estructura y alargar los pasos posteriores de preparación. Se ofrecen dos tipos principales de herramientas de corte: Abrasivas y de Precisión.

Consejos para el corte abrasivo

Los discos abrasivos tienen diferentes fuerzas de adherencia y se recomiendan en función de la eficacia de su fuerza y tipo de abrasivo con diferentes materiales. La elección de un disco incorrecto puede conducir a una tasa de desgaste inadecuada y posiblemente alterar la microestructura existente. Un disco abrasivo está compuesto en su totalidad por abrasivo unido por una resina. Con el uso, los discos van reduciendo su tamaño hasta que ya no pueden cortar. Entonces se puede colocar una nueva unidad en el equipo de seccionamiento para realizar cortes adicionales.

El tamaño del disco abrasivo también afecta a los parámetros de corte. los discos más grandes y gruesos eliminan más material, pero también generan más calor que uno más fino. Para reducir el calor producido por los discos, deben reducirse las velocidades de avance.

Los discos deben seleccionarse en función del tipo de material y del tamaño de la pieza que se va a cortar.

Disco abrasivo recomendado para cobre y aleaciones de cobre
254 mm (10 in)	305 mm (12 in)	356 mm (14 in)	406 mm (16 in)
102512P 1,5 mm [0,06 pulg.]	103012P 2 mm [0,079 pulg.]	103512P 2,5 mm [0,1 pulg.]	10-31650-010 3 mm [0,125 pulg.]

Puntas de corte de precisión

Los discos de precisión se utilizan en la preparación metalográfica del cobre cuando se cortan muestras que son pequeñas o delicadas. los discos de precisión no se rompen mientras se utilizan. En el borde exterior del disco hay una sección donde el abrasivo se ha unido con la aleación metálica y si se cuida correctamente puede durar más que una caja de discos abrasivos. Los discos pueden utilizarse con cobre para cortes más difíciles, como realizar un corte preciso cerca de una característica de interés, o cuando es fundamental reducir la anchura de un corte (pérdida de kerf).

Otras ventajas de utilizar un disco de precisión son que se aplica una carga menor y, en consecuencia, se genera menos calor, lo que reduce la cantidad de daños en relación con el corte abrasivo.

Los discos abrasivos también se fabrican para cortadoras de precisión. Pueden utilizarse cuando la posibilidad de que los discos se rompan es alta. Esto puede ocurrir si la pieza es difícil de sujetar, si la pieza puede desplazarse durante el seccionado o si hay más variabilidad en el proceso (por ejemplo, varios operarios).

Discos de precisión recomendados para cobre y aleaciones de cobre
127 mm (5 in)	178 mm (7 in)	203 mm (8 in)	Piedra de limpieza
11-4215 0,5 mm [0,020 pulg.]	11-4237 0,6 mm [0,025 pulg.]	11-4238 0,9 mm [0,035 pulg.]	11-1190 11-2490

Consejos de montaje para cobre y aleaciones de cobre

El montaje de muestras metalográficas puede permitir la automatización y aumentar la facilidad de manipulación durante los pasos posteriores de la preparación y el examen metalográficos. Las muestras de formas complejas pueden montarse para crear formas uniformes que permitan la automatización del proceso de preparación de la muestra.

El montaje ayuda a proteger y preservar los bordes o defectos superficiales durante la preparación metalográfica. El método de montaje no debe alterar en modo alguno la microestructura de la muestra. La presión y el calor son las fuentes más comunes de efectos perjudiciales. Las temperaturas en torno a 350oF y las presiones en torno a 4200 PSI son habituales para el montaje por compresión en caliente.

La geometría y las propiedades de la muestra pueden determinar el método adecuado para el montaje de muestras de cobre. Utilice el montaje moldeable cuando las muestras sean delgadas o se deformen con facilidad. Estas muestras tienden a ser sensibles a las altas presiones. Si las muestras no son sensibles a la presión, el montaje por compresión en caliente puede ahorrar tiempo y dinero.

Montaje por compresión en caliente

Los materiales pueden elegirse en función del análisis que deba realizarse en la muestra. Para crear formas consistentes para el pulido se puede utilizar PhenoCure^®. Si se requiere grabado, EpoMet^® o Diallyl Phthalate serían mejores opciones. Cuando necesite ver una muestra completa, considere TransOptic. Al ser un termoplástico, TransOptic, cuando se calienta y se mantiene a temperaturas entre 105-115oC durante unos 20 minutos, se ablanda permitiendo la extracción de la muestra.

Para microscopía electrónica, ProbeMet puede ser el medio conductor que está buscando. Si interesa el contenido de cobre en la muestra, KonductoMet^® es una alternativa conductiva a ProbeMet.

Montaje moldeable

Una selección cuidadosa puede garantizar que el material satisfaga las necesidades de montaje en cuanto a tiempo, viscosidad, temperatura y contracción. Los sistemas acrílicos pueden aumentar el rendimiento con tiempos de curado rápidos de entre 5 y 30 minutos. Aunque el curado es más rápido, la adhesión y la viscosidad de las muestras de acrílico a veces pueden ser deficientes, especialmente con formas más intrincadas. Aquí es donde los sistemas epoxídicos pueden ayudar. Con tiempos de trabajo más largos, el epoxi mezclado puede utilizarse con un sistema de vacío para ayudar a los niveles de penetración en geometrías intrincadas. Nuestros sistemas epoxi también ofrecen picos exotérmicos más bajos. Encontrará información adicional en nuestra página de montaje.

Consejos de desbaste y pulido de cobre y aleaciones de cobre para todos los métodos

Las deformaciones en las muestras de cobre y aleaciones de cobre tienden a ser más difíciles de eliminar. Los papeles CarbiMet^® SiC son una opción eficaz para el desbaste de muestras. Los papeles deben desecharse tras dos minutos de uso para garantizar un desbaste eficaz y evitar que se quemen. Una alternativa más duradera es el DGD Color, un disco abrasivo fijo aglomerado con resina, que proporciona un desbaste eficaz de materiales dúctiles.

El cobre y las aleaciones de cobre pueden ser susceptibles de incrustación de diamante durante el pulido. Si se observa, pueden utilizarse formulaciones de nuestra pasta MetaDi^® Supreme Diamond con diluyente de fluido MetaDi. La pasta se frota en la fibra del paño y es más probable que se adhiera al paño con menos tendencia a incrustarse en la superficie de la muestra. Otra alternativa es utilizar cera de vela sin olor o cera de parafina sobre papel de carburo de silicio. La cera puede aplicarse al papel para evitar que las partículas de carburo de silicio se incrusten en las muestras.

Un paso de pulido vibratorio con MaterMet^® después del pulido mecánico puede ser útil para crear una superficie sin arañazos.

El uso del sistema de dosificación Burst de Buehler puede conservar el diamante y mejorar la consistencia de la preparación.

La tasa ideal para el sistema de dispensación Burst cambia con el tamaño de la platina y el paño de pulido que se esté utilizando. Como pauta general, para un tamaño de plato de 8″ un ajuste de ráfaga de 3 es un buen punto de partida, para tamaños de 10″ y 12″ ajuste el sistema de ráfaga a 4 y ajuste según sea necesario. Es posible que sea necesario experimentar un poco para determinar los ajustes óptimos que garanticen un abrasivo y una humectación del paño suficientes. Los dosificadores de ráfaga también son capaces de dosificar extendedores simultáneamente con el diamante, si se desea.

Las cargas indicadas en los métodos de desbaste y pulido son recomendaciones para una muestra montada de 1,25″. Si se utiliza la fuerza central durante la preparación, la fuerza indicada debe multiplicarse por el número de muestras que se pulen. Para diferentes tamaños de muestra, utilice nuestra calculadora de conversión de carga para determinar la carga correcta para su aplicación.

Procedimiento de desbaste y pulido de cobre y aleaciones de cobre (General)
Superficie	Cargas [N]	Velocidad Base {rpm]	Rotación Relativa	Tiempo
CarbiMet^® grano 220 a 320	5 [22]	300 rpm		Until Plane
TexMet^® C con 9um MetaDi Supreme Diamond	5 [22]	150 rpm		5:00
VerduTex con 3um MetaDi Supreme Diamond	5 [22]	150 rpm		3:00
VerduTex con 1um MetaDi Supreme Diamond Colloidal Silica	5 [22]	150 rpm		2:00
ChemoMet^® con MasterMet^® Colloidal Silica	5 [22]	150 rpm		1:30
= Plato = Soporte de muestras *Más MetaDi Fluid Extender según se desee

Consejos para el grabado de cobre y aleaciones de cobre

Tabla 20.6: Cobre, Níquel y Cobalto: Cobre y aleaciones
Composición	Comentarios
25mℓ NH₄OH 25mℓ agua (opcional) 25-50mℓ H₂O₂ (3%)	Ataque de contraste de grano de uso general para Cu y aleaciones (produce un grabado plano para algunas aleaciones). Utilizar fresco, añadir el peróxido en último lugar. Utilizar bajo campana. Frotar la muestra durante 5-45 segundos.
100mℓ de agua 10g de persulfato de amonio	Ataque de uso general para Cu y aleaciones. Sumergir o frotar durante 3-60 segundos. Revela los límites de grano pero es sensible a la orientación cristalográfica.
100mℓ agua 3g persulfato amónico 1mℓ NH₄OH	Aguafuerte de uso general para Cu y aleaciones, en particular aleaciones Cu-Be.
70mℓ agua 5g Fe(NO₃)3 25mℓ HCl	Excelente quimico de uso general, revela bien los límites de grano. Sumergir la muestra 10-30 segundos.
300mℓ Etanol 2mℓ HCl 0,5 -1mℓ Ácido selénico	Beraha's Selenic Acid Etchant para latón y aleaciones de Cu-Be. Pre-grabar la muestra es útil para un claro límite de grano. Sumergir la muestra hasta que la superficie adquiera un color entre violeta y azul. Utilizar pinzas de plástico y guardar en frasco oscuro. Si la reacción es demasiado rápida y el color cambia demasiado rápido, utilizar 0,5mL de ácido selénico.
50mℓ Solución madre* 1g K₂S₂O₅	Reactivo I de Klemm. Es un buen producto para latón beta, latón alfa-beta y bronces. Sumergir durante 2 minutos o más y agitar suavemente la muestra hasta que la superficie adquiera color. Para el latón alfa, la reacción es muy lenta, normalmente hasta 60 minutos.
50mℓ Solución madre* 1g K₂S₂O₅	Reactivo Klemm's III. Excelente quimico para aleaciones de cobre y el mejor para el latón de cartucho. Aunque la gama de colores era limitada, los resultados eran muy buenos en campo claro. La luz polarizada y el tinte sensible mejoran la respuesta del color. Sumergir la muestra 3-5 minutos para aleaciones de bronce.
5mℓ Stock 5mℓ Solución madre* 45mℓ Agua 20g K₂S₂O₅	Reactivo Klemm's III. Excelente producto para aleaciones de cobre y el mejor para el latón de cartucho. Aunque la gama de colores era limitada, los resultados eran muy buenos en campo claro. La luz polarizada y el tinte sensible mejoran la respuesta del color. Sumergir la muestra 3-5 minutos para aleaciones de bronce.
*Solución madre: solución acuosa de Na₂S₂O₃ saturada en frío.

Consejos para la obtención de imágenes de cobre y aleaciones de cobre

Dependiendo de la aleación y de la aplicación, el objetivo del análisis puede variar. Algunos objetivos comunes del análisis son la porosidad, los contaminantes, la estructura del grano, el porcentaje de fase y las mediciones dimensionales. Las mediciones dimensionales pueden tomarse y guardarse utilizando uno de los niveles inferiores de nuestro software OmniMet^®. Para análisis más exhaustivos y necesidades de exportación, pueden ser necesarias versiones más avanzadas del software OmniMet.

Consejos para ensayos de dureza en cobre y aleaciones de cobre

Materiales de referencia para ensayos de dureza
	ASTM	ISO
Brinell	E10	6506
Rockwell	E18	6508
Vickers	E92,E384	6507
Knoop	E384	4545
Instrumentación	E2546	14577
Conversiones	E140	18265
Manual ASM Volumen 8: Ensayos Mecánicos y Evaluación	Sección de ensayos de dureza

En Buehler, el equipo ofrecido está hecho para realizar al menos una de las siguientes escalas: Brinell, Rockwell, Vickers y Knoop. Si se utiliza una escala previamente mencionada existen normas para el método de ensayo. Las normas como las que figuran en la tabla son buenos lugares para consultar el método de ensayo adecuado para las escalas. En ellas se describen los requisitos de los equipos, las muestras, los métodos de ensayo y otros aspectos que pueden ayudar a determinar la balanza correcta.

Las capacidades de los equipos varían en niveles de automatización y documentación. Algunas piezas están integradas con software de ensayo de dureza. Software como DiaMet de Buehler puede ayudar a probar las piezas de manera más eficiente, la precisión y la documentación de los resultados. Esto puede ser especialmente útil cuando una gran cantidad de indents se debe hacer en una parte.