Manufacturing and properties of cast Cu-Ag alloys designed for electrotechnical applications

Fabricación y propiedades de aleaciones fundidas de Cu-Ag destinadas a aplicaciones electrotécnicas

Los resultados del presente trabajo presentan la investigación relativa a la obtención de aleaciones Cu-Ag con porcentajes en peso de plata comprendidos entre el 5 y el 20 % mediante el proceso de fundición continua. Se han introducido los parámetros del proceso. Se han discutido resultados seleccionados relativos a las propiedades físicas y mecánicas de las fundiciones. Los coeficientes de resistencia que describen el rango de deformación plástica de las aleaciones Cu-Ag se han calculado utilizando la ecuación de Hollomon. Además, para determinar la influencia de la temperatura con el calorímetro diferencial de barrido (DSC) en la resistencia eléctrica, se han determinado los valores de los coeficientes de temperatura de la resistencia para todas las aleaciones ensayadas.

INTRODUCCIÓN

Las aleaciones Cu-Ag, debido a la alta conductividad eléctrica de la matriz de cobre, se utilizan ampliamente en muchas ramas de la tecnología relacionadas con el paso de la corriente eléctrica [1]. El uso de alambres axi-simétricos o de perfil para construir bobinados de electroimanes que generen fuertes campos magnéticos es sólo una de esas aplicaciones en ingeniería eléctrica [2 - 3]. Las láminas de Cu-Ag también pueden utilizarse para construir los núcleos de electroimanes Bitter que generan un campo magnético constante [4 - 5]. Para obtener una alta intensidad de la corriente eléctrica y, por tanto, un campo magnético máximo, los materiales utilizados para construir los núcleos mencionados requieren una alta conductividad eléctrica. Por otro lado, se requieren altas propiedades mecánicas para transferir las elevadas fuerzas de Lorenz generadas como consecuencia del campo magnético [6 - 7]. El material ideal para la fabricación del bobinado de la bobina del electroimán debe combinar las altas propiedades mecánicas del acero con la conductividad eléctrica de un superconductor o del cobre.

Obtener el nivel requerido de propiedades mecánicas y eléctricas al mismo tiempo es posible, por ejemplo, utilizando aleaciones Cu-Ag.

En términos de síntesis metalúrgica, el cobre y la plata forman una solución sólida con solubilidad limitada a ambos lados del diagrama de fases con transformación eutéctica a 779 °C con un contenido de plata del 71,9 % en peso. A la temperatura de transformación eutéctica, la solubilidad máxima de la plata en el cobre es del 8 % en peso, mientras que la solubilidad máxima del cobre en la plata es del 8,8 % en peso. Las aleaciones Cu-Ag con un 5 % en peso de Ag se solidifican por encima de la temperatura de transformación eutéctica. Como resultado, en la aleación existe principalmente una fase alfa (rica en solución de cobre de la plata en la matriz de cobre) después de la solidificación, sin embargo, si se enfría muy lentamente también puede precipitar una fase beta (rica en solución de plata del cobre en la matriz de plata).