Cobre Es un metal de color rojo anaranjado con excelente conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y propiedades antibacterianas. El níquel es un metal brillante y plateado que ofrece alta resistencia, tenacidad y resistencia química.
La combinación de estos dos metales en diferentes proporciones a nivel metalúrgico da lugar a las aleaciones de cobre-níquel (CuNi). Estas aleaciones aprovechan las ventajas del cobre y el níquel, ofreciendo un equilibrio entre resistencia a la corrosión, ductilidad y conductividad térmica y eléctrica.
Comprender los tipos de aleaciones de cobre y níquel, su composición y propiedades, ventajas, desventajas, aplicaciones e implicaciones de costos puede ayudar en la Material de mecanizado CNC Selección o cualquier otro proyecto de fabricación. Analicemos estos aspectos de las aleaciones de CuNi en detalle.
¿Qué es la aleación de cobre y níquel?
Piezas de cuproníquel
Una aleación de cobre-níquel, aleación CuNi o simplemente cobre-níquel, se refiere a una aleación metálica formada por la combinación metalúrgica de cobre y níquel. El cobre y el níquel puros se funden juntos y se moldean en diferentes formas. En este caso, la aleación se moldea con una microestructura única de ambos metales de partida. Los átomos de níquel se incorporan a la red cristalina del cobre y forman una nueva estructura cristalina cúbica centrada en las caras (FCC) continua.
Como todos los demás material de aleaciónLa proporción de elementos de aleación en la mezcla puede variar según el tipo de aleación. En las aleaciones de Cu-Ni, el porcentaje de níquel oscila entre el 10 % y el 45 %. A medida que aumenta la cantidad de níquel en la composición, esta se vuelve más tenaz, pero menos mecanizable. Por otro lado, los grados de aleación con
Además del cobre y el níquel, también se añaden manganeso y hierro en pequeñas cantidades, aproximadamente un 2 %. Estos aditivos mejoran aún más la resistencia a la corrosión. También se añade estaño y aluminio a algunas aleaciones para que sean más adecuadas para aplicaciones de alto rendimiento.
Propiedades físicas de las aleaciones de cobre y níquel
Las aleaciones de cobre-níquel no se oxidan fácilmente, tienen buena ductilidad y se pueden moldear para formar tuberías, tubos y piezas complejas. Además, son más densas que el cobre puro.
| Propiedad | Cu-Ni 90/10 | Cu-Ni 70/30 |
| Densidad (g·cm⁻³) | 8.9 | 8.95 |
| Calor específico (J·kg⁻¹·K⁻¹, ≈20°C) | 377 | 377 |
| Conductividad térmica (W·m⁻¹·K⁻¹, ≈20°C) | 50 | 29 |
| Coeficiente lineal de expansión térmica (10⁻⁶ K⁻¹, 10–300 °C) | 17 | 16 |
| Conductividad eléctrica (% IACS) | 9% SIGC | 4% |
Propiedades mecánicas de las aleaciones de cobre y níquel
Las aleaciones de cobre-níquel poseen buena resistencia mecánica, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga. Además, ofrecen una buena elongación y una dureza moderada.
| Propiedad | Cu-Ni 90/10 | Cu-Ni 70/30 |
| Módulo de Young (GPa) | 135 | 150-152 |
| Módulo de corte (GPa) | 50 | 57 GPa |
| el coeficiente de Poisson | 0.34 | 0.34 |
| Resistencia a la tracción (MPa) | 300–420 MPa | 372-517 |
| Límite elástico (MPa) | 100 MPa | 120-130 |
| Alargamiento (% ) | 30% | 30-45% |
| Dureza (HV) | 85-95 | 95-110 |
Tipos de aleaciones de cobre y níquel
Tipos de aleaciones de CuNi
Según los porcentajes de níquel y cobre en su composición, existen diferentes tipos de cobre-níquel, cada uno con propiedades ligeramente diferentes. Entre ellos se incluyen Cu-Ni 90/10, Cu-Ni 70/30, Cu-Ni 80/20 y Cu-Ni 75/25.
Vamos a detallar brevemente estas aleaciones de cobre y níquel:
Cu–Ni 90/10
Esta aleación contiene 90 % de Cu y 10 % de Ni, con manganeso y hierro añadidos en aproximadamente un 1 %. Se puede considerar equivalente a la aleación UNS C70600. Además, es un material de grado marino que ofrece buena ductilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión en agua de mar. El Cu-Ni 90/10 se utiliza en herrajes marinos, tuberías, construcción naval e intercambiadores de calor.
Cu–Ni 70/30
El aumento de níquel aumenta la resistencia mecánica y la resistencia a la corrosión. Presenta propiedades de elongación ligeramente mejores. La aleación 70/30 también resiste la formación de óxido en aguas en movimiento y en entornos marinos. Además, es equivalente a la aleación UNS C71500.
Se puede utilizar en aplicaciones que soportan cargas mecánicas elevadas, como plantas de tratamiento de agua, tuberías marinas y tubos de condensadores. Sin embargo, el mayor porcentaje de níquel influye en el coste de la aleación.
Cu–Ni 80/20
El Cu-Ni 80/20 es equivalente al Cu-Ni 80/20 y también se conoce como el grado intermedio del Cu-Ni 90/10 y 70/30. Ofrece buena resistencia a la corrosión y una resistencia mecánica ligeramente inferior. Se utiliza en tuberías, cableado, arquitectura y decoración, y en algunos herrajes para agua de mar.
Cu-Ni 75/25
Este tipo de aleación de cobre y níquel es popular en la acuñación de monedas y la producción de artículos decorativos. Ofrece una excelente resistencia a la corrosión, buena ductilidad, resistencia al desgaste y un atractivo estético. En el mercado también se puede encontrar una aleación 75/25 optimizada para el estampado de metales.
Relacionado con: Bronce vs. Cobre vs. Latón
Ventajas de las aleaciones de cobre y níquel
Las aleaciones de cobre y níquel combinan las útiles propiedades tanto del cobre como del níquel. Ofrecen buena resistencia a la corrosión, se pueden moldear en diferentes formas y son reciclables.
Estas aleaciones se utilizan ampliamente en aplicaciones marinas porque funcionan bien en agua salada y otras condiciones adversas. Esta es una de las razones por las que cobre vs bronce El rendimiento es un aspecto que se suele tener en cuenta al seleccionar materiales para sistemas de agua de mar.
Ahora, veamos las cinco ventajas clave de las aleaciones de cobre-níquel:
- Resistencia a la corrosión: Las aleaciones de cuproníquel ofrecen una resistencia superior a la corrosión en agua salada y otros entornos hostiles.
- Antibacteriano: Son antibacterianos y aptos para algunos productos farmacéuticos y aplicaciones criogénicas. También son beneficiosos en entornos marinos, ya que repelen los organismos marinos.
- Estabilidad térmica: Las aleaciones de Cu-Ni no pierden sus propiedades a altas temperaturas, generalmente hasta 650 °C. Además, pueden soportar esfuerzos térmicos cíclicos.
- Maquinabilidad y formabilidad: Las piezas de níquel-cobre pueden mecanizarse mediante CNC para crear piezas complejas, mientras que las láminas pueden moldearse en diversas formas mediante procesos de fabricación. Además, las piezas pueden unirse mediante soldadura y soldadura fuerte.
- Conductividad: Las aleaciones poseen excelentes propiedades de transferencia de calor y conductividad eléctrica, por lo que son beneficiosas para cableado, conectores e intercambiadores de calor.
Desventajas de las aleaciones de cobre y níquel
Si bien los cobre-níqueles son materiales extremadamente útiles en el mecanizado y la fabricación de metales, también presentan algunas limitaciones, en particular, el costo y la baja maquinabilidad de algunos grados.
Las siguientes son las desventajas de las aleaciones de cuproníquel.:
- Más costoso que otras aleaciones: En comparación con los aleación de extrusión de aluminio y acero inoxidable Aleaciones de níquel-cobre más caras.
- Maquinabilidad: Algunos grados, como Cu-Ni 70/30, son menos mecanizables y podrían necesitar herramientas con un recubrimiento duro.
- Sensible a la contaminación por soldadura: Aunque las aleaciones de Cu-Ni tienen una alta soldabilidad, son más propensas a la contaminación por soldadura y requieren un control preciso de la temperatura.
Aplicaciones de las aleaciones de cobre-níquel (CuNi)
Debido a su resistencia a la corrosión y larga vida útil, las aleaciones de CuNi se utilizan ampliamente en equipos marinos, sistemas de tuberías, componentes eléctricos y aplicaciones arquitectónicas. A menudo se eligen en lugar del acero inoxidable para sistemas de agua de mar. Estas mismas propiedades también las convierten en un material práctico para mecanizado de cobre en entornos exigentes.
Veamos las principales aplicaciones:
Tubos y boquillas de cobre y níquel 
Pezón de tubería
La resistencia a la corrosión y a los biocombustibles hacen que las tuberías de cobre-níquel sean excelentes para su uso bajo el agua de mar y en plataformas marinas. Por lo tanto, las boquillas son secciones cortas de tubería con roscas en ambos extremos; se utilizan en accesorios y extensiones de tuberías.
Ejemplos de aplicación: Accesorios, bridas, válvulas, tuberías offshore, sistemas de admisión/salida, tuberías para fluidos corrosivos en industrias.
Bucles de enfriamiento
bucles de cobre CuNi
Los circuitos de refrigeración son redes de tubos cerrados o semicerrados. Permiten el flujo del refrigerante en su interior y se utilizan para disipar el calor de máquinas, herramientas, equipos y sistemas. Gracias a sus excelentes propiedades de transferencia de calor, el cuproníquel es ideal para esta aplicación.
Ejemplos de aplicación: Circuitos de refrigeración de agua de mar, HVAC y refrigeración, centrales eléctricas, condensadores, etc.
construcción naval
Sistema de tuberías de agua de mar
Los cobre-níqueles se utilizan en la construcción naval, el interiorismo y diversos sistemas auxiliares. Su resistencia, durabilidad, baja tendencia a la bioincrustación y resistencia a la erosión marina los hacen útiles en la construcción naval.
Ejemplos de aplicación: Componentes para equipos submarinos, líneas hidráulicas, estructuras offshore, serpentines de calentamiento de carga, componentes de bombas, cascos de barcos y tuberías de sentina y lastre.
Plantas de desalinización
Las aleaciones de CuNi son ideales para plantas de desalinización, ya sean de una o varias etapas. Resisten el agua salada sin degradar la superficie a largo plazo.
Ejemplos de aplicación: Tuberías de la cámara del evaporador, sección de recuperación de calor, tubos del calentador de salmuera, boquillas para cámaras de evaporación, válvulas y accesorios.
¿Cuál es la importancia del cobre níquel?
La combinación de cobre y níquel permite aprovechar ambas propiedades. Las aleaciones se vuelven más dúctiles que el níquel y más tenaces que el cobre. Además, ofrecen estabilidad térmica a temperaturas elevadas. El uso de aleaciones también ayuda a reducir los costos de material; sus precios son inferiores a los del níquel puro.
Las propiedades mencionadas anteriormente hacen que el níquel-cobre sea significativamente importante en sistemas y equipos marinos, tuberías industriales y de agua de mar, intercambiadores de calor y la industria eléctrica.
Además, también puedes personalizar las propiedades según tus necesidades modificando la proporción de níquel, cobre y otros elementos de aleación (cantidades menores).
Aleación de Cu-Ni vs. Aleación de titanio vs. Acero de aleación 
CuNi frente a otras aleaciones
Las aleaciones de titanio son más resistentes que las de CuNi y ofrecen una mayor relación resistencia-peso, pero son más costosas. Aleación de titanio grados como Ti-6Al-4V, Ti-3Al-2V y Los ELI de Ti-6Al-4V son populares en el mecanizado CNC.
Los aceros aleados se forman mediante la aleación de múltiples elementos en el hierro, como cromo, níquel, vanadio, molibdeno, azufre y fósforo. Mientras tanto, la diferencia entre acero aleado vs acero al carbono es que el acero al carbono incluye un alto % de carbono, pero no implica tantos metales de aleación.
La siguiente tabla proporciona una descripción general comparativa de las aleaciones de Cu-Ni, titanio y acero:
| Criterios | Aleaciones de Cu-Ni | Aleaciones de titanio | Aleación de acero |
| Resistencia a la tracción | Moderado | Alto | Superior al Cu-Ni, inferior al de las aleaciones de Ti |
| Resistencia a la Corrosión: | Excelente en agua de mar | Excelente en un entorno agresivo. | Bueno |
| Resistencia a la temperatura | Moderado (~300°C) | Excelente (hasta ~600°C) | De bueno a excelente, depende del grado de aleación. |
| Peso | Moderado | Ligera | Heavy |
| Costo | Moderado a alto | Alto | Bajo a moderado |
| Aplicaciones comunes | Herrajes marinos, intercambiadores de calor | Aeroespacial, implantes médicos, procesamiento químico | Automoción, construcción, maquinaria. |
Recapitulación
Lo que hace únicas a las aleaciones de cobre-níquel es su excelente resistencia a la corrosión en agua de mar y su buena resistencia mecánica. Además, son buenos conductores de calor y electricidad. Por lo tanto, el CuNi tiene amplias aplicaciones en la industria marina.
Al final, para convertir las monedas de cobre y níquel en bruto en una pieza o producto útil, se requieren equipos de fabricación y experiencia. BodaLe ayudamos a fabricar componentes funcionales de Cu-Ni mediante fresado CNC, torneado, taladrado, electroerosión, conformado de metales y otras diversas tecnologías.
No solo aleaciones de cuproníquel, sino que nuestros servicios de mecanizado CNC también admiten más de 100 opciones de materiales, incluidos metales, aleaciones, plásticos y compuestos. Ofrecemos opciones de personalización flexibles y podemos manejar volúmenes de producción que van desde prototipos hasta fabricación a gran escala. Ya sea que necesite una servicio de mecanizado de cobre Si desea piezas fabricadas con otros materiales de ingeniería, simplemente suba su diseño a nuestra plataforma de presupuestos o consulte nuestras preguntas frecuentes para obtener más información sobre nuestras capacidades.
Preguntas Frecuentes
¿Qué es CuNii?
CuNi es una notación para las aleaciones de cobre y níquel, también llamadas cuproníquel. Se fabrican con entre un 10 % y un 45 % de níquel, entre un 65 % y un 90 % de cobre y entre un 1 % y un 2 % de manganeso y hierro.
¿Para qué se utiliza la aleación de cobre y níquel?
La aleación de cobre y níquel se utiliza en condiciones como agua de mar, exposición corrosiva y alta exposición térmica.
¿Es cara la aleación de cobre y níquel?
Sí, es más caro que la mayoría de las demás aleaciones para mecanizado CNC, como el acero inoxidable y las aleaciones de aluminio. Sin embargo, su precio está justificado en la mayoría de las aplicaciones.
¿Cuál es el rango de resistencia de las aleaciones de cobre-níquel?
La resistencia exacta depende del tipo de aleación (90/10, 70/30, 80/20) y del tratamiento térmico. Sin embargo, la resistencia a la tracción se encuentra entre 300 y 520 MPa.
¿Es segura la aleación de CuNi?
Sí, la aleación de CuNi es segura para sistemas de agua, calefacción y condensación. Algunos grados incluso son seguros para el procesamiento de alimentos y usos médicos.
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