Una aleación fundible es una aleación de metal capaz de fundirse fácilmente , es decir, fundirse fácilmente, a temperaturas relativamente bajas. Las aleaciones fusibles son comúnmente, pero no necesariamente, aleaciones eutécticas .
A veces, el término "aleación fundible" se utiliza para describir aleaciones con un punto de fusión por debajo de 183 ° C (361 ° F; 456 K). Las aleaciones fusibles en este sentido se utilizan para soldar .
Introducción
Desde un punto de vista práctico, las aleaciones de bajo punto de fusión se pueden dividir en las siguientes categorías:
- Aleaciones que contienen mercurio
- Solo aleaciones que contienen metales alcalinos
- Aleaciones que contienen galio (pero ni metales alcalinos ni mercurio)
- Solo aleaciones que contienen bismuto , plomo , estaño , cadmio , zinc , indio y, a veces, talio
- Otras aleaciones (rara vez utilizadas)
Algunas aleaciones fusibles razonablemente conocidas son Wood's metal , Field's metal , Rose metal , Galinstan y NaK .
Aplicaciones
Las aleaciones fundidas fundidas se pueden utilizar como refrigerantes, ya que son estables bajo calentamiento y pueden proporcionar una conductividad térmica mucho más alta que la mayoría de los demás refrigerantes; particularmente con aleaciones hechas con un metal de alta conductividad térmica como el indio o el sodio . Los metales con una sección transversal de neutrones baja se utilizan para enfriar reactores nucleares .
Dichas aleaciones se utilizan para hacer los tapones fusibles insertados en las coronas de los hornos de las calderas de vapor , como protección en caso de que el nivel del agua baje demasiado. Cuando esto sucede, el tapón, que ya no está cubierto de agua, se calienta a una temperatura tal que se derrite y permite que el contenido de la caldera escape al horno. En los rociadores automáticos contra incendios, los orificios de cada rociador se cierran con un tapón que se mantiene en su lugar mediante un metal fusible, que derrite y libera el agua cuando, debido a un incendio en la habitación, la temperatura se eleva por encima de un límite predeterminado. [1]
El bismuto al enfriarse se expande aproximadamente un 3,3% en volumen. Las aleaciones con al menos la mitad de bismuto también muestran esta propiedad. Esto se puede utilizar para el montaje de piezas pequeñas, por ejemplo, para el mecanizado, ya que se sujetarán firmemente. [2]
Aleaciones de bajo punto de fusión y elementos metálicos
Aleaciones conocidas
Aleación | Punto de fusion | ¿ Eutéctico ? | % De bismuto | % De plomo | Estaño % | Indio % | Cadmio % | Talio % | Galio % | Antimonio % |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Metal de Rose | 98 ° C (208 ° F) | No | 50 | 25 | 25 | - | - | - | - | - |
Cerrosafe | 74 ° C (165 ° F) | No | 42,5 | 37,7 | 11,3 | - | 8.5 | - | - | - |
Metal de madera | 70 ° C (158 ° F) | sí | 50 | 26,7 | 13,3 | - | 10 | - | - | - |
Metal de campo | 62 ° C (144 ° F) | sí | 32,5 | - | 16,5 | 51 | - | - | - | - |
Cerrolow 136 | 58 ° C (136 ° F) | sí | 49 | 18 | 12 | 21 | - | - | - | - |
Cerrolow 117 | 47,2 ° C (117 ° F) | sí | 44,7 | 22,6 | 8.3 | 19,1 | 5.3 | - | - | - |
Bi-Pb-Sn-Cd-In-Tl | 41,5 ° C (107 ° F) | sí | 40,3 | 22,2 | 10,7 | 17,7 | 8.1 | 1.1 | - | - |
Galinstan | −19 ° C (−2 ° F) | sí | <1,5 | - | 9.5-10.5 | 21-22 | - | - | 68–69 | <1,5 |
Otras aleaciones
(ver también aleaciones de soldadura )
Composición en porcentaje en peso | Punto de fusion | ¿Eutéctico? | Nombre o comentario |
---|---|---|---|
Cs 73,71, K 22,14, Na 4,14 [3] | −78,2 ° C (-108,76 ° F) | sí | |
Hg 91,5, Tl 8,5 | -58 ° C (-72,4 ° F) | sí | utilizado en termómetros de baja lectura |
Hg 100 | -38,8 ° C (-37,84 ° F) | (sí) | |
Cs 77,0, K 23,0 | -37,5 ° C (-35,5 ° F) | ||
K 76,7, Na 23,3 | −12,7 ° C (9,14 ° F) | sí | |
K 78,0, Na 22,0 | −11 ° C (12,2 ° F) | No | NaK |
Ga 61, In 25, Sn 13, Zn 1 | 8.5 ° C (47.3 ° F) | sí | |
Ga 62,5, en 21,5, Sn 16,0 | 10,7 ° C (51,26 ° F) | sí | aleación de galinstan |
Ga 69,8, In 17,6, Sn 12,5 | 10,8 ° C (51,44 ° F) | No | aleación de galinstan |
Ga 68,5, en 21,5, Sn 10 | 11 ° C (51,8 ° F) | No | aleación de galinstan |
Ga 75,5, pulg. 24,5 | 15,7 ° C (60,26 ° F) | sí | |
Cs 100 | 28,6 ° C (83,48 ° F) | (sí) | |
Ga 100 | 29,8 ° C (85,64 ° F) | (sí) | |
Rb 100 | 39,30 ° C (102,74 ° F) | (sí) | |
Bi 40.3, Pb 22.2, In 17.2, Sn 10.7, Cd 8.1, Tl 1.1 | 41,5 ° C (106,7 ° F) | sí | |
Bi 40.63, Pb 22.1, In 18.1, Sn 10.65, Cd 8.2 | 46,5 ° C (115,7 ° F) | ||
Bi 44,7, Pb 22,6, En 19,1, Cd 5,3, Sn 8,3 | 47 ° C (116,6 ° F) | sí | Cerrolow 117 . Utilizado como soldadura en física de baja temperatura. [4] |
Bi 49, Pb 18, En 21, Sn 12 | 58 ° C (136,4 ° F) | Aleación para desoldar ChipQuik. [5] Cerrolow 136 . Se expande ligeramente al enfriarse, luego muestra una ligera contracción en un par de horas después. Utilizado como soldadura en física de baja temperatura. [4] Lente de aleación 136 , utilizada para montar lentes y otros componentes ópticos para pulir. [6] Se utiliza para montar pequeños componentes delicados de formas extrañas para el mecanizado. | |
Bi 32,5, en 51,0, Sn 16,5 | 60,5 ° C (140,9 | sí | Metal de campo |
K 100 | 63,5 ° C (146,3 ° F) | (sí) | |
Bi 50, Pb 26,7, Sn 13,3, Cd 10 | 70 ° C (158 ° F) | sí | Cerrobend . Utilizado en física de baja temperatura como soldadura. [4] |
Bi 49,5, Pb 27,3, Sn 13,1, Cd 10,1 | 70,9 ° C (159,62 ° F) | sí | Aleación de Lipowitz |
Bi 50.0, Pb 25.0, Sn 12.5, Cd 12.5 | 71 ° C (159,8 ° F) | sí | Metal de madera |
En 66,3, Bi 33,7 | 72 ° C (161,6 ° F) | sí | |
Bi 42,5, Pb 37,7, Sn 11,3, Cd 8,5 | 74 ° C (165,2 ° F) | No | Cerrosafe |
Bi 56, Sn 30, En 14 | 79-91 ° C (174,2-195,8 ° F) | No | Aleación para desoldar ChipQuik, sin plomo |
Bi 50, Pb 30, Sn 20, Impurezas | 92 ° C (197,6 ° F) | No | Aleación de Lichtenberg, [7] también llamada Aleación fusible de cebollas [8] |
Bi 52,5, Pb 32,0, Sn 15,5 | 95 ° C (203 ° F) | sí | |
Bi 52, Pb 32,0, Sn 16 | 96 ° C (204,8 ° F) | sí | Bi52 . Buena resistencia a la fatiga combinada con un bajo punto de fusión. Propiedades razonables de resistencia al cizallamiento y fatiga. La combinación con soldadura de plomo y estaño puede reducir drásticamente el punto de fusión y provocar fallas en las juntas. [9] |
Bi 50,0, Pb 31,2, Sn 18,8 | 97 ° C (206,6 ° F) | No | Metal de Newton |
Na 100 | 97,8 (208,04 ° F) | (sí) | |
Bi 50,0, Pb 28,0, Sn 22,0 | 94–98 ° C (201,2-208,4 ° F) | No | Metal de Rose |
Bi 55,5, Pb 44,5 | 125 ° C (257 ° F) | sí | |
Bi 58, Sn 42 | 138 ° C (280,4 ° F) | sí | Bi58 . Propiedades razonables de resistencia al cizallamiento y fatiga. La combinación con soldadura de plomo y estaño puede reducir drásticamente el punto de fusión y provocar fallas en las juntas. [9] Soldadura eutéctica de baja temperatura con alta resistencia. [10] Particularmente fuerte, muy quebradizo. [11] Se utiliza ampliamente en ensamblajes de tecnología de orificios pasantes en computadoras mainframe de IBM donde se requería una temperatura de soldadura baja. Se puede utilizar como revestimiento de partículas de cobre para facilitar su unión bajo presión / calor y crear una junta metalúrgica conductora. [12] Sensible a la velocidad de corte. Bueno para la electrónica. Utilizado en aplicaciones termoeléctricas. Buen comportamiento frente a la fatiga térmica. Resistencia a la fluencia 7,119 psi (49,08 MPa), resistencia a la tracción 5,400 psi (37 MPa). [13] |
Bi 57, Sn 43 [14] | 139 (282,2 ° F) | sí | |
En 100 | 157 ° C (314,6 ° F) | (sí) | En99 . Se utiliza para la unión de algunas virutas. Más adecuado para soldar oro , la velocidad de disolución del oro es 17 veces más lenta que en las soldaduras a base de estaño y se puede tolerar hasta un 20% del oro sin una fragilización significativa. Buen comportamiento a temperaturas criogénicas . [15] Moja muchas superficies incl. cuarzo, vidrio y muchas cerámicas. Se deforma indefinidamente bajo carga. No se vuelve quebradizo incluso a bajas temperaturas. Usado como soldadura en física de baja temperatura, se adhiere al aluminio. Se puede utilizar para soldar películas delgadas de metal o vidrio con un soldador ultrasónico . [4] |
Li 100 | 180,5 ° C (256,9 ° F) | (sí) | |
Sn 62,3, Pb 37,7 | 183 ° C (361,4 ° F) | sí | |
Sn 63,0, Pb 37,0 | 183 ° C (361,4 ° F) | No | Eutéctica de soldadura . Sn63 , ASTM63A , ASTM63B . Común en electrónica; Excepcionales propiedades de estañado y humectación, también buenas para acero inoxidable. Una de las soldaduras más comunes. Bajo costo y buenas propiedades de unión. Se utiliza en electrónica SMT y de orificio pasante. Disuelve rápidamente el oro y la plata, no recomendado para esos. [10] Sn 60 Pb 40 es un poco más barato y, en cambio, se usa a menudo por razones de costo, ya que la diferencia del punto de fusión es insignificante en la práctica. En enfriamiento lento produce juntas ligeramente más brillantes que Sn 60 Pb 40 . [dieciséis] Resistencia a la fluencia 3950 psi (27,2 MPa), resistencia a la tracción 4442 psi (30,63 MPa). [17] |
Sn 91,0, Zn 9,0 | 198 ° C (388,4 ° F) | sí | KappAloy9 Diseñado específicamente para soldadura de aluminio a aluminio y de aluminio a cobre . Tiene buena resistencia a la corrosión y resistencia a la tracción. Se encuentra entre la soldadura blanda y las aleaciones de soldadura fuerte con plata, evitando así daños en la electrónica crítica y la deformación y segregación del sustrato. La mejor soldadura para cables de aluminio a buses de cobre o cables de cobre a buses o contactos de aluminio. [18] N.º de UNS: L91090 |
Sn 92,0, Zn 8,0 | 199 ° C (390,2 ° F) | No | Papel de aluminio |
Sn 100 | 231,9 ° C (449,42 ° F) | (sí) | Sn99 . Buena resistencia, no opaca. Se utiliza en equipos de procesamiento de alimentos, estañado de alambre y aleaciones. [19] Susceptible a la plaga del estaño . |
Bi 100 | 271,5 ° C (520,7 ° F) | (sí) | Se utiliza como soldadura no superconductora en física de baja temperatura. No humedece bien los metales, forma una junta mecánicamente débil. [4] |
Tl 100 | 304 ° C (579,2 ° F) | (sí) | |
Cd 100 | 321,1 ° C (607 ° F) | (sí) | |
Pb 100 | 327,5 ° C (621,5 ° F) | (sí) | |
Zn 100 | 419,5 ° C (787,1 ° F) | (sí) | Para soldar aluminio. Buena humectabilidad del aluminio, relativamente buena resistencia a la corrosión. [20] |
Ver también
- Metal liquido
- Lista de elementos por punto de fusión
Referencias
- ^ Chisholm, Hugh, ed. (1911). . Encyclopædia Britannica (11ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge.
- ^ http://www.hitechalloys.com/hitechalloys_003.htm
- ^ Oshe, RW (ed.), "Manual de propiedades termodinámicas y de transporte de metales alcalinos", Oxford. Reino Unido, Blackwell Scientific Publications Ltd, 1985, pág. 987
- ^ a b c d e White, Guy Kendall; Meeson, Philip J. (2002). Técnicas experimentales en física de bajas temperaturas . Letras gruesas a la media. págs. 207–. ISBN 978-0-19-851428-2.
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- ^ François Cardarelli (19 de marzo de 2008). Manual de materiales: una referencia de escritorio concisa . Springer Science & Business Media. págs. 210–. ISBN 978-1-84628-669-8.
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- ^ a b John H. Lau (1991). Fiabilidad de las juntas de soldadura: teoría y aplicaciones . Saltador. pag. 178. ISBN 0-442-00260-2.
- ^ a b Ray P. Prasad (1997). Tecnología de montaje en superficie: principios y práctica . Saltador. pag. 385. ISBN 0-412-12921-3.
- ^ Charles A. Harper (2003). Materiales y procesos electrónicos . Profesional de McGraw-Hill. págs. 5-8. ISBN 0-07-140214-4.
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- ^ Vea el diagrama de fase para el sistema binario de estaño-bismuto aquí: http://oregonstate.edu/instruct/engr322/Homework/AllHomework/S12/ENGR322HW4.html
- ^ TQ Collier (mayo-junio de 2008). "Elegir el mejor bumb por el dinero" . Embalaje avanzado . 17 (4): 24. ISSN 1065-0555 .
- ^ msl747.PDF . (PDF). Consultado el 6 de julio de 2010.
- ^ Qualitek. Hoja de datos técnicos Sn42 / Bi58 Solid Wire Rev.A 03/14 (PDF) . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
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- ^ Madara Ogot, Gul Okudan-Kremer (2004). Diseño de ingeniería: una guía práctica . Publicación de Trafford. pag. 445. ISBN 1-4120-3850-2.
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Otras lecturas
- "ASTM B774 — Especificación estándar para aleaciones de bajo punto de fusión". ASTM International . 1900. doi : 10.1520 / B0774 . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - Weast, RC, "Manual CRC de Química y Física", 55ª edición, CRC Press, Cleveland, 1974, p. F-22
enlaces externos
- Aleaciones fusibles (baja temperatura)
- Aleaciones fusibles . Archivado desde el original el 12 de octubre de 2012.
- Jenson, WB "Pregúntele al historiador: aleación fusible de cebolla"