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• Lilly De Cisneros

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Bronce es toda aleación metálica de cobre y estaño en la que el primero constituye su base y el segundo aparece en una proporción del 3 al 20 por ciento. Las aleaciones constituidas por cobre y zinc se denominan propiamente latón; sin embargo, dado que en la actualidad el cobre se suele alear con el estaño y el zinc al mismo tiempo, en el lenguaje no especializado la diferencia entre bronce y latón es bastante imprecisa. El bronce fue la primera aleación de importancia obtenida por el hombre y da su nombre al período prehistórico conocido como Edad del bronce. Durante milenios fue la aleación básica para la fabricación de armas y utensilios, y orfebres de todas las épocas lo han utilizado en joyería, medallas y escultura. Lasmonedas acuñadas con aleaciones de bronce tuvieron un protagonismo relevante en el comercio y la economía mundial. Cabe destacar entre sus aplicaciones actuales su uso en partes mecánicas resistentes al roce y a la corrosión, en instrumentos musicales de buena calidad como campanas, gongs, platillos de acompañamiento, saxofones, y en la fabricación de cuerdas de pianos, arpas y guitarras.

El término bronce deriva probablemente del persa "berenj", (latón). Otras versiones lo relacionan con el latín "aes brundisium" (mineral de Brindisi) por el antiguo puerto de Brindisium. Se cree que la aleación puede haber sido 1 enviada por mar a este puerto, y desde allí era distribuida a todo el Imperio romano.

Historia

Pendiente-cuchillo de la Edad de bronce proveniente de Ucrania.

La introducción del bronce resultó significativa en cualquier civilización que lo halló, constituyendo la aleación más innovadora en la historia tecnológica de la humanidad. Herramientas, armas, y varios materiales de construcción como mosaicos y placas decorativas consiguieron mayor dureza y durabilidad que sus predecesores en piedra o cobre calcopirítico.

La técnica consistía en mezclar el mineral de cobre -por lo general calcopirita o malaquita- con el de estaño (casiterita) en un horno alimentado con carbón vegetal. El carbono del carbón vegetal reducía los minerales a cobre y estaño que se fundían y aleaban con el 5 al 10 % en peso de estaño. El conocimiento metalúrgico de la fabricación de bronce dio origen en las distintas civilizaciones a la llamada Edad de Bronce. Inicialmente las impurezas naturales de arsénico permitían obtener una aleación natural superior, denominada bronce arsenical. Esta aleación, con no menos de del 2 % de arsénico, se utilizaba durante la Edad de Bronce para la fabricación de armas y herramientas, teniendo en cuenta que el otro componente, el estaño, no era frecuente en muchas regiones, y debía ser importado de parajes lejanos. Un ejemplo de arma con este material es el hacha de Ötzi

[cita requerida]

, momia datada en3300 a. C., que se halló en los alpes italianos en 1991.

La presencia de arsénico hace a esta aleación altamente tóxica, ya que produce —entre otros efectos patológicos— atrofia muscular y pérdida de reflejos.

Estatua en cobre del faraón Pepy I. Siglo XXIII a. C.

Las aleaciones basadas en estaño más antiguas que se conocen datan del cuarto mileno adC en Susa, (actual Irán) y otros sitios arqueológicos en Luristány Mesopotamia. Aunque el cobre y el estaño pueden alearse con facilidad, raramente se encuentran minas mixtas, si bien existen algunas pocas excepciones en antiguos yacimientos en Irán y Tailandia. El forjado regular del bronce involucró desde siempre el comercio del estaño. De hecho, algunos arqueólogos sospechan que uno de los disparadores de la Edad del hierro, con el subsecuente y progresivo reemplazo del bronce en las aplicaciones más importantes, se debió a alguna interrupción seria en el comercio de ese mineral alrededor de 1200 a. C., en coincidencia con las grandes migraciones del Mediterráneo. La principal fuente de estaño en Europa fue Gran Bretaña, que posee

depósitos de importancia en Cornwall. Se sabe que ya los fenicios llegaron hasta sus costas con mercancías del Mediterráneo para intercambiarlas por estaño. En el Antiguo Egipto la mayoría de los elementos metálicos que se elaboraban consistían en aleaciones de cobre con arsénico, estaño, oro y plata. En tumbas del Imperio Nuevo, o en el templo de Karnak, se encuentran bajorrelieves mostrando una fundición datada en el siglo XV a. C. En el caso de la Grecia clásica, conocida por su tradición escultórica en mármol, se sabe que desarrollaron 2

igualmente técnicas de fundición de bronce avanzadas, como lo prueban los bronces de Riace, originados en el siglo V a. C.

Bronces de la dinastía Chola, India, aprox. Siglo X.

En India, la plenitud artística de la dinastía Chola produjo esculturas notables entre los siglos X y XI de nuestra era, representando las distintas formas del dios Siva y otras deidades. Las civilizaciones de América prehispánica conocían todas el uso de las aleaciones de bronce, si bien muchos utensilios y herramientas continuaban fabricándose en piedra. Se han hallado objetos fabricados con aleaciones 3

binarias de cobre - plata, cobre - estaño, cobre al plomo e incluso aleaciones poco usuales de latón. Ya en la época colonial, las fundiciones más importantes se encontraban en Perú y en Cuba, dedicadas principalmente a la fabricación de campanas y cañones. El bronce siguió en uso porque el acero de calidad no estuvo ampliamente disponible hasta muchos siglos después: recién con las mejoras de las técnicas defundición a inicios de la Edad Media en Europa se obtuvo acero más barato y resistente, eclipsando al bronce en muchas aplicaciones. [editar]Propiedades 4

Exceptuando al acero, las aleaciones de bronce son superiores a las de hierro en casi todas las aplicaciones. Por su elevado calor específico, el mayor de todos los sólidos, se emplea en aplicaciones de transferencia del calor [editar]Comparación

entre bronces y aceros

Aunque desarrollan pátina no se oxidan bajo la superficie, son más frágiles y tienen menor punto de fusión. Son aproximadamente el 10 % más pesadas que el acero, a excepción de las compuestas por aluminio o sílice. También son menos rígidas, por lo tanto en aplicaciones elásticas como resortes acumulan menos energía que las piezas

similares de acero. Resisten la corrosión, incluso la de origen marino, el umbral de fatiga metálica es menor, y son mejores conductores del calor y la electricidad. Otra característica diferencial de las aleaciones de bronce respecto al acero, es la ausencia de chispas cuando se le golpea contra superficies duras. Esta propiedad ha sido aprovechada para fabricar martillos, mazas, llaves ajustables y otras herramientas para uso en atmósferas explosivas o en presencia de gases inflamables. [editar]Versatilidad El cobre y sus aleaciones tienen una amplia variedad de usos como resultado de la versatilidad de sus propiedades mecánicas, físicas y químicas. Téngase en cuenta, por ejemplo, la conductividad eléctrica del cobre puro, la excelente maleabilidad de los cartuchos de munición fabricados en latón, la baja fricción de aleaciones cobre-plomo, las sonoridad del bronce para campanas y la resistencia a la corrosión de la mayoría de sus aleaciones. [editar]Propiedades

físicas

Datos para una aleación promedio con 89 % de cobre y 11 % de estaño:



Densidad: 8,90 g / cm³.



Punto de fusión: 830 a 1020 °C



Coeficiente de temperatura: 0,0006 K



Resistividad eléctrica: 14 a 16 µOhm/cm



Coeficiente de expansión térmica: entre 20 y 100 °C ---> 17,00 x 10 K



Conductividad térmica a 23 °C : 42 a 50 W

-1

-6

[editar]Propiedades

mecánicas



Elongación: < 65 %



Dureza Brinell: 70 a 200



Módulo de elasticidad: 80 a 115 GPa



Resistencia a la cizalla: 230 a 490 MPa



Resistencia a la tracción: 300 a 900 MPa

[editar]Principales [editar]Tipos

aleaciones

básicos

m-1

-1

Llave de bronce. 5

6

La aleación básica de bronce contiene aproximadamente el 88 % de cobre y el 12 % de estaño. El bronce "alfa" es la mezcla sólida de estaño en cobre. La aleación alfa de bronce con 4 a 5 % de estaño se utiliza para acuñar monedas y para fabricar resortes, turbinas, y herramientas de corte. En muchos países se denomina incorrectamente "bronce comercial" al latón, que contiene el 90 % de cobre y el 10 % de zinc, pero no estaño. Es más duro que el cobre, y tiene una ductilidad similar. Se lo utiliza en tornillos y alambres. [editar]Bronce

arsenical 7

La aleación de cobre con arsénico es el primer bronce utilizado por el hombre. Es una aleación blanquecina, muy dura y frágil. Se fabrica en una proporción del 70 % de cobre y el 30 % de arsénico, aunque es posible fundir bronces con porcentajes de arsénico de hasta 47,5 %. En estos casos, el resultado es un material gris brillante, fusible al rojo y no alterado por el agua hirviente. La simple exposición al aire del bronce arsenical produce una pátina oscura. Esta circunstancia, y la alta toxicidad del arsénico la convirtieron en una aleación muy poco utilizada, especialmente a partir del descubrimiento de la alpaca, plata alemana o bronce blanco, conocida desde tiempos antiguos en China y fabricada enAlemania desde fines del siglo XVIII. [editar]Bronce

sol

El denominado bronce sol (en alemán; Sonnenbronze) es una aleación utilizada en joyería, tenaz, dúctil y muy dura, que funde a temperaturas próximas a las del cobre (1.357 °C) y está constituida hasta por el 60 % de cobalto. [editar]Bronce

para armas de fuego

Cañón pesado de los Dardanelos, utilizado por los turcos en el sitio de Constantinopla (1453).

A partir del descubrimiento de la pólvora se utilizó un bronce para cañones compuesto por el 90 al 91 % de cobre y el 9 al 10 % de estaño, proporción que se denomina comúnmente "bronce ordinario". Estas armas eran conocidas 8

en China en épocas tan tempranas como el siglo XI a. C., y en Europa se utilizaron a partir del siglo XIII tanto para cañones como en falconetes. Para el siglo XV la artillería del Imperio otomano contaba con grandes bombardas de bronce. Construidas en dos piezas, con un largo total de 5,20 m y 16,8 toneladas de peso, lanzaban balas de 300 kg a una distancia de hasta 1.600 metros. De operación difícil, con un rango de tiro de no más de 15 disparos diarios, fueron utilizadas en el sitio de Constantinopla en 1453. [editar]Bronce

para campanas

La "Tsar kolokol" (ruso.: "zar de las campanas", es la mayor campana de bronce que se conserva. Fundida en 1733, nunca se utilizó y se exhibe en el Kremlinde Moscú.

La fundición para campanas es generalmente frágil: las piezas nuevas presentan una coloración que varia del ceniza oscuro al blanco grisáceo, con tonos rojo amarillento o incluso rojo azulado en las aleaciones con mayor contenido de cobre. La mayor proporción de cobre produce tonos más graves y profundos a igualdad de masa, mientras que el agregado de estaño, hierro o zinc produce tonos más agudos. Para obtener una estructura más cristalina y producir variantes

en la sonoridad, los fundidores han utilizado también otros metales como antimonio obismuto, si bien en pequeñas cantidades. La aleación con mayor sonoridad para fabricar campanas es el denominado metal de campana, que consta de 78 % de cobre y de 22 % de estaño. Es relativamente fácil para fundir, tiene una estructura granulosa compacta con fractura vítreo-concoidea de color rojizo. Este tipo de bronce era conocido desde antiguo en la India para fabricar gongs. Aunque poco frecuente por su coste, la adición de plata es una de las pocas que mejora aún más la sonoridad. También se han utilizado aleaciones con hasta el 2 % de antimonio. En China se conocía una aleación con 80 % de cobre y 20 % de estaño para fabricar campanas, grandes gongos y timbales. En Inglaterra se utilizó una aleación constituida por 80% de cobre, 10,25% de estaño, 5,50% de zinc y 4,25% de plomo. Es de sonoridad menor, teniendo en cuenta que el plomo no se homogeiniza con la aleación. Para campanillas e instrumentos pequeños se utilizó frecuentemente una aleación del 68 % de cobre y el 32 % de estaño, que resulta en un material frágil, de fractura cenicienta. Para platillos y gongos se usan varias aleaciones que van desde una aleación templada con el 80 % de cobre y el 20 % de estaño (B20), 88 % de cobre y 12 estaño (B12, ej ZHT Zildjian, Alpha Paiste), y la más económica B8, la cual consiste en solo el 8 % de estaño por el 92 % de cobre (Ejemplo, B8 Sabian, Paiste201, Zildjian ZBT). El temple se logra volviendo a calentar la pieza fundida y enfriándola rápidamente. La mayor campana que se conserva fue fundida en 1733 por Ivan Morotin, por encargo de la Emperatriz Ana de Rusia, sobrina del Zar Pedro el Grande. Con un peso de 216 toneladas, 6,14 m de altura y 6,6 de diámetro. Nunca fue utilizada como instrumento, ya que un incendio en 1737 destruyó sus grandes soportes de madera. Desde 1836 se exhibe en el Kremlin de Moscú. [editar]Kara

kane

Estatua de bronce de Buda Daibutsu, en Kamakura, Japón, tiene 11,40 m de altura y 93 toneladas de peso. 9

El kara-kane es un bronce para campanas y orfebrería tradicional del Japón constituido por 60% de cobre, 24% de estaño, y 9% de zinc, con agregados de hierroy plomo.

10

Muchos orfebres suelen agregarle pequeñas cantidades de arsénico y antimonio para endurecer al bronce sin perder fusibilidad, y lograr mayor detalle en la impresión de los moldes. El kara-kane es muy utilizado para artesanía y estatuaria no solo por su bajo punto de fusión, gran fluidez y buenas características de relleno de molde, sino por su superficie suave que rápidamente desarrolla una fina pátina. Existe una variedad singular denominada "seniokuthis", o bronce dorado, originada en la época de la dinastía Ming en China, que destaca por su textura lustrosa y su tonalidad dorada. En su fabricación tienen especial importancia las técnicas de pátina. Las grandes esculturas de Buda realizadas por los orfebres japoneses demuestran el alto dominio técnico que poseían y teniendo en cuenta su gran tamaño, la mayoría de ellas debió ser fundida en el lugar de emplazamiento por medio de sucesivas etapas. [editar]Aleaciones



que imitan la plata

Metal de Tonca: aleación compuesta por un 36% de cobre, 28% de níquel y cantidades iguales de estaño, plomo, hierro, zinc y antimonio. Es un metal difícil de fundir, poco dúctil, que se utiliza con poca frecuencia.



Mina plata: fabricada con 57% de cobre, 40% de níquel, 3% de tungsteno y trazas de aluminio, tiene la propiedad de no ser atacada por el azufre y presenta propiedades muy similares a la plata.

[editar]Aleaciones

con plomo

Para la fabricación de cojinetes y otras piezas sometidas a fricción suelen utilizarse aleaciones de bronce con hasta un 10% de plomo, que le otorga propiedades autolubricantes. La característica distintiva del plomo es que no forma aleación con el cobre; de allí que queda distribuido de acuerdo a la técnica de fundido en la masa de la aleación, sin mezclarse íntimamente. Por este motivo, el calentamiento excesivo de una pieza de maquinaria construida con este material puede llevar a la "exudación" de plomo que queda aparente como barro o lodo. El reciclaje de estas piezas es también dificultoso, porque el plomo se funde y separa de la aleación mucho antes que el cobre llegue a punto de fusión. [editar]Aleaciones

Código

comerciales

Denominaci ón

Composición %

Punt Resist. Densid Durez Mod.Elásti Cond.térmi o elec. a ad co ca fusió Brine ohm/c gr/cm3 Gpa W/mK n ll m C

Aplicaciones

SAE4011

Cu 85 Pb 5 Sn 5 Zn 5

8,82

60

93

1,2-05

71,9

854

SAE64

Cu 80 Pb 10 Sn 10

8,88

60

76

1,7-05

46,9

762

UNS12C220 Comercial 00 90-10

Cu 89/91 Fe < 0,05 Pb < 0,05 Zn 12,5

8,80

53

115

3,91

189

matrices de impresión, 1020 laminados, torni llos

UNS C22600

Bronce de joyería

Cu 86/89 Fe < 0,05 Pb < 0,05 Zn 12,5

8,78

55

115

4,30-06 173

1005 bijouterie, mone

UNS C31400

Templado comercial con plomo

Cu 87,5/90,5 Fe < 0,1 Ni < 8,83 0,7 Pb 1,3/2,5 Zn 9,25 Otros < 0,05

UNS C31600

Templado niquelado

Cu 87,5/90 Fe < 0,1 Ni 0,7/1,2 Ph 0,04/0,1 Pb 1,2/2, 8,86 5Zn 8,1

UNS C40500

Bronce de alta Cu 95 Sn 1 Zn 4 conductivida d

[editar]Técnica

-06

cremalleras, das

115

115

180

tornillos, contactores 1010 eléctricos, partes de herramientas

140

tornillos, contactores 1010 eléctricos, partes de herramientas

de fundición

Artículo principal: Moldeo a la cera perdida

El método más utilizado para la fundición artística del bronce es el de la "cera perdida" o microfusión, que -con diversas variantes- sigue los pasos siguientes:

1. Modelado original en barro, escayola u otro material. 2. Toma del molde principal, generalmente en escayola. Una vez fraguado, se retira el núcleo (modelo original) 3. El molde "negativo" se llena con cera para producir un "positivo" de este material. 4. Se recubre la cera con una mezcla de arcilla. Una vez seca, se lleva a horno, donde la cera se funde y se "pierde".

5. En el caso de objetos pequeños, el nuevo molde sirve directamente para el colado del bronce. Para piezas mayores, es habitual llenarlo con una capa de cera que formará una película del espesor deseado para el bronce, y el interior (macho) se rellena con material refractario. Todo el proceso requiere la colocación de aireadores, canales de colado y diversos cuidados para obtener una colada homogénea. 6. Acabado que incluye limado de imperfecciones, asperezas y pulido de la pieza. 7. Pátina, mediante la aplicación de distintos ácidos y calentamiento a soplete para agilizar la oxidación. [editar]Simbología



Las medallas de bronce premian el tercer puesto en las competencias deportivas.



Representa los 8 años de matrimonio en varias culturas occidentales: Bodas de bronce.



Es el octavo nivel en la progresión de la cerbatana deportiva.

[editar]Véase

también



Cobre



Estaño



Latón



Moldeo a la cera perdida



Edad de Bronce

[editar]Referencias

1.

↑ Glosario de arqueometalúrgica

2.

↑ Probablemente, fundición directa mediante original de barro, capa de cera que será sustituida por el bronce fundido, y contramolde exterior de barro: es una técnica muy difícil, en la que el mínimo error destruye la pieza.

3.

↑ Qué sabían de fundición los antiguos habitantes de Mesoamérica.

4.

↑ Historia de las aleaciones - ININ

5.

↑ Knapp, Brian. (1996) Copper, Silver and Gold. Reed Library, Australia

6.

↑ Glosario Enginnering network

7.

↑ Edad del bronce

8.

↑ Los primeros registros de uso de cañones en España refieren al sitio de Sevilla por los moros en 1248.

9.

↑ Kara-kane significa "metal chino" en japonés.

10. ↑ Aleaciones japonesas 11. ↑ Society of Automotive Engineers SAE 12. ↑ UNS: Unified Numbering System (Sistema numerador unificado): Estándard de clasificación de metales operado conjuntamente por la American Society for Testing and Materials y la Society of Automotive Engineers (SAE)