El Milagro de la Soldadura

Amigos,

Tengan lástima del fundidor de la edad de cobre del año 3000 A.C. Él debía encender fuego con madera a 1085ºC para fundir o derretir cobre, y algunas veces no podía llegar a una temperatura tan alta. Aún cuando tenía éxito, su cobre no fluía bien y era blando.

Sin embargo los vientos de cambio estaban soplando en esa época, la noticia del estaño ya estaba en el aire. Cuando el estaño se mezcla con aproximadamente un 90% de cobre, la temperatura de derretimiento del bronce resultante cae estrepitosamente a 8500C, esta caída de temperatura, de más de 200ºC, es importante. No solo la temperatura más baja hizo más fácil derretir el bronce, también fluía mejor en los moldes. Además, la resistencia y la dureza del bronce son muchas veces mayores que la del cobre. A partir de la figura de arriba, usted puede ver que un agregado de 10 % de estaño al cobre produce un bronce que tiene 3 veces la resistencia a la conformación. La Edad de Bronce había comenzado. Puede usted imaginarse la alegría de los primeros herreros cuando hicieron la transición del cobre al bronce, no solo el bronce era más duro y más fuerte, sino que era más fácil de procesar y requería menos madera preciosa en los hornos. El inconveniente era que el estaño era entonces, y aún lo es hoy, más raro que el cobre, por lo tanto el costo del bronce es más alto que el del cobre sólo. El bronce del hombre pobre es el latón (cobre más cinc). Dado que el cinc es más económico que el cobre, el latón no es tan caro, pero por el gráfico (izquierda), las propiedades del material normalmente son más débiles que el bronce.

Por su mayor resistencia y dureza, el bronce fue un material importante en la guerra. Si usted tenía una capacidad de lucha idéntica a su enemigo y él tenía una espada y un escudo de bronce y sus armas eran de cobre usted perdería todas las veces. Por lo tanto la fundición y fabricación del bronce probablemente fue un primer secreto militar.

Otro beneficio igualmente importante del estaño, es que cuando se hace aleación con el plomo, se crea un material de muy bajo derretimiento que se liga al bronce y otros metales. La Soldadura fue creada. Nosotros, los que utilizamos la soldadura todos los días con frecuencia no reconocemos el milagro de soldar. Cuando soldamos componentes electrónicos a un PWB fundamentalmente estamos adhiriendo cobre al cobre (que se derrite a 1085ºC) a una temperatura menor que 250ºC. Realizamos esta adhesión metalúrgica en presencia de un plástico térmicamente delicado. Entonces sin soldadura, no tendríamos la industria de electrónicos como existe hoy. 

El estaño hace todo el “trabajo” en la soldadura. Es el estaño el que forma los intermetálicos Cu6Sn5 y Cu3Sn con el cobre. Los otros elementos de aleación de soldadura tales como plomo, plata, y cobre tienen funciones importantes en el humedecimiento, distribución, y la resistencia final de la adhesión, pero sólo el estaño interactúa metalúrgicamente con el cobre. 

Entonces, ¡cuando usted toma su teléfono móvil, escribe en su computadora, o ve televisión hoy, recuerde que sin el “Milagro de la Soldadura” no podría hacerlo! 

Saludos,

Dr. Ron

La Imagen es de Askeland de The Science and Engineering of Materials.

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