La figura 8.9 nos indica el grado
de influencia que la naturaleza del aleante y su concentración
tienen sobre la resistividad. La impurificación implica
un aumento en la resistividad.
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Figura 8.9. Efecto de las impurezas en la resistividad del cobre. |
Las impurezas perturban la
regularidad de la red cristalina e incrementa la densidad de
defectos, por diferencias de tamaño y de estructura electrónica
con el metal solvente.Cuanto mayor es la diferencia
de tamaños metal-impureza, mayor es la pérdida
de conductividad. También incrementa la resistividad la
naturaleza metaloide o no-metálica de la impureza. En
cambio, no es tan marcado el efecto cuando la impureza es de
tamaño y constante electrónica parecidas al metal
base.Nordheim estableció que
la adición de soluto en concentración X a un metal
da por resultado un aumento en la resistividad residual, según
la ecuación:
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(8.15) |
El aumento de resistividad
residual es debido a la dispersión que sufren los electrones
por efecto de los átomos de impurezas, los que incrementan
el grado de distorsión de la red y la densidad de defectos.Los metales puros se alean en
razón de la mejora de algunas de sus características,
p.e., características mecánicas, resistencia a
la corrosión, facilidad para la conformación. Pero
esto también conlleva el cambio en otras. Las propiedades
eléctricas son sensibles a la composición química
de la aleación.Veamos el caso de las aleaciones
del sistema Cu-Ni, figura 8.10. Estas aleaciones son de solución
sólida monofásica, cualquiera que sea su composición
química. La red cristalina es del tipo c.c.c.
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Figura 8.10. Evolución de la resistividad en las aleaciones Cu-Ni. |
Al alear el Cu con Ni, y viceversa,
se incrementa la resistividad. Puesto que soluto y solvente tienen
que estar en solución, y no pueden cambiar de sistema
cristalino, la diferencia de tamaño y de capa electrónica
de valencia entre el metal soluto y el solvente crearán
alteraciones cristalinas en la red, haciendo la contribución
residual mayor, incrementando la resistividad de la aleación.
El incremento de la concentración del aleante aumenta
la resistividad y disminuye la conductividad de la aleación.Abordamos el caso de las aleaciones
que endurecen por solución sólida. La figura 8.11
nos muestra datos sobre resistencia a tracción, Rm, y conductividad, s,
para aleaciones Cu-Zn, comercialmente denominadas latones.
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Figura 8.11. Evolución de las características mecánicas y eléctricas en función del contenido en Zn. |
Al introducir mayor cantidad de
cinc, la aleación se torna más resistente mecánicamente
pero se aprecia una disminución de la conductividad ya
que la red cristalina se va distorsionando.El aumento de las características
resistentes por efecto de aleación implica una disminución
de la conductividad eléctrica.Contenidos de Zn superiores al
30% hacen que la aleación adopte una microestructura bifásica.
En el caso de la aleación Cu-40Zn, la aparición
de una nueva fase incide sobre todo en una disminución
de la conductividad, aunque no tan drástica como en el
campo monofásico.El paso de una microestructura
monofásica a bifásica por efecto saturador del
aleante, comporta principalmente un aumento de la resistividad
o disminución de la conductividad eléctrica, en
menor grado que en el campo monofásico.