Polvo de Aluminio 7075: Una guía completa

Visión general del polvo de aluminio 7075

el polvo de aluminio 7075 es una aleación de aluminio muy resistente fabricada con aluminio, zinc, magnesio, cobre y pequeñas cantidades de silicio, hierro, manganeso, cromo y titanio. Se utiliza ampliamente en aplicaciones que requieren una elevada relación resistencia-peso y una buena resistencia a la fatiga, como los componentes aeroespaciales y de aviación.

el polvo de aluminio 7075 tiene excelentes propiedades de resistencia, buena resistencia a la fatiga, mecanizabilidad media y es tratable térmicamente. Puede procesarse mediante extrusión, forja o laminación y está disponible en diversas formas como polvo, chapa, placa, barras y extrusiones.

Algunas propiedades y características clave del polvo de aluminio 7075:

• Alta resistencia y dureza – Tiene una resistencia a la tracción de 510-570 MPa y una dureza Brinell de 150-190.
• Buena resistencia a la fatiga – Alrededor de un 30-40% mejor resistencia a la fatiga que otras aleaciones de aluminio de la serie 7xxx como la 7050.
• Ligero – Su densidad es de 2,81 g/cm3, lo que lo hace más ligero que las aleaciones de acero.
• Tratable térmicamente – Puede reforzarse mediante procesos de tratamiento térmico como el tratamiento térmico en solución, el temple y el envejecimiento artificial.
• Buena tenacidad – Alargamiento del 11% en sección de 50 mm.
• Buena estabilidad dimensional – No sufre problemas de endurecimiento por deformación.
• Resistente a la corrosión – Resiste la corrosión por exfoliación gracias a la adición de cromo.
• Soldable – Puede soldarse mediante soldadura por arco de tungsteno con gas y soldadura por arco metálico con gas.
• Conductivo – La conductividad térmica es de 130 W/m-K y la conductividad eléctrica es del 43% IACS.

Composición del aluminio 7075

el aluminio 7075 pertenece a la serie 7xxx o serie Al-Zn-Mg-Cu de aleaciones de aluminio de alta resistencia. La composición típica se muestra a continuación:

Elemento	Zn	Mg	Cu	Fe	Si	Mn	Cr	Ti	Al
Peso %	5.1-6.1	2.1-2.9	1.2-2.0	Máx. 0,5	Máx. 0,4	Máx. 0,3	0.18-0.28	Máx. 0,2	Saldo

• El zinc es el principal elemento de aleación que proporciona resistencia mediante el endurecimiento por precipitación. El Mg y el Cu también contribuyen al endurecimiento por precipitación.
• El cromo mejora la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
• El hierro, el silicio, el manganeso y el titanio están presentes como impurezas.

La combinación de zinc, magnesio y cobre hace que el 7075 sea muy resistente, manteniendo al mismo tiempo una conformabilidad, soldabilidad, mecanizabilidad y resistencia a la corrosión adecuadas.

Propiedades mecánicas del aluminio 7075

el polvo de aluminio 7075 posee excelentes propiedades de resistencia junto con una buena tenacidad a la fractura. A continuación se indican las propiedades mecánicas en recocido y en diversos tratamientos térmicos:

Cuadro 1. Propiedades mecánicas del aluminio 7075

Temple	Límite elástico (MPa)	Resistencia a la tracción (MPa)	Alargamiento (%)
O	103	241	17
T6	503	572	11
T651	469	524	12
T7351	503	572	8
T736	455	496	10

• En el revenido recocido O, el alargamiento es alto mientras que la resistencia es baja.
• En el temple T6 con envejecimiento máximo, el límite elástico alcanza 503 MPa y la resistencia a la tracción 572 MPa, mientras que el alargamiento es del 11%.
• El revenido T7351 sobreenvejecido también tiene una alta resistencia con una ductilidad reducida.
• Los temples poco maduros como el T651 y el T736 ofrecen un buen equilibrio entre resistencia y conformabilidad.

el aluminio 7075 tiene una excelente resistencia a la fatiga, casi comparable a la de los aceros. Tiene una buena tenacidad a la fractura de 33 MPa√m en temple T6. También muestra una buena resistencia al crecimiento de grietas.

Propiedades físicas

el polvo de aluminio 7075 tiene baja densidad, alta conductividad térmica y eléctrica y buena resistencia a la corrosión. Su densidad es de 2,81 g/cm3, casi un tercio de la de las aleaciones de acero.

Cuadro 2. Propiedades físicas del aluminio 7075

Propiedad	Valor
Densidad	2,81 g/cm3
Punto de fusión	475°C
Conductividad térmica	130 W/m-K
Conductividad eléctrica	43% IACS
Módulo de elasticidad	71.7 GPa
Relación de Poisson	0.33
Dilatación térmica	23.6 x 10-6/K

La conductividad térmica es muy superior a la de los polímeros, pero inferior a la del aluminio puro y el cobre. El índice de dilatación térmica es un 50% superior al del acero dulce.

Características de mecanizado

el aluminio 7075 tiene una mecanizabilidad media del 65% en comparación con la facilidad de mecanizado del latón.

• Torneado – Se recomiendan herramientas de corte de metal duro. Se prefieren velocidades de corte altas y avances bajos.
• Fresado – Deben utilizarse fresas de metal duro con ángulos de hélice elevados. El fresado de ascenso proporciona un mejor acabado.
• Taladrado – Son adecuadas las brocas helicoidales de acero rápido o metal duro. El control de la viruta es importante.
• Rectificado – Las muelas de aglomerante resinoide que resisten la carga son eficaces. Utilice abundante refrigerante.
• Aserrado – Las bajas velocidades de avance con hojas de dientes finos proporcionan un acabado suave. Los sistemas de aire o nebulización ayudan a controlar las virutas.

La adición de azufre para mejorar la rotura de virutas puede mejorar aún más la maquinabilidad. Utilice configuraciones rígidas y herramientas afiladas para evitar el endurecimiento por deformación.

Soldabilidad

la aleación de aluminio 7075 tiene una soldabilidad bastante buena si se siguen las técnicas adecuadas –

• Se suele utilizar la soldadura por arco de gas tungsteno (GTAW). la aleación de relleno de aluminio 4043 produce las soldaduras más fuertes.
• También puede utilizarse la soldadura por arco metálico con gas (GMAW), pero debe minimizarse el aporte de calor para reducir el agrietamiento en caliente.
• La soldadura por puntos de resistencia con electrodos troncocónicos funciona muy bien. Las interfaces de soldadura deben limpiarse a fondo.
• La soldadura por fricción puede producir soldaduras de estado sólido de alta calidad en todos los tipos de aluminio 7075.
• La zona afectada por el calor será más blanda que el metal base. El tratamiento por disolución y el envejecimiento restablecen las propiedades.

Resistencia a la corrosión

el polvo de aluminio 7075 ofrece una buena resistencia a la corrosión general en la atmósfera y en agua dulce.

• La fina película superficial de óxido proporciona una barrera eficaz contra la corrosión en soluciones neutras.
• Elementos de aleación como el zinc, el magnesio, el cobre y el cromo proporcionan resistencia a la corrosión.
• La adición de cromo previene la susceptibilidad a la corrosión intergranular y por exfoliación.
• Poca resistencia a las soluciones alcalinas, pero puede mejorarse mediante anodizado.
• Sensible al agrietamiento por corrosión bajo tensión en algunos entornos cuando se somete a grandes esfuerzos.
• Propenso a la corrosión galvánica cuando se acopla a metales más nobles. Evitar el contacto con acero inoxidable.

En general, el aluminio 7075 tiene una resistencia a la corrosión satisfactoria para las aplicaciones arquitectónicas, marinas e industriales más comunes.

Aplicaciones del aluminio 7075

La combinación única de alta resistencia, peso ligero, resistencia a la fatiga y coste razonable hacen que el aluminio 7075 sea adecuado para diversas aplicaciones exigentes:

Tabla 3. Aplicaciones del aluminio 7075

Industria	Aplicaciones
Aeroespacial	Componentes estructurales de aeronaves, como alas, fuselajes, mamparos, armazones y elementos de fijación
	Carcasas de misiles y cohetes, tubos de lanzamiento, fijaciones, soportes
	Antenas parabólicas y estructuras
Automoción	Chasis, eslabones, yugos de transmisión, ejes, válvulas, accesorios
Marina	Mástiles, estructuras de soporte de antenas
	Cascos de embarcaciones, pasarelas, superestructuras, hélices
Defensa	Cascos de vehículos blindados, carcasas, sistemas de barrido de minas
	Montajes de armas, lanzacohetes, casquillos de bala
Ingeniería general	Plantillas, dispositivos, brazos robóticos, válvulas, engranajes, ejes
	Carcasas de motor, acoplamientos, camisas de cilindro, moldes de soplado

Las aplicaciones aeroespaciales representan la mayor parte del uso debido a los estrictos requisitos de resistencia y peso. Los componentes de automoción y marinos de alto rendimiento también utilizan extrusiones y piezas forjadas de aluminio 7075.

Tipos de polvo de aluminio 7075

el polvo de aluminio 7075 está disponible en diferentes tipos según el proceso de producción y las características de las partículas:

Polvo de aluminio 7075 atomizado

• Producido por atomización de aleación de aluminio 7075 fundida en finas gotas que se solidifican en polvo.
• Partículas de forma irregular con una amplia distribución de tamaños, de 10 a 180 micras.
• Se utiliza en la pulvimetalurgia para fabricar componentes mediante compactación y sinterización.

Tabla 4. Especificaciones del polvo de aluminio 7075 atomizado

Propiedad	Valor
Forma de las partículas	Irregular, esferoidal
Tamaño de las partículas (micras)	10 – 180
Densidad aparente (g/cc)	~ 2.7
Densidad real (g/cc)	2.8
Caudal (s/50g)	~ 28

Polvo de aluminio 7075 atomizado con gas

• Producido por atomización de gas inerte en partículas esféricas muy finas.
• Superficie lisa, forma regular y distribución de tamaños estrecha.
• Se utiliza en procesos avanzados de AM metálica como la fabricación aditiva DMLS y SLM.

Cuadro 5. Especificaciones del polvo de aluminio 7075 atomizado con gas

Propiedad	Valor
Forma de las partículas	Esférica
Tamaño de las partículas (micras)	15 – 45
Densidad aparente (g/cc)	~ 2
Densidad real (g/cc)	2.8
Caudal (s/50g)	~ 25

Escamas de aluminio 7075 fresadas

• Partículas irregulares en forma de escamas producidas por molienda de polvo de aluminio 7075.
• Partículas escamosas de gran superficie utilizadas en revestimientos e imprimaciones.
• También se utilizan como aditivos para combustibles, en explosivos y pirotecnia.

Tabla 6. Especificaciones de las escamas de aluminio 7075 fresadas

Propiedad	Valor
Forma de las partículas	Copos
Relación de aspecto	~ 10:1
Espesor (micras)	0.5 - 4
Densidad aparente (g/cc)	0.25 - 1
Densidad real (g/cc)	2.8

Procesamiento del polvo de aluminio 7075

el polvo de aluminio 7075 puede transformarse en componentes acabados utilizando métodos como la prensa pulvimetalúrgica y la ruta de sinterización, así como técnicas de fabricación aditiva:

Tratamiento pulvimetalúrgico

Los pasos típicos incluyen:

• Compactación – Prensado en frío seguido de prensado isostático para formar piezas compactas verdes con una densidad teórica del 65-90%.
• Sinterización – Sinterización al vacío a 600-650°C durante 1-3 horas para conseguir una porosidad cerrada y una densidad del 95%.
• Infiltración – Aluminio fundido infiltrado a presión para aumentar la densidad al 99% o más.
• Tratamiento térmico – Tratamiento térmico por disolución seguido de enfriamiento rápido y envejecimiento para conseguir las propiedades requeridas.

La pulvimetalurgia permite fabricar componentes de formas complejas con tolerancias muy ajustadas, evitando el mecanizado innecesario.

Fabricación aditiva

el polvo de aluminio 7075 se procesa en componentes de densidad completa utilizando técnicas de fusión de lecho de polvo como:

• Sinterizado directo de metales por láser (DMLS) – Utiliza un rayo láser enfocado para fusionar selectivamente capas de polvo basándose en un modelo CAD.
• Fusión selectiva por láser (SLM) – Se consigue una fusión completa que da lugar a componentes totalmente densos con una microestructura fina.
• Fusión por haz de electrones (EBM) – Tasas de acumulación más rápidas, pero sólo en vacío.

La AM permite fabricar geometrías intrincadas y ligeras con propiedades mecánicas y aprovechamiento de materiales superiores.

Suministro y precio del polvo de aluminio 7075

Algunos de los principales proveedores mundiales de polvo de aluminio 7075 son:

Tabla 7. 7075 Aluminio en polvo proveedores y precios

Proveedor	Grados	Tamaño de las partículas	Precios
Alcoa	7075, Z7075	10-180 μm	$10-15/lb
Valimet	7075	15-63 μm	13-17 $/lb
	45-105 micras	11-14 $/lb
TLS Técnica	7075	20-90 μm	15-22 $/lb
Sandvik	7075	15-45 μm	18-25 $/lb
Tecnología LPW	7075	15-45 μm	22-30 $/lb
AP&C	7075, 7075-O	5-50 μm	25-40 $/lb

• El 7075 atomizado es el grado de menor coste para aplicaciones de prensado y sinterizado.
• El polvo atomizado con gas para AM es más costoso debido al control de la esfericidad y el tamaño.
• Los volúmenes mínimos de pedido pueden oscilar entre 25 kg y 500 kg, según el proveedor.
• Las distribuciones granulométricas personalizadas y el control estricto del tamaño requieren precios superiores.
• Los precios dependen de la pureza, el método de producción, la gama de tamaños y el volumen de compra.

Comparación con otras aleaciones de aluminio

el aluminio 7075 se compara a continuación con algunas otras aleaciones de aluminio populares de las series 7xxx y 2xxx:

Cuadro 8. Comparación del aluminio 7075 con otras aleaciones

Aleación	Límite elástico (MPa)	Resistencia a la fatiga (MPa)	Resistencia a la fractura (MPa√m)	Resistencia a la corrosión	Soldabilidad	Coste
2024 Al	440	159	29	Media	Feria	Bajo
6061 Al	290	115	15	Bien	Excelente	Bajo
7050 Al	455	165	25	Media	Feria	Alta
7075 Al	470	208	33	Media	Bien	Moderado
7178 Al	490	170	20	Media	Feria	Muy alta

• el 7075 presenta la mejor combinación de resistencia, tenacidad, soldabilidad y coste.
• el 2024 es más barato pero tiene una resistencia y una tenacidad a la fractura inferiores.
• el 7178 es el más fuerte, pero muy caro y poco resistente.
• el 6061 tiene buena resistencia a la corrosión y soldabilidad, pero menor resistencia.
• el 7050 es ligeramente más resistente que el 7075, pero su resistencia a la fatiga y su tenacidad son inferiores.

Para la mayoría de las aplicaciones aeroespaciales y de defensa de alta resistencia, el 7075 ofrece el mejor equilibrio entre propiedades y coste. La automoción y la ingeniería general también prefieren el 7075 por su fácil disponibilidad, maquinabilidad y respuesta al anodizado.

Limitaciones y desventajas

A pesar de sus puntos fuertes, el aluminio 7075 también tiene ciertas limitaciones:

• Más susceptible a la corrosión bajo tensión que otras aleaciones de aluminio.
• Menor tenacidad a la fractura que las aleaciones 2xxx como 2024 y 2024.
• Menos resistente a la corrosión que las aleaciones de grado marino 5xxx.
• Más difícil de soldar que las aleaciones de aluminio de las series 4xxx, 5xxx y 6xxx.
• No apto para aplicaciones de alta temperatura por encima de 250°C.
• Significativamente más caro que aleaciones como el aluminio 6061 y 5052.
• Requiere tratamiento térmico para obtener propiedades óptimas.

polvo de aluminio 7075 – Preguntas frecuentes

Q. ¿En qué se diferencia el aluminio 7075 del aluminio 2024?

A. el 7075 tiene mayor resistencia, dureza, resistencia a la fatiga y mejor resistencia a la corrosión bajo tensión que el aluminio 2024. Tiene menor tenacidad a la fractura y conformabilidad. el 7075 también contiene mayores cantidades de elementos de aleación, lo que le confiere un coste entre un 30% y un 40% superior al del aluminio 2024.

Q. ¿Es lo mismo el revenido 7075-T6 que el 7075-T651?

A. No. T6 se refiere al temple máximo envejecido que proporciona la máxima resistencia. T651 es un temple ligeramente subenvejecido que proporciona una mejor tenacidad con una resistencia ligeramente inferior a T6.

Q. ¿Qué contenido de zinc, magnesio y cobre tiene el aluminio 7075?

A. La composición típica es – zinc 5,1-6,1%, magnesio 2,1-2,9%, cobre 1,2-2,0%. El resto es aluminio y otros elementos de aleación menores como cromo, silicio, etc.

Q. ¿Se puede anodizar el aluminio 7075?

A. Sí, el aluminio 7075 puede anodizarse para producir un revestimiento de óxido que mejore la resistencia a la corrosión y al desgaste. El anodizado duro proporciona un espesor de revestimiento de hasta 75 micras, mientras que el anodizado normal proporciona hasta 25 micras.

Q. ¿Cuál es la dureza del aluminio 7075-T6?

A. el aluminio 7075-T6 tiene una dureza Brinell comprendida entre 150 y 190. La dureza Rockwell correspondiente es Rockwell B 95-105. La dureza Rockwell correspondiente es Rockwell B 95-105.

Q. ¿Se utiliza el aluminio 7075 en aeronaves?

A. Sí, el aluminio 7075 se utiliza ampliamente en piezas estructurales de aeronaves como pieles de fuselajes, alas, costillas y mamparos. Su elevada relación resistencia/peso es fundamental para reducir el peso de los aviones.

Q. ¿Cuál es la diferencia entre las aleaciones de aluminio 7075 y 7050?

A. La principal diferencia es que el 7075 tiene una resistencia ligeramente superior, mientras que el 7050 tiene una resistencia marginalmente mejor a la corrosión bajo tensión. el 7075 también tiene mejor resistencia a la fatiga. En general, el 7075 ofrece una mejor combinación de propiedades para la mayoría de las aplicaciones.

Q. ¿Cómo se debe almacenar el polvo de aluminio 7075?

A. el polvo de aluminio 7075 debe almacenarse en contenedores sellados en un ambiente fresco y seco. La exposición a la humedad puede provocar oxidación, mientras que las temperaturas extremas pueden afectar a las propiedades del polvo y a su fluidez. La vida útil es de hasta 1-2 años en condiciones ideales de almacenamiento.

Conclusión

el polvo de aluminio 7075 es una aleación de aluminio ligera y duradera con excelentes propiedades de resistencia, lo que la hace adecuada para aplicaciones exigentes en la industria aeroespacial, aeronáutica, de defensa y del automóvil de alto rendimiento. Su buena maquinabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión también permiten su uso en aplicaciones generales de ingeniería. Un examen minucioso de sus puntos fuertes y sus limitaciones en comparación con otras aleaciones de aluminio puede ayudar a identificar la que mejor se adapta a los requisitos específicos de diseño.