EN 15022 Cobre y aleaciones de cobre - Determinación del contenido de estaño

La norma europea «EN 15022 Cobre y aleaciones de cobre - Determinación del contenido de estaño» consta de las siguientes subsecciones publicadas bajo el mismo título:

• La norma “EN 15022-1 Parte 1: Método volumétrico” aún no se ha publicado.
• La norma «EN 15022-2 Parte 2: Método espectrofotométrico» describe un método espectrofotométrico para determinar el contenido de estaño en cobre y aleaciones de cobre en estado bruto, procesado y fundido. Este método es aplicable a productos con porcentajes de estaño en masa entre 0,005 % y 0,5 % (niveles de estaño bajos a medios). Esta norma se basa en el principio de extracción con metil isobutil cetona y en la determinación espectrofotométrica del complejo amarillo estaño-quercetina a una longitud de onda de 440 nm.

Este método determina el contenido de estaño en el cobre y sus aleaciones, y es aplicable a los siguientes productos:

• Productos sin procesar (por ejemplo, lingotes).
• Productos procesados ​​(por ejemplo, barras, láminas, tuberías).
• Productos fundidos.

El estaño es un elemento de aleación importante en los bronces (aleaciones de cobre y estaño), los bronces fosforosos y el latón, ya que mejora la resistencia, la resistencia a la corrosión y las propiedades de desgaste.

Los métodos espectrofotométricos incluyen los siguientes:

• Por ejemplo, disolviéndolo en una mezcla ácida adecuada (normalmente ácido clorhídrico y posiblemente otros ácidos para disolver completamente la aleación).
• Reducción del estaño a un estado de oxidación específico.
• Formando un complejo coloreado con estaño mediante un reactivo (normalmente fenilfluorona o compuestos similares que producen un color medible con iones de estaño).
• Medir la absorbancia de una solución coloreada a una longitud de onda específica utilizando un espectrofotómetro.
• Para determinar el contenido de estaño, la absorbancia se compara con curvas de calibración preparadas a partir de soluciones estándar de estaño.

Este método es sensible y preciso para bajas concentraciones de estaño y ofrece una buena selectividad en presencia de otros elementos que se encuentran comúnmente en las aleaciones de cobre (por ejemplo, zinc, fósforo, plomo).

La determinación precisa del estaño es fundamental para:

• Cumplimiento de las especificaciones de la aleación.
• Control de calidad en aplicaciones como cojinetes, resortes, equipos marinos y componentes eléctricos donde el estaño mejora el rendimiento.
• Evitar problemas como la fragilidad causada por un exceso de estaño o la reducción de la conductividad causada por impurezas.

Este tipo de normas se han armonizado en toda Europa y pueden adoptarse a nivel nacional.

• La norma “EN 15022-3 Parte 3: Bajo contenido de estaño - Método de espectrometría de absorción atómica de llama (FAAS)” describe un método de espectrometría de absorción atómica de llama (FAAS) para determinar el contenido de estaño en cobre y aleaciones de cobre en productos en bruto, procesados ​​y fundidos. Este método es aplicable a productos con bajos porcentajes de masa de estaño, entre 0,001 % y 0,6 %.

Este método de ensayo se basa en los siguientes principios:

• Disolución de una muestra de prueba en ácido clorhídrico y peróxido de hidrógeno.
• Extracción de estaño a la fase orgánica mediante una solución de óxido de trioctilfosfina y metilisobutilcetona, seguida de la aspiración de la solución orgánica a una llama de óxido nitroso/acetileno de un espectrómetro de absorción atómica.
• Medición de la absorción de la línea de 286,3 nm emitida por una lámpara de cátodo de estaño hueco.

Esta norma se aplica a la determinación de estaño en cobre y aleaciones de cobre en diversas formas: sin procesar (por ejemplo, lingotes), procesados ​​(por ejemplo, láminas, barras, tubos) y productos fundidos.

Esta norma está diseñada específicamente para bajas proporciones de masa de estaño, normalmente en el rango de 0,001 % a 0,6 % (los límites exactos pueden variar ligeramente en función de la calibración y las interferencias, pero es excelente a niveles traza donde otros métodos carecen de precisión).

Es ideal para aleaciones con un contenido mínimo de estaño, como algunos cobres o latones de alta conductividad donde el estaño está presente como impureza o como un pequeño aditivo.

La espectrometría de absorción atómica de llama (FAAS) es una técnica ampliamente utilizada en laboratorios analíticos para determinar la cantidad de elementos. La FAAS ofrece buena sensibilidad, precisión y rapidez para concentraciones bajas de estaño, lo que la convierte en un método preferible para el control de calidad rutinario en comparación con los métodos clásicos de química húmeda.

El análisis preciso del estaño es necesario para lo siguiente:

• Verificación de la conformidad con las especificaciones de la aleación.
• Garantizar el rendimiento del material en aplicaciones como conectores eléctricos (bajo contenido de estaño para una mayor conductividad), equipos marinos o cojinetes (contenido controlado de estaño para una mayor resistencia al desgaste).
• Detección de trazas de impurezas de estaño que pueden afectar propiedades como la ductilidad o la trabajabilidad en caliente.
• La norma “EN 15022-4 Parte 4 Contenido intermedio de estaño - Método de espectrometría de absorción atómica de llama (FAAS)” describe un método de espectrometría de absorción atómica de llama (FAAS) para determinar el contenido de estaño en cobre y aleaciones de cobre en productos en bruto, procesados ​​y fundidos. Este método es aplicable a productos con un contenido de estaño intermedio entre el 0,2 % y el 3,0 %.

Este método de ensayo se basa en los siguientes principios:

• La muestra de prueba se disuelve en ácido clorhídrico y peróxido de hidrógeno, luego se diluye adecuadamente y, posteriormente, se aspira hacia una llama de óxido nitroso/acetileno de un espectrómetro de absorción atómica.
• Absorción de la línea de 286,3 nm emitida por una lámpara de cátodo hueco de estaño.

Esta norma se aplica a la determinación de estaño en cobre y aleaciones de cobre en todas las formas de producto, incluyendo productos en bruto (por ejemplo, lingotes), procesados ​​(por ejemplo, barras, láminas, tubos, alambres) y fundidos.

Esta norma se centra específicamente en proporciones moderadas de masa de estaño, normalmente en el rango del 0,2 % al 3 % (hasta niveles superiores dependiendo de la dilución y la calibración, adecuados para aleaciones como los bronces de estaño, donde el estaño es un aditivo significativo).

El estaño es esencial para aleaciones como los bronces fosforosos o el latón, donde proporciona mayor resistencia, resistencia al desgaste y propiedades anticorrosivas en aplicaciones como cojinetes, engranajes, válvulas y componentes marinos.

La espectrometría de absorción atómica de llama (FAAS) es una técnica de laboratorio estándar para el análisis elemental sensible. Los pasos principales son los siguientes:

• Disolución de la muestra: La muestra de aleación se disuelve utilizando una mezcla de ácidos (normalmente combinaciones de ácido nítrico o clorhídrico) para liberar el estaño en la solución, manteniendo al mismo tiempo la matriz de cobre bajo control.
• Preparación para el análisis: Dilución y adición de posibles modificadores de matriz o agentes desmoldantes para minimizar la interferencia del cobre u otros elementos.
• Atomización y medición: La solución se aspira hacia una llama de aire-acetileno o de óxido nitroso-acetileno (esta última suele preferirse para el estaño con el fin de evitar interferencias químicas). Los átomos de estaño absorben la luz de la lámpara de cátodo hueco a una longitud de onda característica (normalmente 224,6 nm o 286,3 nm).
• Cuantificación: Se mide la absorbancia y se compara con una curva de calibración derivada de patrones de estaño conocidos, utilizando la coincidencia de matriz para garantizar la precisión.
• Gestión de interferencias: Las técnicas de corrección de fondo abordan las posibles superposiciones que puedan surgir debido a otros elementos de aleación.

Para niveles medios de estaño, esta variante FAAS ofrece una precisión excelente y es más rápida que los métodos clásicos, lo que la hace ideal para pruebas rutinarias y certificación de materiales en fundiciones.

Determinar la cantidad fiable de estaño permite lo siguiente:

• Cumplimiento de las normas de composición.
• Propiedades óptimas del material: Una cantidad insuficiente de estaño reduce la resistencia, mientras que un exceso puede provocar fragilidad.
• Calidad en industrias como la automotriz, la aeroespacial, la de plomería y la de ingeniería eléctrica.

Esta norma adoptada a nivel nacional promueve la uniformidad en toda Europa.

Durante muchos años, nuestra organización, con su personal competente y experimentado, ha comprendido las necesidades de sus clientes, brindándoles los servicios de análisis avanzados que requieren y ayudándolos en el establecimiento, la implementación y la mejora de sus sistemas de gestión. En este contexto, también ofrecemos servicios de análisis a empresas conforme a la norma EN 15022 «Cobre y aleaciones de cobre: ​​determinación del contenido de estaño».