FACULTAD DE INGENIERÍA ¨ Aplicaciones y propiedades de los Materiales de Ingeniería Soldadura blanda - Arseniuro de galio ¨ Tarea Académica del curso de Ingeniería de Materiales
ALVARADO CASTILLO, Víctor Robert CALDERON CORDOVA, Jhanpool JOAQUIN VILA Jhon SANDOVAL CUEVA Carlos
Huancayo - Perú 2015
INTRODUCCIÓN
Los materiales son las sustancias que componen cualquier cosa o producto, estos nos rodean y que, junto con la energía son utilizados por el hombre para mejorar su calidad de vida. En la siguiente redacción se tratara de dos elementos que han sido desde aproximadamente 30 años atrás una evolución para la Ingeniería electrónica y actualmente en la Ingeniería Mecatrónica en sus diferentes campos. Primero veremos Las aplicaciones y propiedades de la soldadura blanda que consiste en realizar uniones en las que el material de aportación tiene menor punto de fusión que el material base, realizándose la unión soldada sin fusión del material base y mediante la fusión del material de aportación que se distribuye entre las superficies de la unión, muy próximas entre sí por acción capilar. Además, trataremos sobre el Arseniuro de galio (GaAs) que es un compuesto de galio y arsénico. Es un importante semiconductor y se usa para fabricar dispositivos como circuitos integrados a frecuencias de microondas, diodos de emisión infrarroja, diodos láser y células fotovoltaicas.
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ÍNDICE. Introducción…………………………………………………………………………. Índice………………………………………………………………………………... Organización de responsabilidades…………………………………………………. Desarrollo del tema…………………………………………………………………. Conclusiones………………………………………………………………………...
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1. ORGANIZACIÓN DE RESPONSABILIDADES.
TAREA ASIGNADA
ALVARADO CASTILLO, Víctor Robert CALDERON CORDOVA, Jhanpool
JOAQUIN VILA Jhon
SANDOVAL CUEVA Carlos
Agrupar toda la información, rellenar los cuadros de los materiales, revisar el archivo antes de la entrega Editar el archivo, realizar el índice correspondiente, más recolección de información sobre los materiales a tratar Redactar la introducción, más recolección de información sobre los materiales a tratar.
Realizar el cuadro de organización y cumplimiento de responsabilidades, más recolección de información sobre los materiales a tratar.
CUMPLIMIENTO VALORACIÓN DE INFORMACIÓN Y TRABAJO Escala ( 1 - 10) 10
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2. DESARROLLO DE CUADROS DESCRPTIVO DE MATERIALES. Material 1: SOLDADURA BLANDA 3.- Composición y/o fórmula química:
El material de aportación utilizado en la soldadura blanda varía en función del material de las piezas a unir, siendo las aleaciones que más se utilizan las de estaño-plomo, estaño-plata y estaño-zinc 4.- Clasificación del material: METALICOS 5.- Tipos de enlaces: Posee el enlace Químico. (METALICO)
1.- Aplicaciones en la industria.
2.- Propiedades deseables:
APLICACIONES PRINCIPALES
METAL DE RELLENO
Uniones a temperatura elevada Unión de lámina de acero a una capa de un material resistente a la corrosión. Mejora la capacidad de mojado del plomo cuando se usa en de acero, fundición o cobre.
Plomo-plata
Plomería y calefacción Tiene una conductividad eléctrica más alta y a veces se usa cuando se debe evitar la contaminación con plomo.
Capacidad calorífica: Tiende a no sufrir cambios químicos o en su composición al subir o disminuir la temperatura. Estaño-plomo
Soldaduras en circuitos de agua potable, gas, industria en frio
Estaño-plata
Uniones de aluminio. Se utiliza para soldar aluminio.
Estaño-Zinc
Electrónica
Estaño-Plata-Cobre
USOS: Silvering Sn-Ag, es una aleación muy especial de ESTAÑOPLATA, libre de Plomo, No tóxica, de bajo punto de fusión, especial para unir Acero inoxidable, Cobre Bronce Latón y metales Ferrosos (Hierro, Aceros, Inoxidable, Níquel), Peltre, Zamac, Alpaca, Babbit, Ideal para soldar: Tubería de Acero Inoxidable, en industria de alimentos, Lechería, Jugos, Gaseosas, Pasteurizadoras, refrigeración, Aire acondicionado, instalaciones de gases industriales, Sanitarias, Hidráulicas, Mecánicas y medicinales, con superior resistencia (16.000 PSI) en la junta. Lechería. Asegurando el doble de confiabilidad que las Soldaduras de Plomo-Estaño, Estaño-Antimonio por tener más resistencia a la tensión, no se oxida, superior elasticidad, soportando más vibración y tensiones por calor.. NOTA: Las aleaciones Estaño-Antimonio no son recomendables en uniones con vibración y esfuerzo, tienden a soltar un polvillo con el pasar del tiempo y se fracturan
TERMICA. (BUENA) Fusibilidad. Facilidad con la que puede derretirse o fundirse, por la cual se pueden obtener piezas fundidas o coladas (estaño – plomo – plata antimonio) Soldabilidad: unión partes que aseguren la continuidad metálica entre ellas.
Estaño-antimonio
Electricidad, electrónica, radiadores Mejora las propiedades mecánicas del material de aportación. Se utiliza en instrumentos de trabajo delicados. Soldadura de CIRCUITOS ELECTRICOS O ELECTRONICOS.
6.- Consideraciones finales del material u otros tipos de aplicaciones de interés.
1.
2.
DETERIORO AMBIENTAL. (BUENA) Resistencia al paso del tiempo.
3.
MECANICA (REGULAR) Dureza: resistente a la deformación por compresión o penetración
4.
ELECTRICA. (BUENA) Tiene la capacidad de dejar pasar la corriente eléctrica, es buen conductor en el caso de circuitos eléctricos.
Mayor eficiencia del proceso de soldadura, ya que el calentamiento y el tiempo de fusión es más rápido.
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La oxidación es menor, las uniones son más limpias precisas y precisas
7.- Gráficos, fotos o esquemas
SOLDADURA EN CIRCUITOS ELECTRONICOS
SOLDADURA DE COBRE UNION PARA TRANPORTE DE GAS
8.- Bibliografía revisada:
1. http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn49.html#seccion22. (17/01/2015) (2.2 SOLDADURA BLANDA) 2.http://www.dis.uia.mx/taller_industrial/blog/wpcontent/uploads/2013/10/soldadura-blanda.pdf. (16/01/2015) 3.http://soldaduraszelecta.com/productos/soldaduras-especialesesta%C3%B1oplomo-c-15_24.html (17/01/2015) 4. http://www.gruposenra.com/docs/soldadurasBlandas.pdf (17/01/2015)
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Material 2: ARSENIURO DE GALIO 3.- Composición y/o fórmula química:
GaAs 4.- Clasificación del material: SEMICONDUCTOR 5.- Tipos de enlaces: Posee el enlace Químico. COVALENTE. Semimetálico y metálico
1.- Aplicaciones en la industria.
2.- Propiedades deseables: 5.
Alta Devices fabrica láminas flexibles de células fotovoltaicas con arseniuro de galio. Semprius, usa arseniuro de galio, que es mejor que el silicio a la hora de convertir la luz en electricidad, el récord de eficiencia para un panel solar de silicio es aproximadamente de un 15 % como máximo. Mientras que el arseniuro de galio es de 34 %
Capacidad calorífica. Punto de fusión de 1238 °C Conductividad térmica. Para dar paso en la liberación del fotón y absorción del electrón liberado.
LASER TERAPIA, para aportar energía al cuerpo de forma moderada, medida y controlada. Y aumentar la estimulación en las células para su reparación.
Soldadura laser. Enfocando con el rayo y sin contacto con el material se puede obtener una densidad de 1014 W/cm2, entonces se evapora el material en el punto de mecanizado, así se puede cortar, taladrar o soldar plásticos o metales con precisión
Laser semiconductor usada en Meteorología, microelectrónica, telecomunicación, medicina y mecanizado de materiales mediante laser. Es un semiconductor y se usa para fabricar dispositivos como circuitos integrados a frecuencias de microondas. Como una amplia material de banda prohibida directa con la resistencia resultante al daño por radiación, GaAs es un material excelente para la electrónica espacial y ventajas ópticas en aplicaciones de alta potencia.
TERMICA. Absorción de la luz para su transformación a energía eléctrica. absorben fotones de luz y emiten electrones
6.
DETERIORO AMBIENTAL. Resistencia a la oxidación.
7.
MECANICA Dureza: GaAs puro es altamente resistiva. Combinado con la alta constante dieléctrica.
Aplicaciones relacionadas con los ordenadores, con la recepción de señales de televisión y con la transmisión optoelectrónica de datos a través de redes de fibras ópticas, antenas receptoras de las señales procedentes de satélites de en las que se utilizan detectores de arseniuro de galio
Es liviano. Debido a GaAs tiene una constante casi la misma red, las capas tienen muy poca tensión inducida, lo que les permite ser cultivadas casi arbitrariamente de espesor 8.
ELECTRICA Y MAGNÉTICAS. Genera ondas electromagnéticas con una energía y frecuencia que se pueden determinar con exactitud. Tiene una velocidad de los electrones saturado superior, y una mayor movilidad de electrones, lo que permite transistores de arseniuro de galio para funcionar a frecuencias superiores a 250 GHz
9.
Ópticas. la fotónica Los láseres y diodos emisores de luz de arseniuro de galio, que se utilizan en los equipos de reproducción de discos
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de audio y en las técnicas de producción de imágenes visuales En la laser terapia. Monocromatismo: Contiene solo un color de la luz. Coherencia temporal: se transmite en una única dirección Coherencia espacial: con mínima divergencia. Longitud de onda de 780 – 1000 nm.
6.- Consideraciones finales del material u otros tipos de aplicaciones de interés.
Otra aplicación importante de GaAs es para las células solares de alta eficiencia. Arseniuro de galio también es conocido como película delgada monocristalina y son las células solares de alta eficiencia de costes altos. Las células solares de doble y triple unión basados en GaAs con germanio y capas de fosfuro de indio galio se desarrollaron como la base de una célula solar de triple unión que celebró un récord de eficiencia de más del 32% y pueden funcionar también con la luz tan concentrado como 2000 soles. Este tipo de poderes de células solares del Spirit y Opportunity, que están explorando la superficie de Marte. También muchos coches solares utilizan GaAs en paneles solares. El Germanio (Ge) y el Silicio (Si), se denominan semiconductores de banda de energía indirecta porque sus mínimos energéticos en la banda de conducción para los electrones, están alejados del valor k=0; mientras que el Arseniuro de Galio (AsGa) se denomina semiconductor de banda de energía directa porque su mínimo energético en la banda de conducción está justo en el valor k=0. Esta característica tiene importancia en las propiedades ópticas de dichos materiales.
7.- Gráficos, fotos o esquemas El funcionamiento de la CPV se basa en células solares fabricadas con materiales semiconductores compuestos, como el arseniuro de galio, que aprovechan la radiación solar con una eficiencia de un 40%, el doble que las convencionales.
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Entre los semiconductores comunes se encuentran elementos químicos y compuestos, como el silicio, el germanio, el selenio, el arseniuro de galio.
8.- Bibliografía revisada:
1. http://www.ecured.cu/index.php/Arseniuro_de_galio. (16/01/2015) 2. http://campodocs.com/articulos-noticias-consejos/article_138769.html. (17/01/2015) 3. http://elementos.org.es/arsenico. (16/01/2015) 4. http://www.jaenclima.com/articulos/articulo_20.php. (17/01/2015) 5.http://meii13.blogspot.com/2013/05/estructura-y-composicion-de-lamateria.html. (17/01/2015) 6. http://www.technologyreview.es/read_article.aspx?id=40356. 7. http://es.slideshare.net/MARCOMORALES1980/laserterapia. 8. http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/termo/tp/FSTP3-07.pdf.
3. CONCLUSIÓN. Como se fue desarrollando los cuadros podemos apreciar que ambos materiales han aportado inmensamente en varios campos, especialmente en lo tecnológico ya que en la electrónica se utiliza la soldadura blanda para realizar trabajos delicados en microprocesadores, actualmente se ha ido reemplazando por el arseniuro de galio y las aplicaciones de este último son más prometedores, desde lo cotidiano hasta incluso en viajes espaciales y exploración, ya que puede captar la energía solar mejor que otro material. La soldadura blanda consiste en unir dos fragmentos de metal (habitualmente cobre, latón o hierro) por medio de un metal de aportación (habitualmente estaño) con el fin de procurar una continuidad eléctrica (en el caso de los dispositivos electrónicos) entre los metales que se van a unir. Esta unión debe ofrecer la menor resistencia posible al paso de la corriente eléctrica. La masa efectiva de la carga eléctrica del GaAs es menor a la del silicio por lo que los electrones se aceleran a mayores velocidades, tardando menos en cruzar el canal del transistor, esto es muy útil en altas frecuencias, ya que se alcanzara una frecuencia máxima de operación.
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