Aluminio 1090: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Integral

El aluminio 1090 pertenece a la serie 1xxx de aleaciones de aluminio laminado, representando el extremo de aluminio comercialmente puro con un contenido nominal de aluminio del 99.90% en masa. La serie 1xxx se caracteriza por mínimas adiciones de aleantes y está principalmente aleada solo con elementos traza que se mantienen dentro de límites estrictos de impurezas para preservar el rendimiento eléctrico, térmico y la resistencia a la corrosión.

Los principales elementos de aleación en el 1090 son esencialmente impurezas: silicio, hierro, cobre, manganeso, magnesio, zinc, cromo y titanio aparecen solo en cantidades traza y en conjunto influyen en las características mecánicas. La resistencia del 1090 deriva casi completamente del endurecimiento por deformación (trabajo en frío) más que del tratamiento térmico, ya que la aleación no es tratable térmicamente; el laminado en frío y el recocido controlado son las principales herramientas de control de sus propiedades.

Las características clave del 1090 son su alta conductividad eléctrica y térmica, excelente resistencia a la corrosión en muchos ambientes atmosféricos y ligeramente corrosivos, y su superior conformabilidad en temple recocido. Su soldabilidad es muy buena para métodos comunes de fusión y resistencia, y su resistencia mecánica es baja en comparación con series aleadas pero suficiente para aplicaciones en chapa y lámina donde predominan la pureza y la conductividad.

Las industrias que comúnmente especifican 1090 incluyen transmisión eléctrica y barras colectoras, equipos para procesamiento químico, superficies reflectantes y iluminación, materiales para lámina y capacitores, y paneles arquitectónicos o decorativos. Los ingenieros seleccionan 1090 cuando la máxima conductividad, el acabado superficial limpio o la alta conformabilidad son requisitos primarios y cuando el diseñador acepta una resistencia estructural menor a cambio de esas propiedades.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta (30–45%)	Excelente	Excelente	Condición totalmente recocida para máxima ductilidad
H12	Bajo–Medio	Moderada (15–30%)	Muy Buena	Muy Buena	Endurecido por deformación ligera, temple moderado para piezas conformadas
H14	Medio	Moderada–Baja (8–20%)	Buena	Muy Buena	Temple semi-duro común para chapa que requiere rigidez
H16	Medio–Alto	Baja (5–12%)	Regular	Muy Buena	Mayor endurecimiento por deformación para mayor resistencia y recuperación elástica
H18	Alto	Baja (2–8%)	Limitada	Muy Buena	Temple duro total, usado cuando la conformabilidad no es crítica
H24	Medio	Moderada (10–25%)	Buena	Muy Buena	Endurecido por deformación más recocido parcial para balancear ductilidad y resistencia

El temple tiene un efecto directo y predecible en el desempeño del 1090 porque las propiedades derivan del trabajo en frío más que del endurecimiento por precipitación. Pasar de O a H18 incrementa el límite elástico y la resistencia a la tracción a expensas de la elongación y conformabilidad, por lo que la selección suele balancear el rebote elástico, la complejidad de conformado y los objetivos finales de resistencia.

Dado que la aleación no responde a ciclos de solución y envejecimiento, la selección del temple se centra en el grado de trabajo en frío y cualquier recocido intermedio. Los diseñadores controlan el conformado y la geometría final especificando un temple H apropiado o una condición recocida O para dobleces complejos y embutidos profundos.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.10 (típico)	Silicio mantenido bajo para conservar la ductilidad y conductividad
Fe	≤ 0.40 (típico)	El hierro es la impureza principal; aumenta la resistencia modestamente pero reduce conductividad y ductilidad
Mn	≤ 0.05	Muy bajo para minimizar la formación de fases secundarias
Mg	≤ 0.03	Mantenido al mínimo para evitar endurecimientos no deseados y pérdida de conductividad
Cu	≤ 0.05	Cobre minimizado para preservar resistencia a la corrosión y conductividad
Zn	≤ 0.03	Zinc limitado para evitar intermetálicos y tendencia a corrosión por esfuerzo
Cr	≤ 0.05	Concentraciones traza usadas para controlar la estructura de grano en algunos procesos
Ti	≤ 0.03	Pequeñas adiciones para refinación de grano durante fundición/extrusión
Otros (cada uno)	≤ 0.05; total otros ≤ 0.15	Impurezas traza controladas para mantener la clasificación de pureza comercial

La huella química del 1090 se define manteniendo los elementos de aleación en niveles traza para que el metal se comporte casi como aluminio puro. El hierro y silicio traza ejercen la mayor influencia: el hierro forma intermetálicos que elevan ligeramente la resistencia pero pueden reducir la ductilidad y conductividad, mientras que el silicio afecta la fundibilidad y comportamiento de solidificación si está presente. Controlar los elementos traza es esencial para preservar las propiedades de transporte térmico y eléctrico de la aleación mientras se mantiene una integridad mecánica aceptable.

Propiedades Mecánicas

En carga a tracción, el 1090 muestra una resistencia última y límite elástico relativamente bajos en estado totalmente recocido, con alta elongación total que permite operaciones profundas de conformado y embutido. A medida que el material se trabaja en frío en tempers H, las resistencias a la tracción y cedencia aumentan sustancialmente, pero la ductilidad y elongación disminuyen en consecuencia, produciendo mayor rebote elástico y menor flexibilidad para el doblado.

La dureza se correlaciona con el trabajo en frío; el 1090 recocido muestra valores bajos de dureza característicos del aluminio puro, mientras que los tempers H18 o similares registran durezas apreciablemente mayores adecuadas para aplicaciones que requieren resistencia al desgaste o rigidez. La resistencia a fatiga del 1090 es modesta y depende fuertemente del acabado superficial y el temple; secciones pulidas y de alta conductividad rendirán mejor que superficies ásperas o deformadas, pero siguen estando por debajo de las de series de aluminio aleado utilizadas para piezas estructurales críticas en fatiga.

El espesor influye en la respuesta mecánica: láminas muy delgadas (micras a décimas de mm) mostrarán mayor resistencia aparente debido al endurecimiento por trabajo durante el laminado y efectos de fabricación, mientras que placas de gran espesor serán más parecidas a propiedades bulk recocidas a menos que se trabajen explícitamente en frío. Los defectos superficiales y las tensiones residuales por conformado afectan fuertemente el comportamiento a tracción y fatiga en esta aleación.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (p.ej., H14/H18)	Notas
Resistencia a la Tracción	~60–110 MPa (rango típico)	~100–160 MPa (según trabajo en frío)	Valores dependen de espesor y nivel exacto de trabajo en frío
Límite Elástico	~20–60 MPa	~70–130 MPa	El límite elástico aumenta considerablemente con los tempers H
Elongación	~30–45%	~2–20%	Alta en O, reducida por endurecimiento
Dureza	~20–35 HV	~30–60 HV	La dureza aumenta con el grado de trabajo en frío

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.71 g/cm³	Típico del aluminio; útil para cálculos de masa y rigidez
Rango de Fusión	~660 °C (punto de fusión)	Punto de fusión del aluminio puro; las trazas de aleación cambian ligeramente el comportamiento de solidificación
Conductividad Térmica	~220–235 W/m·K	Muy alta; entre las mejores de las aleaciones comerciales de aluminio
Conductividad Eléctrica	~55–65% IACS	Alta conductividad que hace al 1090 adecuado para barras colectoras y conductores
Calor Específico	~0.90 J/g·K (900 J/kg·K)	Buena capacidad de almacenamiento térmico para diseño térmico
Coeficiente de Expansión Térmica	~23–24 µm/m·K	Expansión lineal típica para aluminio a temperatura ambiente

Las propiedades físicas del 1090 lo hacen atractivo donde la disipación de calor o la conducción eléctrica son factores clave de diseño. Las conductividades térmica y eléctrica se ven solo ligeramente reducidas por las impurezas traza permitidas en la especificación, por lo que el 1090 se comporta de forma similar al aluminio puro en la mayoría de las aplicaciones de gestión térmica.

La combinación de baja densidad y buenas propiedades térmicas resulta en excelente conductividad térmica específica y rigidez específica para diseños térmicos livianos. Los diseñadores deben tener en cuenta la relativamente alta expansión térmica del aluminio al unir materiales disímiles o cuando se requiere un control dimensional estricto durante ciclos de temperatura.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Templados Comunes	Notas
Chapa	0.2–6.0 mm	Sensible al trabajo en frío; el calibre laminado influye en la resistencia	O, H14, H16	Ampliamente utilizada para revestimientos, reflectores y acabados decorativos
Placa	>6.0 mm	Generalmente suministrada recocida o con ligero trabajo en frío	O, H12	Placas gruesas usadas donde se requiere conductividad y resistencia a la corrosión
Extrusión	Perfiles de varios metros	Limitado por bajo contenido de aleante; endurecimiento por deformación durante la extrusión	O, H12	Común para secciones simples; control del grano mediante tratamiento térmico
Tubo	Soldados y sin costura, diversos diámetros	Propiedades mecánicas influenciadas por conformado y soldadura	O, H14	Tuberías para estructuras ligeras, capacitores, componentes HVAC
Barra/Varilla	Diámetro 2–50 mm	Estirada en frío para mayor resistencia	O, H14, H18	Usada para conductores, sujetadores y piezas mecanizadas

Las diferencias en el procesamiento según la forma se deben a la respuesta de la aleación al trabajo en frío y al recocido. El laminado de chapa y lámina produce alta ductilidad en condición recocida y resistencia elevada mediante reducción controlada en frío, mientras que las extrusiones y perfiles extruidos pueden requerir ciclos térmicos especiales para controlar el crecimiento del grano y la calidad superficial.

Las aplicaciones para cada forma de producto siguen la economía de fabricación y las necesidades mecánicas: la lámina y lámina delgada aprovechan la alta conductividad y conformabilidad, mientras que la placa más gruesa o las extrusiones utilizan la resistencia a la corrosión de la aleación donde las cargas estructurales son moderadas. Las estrategias de soldadura, brasado y conformado varían según la forma y el templado para evitar fisuras o pérdidas indebidas de propiedades.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	1090	EE.UU.	Designación ASTM/AA para Al comercialmente puro con 99.90% Al nominal
EN AW	1090	Europa	Designación europea que a menudo coincide con los mismos límites químicos; verificar variantes normativas EN
JIS	A1090	Japón	Grado japonés con objetivos de pureza similar; las tolerancias menores pueden diferir
GB/T	Al99.9	China	Equivalentes chinos que refieren grados con pureza nominal 99.9% Al en normas

Las diferencias sutiles entre especificaciones regionales surgen en los límites permisibles para impurezas, requisitos de estado superficial y métodos de muestreo de propiedades mecánicas. Los ingenieros deben verificar la norma vigente para contratos, pues las concentraciones permitidas de hierro y silicio, así como el control de elementos menores, pueden variar e influir en la conductividad y conformabilidad esperadas. Para componentes eléctricos o térmicos críticos, solicitar certificados de fábrica ligados a la norma precisa y considerar pruebas de pre-calificación para partes de alta confiabilidad.

Resistencia a la Corrosión

1090 exhibe excelente resistencia a la corrosión atmosférica debido a la rápida formación de una película estable y protectora de óxido de aluminio. En ambientes rurales y urbanos la aleación se desempeña muy bien, y los aumentos menores en contenido de impurezas típicamente no comprometen la estabilidad superficial a largo plazo, salvo presencia de contaminantes agresivos.

En ambientes marinos, 1090 tiene buena resistencia a la corrosión general pero es susceptible a ataques localizados en condiciones estancadas con presencia de cloruros o bajo acoplamientos electrolíticos. Cuando se usa en agua de mar o zonas de salpicadura, es común aplicar medidas de diseño como enjuagues, recubrimientos o aislamiento de metales disímiles para minimizar la corrosión por picadura y en grietas.

La corrosión por tensión es poco frecuente en 1090 debido a su baja resistencia y ausencia de precipitados sensibles; sin embargo, los mecanismos de hidrogeno fragilización y corrosión por tensión asociados a aleaciones de aluminio de alta resistencia no son una preocupación primaria. Las interacciones galvánicas son importantes: 1090 actúa anódicamente en relación con muchos aceros inoxidables y aleaciones de cobre, por lo que se debe considerar aislamiento o ánodos sacrificatorios en ensamblajes de metales mixtos.

Comparada con series más aleadas, la familia 1xxx, incluido el 1090, ofrece superior resistencia general a la corrosión pero no ofrece resistencia localizada mejorada como algunas aleaciones optimizadas para corrosión; la selección debe basarse en el ambiente específico de servicio y la estrategia de unión.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

1090 se suelda fácilmente con procesos comunes de fusión (TIG, MIG) y soldadura por resistencia, mostrando generalmente baja susceptibilidad a fisuras en caliente por su pureza. Se recomienda a veces usar metales de aporte coincidentes o ligeramente más aleados para mejorar el balance mecánico y reducir la porosidad; los alambres de aporte ER4043 o ER4047 son opciones comunes según geometría de junta y condiciones de servicio.

Las zonas afectadas por el calor en soldaduras de 1090 no sufren reblandecimiento por precipitados, pero pueden experimentar crecimiento del grano y cambios locales de propiedad; los parámetros de soldadura deben minimizar el aporte térmico en secciones delgadas para reducir distorsión. La pre-limpieza y control de fundentes son importantes para evitar absorción de hidrógeno y porosidad, especialmente en aplicaciones que requieren alta conductividad eléctrica.

Mecanizado

El mecanizado de 1090 es similar al aluminio puro: relativamente fácil de maquinar pero tiende a generar virutas gomosas a altas velocidades de avance si la herramienta no está optimizada. Se recomiendan herramientas afiladas de carburo o acero rápido con flautas pulidas; velocidades de corte mayores y bajas profundidades de pasada producen buen acabado superficial pero incrementan el calor de la herramienta, lo que puede provocar filo adherido.

Dado que 1090 es blando, la evacuación de viruta y la geometría de herramienta son críticas para evitar atascos y rayado; el uso de refrigerante y ángulos positivos mejora el desempeño. Los índices de mecanizabilidad son moderados en comparación con grados aleados de fácil mecanizado; algunos fabricantes añaden elementos mínimos para mejorar la mecanizabilidad, pero estas modificaciones reducen la conductividad.

Conformabilidad

La conformabilidad de 1090 en condición O es excelente: la aleación soporta embutición profunda, estirado y estampado complejo sin fisuras. Los radios mínimos de doblado son pequeños en material recocido y aumentan a medida que el material se endurece; para dobleces críticos, se prefieren los templados O o H12 para controlar el rebote y minimizar fractura.

La respuesta al trabajo en frío es predecible: reducciones controladas producen incrementos deseados en resistencia a la tracción, y recocidos intermedios pueden restaurar ductilidad para conformados en múltiples etapas. Para operaciones severas, el conformado en caliente puede usarse para reducir el esfuerzo de fluencia y retrasar el estrangulamiento manteniendo calidad superficial.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

1090 es una aleación no tratable térmicamente; los ciclos clásicos de solución y envejecimiento son inefectivos por el contenido insuficiente de aleantes para formar precipitados endurecedores. Por lo tanto, el control de propiedades depende del endurecimiento por deformación plástica y la recuperación/recristalización mediante recocido.

El recocido típico para 1090 usa temperaturas en el rango ~300–415 °C para lograr recristalización y ablandamiento completo, con tiempos de mantenimiento ajustados según el espesor y tamaño de sección. Los recocidos parciales (por ejemplo, procesos tipo H24) permiten un balance controlado entre ductilidad y resistencia residual para templados intermedios, mientras que el recocido total (O) restaura la máxima conformabilidad.

Los ingenieros no deben intentar obtener mayores resistencias mediante envejecimiento térmico; en su lugar, los programas de trabajo en frío, recocidos intermedios para alivio de tensiones o cambios en el diseño son las herramientas adecuadas para alcanzar las propiedades mecánicas requeridas. Los tratamientos de estabilización post-conformado pueden usarse para reducir el rebote y minimizar tensiones residuales.

Desempeño a Alta Temperatura

1090 pierde rigidez y resistencia progresivamente con la temperatura; por encima de ~100–150 °C la resistencia mecánica declina notablemente, y el creep a temperatura elevada se vuelve relevante en cargas sostenidas. Generalmente no se recomienda para servicios estructurales continuos por encima de aproximadamente 150 °C.

La resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas es buena debido a la formación rápida de óxido protector; sin embargo, la formación de escamas superficiales o cambios de color pueden ocurrir a altas temperaturas y afectar el aspecto o la resistencia al contacto. La estabilidad térmica de las propiedades mecánicas es limitada porque la aleación carece de mecanismos de endurecimiento por precipitación; por ello, no aplica recuperación de dureza por envejecimiento a alta temperatura.

Las zonas afectadas por el calor en soldaduras a temperaturas elevadas exhiben poca degradación relacionada con precipitados, pero el crecimiento del grano y ablandamiento por exposición prolongada debe considerarse en el diseño. Para ambientes térmicos cíclicos, la expansión diferencial y fatiga térmica son factores críticos, debido a que la alta expansión térmica de 1090 puede inducir tensiones contra estructuras restringidas.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se usa 1090
Eléctrica	Barras colectoras, conductores, láminas para capacitores	Alta conductividad eléctrica y conformabilidad
Marina y Química	Revestimientos de tanques, conductos, cubiertas	Resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación
Iluminación y Reflectiva	Reflectores, componentes para lámparas	Alta reflectividad y buen acabado superficial
Electrónica y Térmica	Disipadores de calor, distribuidores térmicos	Alta conductividad térmica y baja densidad
Arquitectura	Paneles decorativos, fachadas	Conformabilidad, capacidad de acabado y resistencia a la corrosión

El 1090 encuentra uso específico siempre que la alta pureza, conductividad o calidad superficial sean más importantes que la alta resistencia estructural. Su baja densidad y facilidad de conformado lo hacen rentable para aplicaciones en chapa delgada y componentes donde la soldadura y el brasado son comunes.

Consideraciones para la Selección

Para aplicaciones que priorizan la conducción eléctrica o térmica con buena conformabilidad, se prefiere 1090 sobre el comercialmente puro 1100 porque el 1090 tiene un contenido nominal de aluminio mayor y, por lo tanto, una conductividad y apariencia superficial ligeramente superiores, manteniendo una conformabilidad aceptable. La desventaja es que las mejoras incrementales en la resistencia son limitadas en comparación con las aleaciones intencionadas.

En comparación con aleaciones comúnmente endurecidas en frío como 3003 o 5052, el 1090 ofrece un mejor desempeño eléctrico y térmico y generalmente mejor comportamiento anticorrosivo en muchos ambientes, pero proporciona menor resistencia y menor resistencia a ciertos tipos de desgaste mecánico. Elija 1090 cuando la conductividad y el acabado sean más importantes que la capacidad de carga requerida.

En comparación con aleaciones capaces de tratamiento térmico como 6061 o 6063, el 1090 nunca alcanzará las resistencias máximas que logran las aleaciones con endurecimiento por precipitación, pero superará a estas en conductividad y conformabilidad, y a menudo con menor costo. Use 1090 cuando sea más importante un material ligero, conductor y altamente conformable que la máxima resistencia estructural.

Resumen Final

El aluminio 1090 sigue siendo una opción relevante en ingeniería donde se priorizan alta conductividad eléctrica y térmica, excelente conformabilidad y superior resistencia a la corrosión a un costo mínimo. Su respuesta predecible al trabajo en frío y su amplia compatibilidad con procesos comunes de fabricación lo convierten en un material confiable para componentes eléctricos, térmicos, decorativos y de aplicaciones químicas.