Aluminio 1199: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Completo

La aleación 1199 pertenece a la serie 1xxx de aluminio, clasificada entre los alúminos comercialmente puros y de ultra alta pureza. Se caracteriza por un balance de aluminio típicamente superior al 99.9% (a menudo especificado como 99.99% Al para materiales de grado semiconductor y eléctrico), con niveles traza de Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn y otros elementos presentes en rangos de partes por millón a bajas centenas de ppm.

La resistencia en el 1199 se deriva principalmente de su pureza y del trabajo en frío; es una aleación no apta para tratamiento térmico donde el procesamiento mecánico (endurecimiento por deformación) y el control de la estructura granular determinan el desempeño mecánico. Sus características clave incluyen excelente conductividad eléctrica y térmica, superior resistencia a la corrosión en muchos ambientes, excepcional conformabilidad en estado recocido (O) y muy buena soldabilidad en calibres delgados. Las industrias típicas son eléctrica y electrónica (barritas colectoras, conductores, láminas), procesamiento químico y alimentario (equipos sensibles a la corrosión), aeroespacial y criogénica donde la pureza y conductividad son críticas, y elementos arquitectónicos especiales.

Los ingenieros seleccionan el 1199 cuando la conductividad eléctrica/térmica y el rendimiento en corrosión son los requisitos principales, mientras que es suficiente una resistencia mecánica moderada. Se prefiere sobre aleaciones tratables térmicamente de mayor resistencia cuando el ensamble, conformado o continuidad eléctrica son críticos, y se elige sobre variantes 1xxx de menor pureza cuando se requieren incrementos marginales en conductividad o limpieza para procesos posteriores o servicio en ambientes agresivos.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Alargamiento	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alto (35–50%)	Excelente	Excelente	Recocido completo, máxima ductilidad y conductividad
H12	Bajo-Medio	Medio-Alto (25–40%)	Muy buena	Muy buena	Endurecimiento por deformación ligera, retiene buena conformabilidad
H14	Medio	Medio (15–30%)	Buena	Buena	Temple comercial típico por trabajo en frío para aumentar resistencia
H16	Medio-Alto	Medio-Bajo (10–25%)	Regular	Buena	Mayor trabajo en frío, usado para incrementos moderados de resistencia
H18	Alto (para 1xxx)	Bajo (8–18%)	Limitado	Regular	Muy trabajado en frío, doblado y conformado limitados
T5 / T6 / T651	No típico / No aplicable	N/A	N/A	N/A	1199 no es tratable térmicamente; los temple por envejecimiento artificial generalmente no se usan

El temple controla directamente el compromiso entre ductilidad y resistencia en el 1199 porque la aleación no responde a endurecimiento por precipitación. El trabajo en frío aumenta el límite elástico y la resistencia a la tracción por acumulación de dislocaciones y endurecimiento por deformación, mientras reduce el alargamiento y la facilidad de conformado. Seleccionar un temple intermedio (H12–H14) es común cuando se requiere alguna ganancia en resistencia sin comprometer severamente la conformabilidad o conductividad.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤0.005	Impureza típica; minimiza efectos en conductividad y comportamiento al fundir
Fe	≤0.01	Hierro es la impureza dominante en aleaciones 1xxx; se mantiene muy bajo para preservar conductividad
Mn	≤0.002	Mantenido al mínimo; niveles mayores afectarían resistencia y corrosión
Mg	≤0.005	Controlado para evitar endurecimiento sólido no deseado
Cu	≤0.001	Cobre minimizado para preservar resistencia a la corrosión y conductividad
Zn	≤0.005	Bajo contenido de zinc evita fragilización y efectos galvánicos
Cr	≤0.001	Niveles traza solamente; contribuye poco a la resistencia
Ti	≤0.002	Usado raramente como refinador de grano en variantes de fundición o extrusión
Otros	≤0.01 (total)	Incluye Ni, V, Bi, Pb, Sn; mantenidos muy bajos para aplicaciones sensibles a pureza

La composición del 1199 enfatiza el balance de aluminio con niveles de impurezas extremadamente bajos para maximizar la conductividad eléctrica y térmica y reducir precipitados intermetálicos que disminuirían ductilidad o resistencia a la corrosión. Elementos traza en niveles ppm pueden modificar la estructura granular, el comportamiento de recristalización y pequeños cambios en propiedades mecánicas, por lo que el control químico es crítico para aplicaciones especiales.

Propiedades Mecánicas

En condición recocida (O), el 1199 exhibe bajos límites elásticos y de tracción típicos del aluminio de alta pureza, combinados con alargamientos muy altos y excelente capacidad de doblado. El comportamiento a tracción es dúctil con una respuesta suave de endurecimiento por deformación; la curva tensión-deformación se caracteriza por una elongación uniforme prolongada y un bajo esfuerzo de fluencia. Los valores de dureza en temple O son bajos y correlacionan con la escasa densidad de dislocaciones y contenido mínimo de precipitados.

El trabajo en frío incrementa significativamente los límites elástico y de tracción en comparación con la condición O, pero a costa de la elongación y conformabilidad. El desempeño en fatiga es moderado: la vida a fatiga sin muescas es razonable por la ductilidad, pero los defectos superficiales, nivel de trabajo en frío y espesor influyen fuertemente. Los efectos de espesor se observan principalmente en la fatiga y en la capacidad de doblado: calibres delgados se forman fácilmente y mantienen conductividad, mientras que secciones más gruesas pueden mostrar mayor resistencia pero menor doblabilidad.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (ej. H14)	Notas
Resistencia a la tracción	30–65 MPa	80–140 MPa	Los valores varían según el espesor y grado de trabajo en frío
Límite elástico	10–30 MPa	60–120 MPa	El límite de fluencia al 0.2% depende fuertemente del temple
Alargamiento	35–50%	10–30%	Material recocido muy dúctil; el trabajo en frío reduce la elongación uniforme
Dureza	15–30 HB	30–70 HB	Baja dureza en O; aumenta con endurecimiento por deformación

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.70 g/cm³	Igual que otros aluminios comerciales, usada para cálculos de masa y rigidez
Rango de fusión	660–660.5 °C	Intervalo de fusión estrecho del Al puro; útil para soldadura y brasado
Conductividad térmica	220–240 W/m·K	Muy alta—ventajosa para disipadores térmicos y gestión térmica
Conductividad eléctrica	~60–65 %IACS (~35–38 MS/m)	Entre las más altas de aleaciones comerciales por contenido ultra bajo de impurezas
Calor específico	~900 J/kg·K	Típico del aluminio, relevante para cálculos de masa térmica
Coeficiente de expansión térmica	23.0–24.0 µm/m·K	Similar a otras aleaciones de Al; importante para esfuerzos térmicos y diseño de uniones

La alta pureza en 1199 maximiza las propiedades de transporte térmico y eléctrico, acercando su comportamiento físico al aluminio teóricamente puro. Estas propiedades hacen que el 1199 sea particularmente atractivo para aplicaciones de disipadores, barritas colectoras y criogénicas donde la conducción térmica y baja densidad son críticas. Los diseñadores deben considerar la alta expansión térmica al unir con materiales de menor expansión para evitar esfuerzos térmicos.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temples Comunes	Notas
Chapa	0.1–6.0 mm	Bajo a medio (depende del temple)	O, H12, H14	Ampliamente usada para tiras eléctricas, precursores de lámina y paneles formados
Placa	6–25 mm	Resistencia relativa baja por espesor debido a la pureza; disponibilidad limitada de placas grandes	O	Secciones más gruesas especializadas menos comunes y usadas donde la pureza importa
Extrusión	Espesores de pared 0.8–12 mm	Resistencia depende del trabajo en frío; buena ductilidad para perfiles complejos	O, H14	Control de grano y acabado superficial importantes para partes eléctricas
Tubo	Diámetro exterior 6–150 mm	Buena resistencia a colapso y conformado en O; trabajado en frío para mayor rigidez	O, H16	Usado para manejo de fluidos y tubos conductores especializados
Barra/Rodillo	Diámetros 3–50 mm	Resistencia baja a moderada; responde bien al estirado en frío	O, H14	Usado para mecanizado en conectores, remaches y sujetadores donde se requiere conductividad

Las chapas y formas de calibre delgado dominan el uso comercial del 1199 porque la ventaja de alta pureza es más valiosa donde se necesita conductividad, calidad superficial y conformabilidad. Las extrusiones y barras se producen cuando se requieren formas complejas o componentes mecanizados, pero el control estrecho de la química durante el procesamiento es esencial para mantener alta conductividad y bajo contenido de inclusiones.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	1199	USA	Designación para aluminio de ultra alta pureza en el sistema de la Aluminum Association
EN AW	No hay equivalente directo	Europa	No existe un equivalente exacto EN AW; los grados comerciales más cercanos en pureza son EN AW-1050/1060
JIS	No hay equivalente directo	Japón	El material comparativo más cercano es JIS A1050 o A1070 en términos de pureza
GB/T	No hay equivalente directo	China	Las normas chinas ofrecen grados de alta pureza pero el mapeo directo uno a uno no es común

Generalmente no existen referencias cruzadas exactas a 1199 en algunas normas internacionales porque 1199 está orientado a químicas y aplicaciones especiales de ultra alta pureza. En la práctica, los diseñadores utilizan los grados de la familia 1100, 1050, 1060 como equivalentes funcionales para aplicaciones generales, aunque estos permiten niveles superiores de impurezas y conductividad ligeramente menor. Cuando se requieren estrictos niveles de pureza o límites documentados de elementos, es necesario especificar AA 1199 o un grado de alta pureza específico del fabricante.

Resistencia a la Corrosión

La aleación 1199 demuestra excelente resistencia general a la corrosión atmosférica gracias a su alto contenido de aluminio y mínimos elementos de aleación que puedan formar intermetálicos activos. En la mayoría de ambientes no agresivos, forma una película estable y protectora de alúmina que limita la velocidad de corrosión uniforme y proporciona una larga vida útil con mantenimiento mínimo. El acabado superficial, las impurezas y el trabajo en frío pueden influir en la tendencia a la corrosión localizada, por lo que el control de procesos y los tratamientos superficiales son importantes en aplicaciones críticas.

En ambientes marinos o con presencia de cloruros, 1199 supera muchas aleaciones de aluminio aleadas debido a sus bajos niveles de cobre y otros elementos que promueven la corrosión por picaduras o en grietas. No obstante, en exposiciones severas a cloruros se deben considerar interacciones galvánicas con metales más nobles (p. ej., cobre, acero inoxidable); el uso de barreras aislantes o ánodos sacrificatorios es práctica común. La fisuración por corrosión bajo tensión es rara en 1199 debido a la ausencia de átomos solutos significativos que la promuevan, pero los altos esfuerzos residuales por tracción derivados de conformado o soldadura deben ser gestionados para evitar fallos inesperados.

En comparación con las familias 5xxx y 6xxx, 1199 tiene superior resistencia a la corrosión general y conductividad, pero menor resistencia mecánica. Frente a otras aleaciones de la familia 1xxx, 1199 suele ofrecer un comportamiento marginalmente mejorado debido a un control más estricto de impurezas; esto lo hace atractivo para procesamiento químico, aplicaciones sanitarias y eléctricas donde se debe minimizar el riesgo de corrosión y contaminación.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

1199 se suelda fácilmente mediante procesos comunes de fusión como TIG y MIG porque es esencialmente aluminio puro y presenta baja susceptibilidad a grietas en caliente en espesores delgados. Las opciones de aportes incluyen aportes de aluminio comercial puro (p. ej., Al 1100) para igualar la conductividad, o 4043/5356 cuando se desean mejores propiedades mecánicas; la elección depende de los requisitos del servicio y aceptación de conductividad post soldadura. Se requiere controlar la entrada de calor para minimizar el crecimiento de granos y el reblandecimiento localizado en la zona afectada por el calor; se usan tratamientos mecánicos pre y post soldadura cuando se debe mantener resistencia o conformabilidad.

Maquinabilidad

Como metal muy blando y dúctil, el 1199 es fácil de maquinar pero puede tender a formación de rebaba pegada y pobre acabado superficial si la herramienta y las velocidades no están optimizadas. Herramientas de carburo o cerámica con ángulo positivo alto y geometrías afiladas reducen el roce y promueven la formación continua de viruta; el uso de lubricantes o refrigeración por inundación facilita la evacuación de virutas y prolonga la vida útil de la herramienta. Los parámetros de mecanizado deben favorecer velocidades de avance elevadas y velocidades de husillo controladas para evitar el esparcimiento del material, y los pasajes de acabado se benefician de cortes ligeros para lograr baja rugosidad superficial y preservar la conductividad.

Conformabilidad

1199 es altamente conformable en estado recocido y puede soportar operaciones agresivas de conformado como estampado profundo, conformado por rodillos y doblado a radio pequeño que fracturarían aleaciones más fuertes. Los radios mínimos recomendados de doblado interior en condición O suelen estar en el rango de 0,5–1,0× el espesor del material para operaciones suaves, con radios mayores para secciones más gruesas o estampados complejos. La respuesta al trabajo en frío es predecible y controlable; los tratamientos intermedios (H12–H14) permiten incrementos de resistencia sin sacrificar completamente la capacidad de conformado.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

Puesto que 1199 es esencialmente aluminio puro, no es tratable térmicamente en el sentido de endurecimiento por precipitación. No ocurre endurecimiento por envejecimiento mediante tratamiento de solución y envejecido artificial como en aleaciones serie 2xxx, 6xxx o 7xxx. Los tratamientos térmicos se limitan por tanto a ciclos de recocido: recocido total (O) a temperaturas cercanas a 350–415 °C (seguido de enfriamiento lento según la sección) para eliminar trabajo en frío y maximizar la ductilidad, y control de la recristalización para ajustar el tamaño de grano.

El endurecimiento por trabajo en frío es el método principal para aumentar resistencia y modificar propiedades. Ciclos repetidos de trabajo en frío seguidos de recocidos parciales o tratamientos de recuperación permiten controlar las propiedades mecánicas para secuencias de estampado o conformado. Para fabricación con soldadura, recocidos localizados y operaciones mecánicas post soldadura pueden usarse para restaurar ductilidad en la ZAT o calibrar el temple final.

Comportamiento a Alta Temperatura

1199 muestra una pérdida relativamente rápida de resistencia mecánica al aumentar la temperatura por encima de ambiente debido al contenido mínimo de aleantes que estabilicen la resistencia a temperaturas elevadas. Las temperaturas prácticas máximas de servicio suelen limitarse a unos 150–200 °C para aplicaciones estructurales; por encima de estos rangos pueden ocurrir reblandecimiento significativo y fluencia. La oxidación se limita a la formación de una capa fina y protectora de alúmina que previene la degradación progresiva de la superficie salvo en ambientes fundidos o con gases altamente oxidantes.

La estabilidad térmica de la conductividad eléctrica y térmica permanece aceptable hasta temperaturas moderadamente elevadas, pero requiere atención al desajuste por expansión térmica y relajación mecánica bajo carga sostenida en ensamblajes. La zona afectada por el calor cerca de las soldaduras puede presentar crecimiento de grano y reblandecimiento; los procedimientos de diseño y fabricación deben minimizar la exposición prolongada a alta temperatura donde se requiera desempeño mecánico.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se usa 1199
Eléctrica y Energía	Barras colectoras, conectores, lámina	Alta conductividad eléctrica y buena conformabilidad para piezas estampadas/dobladas
Electrónica y Gestión Térmica	Disipadores de calor, correas térmicas	Conductividad térmica excepcional combinada con baja densidad
Química / Procesamiento de Alimentos	Tanques resistentes a la corrosión, revestimientos	Alta pureza y resistencia a la corrosión reducen riesgo de contaminación
Aeroespacial / Criogenia	Recipientes criogénicos, accesorios	Bajo contenido de impurezas y ductilidad a bajas temperaturas
Arquitectura / Arte	Paneles decorativos, fachadas formadas	Excelente acabado superficial, conformabilidad y resistencia a la corrosión

1199 se selecciona cuando su combinación de alta conductividad, conformabilidad y resistencia a la corrosión proporciona beneficios funcionales que superan su modesta resistencia mecánica. Se suele emplear en componentes de chapa delgada y piezas especiales donde la pureza y las propiedades de transporte son prioritarias frente al desempeño estructural.

Consideraciones para la Selección

Para ingenieros que eligen entre 1199 y otras opciones de aluminio, se debe considerar el equilibrio requerido entre conductividad, conformabilidad y resistencia. Comparado con grados de aluminio comercial puro como 1100, 1199 ofrece un control más estricto de impurezas y conductividad y limpieza ligeramente superiores, con resistencia mecánica comparable o algo inferior en ciertas rutas de procesamiento. Comparado con aleaciones endurecidas por trabajo comunes como 3003 o 5052, 1199 sacrifica algo de resistencia a cambio de mejor conductividad eléctrica y térmica y, en muchos ambientes, mejor resistencia a la corrosión; elija 1199 cuando la conductividad o la sensibilidad a la contaminación sean decisivas.

Frente a aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, 1199 proporciona conductividad mucho mayor y a menudo mejor conformabilidad pero menor resistencia máxima. Use 1199 cuando la calidad de unión, conductividad o complejidad del conformado sean más importantes que la resistencia máxima endurecida por envejecimiento. En compras, evalúe costo y disponibilidad—1199 es especializado y puede implicar prima o tiempos de entrega mayores respecto a aleaciones 1xxx o 5xxx más comunes, por lo que se reserva su uso para aplicaciones que aprovechen directamente sus propiedades únicas.

Resumen Final

La aleación 1199 sigue siendo relevante cuando se requieren ultra alta pureza de aluminio, excelente conductividad eléctrica y térmica, y superior resistencia a la corrosión junto con notable conformabilidad y soldabilidad. Su papel es complementario a los aluminios aleados más fuertes: los ingenieros eligen 1199 cuando los factores de desempeño favorecen propiedades de transporte, limpieza y conformado dúctil sobre la máxima resistencia estructural.