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Latão, Bronze, Cobre: Decodificando as Diferenças para Uso Industrial

Explore as propriedades, aplicações e significado histórico exclusivos do latão, bronze e cobre e também entenda seu papel vital nas indústrias modernas.
HITOP / Blogue / <a href="https://hitopindustrial.com/pt/latao-bronze-cobre-para-uso-industrial/" title="Latão, Bronze, Cobre: Decodificando as Diferenças para Uso Industrial">Latão, Bronze, Cobre: Decodificando as Diferenças para Uso Industrial

Em metais industriais, latão, bronze e cobre permanecem como o triunvirato dos metais vermelhos, cada um ostentando uma mistura única de propriedades que os tornaram inestimáveis ao longo da história e na era moderna.

Este artigo investiga as nuances destes metais, desvendando as suas complexidades para ajudar os fabricantes e industriais a tomar decisões informadas. À medida que navegamos pelas suas características individuais, aplicações e análises comparativas, pretendemos fornecer uma compreensão abrangente que se alinhe com moldagem por injeção e prototipagem rápida.

Cobre, Latão, Bronze – Entendendo Cada Metal em Detalhes

  1. Cobre: o condutor natural

Este elemento é qualificado entre os metais de ocorrência natural e tem sido pedra angular no desenvolvimento das civilizações devido às suas características marcantes. Encontrado na tabela periódica como Cu, esse metal marrom-avermelhado está entre os poucos utilizáveis em seu estado natural, o que o torna uma pedra angular em diversas produções.

Peças de cobre usinadas CNC
Peças de cobre usinadas em CNC
  1. Propriedades:

Cobre é a escolha ideal para aplicações eletrônicas e sistemas elétricos devido à sua excepcional condutividade térmica e elétrica. Sua adaptabilidade é aumentada por sua resistência a vários tipos de danos, incluindo impacto, desgaste e corrosão. Notavelmente, uma qualidade única do cobre que o torna perfeito para equipamentos utilizados na preparação de alimentos é a sua resistência a micróbios.

  1. Classes de cobre:

Vários tipos de cobre atendem a diferentes necessidades industriais. Por exemplo:

  • Liga 101: Este tipo de cobre é conhecido por ser isento de oxigênio. É ideal para aplicações que requerem um metal altamente condutivo e dúctil. Aplicações como dispositivos eletrônicos ou sistemas audiovisuais de última geração são adequadas, pois necessitam de condutividade elétrica de alta qualidade.
  • Liga 110: Esta variante oferece os mais altos níveis de condutividade elétrica e térmica. Também conhecido como cobre ETP, o Alloy 110 oferece boa ductilidade e maleabilidade. É, portanto, uma escolha popular para aplicações elétricas, como placas de circuito, fiação e outras peças eletrônicas.
  • Liga 122: Com conformabilidade, capacidade de brasagem e soldabilidade superiores, esse tipo está comumente disponível em forma de tubo e é frequentemente usado em encanamentos. A Liga 122 é mecanicamente semelhante à Liga 110 e é preferida em Sistemas HVAC devido à sua excelente resistência à incrustação e à corrosão.
  • Liga 145: Este metal, também chamado de cobre telúrio, possui um pequeno teor de telúrio que melhora significativamente sua usinabilidade. É definido por suas características como condutividade elétrica, alta conformabilidade e excelente condutividade térmica. Esta liga é frequentemente usada na produção de conectores elétricos e outros componentes onde a usinagem simples é crucial, uma vez que é especialmente adequada para aplicações de usinagem.
  1. Por que o cobre é preferido para aplicações específicas?
  • Componentes de transferência de calor: Devido à sua forte condutividade térmica, o cobre é perfeito para peças que podem dissipar o calor de forma eficaz, como dispositivos de resfriamento de máquinas de moldagem por injeção e dissipadores de calor.
  • Componentes elétricos: A excepcional condutividade elétrica do cobre o torna um material popular para peças elétricas complexas para prototipagem rápida. Isso inclui conectores, terminais e protótipos de placas de circuito.
  • Fabricação de moldes: O cobre é frequentemente empregado em moldes de injeção, especialmente para componentes como pastilhas profundas e lâminas. Ligas de cobre ou materiais especializados como Ampco e Moldmax, incluindo Cobre berílio, são comumente preferidos nessas aplicações. Devido à distribuição uniforme de calor e condutividade térmica, as peças moldadas apresentam menos empenamentos e são de melhor qualidade.

Você sabe?

O uso do cobre remonta a mais de 10.000 anos. A Idade do Cobre precedeu a Idade do Bronze e marcou uma transição das ferramentas de pedra para o metal. É também um componente chave da Estátua da Liberdade, que contém mais de 80 toneladas de cobre.

  1. Latão: a liga versátil
Peças de latão usinadas CNC
Peças de latão usinadas em CNC

O latão é uma liga de metal amarelo não ferroso e é uma mistura de cobre e zinco. Permite aprimoramento adicionando elementos como estanho, chumbo, ferro, silício, alumínio e manganês para oferecer características únicas.

Sua composição pode ser potencializada com elementos como chumbo, estanho, ferro, alumínio, silício e manganês, oferecendo características diferenciadas.

  1. Propriedades: 

Conhecido por sua maleabilidade e conformabilidade, o latão tem um ponto de fusão mais alto que o bronze. Possui natureza não ferromagnética, o que auxilia na reciclagem. No entanto, a liga difere do cobre puro devido à sua sensibilidade à fissuração por tensão.

  1. Classes de latão:
  • Liga 260 (cartucho de latão): É empregado em ferragens, fixadores, peças automotivas e cartuchos de munição devido às suas excepcionais qualidades de trabalho a frio. Além disso, é amplamente utilizado em aplicações ornamentais e no ramo de instrumentos musicais, principalmente na fabricação de sinos e buzinas.
  • Liga 272 (latão amarelo): Esta classe é frequentemente utilizada em aplicações industriais e arquitetônicas devido à sua cor amarela brilhante e boa resistência. Além disso, são feitos encanamentos, restaurações históricas, núcleos de radiadores e tanques.
  • Liga 330 (latão com baixo teor de chumbo): Seus atributos físicos o tornam adequado para itens decorativos e detalhes arquitetônicos. A liga 330 é perfeita para fazer canos e tubos, principalmente em encanamentos onde a contaminação por chumbo é um problema.
  • Liga 353 (latão do relógio): Esta liga é usada principalmente para componentes de precisão, como relógios e peças de relógios. Sua facilidade de usinagem o torna ideal para formas complexas e trabalhos detalhados.
  • Liga 360 (latão de corte livre): Este latão é amplamente empregado na fabricação de fixadores, conexões, válvulas e componentes de hardware. É o material preferido para peças que necessitam de muita usinagem e modelagem devido à sua usinabilidade e conformabilidade superiores.
  1. Por que o latão é preferido para aplicações específicas?
  • Propriedades de trabalho a frio: A liga 260 oferece uma mistura equilibrada de resistência e flexibilidade, o que a torna adequada para cartuchos de munição, peças automotivas, fixadores e ferragens. Também é utilizado para instrumentos musicais devido à sua natureza resistente à corrosão.
  • Arquitetônico: A liga 272 é utilizada para fins arquitetônicos e restaurações históricas devido à sua cor amarela brilhante e boa resistência. Sua resistência à corrosão o torna adequado para peças automotivas, ou seja, radiadores.
  • Encanamento: A liga 330 é um latão com baixo teor de chumbo, o que o torna adequado para segurança em encanamentos. Além disso, apresenta boa conformabilidade e resistência à corrosão, o que permite sua utilização em itens decorativos.
  • Relógios: Esta liga oferece excelentes propriedades de usinagem, tornando-a preferível para peças complexas e detalhadas, como relógios e relógios. A liga 353 oferece tais propriedades.
  • Hardware: Para itens de hardware como conexões, válvulas e fixadores, Alloy 360 oferece boa resistência à corrosão e contém chumbo, tornando-o adequado para processos de usinagem extensos.

Você sabe?

O latão existe desde cerca de 500 aC e foi usado pela primeira vez pelos romanos. Foi valorizado por sua semelhança com o ouro. As propriedades antimicrobianas do latão foram reconhecidas há séculos e foi usado para prevenir a propagação de doenças.

3. Bronze: a liga duradoura

Peças usinadas CNC em bronze
Peças usinadas CNC em bronze.

O bronze, uma liga à base de cobre composta principalmente de cobre e estanho, também pode incluir alumínio, manganês, fósforo e silício. Esta composição confere ao bronze propriedades distintas.

  1. Propriedades: 

Compartilhando muitas propriedades com o cobre e o latão, o bronze se destaca pela excelente condutividade térmica e resistência à corrosão da água salgada, tornando-o ideal para aplicações marítimas. É, no entanto, um pouco mais frágil e tem um ponto de fusão mais elevado que o latão.

  1. Graus de Bronze:
  • Liga 932 (Bronze de estanho com alto chumbo): Esta liga contém cerca de 83% de cobre, 7% de estanho, 7% de chumbo e 3% de zinco. Possui boa usinabilidade e excelente resistência ao desgaste. O conteúdo de chumbo fornece lubricidade e o torna adequado para rolamentos.
  • Liga 954 (Alumínio Bronze): Este metal normalmente consiste em cobre 85-89% e alumínio 10-11%, com uma pequena quantidade de ferro. É conhecido por sua alta resistência e resistência à corrosão e ao desgaste. A liga 954 tem uma resistência à tração de aproximadamente 85.000 psi e um limite de escoamento de 32.000 psi.
  • Liga 907 (Níquel Estanho Bronze): Esta liga é feita de cobre com cerca de 10% de níquel e 6-8% de estanho. Por apresentar alta resistência e tenacidade, com excelente resistência à corrosão da água do mar, a Liga 907 é frequentemente usada em aplicações marítimas, como hélices de navios e fixações subaquáticas, e aeroespacial para componentes de trens de pouso devido à sua resistência e resistência à corrosão.
  • Liga 510: Esta combinação é frequentemente chamada de 'Bronze Fósforo'. Oferece alta resistência à fadiga e excelente conformabilidade. A liga 510 é composta de cobre 95% com até 5% de estanho e uma pequena quantidade de fósforo para fornecer boa condutividade e é altamente durável.
  • Liga 655: Também conhecido como 'Bronze de Silício'. É principalmente cobre, com uma quantidade significativa de silício e pequenas quantidades de manganês e alumínio. A liga 655 oferece boa resistência à corrosão, alta resistência e excelente conformabilidade.

As ligas de bronze são escolhidas por sua resistência, corrosão e resistência ao desgaste, tornando-as adequadas para aplicações de carga pesada, ambientes marítimos e componentes que exigem alta durabilidade e resistência.

  1. Por que o bronze é preferido para aplicações específicas? 
  • Componentes sem pressão: Comumente usado para buchas, arruelas e componentes sem pressão devido à sua excelente resistência ao desgaste e capacidade de suportar pressões e velocidades moderadas. A liga 932, bronze-estanho com alto teor de chumbo, é adequada para essa finalidade.
  • Marinho: Amplamente utilizado em aplicações de carga pesada devido à sua resistência e resistência ao desgaste e à corrosão. Ideal para engrenagens, rolamentos e componentes de válvulas, especialmente em ambientes marítimos onde a resistência à corrosão é crucial. A Liga 907 possui a composição perfeita para essa finalidade.
  • Aplicações elétricas: A classe 510 é ideal para conectores elétricos, molas e rolamentos devido à sua resiliência e resistência à fadiga.
  • Escultura: Utilizado em ambientes marinhos para hélices e equipamentos de navegação e em esculturas e obras de arte em metal devido à sua cor atraente e resistência à corrosão.

Como o Bronze é usado em moldes/moldagem por injeção?

Em moldagem por injeção, o bronze é utilizado principalmente para criar moldes devido à sua notável condutividade térmica e resistência ao desgaste. Essas propriedades garantem uma dissipação de calor eficiente e uma vida útil prolongada do molde, que são essenciais para a produção de grandes volumes. A dureza do bronze também ajuda a manter as dimensões precisas do molde, o que é crucial para a qualidade consistente da peça.

Além disso, é notável a compatibilidade do bronze com processos de moldagem por injeção de metal (MIM). Sua força inerente e resistência à deformação em altas temperaturas fazem dele um material de molde adequado para MIM. Essa compatibilidade permite a produção de peças metálicas complexas e de alta resistência, maximizando a eficiência e a confiabilidade do processo MIM.

Você sabe?

O Bronze tem uma rica história em arte e arquitetura, e seu uso remonta à Idade do Bronze. A sua durabilidade e apelo estético tornaram-no num material de eleição para esculturas e monumentos que resistiram ao passar do tempo.

Composição das ligas de latão, bronze e cobre:

Aqui está uma tabela que resume as composições de ligas selecionadas de cobre, latão e bronze:

Tipo metálicoLigaComposição
CobreLiga 101>99.99% Cobre, sem oxigênio
Liga 11099,9% Cobre, 0,04% Oxigênio
Liga 122Cobre com Desoxidação de Fósforo
Liga 145Cobre com telúrio 0,4-0,7%
LatãoLiga 260~70% Cobre, ~30% Zinco
Liga 272~67% Cobre, ~33% Zinco
Liga 330Cobre, Zinco (Baixo Teor de Chumbo)
Liga 353Cobre, Zinco, Chumbo (para Usinabilidade)
Liga 360Cobre, zinco, chumbo 2-3% (para corte livre)
BronzeLiga 932Cobre 83%, Estanho 7%, Chumbo 7%, Zinco 3% (Bronze de Estanho com Alto Chumbo)
Liga 95485-89% Cobre, 10-11% Alumínio, <4% Ferro (Alumínio Bronze)

Guia de seleção de materiais – Escolhendo o material certo para suas aplicações

Condutividade térmica:

  • Cobre é excelente em condutividade térmica, tornando-o ideal para componentes que exigem dissipação de calor eficiente. No entanto, o seu custo mais elevado e os requisitos de maquinação complexos podem ser factores limitantes.
  • Latão oferece boas propriedades térmicas para cenários de gerenciamento de calor moderado, mas não corresponde à eficiência térmica do cobre, tornando-o menos adequado para aplicações de alto calor.
  • Bronze é adequado para aplicações com requisitos térmicos moderados. Entretanto, sua menor condutividade térmica restringe seu uso em aplicações que exigem alta transferência de calor.

Condutividade elétrica:

  • Cobre destaca-se pela sua condutividade elétrica superior, perfeita para componentes elétricos críticos, embora sua tendência à oxidação possa exigir revestimentos adicionais.
  • Latão é relativamente condutivo e pode ser usado em algumas aplicações elétricas, mas carece da alta condutividade do cobre, limitando seu uso em tarefas elétricas de alto desempenho.
  • Bronze é adequado onde uma condutividade elétrica mais baixa é suficiente, mas pode ser melhor para aplicações elétricas exigentes devido à sua condutividade relativamente baixa.

Maquinabilidade:

  • Cobre é maleável e geralmente fácil de usinar, mas pode representar desafios devido à pegajosidade durante a usinagem, necessitando de ferramentas especiais.
  • Latão é conhecido por sua excelente usinabilidade, permitindo a criação de peças complexas. No entanto, preocupações ambientais e de saúde surgem do teor de chumbo em algumas ligas.
  • Bronze oferece durabilidade na fundição e produção de peças de alta resistência, mas é mais desafiador para usinar do que latão e cobre.

Custo-benefício:

  • Cobre a durabilidade pode compensar o alto custo inicial do cobre, mas continua mais caro que o latão e o bronze.
  • Latão apresenta uma opção mais econômica para uma ampla gama de aplicações, embora os custos possam variar com base no teor de zinco e nos elementos de liga adicionais.
  • Bronze é valorizado para usos específicos onde sua durabilidade oferece um bom valor a longo prazo, mas pode ser mais caro que o latão, especialmente em variantes com alto teor de estanho.

Durabilidade:

  • Cobre oferece alta durabilidade e excelente resistência ao desgaste, tornando-o ideal para componentes de longa duração.
  • Latão oferece boa durabilidade com equilíbrio entre resistência e maleabilidade e é adequado para aplicações moderadamente exigentes.
  • Bronze é durável devido à sua dureza e resistência, especialmente em aplicações de carga pesada.

Resistência à corrosão:

  • Cobre apresenta resistência natural à corrosão, mas pode manchar com o tempo.
  • Latão possui boa resistência à corrosão, principalmente em ambientes sem alta salinidade.
  • Devido ao seu teor de estanho, bronze oferece excelente resistência à corrosão, especialmente em ambientes marinhos.

Condutividade:

  • Cobre é a melhor escolha para condutividade elétrica e oferece alta condutividade térmica.
  • Latão oferece condutividade elétrica moderada e é adequado para aplicações elétricas específicas.
  • Bronze tem condutividade elétrica e térmica mais baixa que o cobre e o latão, limitando seu uso em aplicações críticas de condutividade.

Tabela de comparação:

PropriedadesCobreLatãoBronze
Condutividade térmicaExcelenteJustoPobre
Condutividade elétricaExcelenteJustoPobre
MaquinabilidadeJustoExcelentePobre
Custo-benefícioJustoExcelenteJusto
DurabilidadeExcelenteJustoExcelente
Resistência à corrosãoJustoJustoExcelente
Condutividade GeralExcelenteJustoPobre

Significado histórico do cobre, latão e bronze:

Explorando o significado histórico e a evolução de cobre, latão e bronze, encontramos uma narrativa entrelaçada com o avanço humano. O cobre, que remonta aos tempos pré-históricos, foi um dos primeiros metais a ser transformado em ferramentas e armas, assinalando o início da metalurgia humana.

A descoberta dos processos de fundição levou à criação do bronze, uma liga de cobre e estanho, que impulsionou a Idade do Bronze – um período marcado por profundos desenvolvimentos na agricultura, na guerra e na arte. 

Mais tarde, os romanos desenvolveram o latão, uma liga principalmente de cobre e zinco. É conhecido por sua semelhança com o ouro e é amplamente utilizado em moedas, ornamentos e aplicações navais. Estes metais, evoluindo ao longo dos tempos, refletem a engenhosidade humana e a nossa profunda compreensão da ciência dos materiais e das suas aplicações.

Conclusão:

Ao concluirmos esta exploração aprofundada do cobre, latão e bronze, fica evidente que estes metais têm um valor significativo em contextos históricos e modernos. Desde os tempos antigos, onde a sua descoberta e utilização marcaram avanços críticos na civilização humana, até às aplicações industriais de hoje, o seu impacto é inegável. 

HiTop Industrial utiliza cobre, latão e bronze, combinando habilmente conhecimento tradicional com tecnologia moderna. Esta abordagem atende aos requisitos industriais atuais e honra o legado duradouro e a evolução contínua desses metais essenciais. Contate-nos para ajudar com sua cotação.

Perguntas frequentes:

Q1: O que influencia a usinabilidade das ligas de cobre?

A: A usinabilidade das ligas de cobre depende da dureza (medida na escala Brinell), dos elementos de liga e da microestrutura. Como alguns latões, as ligas com maior teor de chumbo apresentam melhor usinabilidade devido às propriedades lubrificantes do chumbo, reduzindo o desgaste da ferramenta.

Q2: Como o teor de zinco afeta as propriedades do latão?

A: O teor de zinco no latão afeta a resistência à tração e o limite de escoamento. Níveis mais elevados de zinco podem aumentar a resistência à tração (até 550 MPa), mas reduzem a ductilidade e a resistência à corrosão, tornando a liga mais frágil.

Q3: A resistência à corrosão do bronze em ambientes marinhos pode ser quantificada?

A: A resistência à corrosão do bronze é quantificada pela sua taxa de corrosão, normalmente inferior a 0,1 mm por ano em ambientes marinhos. Esta taxa varia de acordo com a composição da liga e as condições ambientais.

Q4: Quais são as taxas de expansão térmica de cobre, latão e bronze?

A: O cobre tem um coeficiente de expansão térmica de cerca de 17 x 10-6 por °C, latão em torno de 19 x 10-6 por °C, e o bronze varia entre 18 a 20 x 10-6 por °C, dependendo da liga específica.

Q5: Como se comparam as condutividades elétricas desses metais?

A: A condutividade elétrica do cobre é de aproximadamente 59,6 x 106 S/m. O latão varia de 15 a 28 x 106 S/m, enquanto o bronze é menor, em torno de 7 a 10 x 106 S/m, tornando o cobre o mais condutivo.

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