Latão, bronze-estanho, cobre vermelho e branco: Explicação das diferenças

Os primeiros indícios de utilização de cobre pelo homem remontam a cerca de 10 000 anos, tendo os arqueólogos descoberto contas de cobre feitas de cobre nativo no norte do Iraque. Na China, a utilização do cobre remonta a cerca de 4.000 anos. Inicialmente, o cobre refinado era utilizado para criar objectos, mas a sua suavidade e durabilidade limitada levaram ao desenvolvimento de ligas de cobre, combinando o cobre com outros metais para melhorar as suas propriedades.

Atualmente, as ligas de cobre são classificadas em várias categorias com base na sua composição e propriedades:

• Cobre branco (também conhecido como prata níquel ou prata alemã): Uma liga de cobre, níquel e zinco, que não contém prata verdadeira. Tem um aspeto branco-prateado e boa resistência à corrosão. O cobre branco é utilizado em jóias, artigos de prata e contactos eléctricos.
• Cobre: O cobre puro e as ligas com elevado teor de cobre (contendo pelo menos 99,3% de cobre) oferecem uma excelente condutividade eléctrica e térmica, resistência à corrosão e maleabilidade. São utilizados em cabos eléctricos, canalizações e permutadores de calor.
• Latão: Uma liga de cobre e zinco, com um teor de zinco que varia normalmente entre 5% e 45%. O latão apresenta uma força, maquinabilidade e resistência à corrosão melhoradas em comparação com o cobre puro. A sua cor dourada e as suas propriedades acústicas tornam-no popular em instrumentos musicais, artigos decorativos e aplicações marítimas.
• Bronze: Tradicionalmente uma liga de cobre e estanho, os bronzes modernos podem incluir outros elementos como o alumínio, o silício ou o níquel. O bronze oferece maior força e resistência à corrosão do que o latão. É normalmente utilizado em ferragens marítimas, esculturas e rolamentos.

Qual é a diferença entre eles?

Cobre vermelho

O cobre vermelho, também conhecido como cobre puro, é uma liga de cobre de elevada pureza que contém entre 99,5% e 99,95% de cobre, sendo o restante constituído por vestígios de impurezas. Este material distingue-se pela sua cor vermelho-rosa caraterística, que desenvolve uma tonalidade púrpura aquando da oxidação.

O sistema de designação dos graus de cobre puro utiliza normalmente o prefixo "T" seguido de uma sequência numérica. À medida que o número sequencial aumenta, o teor de cobre geralmente diminui. Por exemplo, T1 denota uma pureza mais elevada do que T3. Outros graus de cobre puro incluem TP2 e TAg0.1, este último contendo uma pequena quantidade de prata para melhorar as propriedades. Os graus de cobre sem oxigénio, que oferecem condutividade eléctrica e formabilidade superiores, são designados por TU1 e TU2.

O cobre vermelho apresenta uma excelente condutividade eléctrica e térmica, elevada ductilidade e boa resistência à corrosão. Estas propriedades fazem dele um material ideal para várias aplicações, particularmente nas indústrias eléctrica e eletrónica. É amplamente utilizado no fabrico de condutores eléctricos, incluindo cabos e fios, bem como em barramentos, conectores e outros componentes que requerem uma elevada condutividade e formabilidade.

A elevada pureza do material também contribui para a sua capacidade de trabalho superior, permitindo processos de conformação eficientes, como a trefilagem, a laminagem e a extrusão. Esta caraterística, combinada com a sua resistência ao endurecimento por trabalho, torna o cobre vermelho adequado para aplicações que requerem formas complexas ou produção de fios finos.

Para além das suas aplicações eléctricas, o cobre vermelho é utilizado em sistemas de gestão térmica, instalações sanitárias e elementos arquitectónicos onde o seu apelo estético e resistência à corrosão são valorizados. A sua biocompatibilidade também o torna adequado para determinadas aplicações médicas.

Latão

O latão é uma liga versátil composta principalmente por cobre e zinco, sendo o cobre o elemento predominante. Embora estes dois metais constituam a base, outros elementos como o chumbo, o estanho, o alumínio, o manganês e o níquel são frequentemente incorporados para melhorar propriedades específicas como a dureza, a força, a maquinabilidade e a resistência à corrosão. A tonalidade dourada caraterística do latão varia consoante a sua composição, tornando-se normalmente mais avermelhada com um teor de cobre mais elevado.

A classificação do latão baseia-se geralmente no seu teor de cobre, indicado pela letra "H" seguida da percentagem de cobre. Por exemplo, o H59 contém aproximadamente 59% de cobre, enquanto o H90 tem cerca de 90% de cobre. As ligas de latão mais complexas são designadas utilizando uma nomenclatura alargada que inclui o símbolo químico dos elementos de liga significativos e as respectivas percentagens. Por exemplo, HPb89-2 indica uma liga de latão com 89% de cobre e 2% de chumbo.

O latão apresenta excelentes propriedades mecânicas, incluindo boa ductilidade, formabilidade e resistência ao desgaste. O seu ponto de fusão relativamente baixo (variando entre 900°C e 940°C, dependendo da composição) facilita os processos de fundição e maquinagem. A suavidade inerente da liga, combinada com a sua resistência ao desgaste, torna-a ideal para aplicações em válvulas, condutas e sistemas de manuseamento de fluidos onde é necessário um acionamento frequente.

Além disso, o latão possui propriedades acústicas notáveis, o que levou à sua utilização generalizada em instrumentos musicais como trompetes, trombones e saxofones. A capacidade do material de ser facilmente trabalhado e a sua resistência à corrosão tornaram-no uma escolha preferida no fabrico de cartuchos para armas de fogo, bem como em elementos arquitectónicos decorativos e ferragens marítimas.

Nas aplicações industriais, o latão é frequentemente selecionado pela sua condutividade eléctrica e térmica, que, embora não seja tão elevada como a do cobre puro, é ainda assim significativa. Esta propriedade, associada à sua resistência à corrosão, torna o latão adequado para componentes eléctricos e permutadores de calor em ambientes menos agressivos.

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Bronze

O bronze é uma liga utilizada desde a antiguidade. A forma mais antiga, conhecida como bronze de estanho, era composta principalmente por cobre e estanho.

Ao longo do tempo, a definição de bronze expandiu-se para incluir todas as ligas de cobre, exceto as que contêm quantidades significativas de zinco (latão) ou níquel (cuproníquel). Exemplos notáveis de ligas de bronze incluem o bronze de chumbo, o bronze de alumínio e o bronze de silício. O bronze apresenta normalmente uma cor castanha-avermelhada caraterística com uma pátina azul-esverdeada quando exposto aos elementos. Na China, as ligas de bronze são frequentemente designadas com a letra "Q" seguida do símbolo químico do elemento de liga principal e do seu teor percentual, excluindo o zinco. Por exemplo, Q Al5 indica um bronze de alumínio com aproximadamente 5% de alumínio.

Vários tipos de ligas de cobre fundido padronizadas são amplamente utilizados na indústria. Por exemplo, o bronze de estanho 5-5-5 (ZCuSnPb5Zn5) contém aproximadamente 5% de estanho, chumbo e zinco, sendo o restante cobre. Outra liga comum é o bronze de alumínio 10-3 (ZCuAl10Fe3), que contém cerca de 10% de alumínio e 3% de ferro. As ligas de bronze de estanho são conhecidas pela sua excelente capacidade de fundição e retração mínima durante a solidificação, tornando-as ideais para o fabrico de componentes de precisão, tais como lâminas de turbinas, engrenagens, rolamentos e sedes de válvulas em aplicações exigentes.

Cada liga de bronze oferece propriedades únicas adequadas a aplicações específicas. Por exemplo, os bronzes de alumínio oferecem uma força e resistência à corrosão superiores, particularmente em ambientes marinhos, enquanto os bronzes de chumbo oferecem uma maquinabilidade melhorada e são frequentemente utilizados em casquilhos e rolamentos. A seleção de uma determinada liga de bronze depende dos requisitos específicos da aplicação, incluindo propriedades mecânicas, resistência à corrosão, resistência ao desgaste e facilidade de fabrico.

Cobre branco

O cobre branco, também conhecido como prata níquel ou prata alemã, é uma liga composta principalmente por cobre e níquel, sendo o zinco frequentemente adicionado como terceiro componente. O seu aspeto branco-prateado distinto desmente a sua composição à base de cobre. Embora as designações específicas possam variar consoante a região e a aplicação, as nomenclaturas comuns incluem o sistema "CUXXX" em algumas normas.

As ligas de cobre branco são geralmente classificadas em dois tipos principais com base nas suas principais aplicações:

1. Cobre branco estrutural: Estas ligas são apreciadas pela sua excelente resistência à corrosão, particularmente em ambientes marinhos, e pela sua capacidade de manter um acabamento brilhante. Apresentam boas propriedades mecânicas, incluindo resistência e ductilidade. Os tipos mais comuns incluem:

• B30 (Cu-30Ni): Contém aproximadamente níquel 30%, oferecendo uma resistência superior à corrosão.
• B10 (Cu-10Ni): Com cerca de 10% de níquel, proporciona um equilíbrio entre as propriedades e a relação custo-eficácia. Estas ligas são amplamente utilizadas em instrumentos de precisão, dispositivos médicos, acessórios marítimos e aplicações arquitectónicas em que a estética e a durabilidade são cruciais.

2. Cobre branco elétrico: Estas ligas são concebidas pelas suas propriedades eléctricas e térmicas específicas, particularmente a sua elevada resistividade eléctrica e o seu coeficiente de resistência a baixas temperaturas. Um grau notável é:

• BMn3-12: Esta liga contém normalmente 3% de manganês e 12% de níquel, oferecendo excelentes propriedades termoeléctricas. As ligas de cobre branco elétrico são amplamente utilizadas em elementos de resistência, termopares e outros componentes eléctricos em que é essencial uma resistência estável numa gama de temperaturas.

Preço

Em termos de preços, as ligas de cobre apresentam uma hierarquia distinta, com o cobre puro (muitas vezes referido como cobre vermelho) a comandar o preço mais elevado. Isto deve-se principalmente à sua superior condutividade eléctrica e térmica, bem como à sua excelente resistência à corrosão. A seguir ao cobre puro, o cuproníquel (também conhecido como cobre branco) ocupa o segundo lugar em termos de custo. Esta liga, normalmente composta de cobre e níquel, oferece maior força e resistência à corrosão, particularmente em ambientes marinhos.

O bronze, uma liga constituída principalmente por cobre e estanho, ocupa a terceira posição no espetro de preços. O seu custo varia consoante a composição específica, sendo que alguns bronzes especializados (como o bronze de alumínio ou o bronze de silício) podem ter preços mais elevados devido às suas propriedades únicas.

O latão, uma liga de cobre e zinco, é geralmente a opção mais económica entre as ligas de cobre. O seu custo mais baixo, combinado com uma boa maquinabilidade e um aspeto atraente, torna-o uma escolha popular para várias aplicações. No entanto, é crucial notar que, apesar de ser a liga de cobre menos dispendiosa, o latão continua a ter um preço significativamente mais elevado em comparação com metais ferrosos como o ferro ou o aço.

Esta estrutura de preços reflecte não só os custos das matérias-primas, mas também as propriedades específicas, os processos de fabrico e a procura do mercado para cada liga. Ao selecionar materiais para aplicações de engenharia, é essencial considerar não apenas o custo inicial do material, mas também factores como a longevidade, o desempenho no ambiente pretendido e os custos globais do ciclo de vida.