Cobre, latão e bronze, geralmente classificados como metais não ferrosos, pertencem ao mesmo grupo denominado Metais Vermelhos. Todos eles possuem características de resistência à corrosão, alta condutividade elétrica/térmica e soldabilidade que os tornam amplamente utilizados em setores como arquitetura, eletrônica, arte e máquinas.
Embora esses metais compartilhem características semelhantes, cada um possui propriedades únicas que são cruciais para aplicações específicas. Compreender suas diferenças é importante para selecionar o mais adequado para seus projetos.
Este artigo mostra as propriedades distintas de cada um, esclarecendo as diferenças entre cobre, latão e bronze. Iremos orientá-lo para encontrar a melhor solução na escolha do material certo para o seu projeto.
Uma Visão Geral do Cobre
O cobre, rotulado como Cu na tabela periódica, é um elemento metálico que ocorre naturalmente com uma cor laranja-avermelhada distinta. É um dos poucos metais encontrados na natureza que pode ser processado diretamente e, como o cobre é mais puro, muitas vezes tem mais valor e pode ser reciclado sem perder qualidade.
Propriedades do Cobre
Excelente condutividade elétrica e térmica
Ductilidade
Resistência à corrosão
Antimicrobiano
Graus de cobre
O cobre é classificado em vários graus com base na sua pureza, bem como no tipo e conteúdo de outros elementos adicionados. Aqui estão alguns dos tipos comuns de cobre:
Cobre eletrolítico de passo resistente (ETP) （C11000）: Contendo um mínimo de 99,90% de cobre, é o tipo mais comum de cobre. Apresenta não apenas o mais alto nível de condutividade térmica e elétrica, mas também excelente conformabilidade e ductilidade.
Cobre de alta condutividade sem oxigênio (OFHC) (C10100): Um cobre de alta condutividade com níveis extremamente baixos de oxigênio. Esta característica aumenta sua condutividade elétrica e reduz o risco de oxidação.
Cobre desoxidado com alto teor de fósforo (DHP) (C12200): é mecanicamente semelhante ao C11000, mas inclui uma pequena quantidade de fósforo. Esta adição remove o oxigênio do metal, melhorando sua soldabilidade e capacidade de brasagem, ao mesmo tempo que evita a fragilização por hidrogênio.
Telúrio Cobre (C14500):Contém uma pequena porcentagem de telúrio, geralmente entre 0,4% e 0,7%. A adição de telúrio aumenta a usinabilidade sem afetar significativamente a condutividade.
Aplicativos
Fiação elétrica e eletrônica
Encanamento e tubulações
Trocadores de calor e sistemas HVAC
Aplicações médicas, como instrumentos cirúrgicos, ferramentas odontológicas e implantes
Uma visão geral do latão
O latão é uma liga composta principalmente de cobre e zinco, juntamente com vestígios de outros metais. As proporções de zinco e esses elementos adicionais afetam significativamente a cor – variando de um cobre avermelhado mais profundo a um ouro amarelo mais claro – e as propriedades mecânicas do latão. Por exemplo, o aumento do teor de zinco geralmente aumenta a resistência, mas pode reduzir a ductilidade, tornando a liga mais dura e mais quebradiça. Além disso, o latão é normalmente mais barato que o cobre puro devido à inclusão de zinco, que custa menos.
Propriedades do latão
Boas propriedades mecânicas
Excelente formabilidade (ponto de fusão mais baixo que o cobre, aproximadamente 900°C)
Boa condutividade elétrica e térmica
Resistência à corrosão relativamente boa
Classes de latão
Existem vários tipos de latão, classificados principalmente com base na proporção de cobre em relação ao zinco e na adição de outros elementos de liga. Os mais comuns são os seguintes:
Latão Cartucho (C26000): Normalmente composta por 70% de cobre e 30% de zinco, esta liga se destaca no trabalho a frio, oferecendo boa resistência e ductilidade. É perfeito para cartuchos de munição, núcleos de radiadores, trocadores de calor e componentes elétricos como conectores e terminais.
Latão Amarelo (C27200): Com maior teor de zinco que o C26000, possui cor amarela brilhante e boa conformabilidade. É frequentemente usado em aplicações industriais e arquitetônicas.
Latão com baixo teor de chumbo (C33000): Altamente usinável com baixo percentual de chumbo, esta liga atende a padrões ambientais mais rígidos, tornando-a ideal para conexões como em sistemas de água potável.
Latão para Relógio (C35300):Sua excelente usinabilidade permite usinagem de precisão, especialmente na fabricação de relógios.
Latão de corte livre (C36000):conhecido por sua excelente maleabilidade e usinabilidade, é amplamente utilizado para soldagem, brasagem e fabricação de acessórios, fixadores e válvulas. É o tipo de latão mais comum.
Bronze Arquitetônico (C38500):Escolhido por sua excelente usinabilidade e aparência atraente, é ideal para ferragens arquitetônicas e elementos decorativos.
Latão Naval (C46400): Com uma pequena quantidade de estanho, oferece resistência superior à corrosão da água do mar, tornando-o perfeito para aplicações marítimas e componentes expostos a ambientes agressivos.
Aplicativos
Aplicações decorativas (aparência semelhante ao ouro e disponíveis em vários tons, aplicáveis em joias, guarnições de portas, etc.)
Instrumentos musicais
Acessórios para encanamento
Terminais eletrônicos e elétricos
Uma Visão Geral do Bronze
O bronze, uma liga marrom-dourada composta principalmente de cobre e estanho, inclui elementos como alumínio, manganês, silício e fósforo em pequenas quantidades. Tem sido usado há milhares de anos, remontando a civilizações antigas de 3.500 aC.
Propriedades do Bronze
Alta resistência e dureza
Resistência superior à corrosão
Excelente condutividade térmica e boa condutividade elétrica
Baixo atrito metal-metal
Maior fragilidade
Graus de Bronze
À medida que a tecnologia de processamento de metal avança e a demanda por propriedades aprimoradas do material aumenta, os pesquisadores exploraram a adição de outros elementos para melhorar o desempenho do bronze. Abaixo estão as variedades comuns de bronze.
Bronze de estanho com alto teor de chumbo（C93200): Comumente usado para rolamentos (frequentemente chamados de "Bronze para rolamentos"), buchas, componentes de bombas e válvulas e aplicações mecânicas onde resistência moderada e boa resistência ao desgaste e lágrimas são necessárias.
Bronze de alumínio (C95400): Conhecido como o tipo de bronze mais duro e forte, é altamente resistente à corrosão em água salgada, tornando-o adequado para bombas, válvulas e componentes de navios. Também é usado em aplicações pesadas, como trens de pouso de aeronaves.
Bronze Fósforo (C51000): Conhecido por sua excelente resistência à fadiga, boa resistência à corrosão e alta resistência, o Bronze Fósforo é comumente usado em aplicações como molas, fixadores, conectores elétricos e rolamentos, onde os componentes são submetidos a estresse repetitivo e ambientes agressivos.
Bronze Silício (C65500):Possui alta resistência, excelente resistência à corrosão, especialmente em condições marítimas, e boa usinabilidade. É amplamente utilizado em ferragens marítimas, aplicações arquitetônicas e componentes de bombas e válvulas, onde a longevidade e o apelo estético são críticos.
Aplicativos
Rolamentos e buchas （A aplicação mais comum de bronze）
Aplicações marítimas, como ferragens marítimas, hélices e componentes de navios
Estátuas e esculturas
Conectores elétricos e molas
Diferenças entre cobre, latão e bronze
Para diferenciar suas propriedades distintas, vamos começar examinando a tabela abaixo para fazer uma comparação preliminar.
Propriedade
Bronze
Latão
Cobre
Composição do elemento
Cobre, estanho, outros
Cobre, zinco, outros
Cobre puro
Cor/Aparência
Castanho avermelhado
Dourado
Laranja-vermelho
Resistência à corrosão
Excelente
Intermediário
Muito bom
Condutividade elétrica
Moderado
Alto
Muito alto
Condutividade térmica
229~1440 BTU/h-ft²-ºf
64 BTU/h-ft²-ºf.
223 BTU/h-ft²-ºf
Ponto de fusão
Aprox. 950 - 1050ºC
Aprox. 900-940°C
1085°C
Densidade
7,5~8,8g/c㎥
8,4~8,7g/c㎥
8,96g/c㎥
Dureza
40~420 BHN
55~73 BHN
35 BHN
Força de rendimento
125-800 MPa
95 a 124MPa
33,3MPa
Resistência à tracção
350 a 635MPa
338 a 469MPa
210MPa
Usinabilidade
Justo para bom
Bom a Excelente
Justo
Soldabilidade
Pobre
Bom
Excelente
A seguir, vamos fazer comparações específicas na composição do elemento, aparência, resistência à corrosão, condutividade, densidade e peso, dureza, resistência, usinabilidade e soldabilidade.
Composição do Elemento
O cobre é um metal elementar puro, com símbolo químico Cu e número atômico 29 na tabela periódica.
O latão, uma liga de cobre-zinco, contém cobre (60% ~ 90%) e zinco (10% ~ 40%), ocasionalmente ligado com estanho, chumbo, alumínio ou níquel.
O bronze consiste principalmente em cobre (80%~90%) e estanho (10%~20%), com adições ocasionais de outros elementos como alumínio ou zinco.
Aparência
O latão, como o próprio nome sugere, tem uma aparência dourada. Isso facilita a diferenciação dos outros dois. Bronze e cobre compartilham uma cor marrom-avermelhada semelhante. Em comparação, o cobre tem uma cor laranja-avermelhada distinta em comparação com a cor dourada fosca do bronze. Além disso, o bronze frequentemente exibe anéis fracos em sua superfície, o que pode ser uma importante característica diferenciadora.
Resistência à corrosão
O bronze normalmente apresenta melhor resistência à corrosão do que o cobre e o latão, principalmente em ambientes de água salgada devido ao seu teor de estanho. Além disso, a sua resistência pode ser melhorada através da incorporação de elementos adicionais como alumínio e fósforo.
O cobre, embora ligeiramente menos resistente em ambientes marinhos, forma uma camada protetora de pátina ao longo do tempo, o que ajuda a prevenir uma maior deterioração.
O latão, embora ainda ofereça alguma resistência, é geralmente menos resistente e pode sofrer corrosão acelerada quando exposto a produtos químicos específicos ou condições de água salgada.
Condutividade (Elétrica e Térmica)
Cobre, latão e bronze demonstram níveis variados de condutividade elétrica e térmica devido às suas composições distintas.
Eletricamente, o cobre se destaca como um dos metais mais renomados por sua excelente condutividade elétrica, apresentando classificação de 100% de condutividade. O latão exibe cerca de 28% da condutividade do cobre, enquanto o bronze fica para trás em cerca de 15%.
Termicamente, o bronze possui a maior condutividade térmica entre os três, com o cobre garantindo o segundo lugar e o latão ficando atrás com a menor condutividade térmica.
Densidade e Peso
O cobre, elemento puro, com densidade relativamente alta de 8,96g/cm³, apresenta o maior peso entre os três metais. O latão é uma liga de cobre e zinco, cuja densidade diminui à medida que a proporção de zinco aumenta. Isso porque o zinco tem densidade menor em relação ao cobre (7,14 g/cm³). O bronze é principalmente uma liga de cobre e estanho, com sua densidade variando dependendo da quantidade de estanho ou de outros elementos adicionais utilizados (como alumínio, silício ou fósforo). A densidade do estanho é de aproximadamente 7,31 g/cm³, inferior à do cobre.
Dureza
De acordo com os valores da escala de dureza Brignell, Bronze > Latão > Cobre.
O cobre puro é o mais macio entre os três metais, enquanto o bronze é o mais duro, mas suscetível a rachaduras porque é mais frágil.
Força (Rendimento e Resistência à Tração)
Resistência refere-se à capacidade de um material resistir à deformação e danos quando sujeito a forças externas. Existe uma forte correlação entre dureza e resistência (tanto rendimento quanto tração). Materiais mais duros são geralmente mais fortes, mas podem ser menos dúcteis. Portanto, em termos de resistência, Bronze > Latão > Cobre.
Usinabilidade
O cobre é um pouco difícil de usinar devido à sua suavidade. Geralmente, são necessárias ferramentas e técnicas certas para uma usinagem eficaz. Durante a usinagem, tende a produzir cavacos longos e fibrosos, que às vezes podem causar problemas se não forem gerenciados adequadamente.
O bronze apresenta boa usinabilidade. Sua dureza e resistência moderadas reduzem o risco de deformação, permitindo-lhe resistir a cortes e outras operações de usinagem. Além disso, a maioria das ligas de bronze apresentam taxas de desgaste relativamente baixas, contribuindo para a durabilidade das ferramentas de usinagem. No entanto, algumas ligas de bronze, como o bronze com alto teor de silício ou outras ligas especiais de bronze, podem conter partículas abrasivas que podem acelerar o desgaste da ferramenta durante a usinagem.
O latão é altamente usinável em comparação ao cobre e ao bronze. Produz cavacos mais curtos e mais gerenciáveis, facilitando a usinagem. Além disso, o latão às vezes contém chumbo, melhorando a usinabilidade.
Soldabilidade
Todos os três metais são soldáveis. O cobre é geralmente considerado bom para soldagem, mas sua alta condutividade térmica requer maiores insumos de energia para soldagem ideal. No entanto, o cobre isento de oxigênio e o cobre desoxidado são excelentes em soldabilidade devido à sua reduzida suscetibilidade à oxidação durante a soldagem, tornando-os altamente favorecidos para diversas aplicações.
O latão contém zinco, que tem um ponto de ebulição mais baixo que o cobre. Durante a soldagem, a vaporização do zinco pode levar à porosidade da solda e à liberação de vapores perigosos de óxido de zinco. Técnicas como MIG, TIG e especialmente brasagem são comumente empregadas para mitigar esses desafios.
O bronze pode apresentar fragilidade na zona afetada pelo calor e porosidade. A soldagem TIG é frequentemente usada em bronze para reduzir esses problemas.
Como selecionar o metal certo para seus projetos
Na hora de escolher o material certo para um projeto, é importante considerar todas as propriedades de cada metal e como elas afetarão o seu projeto. Alguns dos pontos-chave a serem considerados o ajudarão a selecionar materiais melhores.
Uso Geral
O bronze é a melhor escolha para aplicações marítimas devido à sua excelente resistência à corrosão da água do mar.
O latão é amplamente utilizado na vida cotidiana, como maçanetas e instrumentos musicais, devido à sua aparência dourada.
A condutividade superior do cobre torna-o indispensável em fiações elétricas e trocadores de calor. Além disso, o cobre é frequentemente usado na fabricação de frascos e aquecedores de alimentos devido às suas propriedades antimicrobianas.
Grau de Versatilidade
Embora cobre, latão e bronze sejam metais duráveis, eles têm diferentes graus de versatilidade.
O cobre se destaca pela sua excepcional ductilidade, oferecendo excelente flexibilidade para processos de fabricação que envolvem conformação e dobra de metais.
O latão apresenta excelente usinabilidade e maleabilidade decente, tornando-o adequado tanto para componentes decorativos quanto funcionais que requerem usinagem complexa.
O bronze, embora possua boa usinabilidade, carece da ductilidade do cobre e do latão, tornando-o menos adaptável para aplicações que exigem deformação, mas ideal para peças resistentes ao desgaste e componentes expostos a ambientes corrosivos.
Custo
O custo do cobre, latão e bronze é decidido principalmente pelas composições e requisitos de processamento. O cobre é o mais caro entre os três metais em relação às suas composições e proporção dos elementos. Embora todos os três contenham cobre, a porcentagem é muito menor no latão e no bronze do que no cobre puro, pois os elementos de liga são misturados. Isso reduz o custo do latão e do bronze.
O custo do cobre, latão e bronze é decidido principalmente pelas composições e requisitos de processamento. O cobre é o mais caro entre os três metais em relação às suas composições e proporção dos elementos. Embora todos os três contenham cobre, a porcentagem é muito menor no latão e no bronze do que no cobre puro, pois os elementos de liga são misturados. Isso reduz o custo do latão e do bronze.
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