As ligas de cobre constituem um dos principais grupos de metais comerciais, valorizadas por sua excelente condutividade elétrica e térmica, resistência à corrosão e facilidade de fabricação. Elas são não magnéticas e podem ser facilmente unidas por soldagem com solda mole e soldagem com solda forte, enquanto muitas ligas de cobre também podem ser soldadas utilizando diversos métodos a gás, a arco e por resistência. Compreender como essas classes são agrupadas e designadas é o ponto de partida para selecionar o material certo para um determinado trabalho.
As classes de cobre são divididas em seis famílias: cupros, ligas de cobre diluídas, latões, bronzes, ligas de cobre-níquel e ligas de prata-níquel. Cada família é definida por seus principais elementos de liga e ocupa uma faixa distinta dentro do Sistema Unificado de Numeração (UNS).
Figura 1: Visão geral das seis famílias de tipos de cobre
A primeira família, os cobres, é composta essencialmente por cobre comercialmente puro. Esse material é normalmente macio e dúctil e contém menos de aproximadamente 0,7% de impurezas totais. Os tipos de cobre comercialmente puro são designados pelos números UNS de C10100 a C13000.
Dentro dessa família, o cobre eletrolítico de piche resistente (C11000) é produzido a partir do cobre catódico, ou seja, o cobre que foi refinado eletroliticamente. É a mais comum de todas as classes de cobre elétrico e oferece alta condutividade elétrica superior a 100% IACS. Embora o C11000 tenha o mesmo teor de oxigênio que o C12500, ele difere no teor de enxofre e na pureza geral, contendo menos de 50 ppm de impurezas metálicas totais, incluindo enxofre.
Os tipos de cobre isento de oxigênio C10100 e C10200 também pertencem a essa família. Elas são produzidas por fusão por indução de cobre catódico de primeira qualidade em condições não oxidantes, criadas por meio de um banho de grafite granulada, juntamente com uma atmosfera redutora protetora com baixo teor de hidrogênio. Sua alta pureza as torna particularmente adequadas para aplicações elétricas e eletrônicas exigentes.
A segunda família, as ligas de cobre diluídas, contém pequenas quantidades de vários elementos de liga adicionados para modificar uma ou mais das propriedades básicas do cobre. Essas adições são mantidas em níveis baixos para que o material retenha grande parte da condutividade e da maleabilidade do cobre puro, ao mesmo tempo em que obtém melhorias como maior resistência, dureza ou resistência ao amolecimento.
Os latões constituem a terceira família e são ligas de cobre nas quais o zinco é o principal elemento de liga. A variação do teor de zinco e a adição de pequenas quantidades de elementos como chumbo, estanho ou alumínio produzem uma ampla gama de cores, resistências e níveis de moldabilidade e usinabilidade. Como grupo, os latões forjados ocupam a série UNS a partir do C20500. Eles estão entre as ligas de cobre mais utilizadas, sendo encontrados em acessórios hidráulicos, fixadores, ferragens decorativas e componentes elétricos.
A quarta família, os bronzes, era tradicionalmente composta por ligas de cobre e estanho, mas o termo agora abrange vários grupos definidos por seu principal elemento de liga. Entre eles estão os bronzes de estanho (também chamados de bronzes fosforosos), os bronzes de alumínio, os bronzes de silício e outros. Os bronzes geralmente oferecem maior resistência do que os cobres e os latões, além de boa resistência à corrosão e ao desgaste, o que os torna adequados para rolamentos, buchas, molas e componentes marítimos. Como grupo, os bronzes ocupam as faixas UNS de C50000 a C69999.
A quinta família, as ligas de cobre-níquel, também é conhecida como “cobre-níquels” ou “cupro-níquels”. Elas contêm de 1,5% a 45% de níquel como principal elemento de liga. De acordo com a classificação UNS, as ligas de cobre-níquel forjadas são designadas com números que vão de C70000 a C73499. Essas ligas são amplamente utilizadas na fabricação de moedas, equipamentos para água do mar, evaporadores, tubos de trocadores de calor e sistemas hidráulicos e de refrigeração automotivos, principalmente devido à sua forte resistência à corrosão pela água do mar.
A sexta família é a da prata-níquel. Apesar do nome, a prata-níquel não contém prata e pode ser considerada um latão ao qual foi adicionado níquel. O teor de níquel varia consideravelmente, mas geralmente fica entre 9% e 30%, dependendo da aplicação. O teor de cobre tende a permanecer bastante constante, em aproximadamente 60% a 65%, enquanto o teor de zinco é reduzido à medida que o teor de níquel aumenta. Um teor mais alto de níquel produz uma cor mais branca e maior resistência à corrosão, embora também reduza a ductilidade.
A prata de níquel é valorizada por sua resistência à corrosão, cor atraente e boas qualidades de conformação a frio. Os produtos típicos vão desde radiadores de automóveis, canetas esferográficas e teclas de instrumentos musicais até caixas de transistores, contatos elétricos, ferragens arquitetônicas e talheres. De acordo com a classificação UNS, as ligas de níquel-prata forjadas são designadas com números que vão de C73500 a C79999.
Este artigo classifica o cobre de acordo com suas seis famílias de ligas. Os guias relacionados da série “Cobre” abordam os tópicos que você precisará consultar em conjunto com este artigo. O artigo “Propriedades do Cobre” detalha a condutividade, a resistência à corrosão e a resistência mecânica que distinguem uma família da outra. “Especificações do Cobre” explica os sistemas de designação usados para definir cada tipo com precisão, e “Normas do Cobre” estabelece as estruturas que regem essas designações em diferentes regiões. Juntos, eles relacionam a classificação dos tipos com as propriedades, designações e normas subjacentes.
Os tipos de cobre são divididos em cobres, ligas de cobre diluídas, latões, bronzes, ligas de cobre-níquel e ligas de níquel-prata. Cada família oferece um equilíbrio distinto entre condutividade, resistência, resistência à corrosão e maleabilidade.
O cobre comercialmente puro (UNS C10100 a C13000) é macio, dúctil e contém menos de cerca de 0,7% de impurezas totais. As ligas de cobre diluídas contêm pequenas adições deliberadas de elementos de liga que modificam uma ou mais das propriedades básicas do cobre, mantendo, ao mesmo tempo, grande parte de sua condutividade e maleabilidade.
O latão é uma liga de cobre na qual o zinco é o principal elemento de liga, enquanto o bronze era, tradicionalmente, uma liga de cobre e estanho. Hoje, o termo “bronze” também abrange os bronzes de alumínio, os bronzes de silício e ligas semelhantes. Os bronzes geralmente oferecem maior resistência mecânica e melhor resistência ao desgaste, enquanto os latões são valorizados por sua maleabilidade, usinabilidade e aparência.
O cobre eletrolítico de resina dura (C11000) é o tipo de cobre elétrico mais comum, oferecendo alta condutividade elétrica superior a 100% IACS. Os tipos isentos de oxigênio C10100 e C10200 são utilizados quando é necessária uma pureza ainda maior.
As ligas de cobre-níquel, que contêm de 1,5% a 45% de níquel, são utilizadas na fabricação de moedas, equipamentos para uso em água do mar, evaporadores, tubos de trocadores de calor e sistemas hidráulicos e de refrigeração automotivos, principalmente devido à sua elevada resistência à corrosão causada pela água do mar.