Bronze de Estanho e Bronze Fósforo

Estas ligas de cobre e estanho foram as primeiras ligas metálicas a serem desenvolvidas pelo homem, há cerca de quatro mil anos, e foram utilizadas para moedas, armas, ferramentas, jóias e ornamentos. Elas revolucionaram a forma como o homem viveu, levando os arqueólogos a nomear o período da Idade do Bronze.

Nos tempos modernos os bronzes forjados foram desenvolvidos com 4-8% de estanho que são mais duros, mais fortes e mais rígidos que os latões forjados e, em forma de tiras e fios, são produzidos com uma combinação de alta resistência à ruptura e boa resistência à corrosão. A adição de pequenas quantidades (0,01-0,45%) de fósforo aumenta a dureza, resistência à fadiga e resistência ao desgaste, levando ao seu uso em aplicações como molas, foles, tubos flexíveis, fixadores, fixações em alvenaria, eixos, fusos de válvulas, engrenagens e rolamentos.

Elementos de liga com cobre, neste caso estanho e fósforo, podem resultar em menor condutividade elétrica em comparação com o cobre puro. O bronze fosforoso mais utilizado para fins elétricos contém 0,2% de fósforo e 5% de estanho e tem uma condutividade elétrica de 15% de IACS (Cobre é 100% IACS). No entanto, a combinação de alta resistência à ruptura, que dá uma boa força de contacto, e boa resistência à corrosão tornam este bronze ideal para uma vasta gama de pequenos conectores eléctricos, interruptores, molas de transporte de corrente e barras de rotor. Estas propriedades são mantidas a altas temperaturas de operação.

Bronzes de fósforo com chumbo forjado (3-4% de chumbo) combinam as propriedades acima com excelente usinabilidade e significativa autolubrificação, autolubrificação e alinhamento em aplicações de rolamentos e excelente resistência à gripagem. As aplicações incluem arruelas de encosto, buchas de rolamentos, cames, placas de embreagem, fixadores usinados intrincados e outras peças torneadas, peças de relógio e instrumentos, engrenagens, pinhões, fusos de bombas e válvulas e componentes gravados.

Bronzes de fósforo com maior conteúdo de estanho estão disponíveis em todas as formas de fundição comuns. Eles têm até 13% de estanho e 2,5% de chumbo (para usinabilidade) e níquel (para resistência e dureza) e são amplamente utilizados para rolamentos e engrenagens.

Bell Metal
Um bronze fosforoso com 20 a 24% de estanho tem sido usado há séculos para a fundição em areia de sinos de todos os tipos, como sinos de igreja, sinos de mão e sinos de navios. Os sinos são cuidadosamente usinados e polidos para dar as notas exatas necessárias. Na atmosfera, os sinos vão patinando lentamente, o que protege a superfície de corrosão adicional, levando a uma vida útil muito longa.

Sinos de bronze sendo fundidos
Sinos na fundição Whitechapel (Courtesy Whitechapel Foundry)

Bronze de alumínio

Estas são ligas de cobre com 5-12% de alumínio, algumas com adições de ferro, níquel, manganês e silício, disponíveis na forma fundida e forjada. São mais fortes que os latões ou bronzes de estanho com melhor resistência à corrosão devido a uma película de alumina dura, aderente e protectora (Al2O3). Possuem uma atraente cor dourada, com muito pouco manchamento com o tempo. O principal uso dos bronzes de alumínio é em aplicações de água do mar, tais como:

  • Fasteners
  • Bombas e componentes de válvulas
  • Ajustes de tubos
  • Comutadores de calor
  • Bearings
  • Propellers.
válvula borboleta de 1500mm em bronze alumínio (Cortesia Severn Leeds Valve)
válvula borboleta de 1500mm em bronze alumínio (Cortesia Severn Leeds Valve)

Para aplicações marítimas cumprem as especificações Def Stan (Defence Standard) (anteriormente Naval Engineering Standard – NES), e são amplamente utilizadas para aplicações MOD.

Hélice de bronze
95 tonelada de hélice de bronze

A durabilidade e a cor dourada fazem do bronze de alumínio uma proposta atractiva para arquitectos, por exemplo como balaustradas verticais fundidas para o Sackler Crossing em Kew Gardens, Londres. A liga utilizada para este projecto foi CuAl8Fe3; as balaustradas foram polidas com o acabamento necessário e enceradas in situ.

Balaustradas de bronze alumínio em Sackler Crossing, Kew Gardens, UK
Balaustradas de bronze alumínio em Sackler Crossing, Kew Gardens, UK (Courtesy Copper Alloys Ltd)

Níquel Bronze de Alumínio
Das ligas de bronze de alumínio, o grupo de bronze de alumínio de níquel é o mais utilizado. Estas ligas têm alta resistência, corrosão, desgaste e resistência ao desgaste e têm sido adaptadas ao longo do tempo para optimizar o desempenho. Elas podem fornecer uma combinação de propriedades oferecendo uma alternativa econômica para outros tipos de sistemas de ligas, e suas aplicações incluem rolamentos de trens de pouso em aeronaves comerciais.

O Guia de publicação CDA para Engenheiros de Bronze de Alumínio Niquelar oferece orientação prática para engenheiros que desejam especificar, projetar ou produzir componentes de bronze de alumínio níquel para a marinha, aeroespacial e outros setores.

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Silicon Bronze

Esta é uma liga de cobre com 3% de silício e 1% de manganês. Tem uma boa combinação de resistência, ductilidade, resistência à corrosão e soldabilidade. É utilizada em aplicações arquitectónicas como:

  • Ferragens de portas
  • Railings
  • Portas de igreja
  • Caixilhos de janelas
  • Dobradiças
  • Agates de parede
  • Material mais rápido para aplicações marítimas.

A liga é uma favorita firme com escultores e metalúrgicos devido à sua trabalhabilidade, longevidade e cor atractiva do bronze dourado.

O bronze silício é também amplamente utilizado para ferragens e fixadores marítimos como parafusos, braçadeiras, parafusos, porcas, rebites e parafusos U.

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Alavanca de bronze silício para suporte de mastro >
Alavanca de bronze silício para suporte de mastro

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Bronze manganês e Bronze arquitectónico

Por composição estas ligas são latões, mas pegaram no nome ‘bronze’ por causa das suas cores. Bronze Manganês CuZn40Mn1Pb1 (CW720R) é um latão utilizado para aplicações arquitectónicas onde o manganês leva à formação de uma atraente cor castanha chocolate.

O termo ‘bronze arquitectónico’ é por vezes aplicado a um bronze de alumínio com chumbo CuZn41Pb1Al (CW620N) que, devido ao alumínio, desenvolve um atraente brilho dourado. Como todos os latões, esta liga combina longevidade com um apelo estético que melhora com o tempo e dá uma sensação de luxo e prestígio a qualquer edifício, tanto por dentro como por fora. Está disponível como perfis e barra rectangular e é utilizada para caixilhos de janelas, revestimentos, portas e paredes de cortinas. Normalmente é terminado com cera para manter a aparência.