Introdução:
As ligas de cobre-estanho, também conhecidas como bronze fosforoso, são amplamente utilizadas em diversas indústrias devido à sua excelente combinação de resistência, resistência à corrosão e propriedades elétricas. Entre essas ligas, CuSn6 e CuSn8 são duas classes populares que encontram amplas aplicações. Esta análise abrangente irá aprofundar sua composição química, propriedades mecânicas, características de desempenho e aplicações industriais.
Composição química:
CuSn6 consiste em aproximadamente 94% de cobre e 6% de estanho, enquanto CuSn8 contém cerca de 92% de cobre e 8% de estanho. O ligeiro aumento no teor de estanho no CuSn8 resulta em diferenças notáveis nas suas propriedades.
| Liga | Cu (%) | Sn (%) | P (%) | Outros Elementos (%) |
|---|---|---|---|---|
| CuSn6 | 93,5-95,5 | 5,5-7,0 | 00,01-0,35 | ≤0,5 |
| CuSn8 | 91,5-93,5 | 7,5-8,5 | 00,01-0,35 | ≤0,5 |
O teor de fósforo em ambas as ligas atua como desoxidante durante o processo de fusão e contribui para melhorar as propriedades mecânicas.
Propriedades mecânicas:
O maior teor de estanho no CuSn8 geralmente resulta em resistência e dureza superiores em comparação ao CuSn6, mas com uma ligeira redução na ductilidade.
| Liga | Resistência à tração (MPa) | Força de rendimento (MPa) | Alongamento (%) | Dureza (HB) |
|---|---|---|---|---|
| CuSn6 | 390-520 | 190-310 | 20-40 | 80-120 |
| CuSn8 | 420-550 | 220-340 | 15-35 | 90-130 |
Essas propriedades podem variar dependendo do tratamento térmico específico e dos métodos de processamento utilizados.
Desempenho em diferentes temperaturas:
Ambas as ligas apresentam bom desempenho à temperatura ambiente e mantêm suas propriedades razoavelmente bem em temperaturas elevadas.
| Liga | Temperatura ambiente. | 100°C | 200°C | 300°C |
|---|---|---|---|---|
| CuSn6 | Excelente | Bom | Justo | Pobre |
| CuSn8 | Excelente | Bom | Bom | Justo |
CuSn8 tende a reter melhor sua resistência em temperaturas mais altas devido ao seu maior teor de estanho.
Aplicações da indústria:
Ambas as ligas encontram aplicações em vários setores, com algumas diferenças baseadas em suas propriedades específicas.
| Indústria | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Marinho | Hélices, componentes de válvulas | Revestimento do casco, tubulação de água do mar |
| Elétrico | Conectores, interruptor | Molas e relés de alto desempenho |
| Automotivo | Buchas, rolamentos | Anéis sincronizadores, arruelas de encosto |
| Processamento Químico | Componentes da bomba | Acessórios resistentes à corrosão |
| Aeroespacial | Fixadores, suportes | Buchas, placas de desgaste |
A maior resistência e resistência à corrosão do CuSn8 o tornam mais adequado para ambientes exigentes, enquanto a melhor ductilidade e usinabilidade do CuSn6 o tornam preferível para componentes de formatos complexos.
Disponibilidade de formato e tamanho:
Ambas as ligas estão disponíveis em várias formas para atender a diferentes processos de fabricação.
| Forma | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Folha | 0.1-10 mm de espessura | 0.1-10 mm de espessura |
| Prato | Espessura de 10-100 mm | Espessura de 10-100 mm |
| Haste | 5-300 mm de diâmetro | 5-300 mm de diâmetro |
| Arame | 0.1-10 mm de diâmetro | 0.1-10 mm de diâmetro |
| Tubo | Vários tamanhos | Vários tamanhos |
Padrões de produção:
Estas ligas são produzidas de acordo com diversos padrões internacionais:
| Padrão | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| ASTM | B103 | B103 |
| DENTRO | CW452K | CW453K |
| ISO | CuSn6 | CuSn8 |
| A PARTIR DE | 2.1020 | 2.1030 |
| ELE | C5191 | C5210 |
Soldagem e união:
Ambas as ligas podem ser soldadas usando vários métodos, incluindo soldagem a arco de gás tungstênio (GTAW), soldagem a arco de gás metálico (GMAW) e soldagem por resistência.
| Método de soldagem | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| GTAW | Excelente | Bom |
| GMAW | Bom | Bom |
| Soldagem por Resistência | Bom | Justo |
CuSn6 geralmente apresenta melhor soldabilidade devido ao seu menor teor de estanho, o que reduz o risco de trincas a quente.
Usinagem e Fabricação:
Ambas as ligas podem ser usinadas e fabricadas usando métodos convencionais, mas existem algumas diferenças em sua usinabilidade.
| Processo | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Girando | Excelente | Bom |
| Fresagem | Bom | Justo |
| Perfuração | Bom | Justo |
| Formação | Excelente | Bom |
A menor dureza e maior ductilidade do CuSn6 geralmente facilitam a usinagem e a conformação em comparação com o CuSn8.
Tratamento térmico:
Ambas as ligas podem ser reforçadas por trabalho a frio e aliviadas por recozimento.
| Tratamento térmico | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Temperatura de recozimento | 500-650°C | 500-650°C |
| Temperatura de alívio do estresse | 250-300°C | 250-300°C |
Resistência à corrosão:
Ambas as ligas oferecem excelente resistência à corrosão, principalmente em ambientes marinhos.
| Ambiente | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Água do mar | Bom | Excelente |
| Atmosfera Industrial | Bom | Muito bom |
| Água fresca | Excelente | Excelente |
O maior teor de estanho do CuSn8 geralmente proporciona resistência superior à corrosão, especialmente em ambientes mais agressivos.
Propriedades Elétricas e Térmicas:
Embora não sejam tão condutivas quanto o cobre puro, ambas as ligas oferecem um bom equilíbrio entre propriedades elétricas e térmicas.
| Propriedade | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Condutividade Elétrica (% IACS) | 14-18 | 12-16 |
| Condutividade Térmica (W/m·K) | 75-85 | 65-75 |
CuSn6 geralmente tem condutividade elétrica e térmica ligeiramente melhor devido ao seu maior teor de cobre.
Considerações de custo:
O custo dessas ligas pode variar de acordo com as condições de mercado e qualidades específicas.
| Fator | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Custo da matéria-prima | Mais baixo | Mais alto |
| Custo de processamento | Mais baixo | Um pouco mais alto |
| Custo total | Mais baixo | Mais alto |
O CuSn8 é normalmente mais caro devido ao seu maior teor de estanho e aos requisitos de processamento um pouco mais complexos.
Conclusão:
CuSn6 e CuSn8 são ligas versáteis de cobre-estanho que oferecem um excelente equilíbrio entre resistência, resistência à corrosão e capacidade de fabricação. Embora compartilhem muitas semelhanças, suas diferenças na composição levam a vantagens distintas em aplicações específicas. O CuSn6, com sua melhor ductilidade e usinabilidade, é frequentemente preferido para componentes que requerem modelagem complexa ou usinagem extensa. Por outro lado, o CuSn8, com sua maior resistência e resistência à corrosão superior, é preferido para aplicações em ambientes mais exigentes ou onde é necessária maior resistência ao desgaste.
A escolha entre essas ligas depende, em última análise, dos requisitos específicos da aplicação, incluindo propriedades mecânicas, ambiente operacional, métodos de fabricação e considerações de custo. Engenheiros e projetistas devem avaliar cuidadosamente esses fatores ao selecionar entre CuSn6 e CuSn8 para garantir desempenho ideal e economia em suas aplicações específicas.