Alumínio 1090: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

O alumínio 1090 pertence à série 1xxx de ligas de alumínio forjado, representando o extremo comercialmente puro do espectro com teor nominal de alumínio de 99,90% em massa. A série 1xxx é caracterizada por adições mínimas de ligas e é principalmente ligada apenas com elementos traços que permanecem dentro de limites rigorosos de impurezas para preservar o desempenho elétrico, térmico e à corrosão.

Os principais elementos de liga no 1090 são essencialmente impurezas: silício, ferro, cobre, manganês, magnésio, zinco, cromo e titânio aparecem apenas em quantidades traço e influenciam coletivamente as características mecânicas. A resistência no 1090 deriva quase totalmente do encruamento (deformação plástica) ao invés de tratamento térmico, pois a liga não é tratável termicamente; laminação a frio e recozimento controlado são as principais ferramentas para controle das propriedades.

Características chave do 1090 são alta condutividade elétrica e térmica, excelente resistência à corrosão em muitos ambientes atmosféricos e moderadamente corrosivos, e superior conformabilidade em tratamentos recozidos. Sua soldabilidade é muito boa para métodos comuns de fusão e resistência, e sua resistência mecânica é baixa comparada às séries ligadas, mas suficiente para aplicações em chapas e folhas onde pureza e condutividade predominam.

Indústrias que comumente especificam o 1090 incluem transmissão elétrica e barramentos, equipamentos para processamento químico, superfícies refletoras e iluminação, materiais para folhas e capacitores, e painéis arquitetônicos ou decorativos. Engenheiros escolhem o 1090 quando condutividade máxima, acabamento superficial limpo ou alta conformabilidade são requisitos principais e quando o projetista aceita resistência estrutural inferior em troca dessas propriedades.

Variantes de Temple

Temple	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta (30–45%)	Excelente	Excelente	Estado totalmente recozido para máxima ductilidade
H12	Baixa–Média	Moderado (15–30%)	Muito Boa	Muito Boa	Levemente encruado, temple moderado para peças conformadas
H14	Média	Moderado–Baixo (8–20%)	Boa	Muito Boa	Temple meio-duro comum para chapas que necessitam rigidez
H16	Médio–Alto	Baixo (5–12%)	Razoável	Muito Boa	Mais encruamento para maior resistência e elasticidade (springback)
H18	Alta	Baixo (2–8%)	Limitada	Muito Boa	Temple duro, usado onde conformabilidade não é crítica
H24	Média	Moderado (10–25%)	Boa	Muito Boa	Encruado mais recozimento parcial para equilíbrio entre ductilidade e resistência

O temple tem efeito direto e previsível no desempenho do 1090 porque as propriedades são derivadas do trabalho a frio em vez de endurecimento por precipitação. Passar de O para H18 aumenta o limite de escoamento e a resistência à tração à custa de alongamento e conformabilidade, de modo que a seleção geralmente equilibra elasticidade, complexidade de conformação e metas finais de resistência.

Como a liga não responde a ciclos de solução e envelhecimento, a escolha do temple foca no grau de trabalho a frio e qualquer recozimento intermediário. Projetistas controlam a conformação e geometria final especificando um temple H adequado ou um estado recozido O para dobras complexas e repuxo profundo.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,10 (típico)	Silício mantido baixo para preservar ductilidade e condutividade
Fe	≤ 0,40 (típico)	Ferro é a principal impureza; aumenta moderadamente a resistência, mas reduz condutividade e ductilidade
Mn	≤ 0,05	Muito baixo para minimizar a formação de segunda fase
Mg	≤ 0,03	Mínimo para evitar endurecimento não intencional e perda de condutividade
Cu	≤ 0,05	Cobre minimizado para preservar resistência à corrosão e condutividade
Zn	≤ 0,03	Zinco limitado para evitar intermetálicos e tendência à corrosão sob tensão
Cr	≤ 0,05	Concentrações traço usadas para controle da estrutura de grãos em alguns processos
Ti	≤ 0,03	Pequenas adições podem ser usadas para refinamento de grão durante fundição/extrusão
Outros (cada)	≤ 0,05; total outros ≤ 0,15	Impurezas traço controladas para manter classificação de pureza comercial

A assinatura química do 1090 é definida por manter os elementos de liga em níveis traço para que o metal se comporte como alumínio puro. Ferro e silício traço têm maior influência: ferro forma intermetálicos que elevam levemente a resistência, mas podem reduzir ductilidade e condutividade, enquanto silício afeta a fundibilidade e comportamento da solidificação se presente. Controlar os elementos traço é essencial para preservar as propriedades de transporte elétrico e térmico da liga garantindo integridade mecânica aceitável.

Propriedades Mecânicas

Em carregamento à tração, o 1090 apresenta resistência máxima à tração e limite de escoamento relativamente baixos no estado totalmente recozido, com alto alongamento total que possibilita operações de conformação profunda e repuxo. À medida que o material é trabalhado a frio nos tempers H, as resistências à tração e escoamento aumentam substancialmente, mas ductilidade e alongamento caem proporcionalmente, produzindo maior elasticidade (springback) e reduzida dobrabilidade.

A dureza está correlacionada ao trabalho a frio; o 1090 recozido apresenta valores baixos característicos do alumínio puro, enquanto tempers H18 ou semelhantes registram durezas apreciavelmente maiores adequadas para aplicações que necessitam resistência ao desgaste ou rigidez. A resistência à fadiga do 1090 é modesta e depende fortemente da qualidade superficial e do temple; seções polidas e de alta condutividade apresentarão desempenho melhor que superfícies ásperas e encruadas, mas permanecerão abaixo daqueles das séries de alumínio ligadas usadas para componentes estruturais críticos para fadiga.

A espessura influencia a resposta mecânica: folhas muito finas (micrômetros a décimos de milímetro) mostrarão resistência aparente maior devido ao encruamento durante a laminação e efeitos de fabricação, enquanto chapas de calibre pesado serão mais próximas das propriedades em massa recozida, salvo se forem explicitamente trabalhadas a frio. Defeitos superficiais e tensões residuais originadas da conformação afetam fortemente o desempenho à tração e fadiga nesta liga.

Propriedade	O/Recozido	Temple Chave (ex.: H14/H18)	Observações
Resistência à Tração	~60–110 MPa (faixa típica)	~100–160 MPa (dependendo da encruagem)	Valores dependem de espessura e nível exato de trabalho a frio
Limite de Escoamento	~20–60 MPa	~70–130 MPa	O limite aumenta significativamente com tempers H
Alongamento	~30–45%	~2–20%	Alto no O, reduzido pelo encruamento
Dureza	~20–35 HV	~30–60 HV	Dureza cresce com o grau de trabalho a frio

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,71 g/cm³	Típico para alumínio; útil para cálculos de massa e rigidez
Faixa de Fusão	~660 °C (ponto de fusão)	Ponto de fusão do alumínio puro; traços de liga alteram ligeiramente o comportamento da solidificação
Condutividade Térmica	~220–235 W/m·K	Muito alta; entre as melhores para ligas comerciais de alumínio
Condutividade Elétrica	~55–65% IACS	Alta condutividade torna o 1090 adequado para barramentos e condutores
Calor Específico	~0,90 J/g·K (900 J/kg·K)	Boa capacidade de armazenamento térmico para projetos térmicos
Dilatação Térmica	~23–24 µm/m·K	Expansão linear típica para alumínio à temperatura ambiente

As propriedades físicas do 1090 o tornam atraente quando dissipação de calor ou condução elétrica são motores principais do projeto. Condutividades térmica e elétrica são suprimidas apenas levemente pelas impurezas traço permitidas na especificação, de modo que o 1090 se comporta similarmente ao alumínio puro na maioria das aplicações de gerenciamento térmico.

A combinação de baixa densidade e boas propriedades térmicas proporciona excelente condutividade térmica específica e rigidez específica para projetos térmicos leves. Projetistas devem considerar a relativamente alta dilatação térmica do alumínio ao unir materiais diferentes ou quando controle dimensional rigoroso sobre ciclos térmicos for requerido.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento Mecânico	Tempos Comuns	Observações
Chapa	0,2–6,0 mm	Sensível ao trabalho a frio; a bitola rolada influencia a resistência	O, H14, H16	Amplamente usada para revestimentos, refletores e acabamentos decorativos
Placa	>6,0 mm	Geralmente fornecida recozida ou com leve trabalho a frio	O, H12	Placas espessas usadas onde condutividade e resistência à corrosão são necessárias
Extrusão	Perfis de até vários metros	Limitada pelo baixo teor de liga; encruamento durante a extrusão	O, H12	Comum para seções simples; controle do grão via tratamento térmico
Tubo	Soldado e sem costura, vários diâmetros	Propriedades mecânicas influenciadas pela conformação e soldagem	O, H14	Tubulação para estruturas leves, capacitores, componentes HVAC
Barra / Vareta	Diâmetro 2–50 mm	Estirada a frio para maior resistência	O, H14, H18	Usada para condutores, fixadores e peças usinadas

As diferenças no processamento entre as formas são determinadas pela resposta da liga ao trabalho a frio e ao recozimento. A laminação de chapas e folhas produz alta ductilidade na condição recozida e resistência elevada por redução a frio controlada, enquanto extrusões e perfis extrudados podem exigir ciclos térmicos especiais para controlar o crescimento do grão e a qualidade superficial.

As aplicações para cada forma de produto seguem a economia de fabricação e as necessidades mecânicas: folhas finas e lâminas exploram alta condutividade e conformabilidade, enquanto placas mais grossas ou extrusões usam a resistência à corrosão da liga onde as cargas estruturais são moderadas. Estratégias de soldagem, brasagem e conformação variam conforme a forma e o estado de têmpera para evitar trincas ou perda excessiva de propriedades.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	1090	USA	Designação ASTM/AA para alumínio comercialmente puro com 99,90% nominal de Al
EN AW	1090	Europa	Designação europeia que frequentemente corresponde aos mesmos limites químicos; verificar variantes da norma EN
JIS	A1090	Japão	Grau japonês com objetivos de pureza semelhantes; podem haver pequenas diferenças nas tolerâncias
GB/T	Al99.9	China	Equivalentes chineses referenciam graus com nominal 99,9% de pureza de Al nas normas

Diferenças sutis entre as especificações regionais surgem nos limites permissíveis de impurezas, exigências de condição superficial e métodos de amostragem das propriedades mecânicas. Engenheiros devem verificar a norma aplicável para contratos, pois as concentrações permitidas de ferro e silício, bem como o controle de elementos menores, podem variar e influenciar as expectativas de condutividade e conformabilidade. Para componentes críticos elétricos ou térmicos, solicite certificados de origem vinculados à norma precisa e considere testes de pré-qualificação para peças de alta confiabilidade.

Resistência à Corrosão

O 1090 apresenta excelente resistência à corrosão atmosférica devido à rápida formação de uma película estável e protetora de óxido de alumínio. Em atmosferas rurais e urbanas a liga tem desempenho muito bom, e aumentos menores no teor de impurezas normalmente não comprometem a estabilidade superficial a longo prazo, salvo na presença de poluentes agressivos.

Em ambientes marinhos, o 1090 tem boa resistência à corrosão geral, mas é suscetível a ataques localizados em condições de estagnação com presença de cloretos ou sob acoplamento eletrolítico. Quando usado em água do mar ou zonas de respingo, medidas de projeto como enxágue, revestimentos ou isolamento de metais diferentes são comumente aplicadas para minimizar a corrosão por pite e frestas.

Trincas por corrosão sob tensão são incomuns no 1090 devido à sua baixa resistência e ausência de precipitados susceptíveis; contudo, fragilização por hidrogênio e mecanismos SCC ligados a ligas de alumínio de alta resistência não são preocupação primária. Interações galvânicas são importantes: 1090 atua anódico em relação a muitos aços inoxidáveis e ligas de cobre, portanto isolação ou uso de ânodos sacrificiais deve ser considerado em conjuntos metálicos mistos.

Comparado com séries mais fortemente ligadas, a família 1xxx, incluindo o 1090, proporciona resistência geral à corrosão superior, mas não oferece a resistência aprimorada à corrosão localizada encontrada em algumas ligas otimizadas; a seleção deve ser orientada pelo ambiente específico de serviço e estratégia de união.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 1090 solda-se facilmente com processos comuns de fusão (TIG, MIG) e soldagem por resistência, mostrando baixa suscetibilidade a trincas a quente devido à sua pureza. O uso de materiais de adição com liga correspondente ou ligeiramente superior às vezes é recomendado para melhorar o balanço mecânico e reduzir porosidade; fios ER4043 ou ER4047 são escolhas comuns conforme a geometria da junta e requisitos do serviço.

As zonas afetadas pelo calor na soldagem do 1090 não apresentam amolecimento por precipitados, mas podem sofrer crescimento de grão e alterações locais nas propriedades; parâmetros de soldagem devem minimizar a entrada térmica em seções finas para reduzir distorção. Pré-limpeza e controle do fluxo são importantes para evitar incorporação de hidrogênio e porosidade, especialmente em aplicações que exigem alta condutividade elétrica.

Usinabilidade

A usinagem do 1090 comporta-se similarmente ao alumínio puro: é relativamente fácil de usinar, mas tende a produzir cavacos adesivos em altas velocidades de avanço se a ferramentaria não estiver otimizada. Ferramentas recomendadas incluem metal duro afiado ou aço rápido com canais polidos; velocidades maiores de corte e pequeníssimas profundidades de corte proporcionam bom acabamento superficial, porém aumentam o calor da ferramenta, podendo causar aresta construída.

Como o 1090 é macio, evacuação dos cavacos e geometria da ferramenta são críticas para evitar entupimentos e marcas; o uso de líquido refrigerante e ângulos positivos de corte melhora o desempenho. Índices de usinabilidade são moderados comparados com ligas de fácil usinagem; alguns fabricantes adicionam elementos mínimos para melhorar a usinabilidade, mas tais alterações reduzem a condutividade.

Conformabilidade

A conformabilidade do 1090 na condição O é excelente: a liga suporta deep drawing, estampagem complexa e conformação estirada sem trincamento. Raios mínimos de dobra são pequenos em material recozido e aumentam com a têmpera; para dobras críticas, estados O ou H12 são preferidos para controlar retorno elástico e minimizar fraturas.

A resposta ao trabalho a frio é previsível: reduções controladas proporcionam aumentos desejados na resistência à tração, e recozimentos intermediários podem restaurar a ductilidade para conformações em múltiplas etapas. Para operações severas, conformação a quente pode ser utilizada para reduzir a tensão de escoamento e retardar o estreitamento mantendo a qualidade superficial.

Comportamento ao Tratamento Térmico

O 1090 é uma liga não tratável termicamente; ciclos clássicos de solubilização e envelhecimento são ineficazes pois a liga não possui teor suficiente para formar precipitados de endurecimento. Portanto, o controle das propriedades baseia-se no encruamento por deformação plástica e recuperação/recristalização via recozimento.

Recozimentos típicos para o 1090 utilizam temperaturas na faixa de ~300–415 °C para alcançar recristalização e amolecimento completo, com tempos de permanência ajustados conforme a espessura e tamanho da seção. Recozimentos parciais (ex.: processos tipo H24) permitem equilíbrio controlado entre ductilidade e resistência residual para têmperas intermediárias, enquanto recozimento total (O) restabelece a máxima conformabilidade.

Engenheiros não devem tentar aumentar resistências por envelhecimento térmico; em vez disso, programas de trabalho a frio, recozimentos intermediários para alívio de tensões ou alterações de projeto são alavancas adequadas para a obtenção das propriedades mecânicas requeridas. Tratamentos pós-formação podem ser usados para reduzir retorno elástico e minimizar tensões residuais.

Desempenho em Alta Temperatura

O 1090 perde rigidez e resistência de forma progressiva com o aumento da temperatura; acima de ~100–150 °C a resistência mecânica diminui de forma perceptível, e o creep em temperatura elevada torna-se relevante para cargas sustentadas. A liga não é geralmente recomendada para serviço estrutural em temperaturas superiores a aproximadamente 150 °C por longos períodos.

A resistência à oxidação em temperaturas elevadas é boa pois o alumínio forma rapidamente óxido protetor; contudo, ocorre escamação superficial ou alterações de cor em altas temperaturas que podem afetar a aparência ou resistência de contato. A estabilidade térmica das propriedades mecânicas é limitada, pois a liga carece de mecanismos de endurecimento por precipitação; consequentemente, recuperação de dureza por envelhecimento em alta temperatura não se aplica.

As zonas afetadas pelo calor da soldagem em temperaturas elevadas apresentam pouca degradação ligada à precipitação, mas crescimento de grão e amolecimento por exposição prolongada devem ser considerados no projeto. Em ambientes térmicos cíclicos, dilatações diferenciais e fadiga térmica são fatores críticos devido à alta expansão térmica do 1090, que pode induzir tensões em estruturas restritas.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o 1090 É Utilizado
Elétrica	Barras coletoras, condutores, folhas para capacitores	Alta condutividade elétrica e conformabilidade
Marinha & Química	Revestimentos de tanques, dutos, forros	Resistência à corrosão e facilidade de fabricação
Iluminação & Reflexão	Refletores, componentes de lâmpadas	Alta refletividade e bom acabamento superficial
Eletrônica & Térmica	Dispositivos dissipadores de calor, espalhadores térmicos	Alta condutividade térmica e baixa densidade
Arquitetônica	Painéis decorativos, fachadas	Conformabilidade, capacidade de acabamento e resistência à corrosão

O 1090 encontra aplicação de nicho sempre que alta pureza, condutividade ou qualidade superficial se sobrepõem à necessidade de alta resistência estrutural. Sua baixa densidade e facilidade de conformação o tornam custo-efetivo para aplicações em chapas finas e para componentes onde soldagem e brasagem são comuns.

Considerações para Seleção

Para aplicações que priorizam condução elétrica ou térmica com boa conformabilidade, o 1090 é escolhido em detrimento do 1100 comercialmente puro porque o 1090 possui um teor nominal de alumínio mais elevado e, portanto, uma condutividade e aparência superficial ligeiramente melhores, mantendo ainda uma conformabilidade aceitável. A desvantagem é que os incrementos de resistência são limitados em comparação com ligas intencionalmente aditivadas.

Comparado com ligas comuns encruadas como 3003 ou 5052, o 1090 oferece desempenho superior em condutividade elétrica e térmica, além de comportamento geralmente melhor frente à corrosão em muitos ambientes, mas apresenta menor resistência e menor resistência a certos tipos de desgaste mecânico. Escolha o 1090 quando condutividade e acabamento forem mais importantes que a capacidade estrutural de carga.

Comparado com ligas endurecíveis por tratamento térmico como 6061 ou 6063, o 1090 nunca atingirá as resistências máximas alcançadas por ligas endurecidas por precipitação, mas superará estas em condutividade e conformabilidade e frequentemente terá menor custo. Use o 1090 quando material leve, condutivo e altamente conformável for mais importante que a máxima resistência estrutural.

Resumo Final

O alumínio 1090 permanece uma escolha de engenharia relevante onde alta condutividade elétrica e térmica, excelente conformabilidade e superior resistência à corrosão a custo mínimo são prioritários. Sua resposta previsível ao trabalho a frio e ampla compatibilidade com processos comuns de fabricação fazem dele um material confiável para componentes em aplicações elétricas, térmicas, decorativas e químicas.