Metais não ferrosos Prof. Dr. Julio Cesar Sabadini de Souza

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1 Ligas não ferrosas Metais não ferrosos Prof. Dr. Julio Cesar Sabadini de Souza Dentre as mais importantes na construção civil estão incluídas as ligas de Alumínio Cobre Zinco Alumínio É o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre Bauxita minério bruto do qual é obtido o alumínio disponibilidade praticamente inesgotável Produção do alumínio Mineração: extração da bauxita Produção da alumina (óxido de alumínio) Redução eletrolítica Transformação plástica Produção da alumina Dissolução da alumina em soda cáustica Filtração da alumina para separar o material sólido O filtrado é concentrado para a cristalização da alumina Os cristais são secos e calcinados para eliminar a água O pó branco de alumina pura é enviado à redução Redução eletrolítica Extração do alumínio por redução da alumina em cubas eletrolíticas A cuba eletrolítica Composta de um anodo de carbono Um catodo (alumínio fundido e blocos de carbono) Eletrólito (ou banho) de criolita (Na 3 AlF 6 - hexafluoraluminato de sódio) fundida onde é dissolvida a alumina A reação total, decorrente da passagem da corrente elétrica, que ocorre no forno, consiste na redução da alumina, liberando o alumínio que é depositado no catodo, e na oxidação do carbono do anodo devido ao oxigênio liberado no processo Produção do alumínio 5 toneladas de bauxita produzem 2 toneladas de alumina 2 toneladas de alumina produzem 1 tonelada de alumínio pelo processo de redução 1

2 Redução eletrolítica O alumínio sai das cubas a aproximadamente 850ºC Transportado para a fundição Ajustes da sua composição química Transformação plástica fundição Onde se obtém as diferentes ligas de alumínio Alumínio primário a aproximadamente 800oC Recebe outros elementos para a formação das ligas São produzidos Lingotes Tarugos Placas Fabricação de produtos laminados, extrudados e cabos Vergalhões Chapas Transformação plástica Lingote: para a fabricação de outros produtos por meio de fundição Vergalhão: fabricação de fios e cabos elétricos Transformação plástica Tarugo: barra de alumínio cilíndrica para extrusão Placas: para fabricação de produtos laminados Lingotes Vergalhão Tarugo Placa Tipos, características e aplicações Propriedades Densidade: ~ 2,7g/cm3 para o metal puro (aço carbono: 7,9g/cm3) Alta condutividade elétrica (cerca de 62% da do cobre) e térmica Resistência à corrosão Devido à estabilidade do seu principal óxido (Al2O3) que se forma na superfície do metal, o que se torna um mecanismo de barreira Ductilidade Capacidade de conformação mecânica Por laminação, extrusão, estampagem, etc. 2

3 Propriedades Baixa temperatura de fusão do metal puro (660 o C) restringe a temperatura máxima na qual pode ser usado facilita fundição e moldagem Baixa resistência mecânica quando puro pode ser melhorada por conformação mecânica a frio e adição de elementos de liga (associada ou não a tratamentos térmicos) O módulo de elasticidade: ~ MPa para o metal puro Aplicações Esquadrias (portas e janelas) Forros, divisórias, acessórios para banheiros Estruturas pré-fabricadas e elementos decorativos de acabamento (extrudados) Telhas e elementos de fachada Transmissão de energia elétrica e ponteiras de para-raios Revestimentos impermeabilizantes Ferragens de esquadrias Cantoneiras e tiras Componente de tintas Cobre e suas ligas Características do metal puro Ponto de fusão: 1085 C Massa específica: 8,93g/cm 3 Módulo de elasticidade: ~ MPa Elevadas condutividades térmica e elétrica Resistência à corrosão Ductilidade e facilidade de conformação mecânica a frio Resistência mecânica mediana As propriedades mecânicas e a resistência à corrosão podem ser melhoradas por elementos de liga Cobre e suas ligas Aplicações Fios e cabos para energia elétrica Ligas de cobre: latão e bronze Fabricação de tubulações e conexões para água quente, água fria e gás Componentes de sistemas de combate a incêndio (hidrantes, sprinklers) Componentes de sistemas de aquecimento (solar, a gás e elétrico) Componentes de esquadrias (fechos, puxadores, fechaduras, dobradiças, etc.) Componentes e de metais sanitários (válvulas, torneiras e acessórios) Telhas Calhas Zinco e suas ligas Zinco e suas ligas Características Ponto de fusão: 420 C Massa específica: 7,14g/cm3 Módulo de elasticidade: ~ MPa Condutividade térmica razoável Pequena dureza, boa maleabilidade e facilidade de moldagem. Elevada ductilidade: pode ser conformado mecanicamente (laminado ou extrudado) acima de 100 o C Características Resistência à corrosão quando exposto ao ambiente atmosférico Formação de películas estáveis de óxidos, o revestimento adquire a propriedade de proteção contra corrosão Proteção catódica da superfície do aço, quando ocorre descontinuidade do revestimento, pois é mais eletronegativo que o aço Utilização na proteção contra corrosão de peças de aço e ferro fundido Galvanização a quente Galvanização eletrolítica Entretanto, reativo com ácidos (como clorídrico e sulfúrico) 3

4 Zinco e suas ligas aplicações Ligas ZAMAC: liga de Zinco, Alumínio, Magnésio e Cobre Utilizada em fundição sob pressão Latão: cobre + zinco Galvanização de peças de aço carbono Chapas, arames, telas, tubos, pregos, parafusos, rebites Telhas, calhas, rufos, condutores de águas pluviais e eletrocalhas As ligas à base de zinco são utilizadas em Componentes fundidos de ferragens para esquadrias Pigmento em tintas (zinco na forma de óxido) Fios e cabos elétricos Na transmissão de energia elétrica são usados fios e cabos de alumínio e cobre Linhas aéreas de transmissão (de média e alta tensão) Alumínio devido à menor massa específica Instalações elétricas internas domiciliares (de baixa tensão) Cobre devido à maior flexibilidade A NBR 5410 não indica o uso de alumínio em instalações residenciais Esquadrias de alumínio Esquadrias de alumínio Grande durabilidade devido à resistência à corrosão Pode ser melhorada pela anodização e pintura Componentes podem ser submetidos a tratamentos superficiais Anodização e pintura Melhoria da estética e da resistência à corrosão Extrusão Anodização Pintura eletrostática O que é Tratamento superficial por processo eletrolítico: revestir o material com uma película de óxido Pode-se obter várias cores Resultado Maior resistência às ações ambientais, a raios UV e a riscos, além de um aspecto mais agradável e acabamento uniforme O que é Revestimento com uma película de polímero termo-endurecível colorido (pó de poliéster) que pode ter várias cores: branco, verde, cinza e castanho É feito um pré-tratamento da superfície (desengraxe, desoxidação, lavagem e secagem) A aplicação da tinta eletrostática (líquida ou em pó) é feita por meio de pistolas especiais em cabines de pintura 4

5 Pintura eletrostática Questões No processo de pintura eletrostática, é gerada uma elevada diferença de potencial (cerca de Volts) entre as partículas pulverizadas da tinta e o objeto a ser pintado As partículas são atraídas pela superfície, produzindo uma cobertura uniforme, sem falhas e com economia de tinta O processo termina com a polimerização (cura ou secagem) das tintas utilizadas Explique as etapas de produção do alumínio. Cite as principais aplicações do alumínio, cobre e zinco, associando as mesmas com as características de cada metal. Quais os metais usualmente utilizados para transmissão de energia elétrica? Como são produzidas as esquadrias de alumínio e como podemos proteger este material da corrosão? 5