Metais não ferrosos

  • FURB – Universidade Regional de Blumenau

  • Disciplina: Materiais de Construção Civil 2

  • Professor: Ralf Klein

  • Curso: Engenharia Civil

  • Alunos: William Distler de Oliveira

  • Fernanda Mafra

Metais não Ferrosos

  • Resistente à corrosão

  • - Série eletroquímica

  • Platina

  • Ouro

  • Ligas cobre-níquel

  • Bronzes

  • Cobre

  • Aço

  • Ligas de alumínio

  • Zinco

Uma das principais vantagens dos metais ferrosos, quando comparado ao aço, é ter uma maior resistência à corrosão eletrolítica. O alumínio, apesar de ter maior potencial de oxidação, acaba por apresentar um melhor desempenho dada a sua peculiaridade de formação de uma camada protetora de óxidos. O zinco é usado em proteção catódica do aço.

  • Uma das principais vantagens dos metais ferrosos, quando comparado ao aço, é ter uma maior resistência à corrosão eletrolítica. O alumínio, apesar de ter maior potencial de oxidação, acaba por apresentar um melhor desempenho dada a sua peculiaridade de formação de uma camada protetora de óxidos. O zinco é usado em proteção catódica do aço.

  • Apresentam grande facilidade de montagem, devido á elevada maleabilidade, sendo possível sua conformação em chapas e fios. A utilização de telhas de alumínio, fios de cobre e peças de bronze são comuns na construção civil. Nesta industria, estes materiais e ligas são os mais aplicados.

Alumínio

  • Alumínio

  • Tem como matéria-prima a bauxita, mineral com cerca de 60% de óxido de alumínio (Al2O3). Na produção, o óxido de alumínio é separado quimicamente e disposto em cubas onde ocorre a redução ao alumínio por eletrólise. A metalurgia do alumínio é consumidora intensiva de energia elétrica. Suas principais características são: () Baixa massa específica, 2,7 kg/dm3, cerca de 1/3 da do aço. () Boa resistência à corrosão da atmosfera e de vários produtos químicos (na realidade, em contato com o ar é logo formada uma camada superficial de óxido que impede a continuidade da corrosão). () Boa condutividade elétrica e térmica. Estas, conjunta ou isoladamente, dão ao alumínio aplicações diversas como utensílios domésticos, construção civil (perfilados, telhas), construção aeronáutica, etc. Pode ser ligado com vários outros metais tais como cobre, magnésio, manganês, níquel, silício. Pode ser facilmente fundido e, no estado puro, trabalhado a frio como laminação, extrusão, prensagem, para obtenção de tubos, arames, chapas, perfilados, etc. A soldagem é possível com o uso de substâncias que removem a camada de óxido. A facilidade de usinagem depende da composição. No estado puro apresenta mais dificuldades devido à consistência muito macia dos cavacos.

O alumínio e suas ligas são obtidos através de eletrólise da bauxita a uma temperatura de quase 1000°C. Apresenta um coeficiente de dilatação térmica que é o dobro do apresentado pelo aço, o que gera problemas de deformação térmica diferencial entre o alumínio e o concreto ou alvenaria. Por ter um módulo baixo, o acréscimo de tensões provocado por estas deformações não é muito elevado, mas produz um grande nível de deformação no alumínio sendo comuns os empenamentos.

  • O alumínio e suas ligas são obtidos através de eletrólise da bauxita a uma temperatura de quase 1000°C. Apresenta um coeficiente de dilatação térmica que é o dobro do apresentado pelo aço, o que gera problemas de deformação térmica diferencial entre o alumínio e o concreto ou alvenaria. Por ter um módulo baixo, o acréscimo de tensões provocado por estas deformações não é muito elevado, mas produz um grande nível de deformação no alumínio sendo comuns os empenamentos.

  • Tem a grande vantagem de ser bem menos denso que o aço, o que faz com que as estruturas de alumínio sejam mais leves, mesmo consumindo um volume maior de material ( como é o casa dos quadros de bicicletas ).

  • Umas de suas principais limitações é o ponto baixo de fusão. Quando dá ocorrências de incêndios, onde a temperatura pode chegar próximo dos 1000°C, é comum haver completa fusão das esquadrias de alumínio.

O processo de corrosão leva a formação de pátina, uma fina camada de óxidos de baixa permeabilidade e muito aderente à superfície do alumínio que impede a continuidade da corrosão do material. Trata-se de uma proteção auto-renovável: quando se risca ou se remove a pátina, o alumínio forma rapidamente outra camada no lugar. A anodização é uma eletrólise em meio ácido, que produz uma pátina de maior espessura e densidade e pigmentação controladas. Um problema neste caso é que, removida a camada pigmentada a cor cinza original do alumínio reaparece. Outro problema do alumínio é a sua despassivação em meio alcalino e a corrosão eletrolítica gerada pela pilha formada quando do seu contato com o aço ou o cobre por exemplo.

  • O processo de corrosão leva a formação de pátina, uma fina camada de óxidos de baixa permeabilidade e muito aderente à superfície do alumínio que impede a continuidade da corrosão do material. Trata-se de uma proteção auto-renovável: quando se risca ou se remove a pátina, o alumínio forma rapidamente outra camada no lugar. A anodização é uma eletrólise em meio ácido, que produz uma pátina de maior espessura e densidade e pigmentação controladas. Um problema neste caso é que, removida a camada pigmentada a cor cinza original do alumínio reaparece. Outro problema do alumínio é a sua despassivação em meio alcalino e a corrosão eletrolítica gerada pela pilha formada quando do seu contato com o aço ou o cobre por exemplo.

  • Outra grande limitação do alumínio é sua baixa resistência mecânica e módulo de elasticidade, o que o torna muito flexível. Com o tratamento mecânico a resistência mecânica pode ser dobrada. Outra forma de aumentar a resistência mecânica é a formação de ligas de alumínio. Uma desvantagem das ligas é a redução da resistência a corrosão e a ductilidade, que são elevadas no caso do alumínio puro. A liga de alumínio com 0,12% de cobre apresenta uma deformação plástica específica de 35%, enquanto a liga com 7% de silício só apresenta 4%.

Cobre

Cobre  

  • Cobre  

  • Principais matérias-primas são o sulfeto de cobre e ferro (CuFeS2) e o sulfeto de cobre (Cu2S). O enxofre é removido por calcinação e o cobre obtido é transformado em cobre metalúrgico por meio de fornos ou cobre eletrolítico por eletrólise. Principais propriedades: () Alta condutividade térmica. () Boa resistência contra corrosão atmosférica e de ácidos. () Alta condutividade elétrica, inferior apenas à da prata. Esta última faz do cobre o material padrão dos condutores elétricos. Muito usado também em tubulações especiais dada a resistência à corrosão e facilidade de soldagem. A massa específica, cerca de 8,96 kg/dm3 é superior à do aço. Pode ser deformado a frio para a produção de tubos, fios, chapas mas a usinagem é um tanto problemática por ser muito maleável.

O cobre também é obtido por eletrólise sendo, pelo seu baixo potencial de oxidação, facilmente encontrado em estado metálico na natureza. Possui uma estrutura cúbica de face centrada e uma massa específica e ponto de fusão maiores que a do alumínio. A resistência mecânica e o módulo de elasticidade são também bem maiores. É porem mais caro.

  • O cobre também é obtido por eletrólise sendo, pelo seu baixo potencial de oxidação, facilmente encontrado em estado metálico na natureza. Possui uma estrutura cúbica de face centrada e uma massa específica e ponto de fusão maiores que a do alumínio. A resistência mecânica e o módulo de elasticidade são também bem maiores. É porem mais caro.

  • Como o cobre possui uma baixa resistividade elétrica é universalmente utilizado na fabricação de condutores elétricos, outra grande aplicação que vem perdendo terreno para o PVC, é o de tubos para água quente.

  • O cobre também é muito empregado na forma de ligas

As ligas são feitas para melhorar algumas propriedades do cobre. Infelizmente, pioram sempre sua condutibilidade elétrica.

  • As ligas são feitas para melhorar algumas propriedades do cobre. Infelizmente, pioram sempre sua condutibilidade elétrica.

  • Algumas ligas de cobre são conhecidas pela humanidade como a da segunda idade metálica: o bronze, Descobriu-se, na época, que espadas de bronze causavam um estrago muito maior no inimigo e não entortavam, o que era muitíssimo útil. Hoje o bronze é empregado nos sistemas de instalações hidráulicas principalmente quando estas estão aparentes, devido aos efeitos estéticos atingidos com este material que possui uma grande variedade de cores.

  • Uma das principais ligas de cobre é o latão ( liga de cobre e zinco ) que é muito utilizado em fechaduras e demais ferragens destinadas a construção civil. A proporção utilizada de cobre e zinco irá definir o comportamento mais ou menos duro e resistente do material. Quanto maior for a quantidade de zinco maior será a resistência mecânica e a dureza do latão, o que é particularmente interessante para o caso das ferragens e fechaduras onde a resistência a abrasão e desgaste é fundamental .

Histórico

  • Histórico do elemento

  • Conhecido desde os tempos remotos. Foi um dos primeiros metais a ser utilizado pelo homem. Assim, a Idade da Pedra foi seguida pela Idade do Bronze, numa liga de cobre e estanho, que passou a substituir a pedra para muitos fins.

  • Origem do nome

  • Do latim cuprum, nome relacionado com a ilha de Cyprium (ilha de Chipre).

Propriedades

  • Propriedades do Elemento:

  • Nome: Cobre

  • Número Atômico: 29

  • Símbolo Químico: Cu

Propriedades

Obtenção

Aplicação

Ligas

Zinco

Zinco

  • Baixo ponto de fusão, baixa resistência mecânica, boa resistência à corrosão atmosférica, facilidade de trabalho a frio são suas principais propriedades. Usado em coberturas para telhados, como revestimento anticorrosivo (galvanização), como componente de várias ligas, etc.

Chumbo

  • Canalizações de esgoto

  • Tintas

  • - risco à saúde

Chumbo

  • Tem como principais propriedades: () Elevada massa específica (cerca de 11,34 g/dm3). () Baixo ponto de fusão (327 °C) e baixa dureza. () Alta resistência à corrosão de diversos meios. O chumbo tem aplicações específicas importantes como proteção contra radiações, revestimentos anticorrosivos, componente de ligas para soldas e metais antifricção, placas para baterias, etc.

Titânio

    • Apresenta uma elevada resistência mecânica, comparável à do aço mas com massa específica bastante inferior (4,5 kg/dm3). A resistência à corrosão é igualmente alta. A principal desvantagem é o alto custo e, portanto, é usado apenas onde é insubstituível (construção aeroespacial, próteses cirúrgicas e outros).

História

Matéria Prima

Obtenção

Aplicações

Ação Biológica

Propriedades

Ligas

Zircônio

História

Matéria Prima

Propriedades

Aplicação

Bibliografia

Comentários