Trabalho Ligas Não-ferrosas

UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANCURSO DE ENGENHARIA MECNICA

JEAN LEONEL CARLESSORUAN CARLOS SUSINWINISSIUS MACHADOJEANCARLO PELINSON

LIGAS NO FERROSAS

PATO BRANCO2012JEAN LEONEL CARLESSORUAN CARLOS SUSINWINISSIUS MACHADOJEANCARLO PELINSON

LIGAS NO FERROSAS

Trabalho apresentado disciplina de Cincia dos Materiais, do curso de Engenharia Mecnica da Universidade Tecnolgica Federal do Paran UTFPR, campus Pato Branco, como requisito parcial para a obteno da nota final na disciplina. Professor: Ms. Valdir Celestino da Silva

PATO BRANCO2012RESUMO

Neste trabalho temos como principal objetivo tratar dos aspectos envolvidos no que diz respeito a ligas no ferrosas, como existem muitas ligas deste gnero, foi ento escolhido cinco elementos, e a partir destes discorrer sobre suas principais caractersticas. Tais elementos so: alumnio, cobre, chumbo, estanho e zinco. A razo por optarmos por eles, que tanto suas ligas como eles na forma pura, so de extrema importncia para a indstria, e para vrios outros aspectos da economia, tornando-os continuamente presentes em nosso dia-a-dia. Tratamos tambm da maneira como encontrado, dos processos de transformao aos quais so submetidos, e de suas respectivas aplicaes. Dos cinco elementos, cada um tem as suas peculiaridades, desde a sua forma como encontrado na natureza, em minrios, misturados a outros elementos, os processos industriais de transformao aplicados aos mesmos para no fim obter os lingotes com a pureza esperada, e suas aplicaes, as quais ganham maior importncia, pois aqui que esses elementos enfim so introduzidos em nossas vidas, podendo ter participao irrelevante ou sendo parte essencial de sistemas que garantem segurana e comodidade ao ser humano. Citaremos tambm as principais variaes de ligas que podem ser obtidos com tais elementos, quando tratadas de maneira correta, a fim de buscar aperfeioar certas propriedades singulares de algum elemento, as quais no so encontradas em elementos puros, ou os elementos puros que as contm, so realmente custosos, e assim inviabilizam a sua produo. Essas caractersticas so enormemente alteradas com uma pequena quantidade de impureza substitucional e conforme a porcentagem de impureza, mudam as caractersticas originais.

Palavraschave: LIGAS. METAL. ALUMNIO. COBRE. CHUMBO.ESTANHO. ZINCOLISTA DE FIGURASFIGURA 01 MIMRIO DE BAUXITA9FIGURA 02 .PEAS/UTENSLIOS DE ALUMNIO10FIGURA 03 MINRIO DE BORNITA14FIGURA 04 PRINCIPAIS LIGAS DO COBRE16FIGURA 05 MINRIO DE CASSITERITA19FIGURA 06 CUBO DE ESTANHO 20FIGURA 07 FIOS INDUSTRIALIZADOS DE LATO24FIGURA 08 MINRIO DE GALENA26FIGURA 09 SOLDAS DE CHUMBO28

LISTA DE TABELASTABELA 01 CARACTERSTICAS QUMICAS E FSICAS DO ALUMNIO8TABELA 02 CARACTERSTICAS QUMICAS E FSICAS DO COBRE13TABELA 03 CARACTERSTICAS QUMICAS E FSICAS DO ESTANHO18TABELA 04 CARACTERSTICAS QUMICAS E FSICAS DO ZINCO22TABELA 05 CARACTERSTICAS QUMICAS E FSICAS DO CHUMBO25

SUMRIO

1.0 INTRODUO................................................................................................72.0 DESENVOLVIMENTO...................................................................................82.1 ALUMNIO ................................................................................................82.1.1 OBTENO92.1.2 APLICAES102.2 COBRE.......................................................................................................132.2.1 OBTENO142.2.2 APLICAES..............152.3 ESTANHO......................................................................................................182.3.1 OBTENO192.3.2 APLICAES202.4 ZINCO .....................................................................................................222.4.1 OBTENO222.4.2 APLICAES232.5 CHUMBO.......................................................................................................252.5.1 OBTENO262.5.2 APLICAES273.0 CONCLUSO.....................................................................................294.0 REFERNCIAS......................................................................................30

1.0 INTRODUO

Os metais, embora no percebemos, esto presentes de forma abundante em nosso dia-a-dia, e no pensemos que essa participao to somente dos dias de hoje, os metais vem influenciando nossas vidas h sculos, sendo fundamentais para a evoluo da humanidade atravs da histria. O primeiro metal a ser utilizado pelo homem foi o Cobre. A partir deste, vendo as vantagens de se utilizar esse tipo de material, foram descobrindo aos poucos outros tipos de metais, e assim, com o emprego de novas tcnicas que se desenvolveram ao passar do tempo, o homem descobriu que ao misturar certos tipos de metais, originavam-se caractersticas diferentes, e que desse modo, poderiam desenvolver novos materiais com caractersticas singulares que poderiam substituir os j existentes materiais em determinadas finalidades. Foi assim que surgiu o Bronze, talvez a primeira liga metlica desenvolvida pelo homem, que rapidamente tornou-se muito popular devido as suas singularidades, utilizado principalmente para fins blicos, sendo substitudo posteriormente por um outro metal, o qual possua maior dureza para os fins militares, o Ferro.Aps descobrir que poderia unir elementos j existentes para ciar um material com caractersticas melhores, deu-se incio ao desenvolvimento das ligas, as quais dominam a maioria das aplicaes atualmente, pois dificilmente empregado um metal puro uma determinada finalidade, uma vez que o custo seria muito elevado.As ligas so divididas em dois grupos, temos as ligas base de Ferro, denominadas ferrosas, e temos as ligas que no possuem o ferro como constituinte da liga, e por esse motivo se chamam no ferrosas. A partir da descoberta do ferro, esse tipo de liga ficou em segundo plano, pois a relao custo-benefcio das ligas ferrosas superior, porm, as ligas no ferrosas vm ganhando cada vez mais espao no cenrio mundial, uma vez que, as tecnologias de fundio dessas vem desenvolvendo-se a cada dia, barateando cada vez mais a sua produo, e que em algumas caractersticas elas podem ser superiores s ligas ferrosas, das quais podemos citar: a baixa densidade, resistncia corroso, resistncia ao torque, ductilidade e etc.

2.0 DESENVOLVIMENTO

2.1 ALUMNIO

Tabela 01 Caractersticas qumicas e fsicas do AlumnioGrandezaValorUnidade

Massa especfica2697kg/m3

Ponto de fuso660,47C

Calor de fuso10,79kJ/mol

Ponto de ebulio2792C

Calor de vaporizao293,4kJ/mol

Eletronegatividade1,5Pauling

Numero Atmico 13-

Condutividade trmica 200W/(mC)

Calor especfico900J/(kgK)

Ductilidade15%

Dureza2,75-

Mdulo de elasticidade70GPa

Estrutura cristalinacbica de face centrada-

2.1.1 OBTENO

Minrio:

Figura 01: Minrio de Bauxita.Fonte: ABAL (Associao Brasileira do alumnio).

A obteno do alumnio feita atravs da Bauxita (Al2O3), que caracteriza-se por ser uma mistura natural de xidos de alumnio. Para iniciar a extrao necessrio que a bauxita tenha no mnimo 30% de alumina aproveitvel, s depois de feita essa avaliao que feita a extrao. Ela encontrada em vrias partes do mundo, porm em regies com clima tropical, subtropical e mediterrneo fica mais evidenciada a sua presena. Estima-se que as reservas mundiais de Bauxita aproximam-se de 33,4 bilhes de toneladas. Hoje, os Estados Unidos e o Canad so os maiores produtores mundiais de alumnio. Entretanto, nenhum deles possui jazidas de bauxita em seu territrio, dependendo exclusivamente da importao. O Brasil tem a terceira maior reserva do minrio no mundo, localizada na regio amaznica, perdendo apenas para Austrlia e Guin.

Converso: Depois de extra-la do solo, comea o processo de beneficiamento da bauxita. Nesse processo, a bauxita colocada em britadores e, em seguida, vai para moinhos onde ocorre o processo de moagem, que a transforma em p. Este p misturado com hidrxido de sdio (NaOH), assim ir ocorrer a digesto da mistura, que resultar em uma soluo aluminato de sdio solvel (NaAlO2) e ainda impurezas. Terminado o processo de digesto, a soluo tratada por decantao e por filtrao sob presso para poder separ-la dos resduos em suspenso, e assim levada para depsitos de precipitao, onde concentrado para que ocorra a cristalizao da alumina (Al2O3), aps isso calcinada e obtido o xido de alumnio com 99,8% de pureza, aproximadamente.Aps o beneficiamento completo encaminha-se a alumina formada para um processo de eletrlise, pois como a afinidade entre o alumnio e o oxignio muito grande, a produo do alumnio comercialmente s vivel atravs da eletrlise.A eletrlise da alumina consiste na decomposio da molcula Al2O3 dissolvida num meio liquido, mediante a passagem de corrente eltrica, onde a alumina em p depositada numa cuba eletroltica, onde ser dissolvida numa soluo (criolita), essa soluo trabalha em temperaturas de 900 a 980 graus. A passagem da corrente eltrica propicia a reao de reduo:

Al2O3 = 2Al+++ + 3O-

O oxignio liberado combina-se com carbono formando CO e CO, j o metal alumnio como mais denso que a soluo eletroltica (criolita + alumina), depositado na forma liquida no fundo da cuba de onde levado para a fundio, onde so produzidos lingotes, placas e tarugos.

2.1.2 APLICAES

Figura 02: Peas/utenslios de Alumnio.Fonte: ABAL (Associao Brasileira do alumnio).

Depois de extrado e processado usado em praticamente todos os aspectos da vida moderna, suas caractersticas so aproveitadas de acordo com a necessidade de cada setor, e pelo fato de ser altamente reciclvel, lhe atribuda uma alta sustentabilidade, em termos sociais, ambientais e econmicos.O alumnio fundido dissolve outros metais e substncias metaloides como o silcio (que atua como metal). Depois de esfriar e se solidificar, alguns elementos que compem a liga so retidos em soluo solida. Os tomos ento so visualizados em uma rede cristalina regular formando molculas de tamanhos diferentes daqueles do elemento de liga principal. A principal funo das ligas de alumnio aumentar a resistncia mecnica sem prejudicar as outras propriedades. Assim, novas ligas tm sido desenvolvidas combinando as propriedades dos elementos envolvidos. Os principais metais usados nas ligas de alumnio so o silcio, o cobre, o mangans e o magnsio. Abaixo algumas ligas e caractersticas das ligas de alumnio:

Liga Alumnio - Cobre (2XXX)Nessa liga o cobre o elemento de liga principal, e seu teor gira em torno de 5,65%. Ele aumenta a resistncia trao e melhora a usinabilidade. Essas ligas so tratadas termicamente e aps o tratamento, adquirem resistncia semelhante as dos aos com baixo teor de carbono. Elas possuem uma resistncia corroso inferior as demais ligas, podendo apresentar uma corroso intergranular. Alm disso, possui uma soldabilidade relativamente baixa.A principal vantagem dessa liga a relao resistncia/peso, e por ter essa caracterstica muito utilizada na indstria dos transportes, pois diminui o consumo de combustvel ajudando o propulsor. So aplicadas em fuselagens e componentes estruturais de aeronaves, chassis de carros de auto desempenho e de suspenso de automveis.

Liga Alumnio - Magnsio (5XXX)O magnsio sendo o soluto principal na liga adicionado com teor em torno de 0,8%. Ele confere a essas ligas uma boa usinabilidade, resistncia corroso e uma alta resistncia trao. Essas ligas tambm so as mais leves, porm, possuem uma alta tendncia a se oxidar durante a fuso.Elas so utilizadas na arquitetura (em decoraes), embalagens (tampas de latas), suportes para a iluminao pblica, peas de barcos e navios, tanques para criogenia e componentes para guindastes.

Liga Alumnio - Mangans (3XXX)Essa liga no tratvel termicamente, contudo, apresentam uma resistncia 20% maior que as ligas de alumnio puro. Tem como principal elemento o mangans e devido baixa solubilidade do mesmo no alumnio (cerca de 2%), existem poucas ligas de alumnio e mangans.No entanto, elas so largamente utilizadas na indstria. Elas so usadas em: componentes de baixa resistncia, porm que exijam grande ductilidade; latas de bebidas; utenslios de cozinha; trocadores de calor; tangues de armazenamento; sinalizao rodoviria e painis decorativos e telhados para construo civil. Liga Alumnio - Silcio (4XXX)O silcio aplicado como elemento principal na liga, melhora a soldabilidade, aumenta a fluidez e reduz a contrao. Porm, em alta concentrao diminui a usinabilidade. A maior parte das ligas dessa srie no tratvel termicamente.Essas ligas apresentam uma boa resistncia trao e corroso e uma boa ductilidade. Por isso, so utilizadas na arquitetura e na construo civil bem como na produo de fios e arames. indicada como material de enchimento para processos de soldagem e brasagem (solda forte).O alumnio tambm empregado como condutor eltrico, pois sua condutibilidade relativamente alta (cerca de 62% IACS (International Annealed Cooper Standart). tambm um excelente refletor de energia radiante devido ao grande alcance dos comprimentos de ondas desde os raios ultravioletas, atravs dos espectros visveis, at os raios infravermelhos e ondas de calor, tanto quanto ondas eletromagnticas de rdio e radar. O alumnio tem uma refletividade acima de 80% a qual permite ampla utilizao em luminrias. Coberturas de alumnio refletem uma alta porcentagem do calor do sol, tanto que edificaes cobertas com esse matrias so mais frias no vero. Alm de todas essas caractersticas as ligas de alumnio podem ser facilmente trabalhadas em qualquer forma. A facilidade pela qual o alumnio pode ser fabricado em vrias formas uma de suas mais importantes vantagens. Pode competir com grande sucesso como material mais barato tendo um menor grau de trabalhabilidade. O metal pode ser fundido por qualquer mtodo conhecido, pode ser laminado em qualquer espessura ate folhas mais finas que as de papel, chapas de alumnio podem ser estampadas, cunhadas repuxadas e corrugadas. O metal pode ser tambm forjado ou compactado.Por possuir todas essas vantagens em relao aos outros metais, o alumnio est tornando-se importantssimo para a indstria mundial, sua produo anual j supera a soma de todos os outros metais no ferrosos e a tendncia s crescer j que suas excelentes caractersticas so aliadas ao seu processo de obteno relativamente barato e ao seu minrio ser o segundo mais abundante da terra, perdendo apenas para o silcio.

2.2 COBRE

GrandezaValorUnidade

Massa especfica do slido8920kg/m3

Ponto de fuso1085C



Calor de vaporizao300kJ/mol


Estados de oxidao+2, +1-

Resistividade eltrica (20C)1,67108 m

Condutividade trmica401W/(mC)

Calor especfico385J/(kgC)

Coeficiente de expanso trmica1,65105(1/C)

Dureza0,34-



Tabela 02 Caractersticas qumicas e fsicas do Cobre

2.2.1 OBTENO

Minrio:

Figura 05: Minrio Bornita.Fonte: Ulbra Museu de Cincias Naturais

O cobre um material que muito pouco encontrado na forma livre, a maior parte do cobre est em combinao com outros minerais, como o bornita (Cu5FeS4), enargite (Cu3As5S4), curpite (Cu2O), e outros, mas os minerais economicamente viveis para a extrao do cobre so calcopirita (CuFeS2) que uma mistura de ferro, cobre e enxofre, que contm 34,5% de cobre e a calcosita (Cu2S) que possui cobre e enxofre, que possui 79,3% de cobre.

Converso:Para obter esse cobre que est combinado necessria uma srie de tratamentos que so: triagem, flotao, decantao e filtragem, obteno do mate, obteno do cobre blster e refino.Na primeira etapa os minrios so triados em pequenos pedaos at q atinjam um tamanho de 0,05 e 0,5mm Na segunda etapa so colocados em uma maquina onde ficam em banho com gua e outros produtos qumicos at que as partculas que no contm cobre decantem para o fundo enquanto que o sulfeto por no se misturar com a gua flutua.A terceira etapa a decantao quando nela se obtm um concentrado com 15 a 30% de cobre. Na quarta etapa esse material levado juntamente com fundentes a um forno de chama reta onde grande parte das impurezas como o enxofre eliminada, os sulfetos de cobre e ferro so transformados em xidos e nesse processo se obtm concentrados com cerca de 35 a 55% de cobre e denomina-se mate. Na quina etapa para se retirar o ferro e o enxofre do mate levado a conversores para a oxidao, o ferro presente oxida transformando-se em escria e o enxofre eliminado na forma de gs. O cobre que obtido recebe o nome de blster e apresenta uma pureza de 95,5 a 98% as impurezas restantes so de antimnio, bismuto, nquel e at de metais preciosos como ouro e prata. A ltima etapa a refinao onde ela pode ser trmica em fornos de atmosfera oxidante obtendo uma pureza de 99,5% ou eletroltica, onde o cobre mergulhado em banho de sulfato de ferro e sulfato de cobre e sofre um fluxo de eletricidade obtendo uma pureza de 99,9%.

2.2.2 APLICAES

O cobre um material de estrema importncia na atualidade, ele esta presente em muitos sistemas essenciais para nossa vida, um exemplo disso so as redes eltricas onde muitas delas o possuem.Os aspectos desse metal so muitos, mas podemos relatar alguns como a durabilidade, tem uma grande vida, a versatilidade, adapta-se a vrias aplicaes, economia, pois ele no necessita de manutenes, limpeza e reciclvel, pois no processo ele no perde suas propriedades fsicas, qumicas e mecnicas.As caractersticas desse metal so vrias, mas podemos citar aqui algumas delas como a resistncia a corroso onde ele pode durar at mais de cem anos mesmo em ambientes marinhos, pois ele possui uma autoproteo que se cria na superfcie, ou seja, com o passar do tempo ele cria uma fina camada de sais de cobre e garante o material por um perodo de tempo maior, a resistncia mecnica resistindo a esforos nas operaes com ele e uma excelente maleabilidade que importante para os processos de dobra, a resistncia ao fogo com uma alta temperatura de ebulio e a resistncia a trocas de temperatura como possui um coeficiente de dilatao muito baixo tem tambm pouca variao em seu tamanho, mas tambm algo muito importante do cobre que ele no se deteriora com os componentes de poluio encontrados na atmosfera.O cobre um dos metais raros mais utilizados, ele possui vrias aplicaes, como em tubulaes, pois ele suporta vibraes elevadas sem sofrer danos e no caso de incndio ele no libera gases txicos, tambm utilizado em construes como em coberturas, paredes verticais, juntas de dilatao de edifcios e virias outras por causa de suas qualidades arquitetnicas, mas principalmente utilizado na produo e transmisso de eletricidade, pois fios e cabos de cobre possuem alta condutividade trmica, eltrica e uma alta capacidade de deformao.Dado que ele tem a oferecer vrios benefcios, tanto do ponto de vista tcnico como no financeiro, em funo de sua boa condutividade eltrica, trmica e sua boa resistncia mecnica tornam-no um material muito utilizado. Ele pode at ser usado na forma pura, mas para aproveitar as qualidades dos outros materiais utilizado varias vezes em ligas com outros materiais como mostra a figura abaixo: Figura 04: Principais ligas do cobreFonte: Shockmetais metalurgia. Os materiais ligados com cobre so muitos, para este trabalho vamos abordar apenas os principais, entre estes esto ligas como:

Liga Cobre ZincoComo dito acima essa liga pertence ao grupo dos lates onde o cobre o elemento predominante e o zinco a impureza substitucional e sua quantidade pode variar entre 5% e 45%, esse material relativamente mole, dctil e facilmente submetido a deformao plstica, mas com um teor de zinco mais elevado algumas propriedades se alteram, tendo assim materiais com diversas qualidades e aplicaes. Algumas propriedades que se modificam com o aumento do percentual de zinco so menor resistncia corroso, maior resistncia mecnica sem queda na ductilidade, menor preo e dificuldade no processo de soldagem. Liga Cobre - EstanhoComo j foi mencionada acima essa liga pertence ao grupo dos bronzes, onde o cobre o elemento predominante e o estanho a impureza e sua quantidade varia de 2% a 10% para a comercializao, mas pode chegar a ter at 11% em fundies. Conforme varia a quantidade de estanho varia as propriedades do material como o aumento da dureza e as propriedades relacionadas com resistncia mecnica sem queda na ductilidade, mas tambm h vrios outros elementos que so adicionados em pequenas quantidades que alteram muito as propriedades dessa liga, como o fsforo que em alguns casos adiciona-se at 0,4% e o zinco ou chumbo que melhora as qualidades para a usinagem.Devido s vrias qualidades essa liga tem tambm varias aplicaes, dentre elas podemos citar aqui algumas:Por causa de sua boa condutividade eltrica utilizado em componentes de aparelhos de telecomunicao e molas condutoras, e a sua resistncia mecnica melhor que a do cobre puro e possui utilidades em construo mecnica, com parafusos com cabea recalcada a frio, tubos flexveis, rebites, varetas de soldagem etc.Uutiliza-se em construes eltricas, como molas e componentes de interruptores, chaves, contatos e tomadas, em tubos de gua de minerao, componentes para indstrias txteis, qumicas, e de papel, apresentam melhores propriedades mecnicas sendo assim a mais empregada entre as ligas de cobre.

Liga Cobre NquelEst liga conhecida como cuproniquel onde o cobre o elemento predominante e a quantidade de nquel pode variar de 5% a 30%, ela muito dctil e apresenta uma excelente resistncia a corroso, mas conforme varia a quantidade de nquel tambm varia as suas propriedades, dentre elas as mais afetadas so a resistncia mecnica, limite de escoamento, limite de resistncia a trao, limite de fadiga e ductilidade embora sofra pouca alterao.Conforme a quantidade de nquel a tambm uma aplicao diferente, com 5% usado na construo naval e circuitos de refrigerao com 10% usado em tubos de placas condutoras e aquecedores, com 20% em resistores, recipientes de transistores.

2.3 ESTANHO

GrandezaValorUnidade

Massa especfica do slido7310 kg/m3

Ponto de fuso231,9C

Calor de fuso7kJ/mol

Ponto de ebulio2602 CC



Estados de oxidao+4 +2 -

Resistividade eltrica (20C)1108 m

Condutividade trmica6,6W/(mC)


Coeficiente de expanso trmica2,2 105(1/C)

Dureza1,5-


Estrutura cristalinaTetragonal-

Tabela 03 Caractersticas qumicas e fsicas do Estanho

2.3.1 OBTENO

Minrio: Figura 05: Minrio de cassiterita Fonte: Infoescola - Estanho

Estanho um metal de cor branca acinzentada altamente cristalino, malevel e pouco dctil, com baixo ponto de fuso, muito resistente a corroso, o estanho liga-se facilmente com quase todos os metais. Consideravelmente raro, as reservas encontradas na natureza so em geral de baixa quantidade sua extrao relativamente simples, um dos melhores metais a serem fundidos, pois sua temperatura de fuso razoavelmente baixa. encontrado na maioria das vezes como o minrio de cassiterita (SnO2) ou dixido de estanho, minrio de cor marrom escura ou negra.O estanho pode formar trs variedades alotrpicas solidas:- estanho, ouestanho cinzento de estrutura cristalina cbica, formando um p amorfo cinza, forma encontrada at os 13 C- estanho ou estanho branco de estrutura cristalina tetragonal, forma que quase sempre a encontrada na natureza, o estanho fica na forma de estanho entre as temperaturas de 13 C at 161 C.- estanho ou estanho rmbico, encontrado a temperaturas maiores que 161 C, extremamente quebradio.O estanho encontrado em todos os continentes, e as maiores reservas ficam na China, Malsia, Peru, Indonsia, Brasil, Bolvia, Rssia, Tailndia entre outros. A sucata tambm uma fonte considervel de estanho.

Converso:Primeiro o minrio obtido e lavado para retirar as impurezas mais superficiais, ento cozido para realizar oxidao das impurezas encontradas junto com ele, depois levado a uma segunda lavagem, ento levado a reduo em alto forno e refinado em fornos de revrbero, seguindo a equao: SnO2(s)+ 2C(s)Sn(l)+ 2CO(g). O estanho derretido coletado no fundo e moldado em blocos.

Figura 06: Cubo de estanho Fonte: Wikipdia / Estanho.

2.3.2 APLICAES

Utiliza-se estanho principalmente em chapas, fios e tubos, por causa de sua ductilidade, dificuldade a ser corrodo e maciez. Atualmente, grande parte da produo do metal utilizado nas empresas de alimentos em conserva, por sua dificuldade de oxidao, o estanho usado no revestimento das latas de alimentos em conserva, o revestimento nesses casos pode ser realizado por imerso em estanho fundido, pois o processo possibilita criar uma camada bem fina do metal. Os revestimentos em geral representam 40 % do total mundial do consumo de estanho. Tambm amplamente utilizado em processos industriais como galvanoplastia, em ligas de solda, como a solda 60/40 composta por 60% de estanho e 40% de Chumbo (Pb). Dentre todas as ligas que podem existir, e tendo o estanho como elemento principal, destacam-se:

Liga Estanho Cobre Antimnio (Babbitt)Metal Patente, Metal branco, Metal Babbitt so alguns nomes que recebe essa liga. So utilizadas em sistemas onde h grande atrito entre as peas, geralmente em lugares de rotaes, comumente encontradas em mancais de motores de exploso interna. O motivo se d porque o estanho se caracteriza por apresentar um baixo coeficiente de atrito, podendo ser usado como metal de contato entre duas superfcies metlicas em movimento relativo. Entretanto, para esse tipo de aplicao, a resistncia mecnica do estanho tem que ser aumentada atravs da adio de elementos de liga como cobre e antimnio. O teor de chumbo deve ser limitado em pequenos valores (de 0,35 a 0,50 %), pois embora favorea a reduo do coeficiente de atrito, tambm reduz a temperatura de operao. Estas ligas base de estanho contm de 4 a 7 % de antimnio e de cobre.

Liga Estanho Antimnio Cobre (Peltre) O peltre uma liga de estanho de colorao branca. Inicialmente continha chumbo, que posteriormente foi excludo de sua composio qumica devido sua considervel toxidez e ao acabamento inadequado que acarretava no produto final. A composio qumica atual do peltre varia de 1 a 8 % de antimnio e 0,25 a 3 % de cobre.. O peltre dtil e malevel, e pode ser submetido conformao de peas com geometria complexa, no necessitando de recozimentos intercalados durante fabricao. Muitas bijuteriais so feitas a partir de peltre fundido por centrifugao em moldes de borracha e silicone. Produtos tpicos de peltre: servios de caf e ch, bandejas, pratos para doces, candelabros, e decantadores. Composio qumica. Algumas ligas de alumnio podem ser utilizadas para as mesmas aplicaes, mas no so peltres. Embora possam conter chumbo at certo limite, peltres usados em contato com alimentos e bebidas no podem conter este elemento, que tambm prejudica o acabamento das peas. O peltre pode ser fundido entre 315 e 330C, apresenta boa soldabilidade e conformabilidade, por laminao, martelamento, repuxamento ou estiramento. A formao de orelhas em chapas de peltre pode ser reduzida pela realizao de laminao cruzada ou por tratamento trmico.

Liga Estanho ChumboJ sendo mencionada anteriormente, nessa liga o estanho o elemento principal de liga, com sua porcentagem girando em torno de 60% e de chumbo 40%, utilizada para a soldagem de componentes eletrnicos, pois essa composio d solda uma boa conduo eltrica e um ponto de fuso no muito alto, evitando o superaquecimento de componentes no momento da soldagem. Esta solda manufaturada na forma de um fio malevel de colorao prateada. tambm chamada de solda branda ou solda macia devido ao fato da sua baixa resistncia mecnica.

2.4 ZINCO

Tabela 04 Caractersticas qumicas e fsicas do ZincoGrandezaValorUnidade

Massa especfica do slido7140kg/m3

Ponto de fuso419,5C


Ponto de ebulio907C



Estados de oxidao +2 -

Resistividade eltrica (20C)5,9108 m

Condutividade trmica116W/(mC)


Coeficiente de expanso trmica3,02105(1/C)

Dureza2,5-


Estrutura cristalinaHexagonal-

2.4.1 OBTENO

Minrio: O Zinco um metal de transio da famlia 2B, de cor branco-azulada e brilhante, com um baixo ponto de fuso encontra-se a temperatura ambiente no seu estado slido, um dos elementos mais comuns da crosta terrestre, zinco em p explosivo, podendo explodir em chamas verdes azuladas em lugares midos. Na sua forma de vitamina essencial a vida humana. O metal tem grande resistncia deformao plstica, que diminui com a elevao da temperatura. Apresenta uma boa fusibilidade, razoavelmente um bom condutor de eletricidade. Sua obteno simples. encontrado na natureza na maioria das vezes nas formas de mineral de blenda (sulfeto de zinco ZnS), esmitsonita (carboneto de zinco ZnCO3), zincita (oxido de zinco ZnO), entre outros.

Converso:A obteno do zinco pode ser feita atravs de dois mtodos: via seca e hmida.Faz-se por via seca, atravs da reduo do xido de zinco obtido por calcinao da blenda ou por aquecimento do espato, utilizando carvo em mufla, formando-se vapor de zinco, que destila e condensa em recipientes apropriados. O zinco bruto assim obtido contm impurezas como chumbo, ferro e cdmio, dos quais separado por destilao fracionada ou por eletrlise. No processo de obteno do zinco por via hmida, mudam poucas coisas, porm ao invs do minrio virar vapor, depois de calcinado, ele lixiviado com cido sulfrico e a soluo de sulfato resultante submetida a eletrlise. Desta forma consegue-se um metal com elevado grau de pureza, cerca de 99,99%.

2.4.2 APLICAES

O zinco componente de uma enorme quantidade de ligas metlicas como: lato, bronze para molas, ligas para soldas, etc.Usado tambm para galvanizao de peas de ao para evitar a corroso, como tambm como aditivo para tintas e borrachas, enriquecimento de solos, fabricao de cermicas, desodorizante de diversos fluidos e conservante de madeira. Devido a sua dificuldade a ser corrodo utilizado amplamente em eletrodomsticos. O xido e p de zinco so usados em produtos qumicos e farmacuticosDentre as ligas no ferrosas para a fundio sob presso as ligas de zinco so as mais utilizadas, devido as suas propriedades fsicas.As principais ligas de zinco e tambm as mais utilizadas so: zamac (nome que vem de Zinco-Magnsio-Alumnio-Cobre), lato (liga de cobre e zinco), zinco-nquel e zinco-estanho. Liga Zinco Alumnio - Cobre (Zamac) Liga de zinco composta basicamente por zinco, alumnio, cobre e magnsio. uma das ligas no ferrosas de maior utilizao devido as suas propriedades mecnicas e principalmente a sua capacidade de ser facilmente utilizado no revestimento por eletrodeposio em inmeros processos de galvanizao. O seu ponto de fuso tambm relativamente baixo aproximadamente 400 C. utilizada amplamente na industrias automobilsticas, eletro-eletrnicas, navais e caladistas.

Liga Zinco - Cobre (Lato)De cor amarelo metlica semelhante ao ouro, formada por cobre e zinco, com zinco podendo variar de 3% a 45%, mas tambm pode conter outros elementos como oalumnio, oestanho, ochumboe oarsnio, para potencializar ou reduzir alguma caracterstica determinada, tem grande ramo de aplicaes, podendo utilizado em: armamentos, instrumentos musicais de sopro, utenslios domsticos, etc.

Figura 07: Fios industrializados de Lato.Fonte: Marzzulli Comrcio de Sucatas Ltda.

Liga Zinco Nquel Utilizada principalmente para revestimentos, onde o nquel varia entre 5 a 12%, essa liga aumenta, o niquem proporciona a liga uma grande resistncia a corroso, normalmente utilizado como uma alternativa aos revestimentos de cdmio

2.5 CHUMBO

Tabela 05 Caractersticas qumicas e fsicas do ChumboGrandezaValorUnidade

Densidade11340kg/m3

Ponto de fuso327,46C

Entalpia de fuso178kJ/mol


Entalpia de vaporizao4,77kJ/mol


Numero Atmico 82-

Condutividade trmica 35W/(mC)

Calor especfico127J/(kg C)

Ductilidade31%

Dureza1,5-



2.5.1 OBTENOMinrio:

Figura 08: GalenaFonte: Infoescola Chumbo

O chumbo um metal pesado, de colorao branca-azulada, tornando-se acinzentado quando exposto ao ar. Muito macio, ele altamente malevel, possui baixa condutividade eltrica e ainda altamente resistente corroso. Raramente encontrado no seu estado elementar. A principal fonte de chumbo a galena (PbS, que normalmente contm 86,6% de chumbo), onde a sua minerao visa tambm o aproveitamento de outros metais a ela associados, como prata, ouro, zinco, cdmio, bismuto, arsnio e antimnio. As reservas do pas aprovadas alcanaram 35,3 milhes de toneladas, em 2008, com o teor mdio de 1,90%. Em termos de metal contido, atingiram 671,2 mil tonelada. J o Paran detm uma reserva de aproximadamente 2,0 milhes de toneladas, com teor mdio de 4,87%, e um contido com 99,1 mil toneladas de chumbo.

Converso:Inicialmente a galena preparada por ustulao,(processo de aquecimento do ar para a separao do enxofre) assim o sulfeto de chumbo converte-se, pela volatilizao do dixido de enxofre, em dixido de chumbo. Ocorre ento uma fuso, e o xido de chumbo reduzido em alto forno, ao qual se adicionam o coque, um fundente e o xido de ferro.O produto obtido chamado de chumbo bruto, ou chumbo de obra, e separado dos demais elementos por diferena de densidade, no cadinho. Em seguida, submetido a refinao, para remoo das impurezas metlicas. O chumbo obtido por esse processo pode apresentar teor de pureza de 99,999%.2.5.2 APLICAES

A principal caracterstica do chumbo possuir uma excelente resistncia a corroso, desse modo, encontra muitas aplicaes na indstria, especialmente na de construo e na indstria qumica. Ele resiste ao ataque de muitos cidos, porque gera a sua volta um xido, que forma um excelente revestimento protetor. Como consequncia desta caracterstica, o chumbo muito utilizado na fabricao e manejo do cido sulfrico. importante ressaltar que o chumbo, na sua maior parte, usado na aplicao de soldas. J foram desenvolvidas as soldas livres de chumbo, ou lead-free, mas elas encontram alguns problemas, pois apresentam um aspecto um pouco rugoso e opaco, aparentando assim ser defeituosa, uma vez que pelos antigos padres, o brilho considerado fundamental. Outro porm a baixa ductilidade da solda sem chumbo, sua alta dureza facilita e muito uma possvel quebra da solda, o que no acontece na solda com chumbo, j que o material dctil, tornando a solda mais malevel e trabalhvel.O chumbo forma ligas com muitos metais e desta forma que ele empregado na maior parte de suas aplicaes. Dentre todas essas ligas metlicas formadas com estanho, cobre, arsnio, antimnio, bismuto, cdmio e sdio, destacam-se pela importncia comercial e industrial as seguintes:

Liga Chumbo ArsnioA adio de cerca de 2% de arsnio ao chumbo permite melhorar a sua esfericidade, enquanto 3% de arsnio numa liga base de chumbo melhora as propriedades mecnicas e melhora o seu comportamento a elevadas temperaturas. Pode tambm ser adicionado em pequenas quantidades s grelhas de chumbo das baterias para aumentar a sua rigidez. Liga Chumbo EstanhoA adio de estanho ao chumbo, aumenta sua dureza e resistncia mecnica, porm as ligas chumbo-estanho so mais comumente usadas devido sua boa fundibilidade, fcil fuso e propriedades de molhamento, como no caso de algumas peas de tipografia e soldas moles. O estanho confere liga a capacidade de molhar e ligar metais como ao e cobre, ao passo que o chumbo no ligado apresenta capacidade de molhamento inadequada. A porcentagem de Estanho na liga pode variar de 1% at 50%, dependendo da requerida caracterstica.

Liga Chumbo AntimnioO antimnio geralmente adicionado para aumentar a dureza e a resistncia mecnica, como no caso de grades de bateria de armazenamento, chapas, tubos e peas fundidas. Os teores de antimnio nas ligas de chumbo podem variar de 0,5 a 25 %, mas geralmente esto entre 2 e 5 %. muito utilizada na indstria blica, principalmente na fabricao de projteis.

Figura 09: Soldas de chumboFonte: Simple Machines

No h como falar de chumbo sem citar o quanto o metal perigoso e txico, sendo considerado um dos mais perigosos metais txicos pela quantidade e severidade dos seus efeitos. considerado uma toxina crnica, podendo ter vrios efeitos no ser humano, como no sangue, medula ssea, sistema nervoso central e perifrico, nos rins. Em alguns casos h dificuldade de concentrao e memorizao, depresso, tonturas, sonolncia, fadiga, clicas abdominais e dores musculares, dores nos ossos e articulaes, e hipertenso. .

3.0 CONCLUSO

Com a elaborao deste trabalho, percebemos a grande variedade de aplicaes que as ligas leves, nomeadamente o grupo dos materiais no ferrosos, podem ter.Como foi referido durante o trabalho o grupo dos metais no ferrosos inclui os metais alumnio, cobre, estanho, zinco e chumbo. Assim com este desenvolvimento foi possvel concluir que:O alumnio e suas ligas, so as ligas no ferrosas mais importantes, principalmente devido sua leveza, deformabilidade e custo relativamente baixo, sem esquecer sua alta sustentabilidade, pois de fcil reciclagem.O cobre e suas ligas so muito importantes no nosso dia-a-dia, pois esto presentes nas redes eltricas, devido ao baixo custo e por no precisar de manutenes e limpezas, j que o mesmo no perde suas propriedades com o tempo.No caso do estanho e chumbo, sua grande utilizao feita na indstria na parte das soldagens, devido a grande resistncia, so dois materiais com grande maleabilidade, o que dificulta possveis quebras nas soldas. Tambm ressaltando a importncia do bronze na economia, uma vez que derivado dos dois elementos.O zinco muito usado nos processos de revestimento de peas ou galvanizao de peas de ao, para evitar corroses, e forma vrias ligas de elevada relevncia na indstria, podendo citar a Zamac.Desse modo, podemos dizer que apesar das ligas ferrosas dominarem o mercado e a indstria mundial, as ligas no ferrosas podem ser aproveitadas de uma melhor forma, mesmo sabendo que as ligas ferrosas tem um custo menor em relao a essas, vivel que investimos nos processo de obteno e transformao de tais ligas, para assim desenvolver tecnologias para baratear sua produo e termos produtos com caractersticas superiores aos produtos encontrados atualmente, podendo confortavelmente suprir as necessidades das indstrias e da populao.

4.0 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

RUSSEL, John Blair. Qumica Geral. vol II, 2. ed. So Paulo, Makron Books, 1997, p. 1076-1078.Propriedades e Usos de Metais No-Ferrosos, Mario Renn Gomes e Ettore Bresciani Filho, ABM (Associao Brasileira de Metalurgia e Materiais), So Paulo, SP, 1987.JORGE, J.C.F. & REBELLO, J.M.A Soldabilidade das Ligas de Alumnio da Classe 7XXX : uma Reviso Bibliogrfica, Soldagem & Materiais, Outubro-Dezembro, 1990Seleo de Metais No Ferrosos, Ettore Bresciani Filho, Editora da UNICAMP (Universidade de Campinas), Campinas, SP, 1992.Gomes, M.R. & Bresciani Filho, E. - "Propriedades e Usos de Metais No-ferrosos", ed. ABM, So Paulo, 1987, captulo 3.Philips, A. - "Metais e Ligas No Ferrosas", Instituto Militar de Engenharia (IME), Rio de Janeiro, 1971.ABAL (Associao Brasileira do Alumnio) Fundamentos e Aplicaes do Alumnio.INFOMET Handbook Metais e Ligas.

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Trabalho Ligas Não-ferrosas