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Alguns Dados Técnicos XII - Metais Não Ferrosos II

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Tópicos: Bronze | Chumbo | Cobre |

1) Bronze

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Originalmente o termo bronze era empregado para ligas de cobre e estanho, este último como principal elemento. Na atualidade, bronze é nome genérico para ligas de cobre cujos principais elementos não são níquel nem zinco. Uma das principais propriedades é a elevada resistência ao desgaste por fricção, o que faz do bronze um material amplamente usado em mancais de deslizamento. Bronzes podem ser agrupados em famílias de acordo com o processo de produção e a composição. Alguns exemplos na tabela abaixo.

Trabalhados Fundidos
• Bronzes de fósforo (Cu, Sn, P).
• Bronzes de chumbo e fósforo (Cu, Sn, Pb, P).
• Bronzes de alumínio (Cu, Al).
• Bronzes de silício (Cu, Si).
• Bronzes de estanho (Cu, Sn).
• Bronzes de estanho e chumbo (Cu, Sn, Pb).
• Bronzes de estanho e níquel (Cu, Sn, Ni).
• Bronzes de alumínio (Cu, Al).

A tabela seguinte dá características básicas de alguns tipos de bronze.

Ref Composição (1) Estado σu (2) MPa HB (3) Comentários
S/ dado Cu 2Sn <0,3P Trabalhado 310 78 Boa ductilidade, trabalhável a frio, resistente à corrosão. Parafusos, molas, tubos, rebites, contatos elétricos.
S/ dado Cu 4Sn <0,4P Trabalhado 380 92 Boa ductilidade, trabalhável a frio, resistente à corrosão. Parafusos, molas, tubos, rebites, contatos elétricos.
S/ dado Cu 6Sn <0,4P Trabalhado 450 118 Resistente à corrosão e ao desgaste. Membranas, peças para bombas, soldas, telas de peneiras, eletrodos, etc.
S/ dado Cu 8Sn <0,4P Trabalhado 490 130 Resistente à corrosão, boas características de deslizamento. Telas, molas, membranas, peças para serviços pesados.
S/ dado Cu 10Sn <0,5Zn <1Pb <0,4P <1Ni Fundido 280 75 Resistente ao desgaste e à corrosão da água do mar. Boa tenacidade.

(1) Os números antes dos símbolos químicos indicam percentuais. Para o cobre é subentendido o restante.
(2) Tensão máxima antes da ruptura. São valores médios de fontes diversas.
(3) Dureza Brinell em kgf/mm². São valores médios de fontes diversas.


2) Chumbo

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Chumbo é um metal que apresenta uma combinação de propriedades que o torna adequado para importantes aplicações. Algumas delas são:

• Elevada massa específica (cerca de 11,34 kg/dm³).
• Baixo ponto de fusão (327 °C) e baixa dureza. É bastante maleável.
• É quimicamente estável, resistindo à corrosão de diversos meios.

Mas o elemento é tóxico, ecologicamente danoso. Por isso, algumas aplicações tradicionais foram reduzidas ou banidas. Exemplos: não é mais usado em tubos para água, em soldas de baixo ponto de fusão, em aditivos para gasolina. Tintas à base de chumbo estão em declínio. Entretanto, alguns usos continuam pela impossibilidade ou inviabilidade de substituição:

• Baterias para automóveis e outros fins (o principal uso, cerca de 71% da produção mundial).
• Pigmentos e outros compostos (12%).
• Laminados diversos para, por exemplo, proteções contra radiações (raios-X e gama), peças decorativas e outros (7%).
• Munições (6%).
• Revestimentos de cabos (3%).
• Ligas diversas (1%).

A produção de chumbo é distribuída entre dezenas de nações para um consumo global de aproximadamente 7 × 106 toneladas (dado de 2004). A maioria dos países adota programas de prevenção e controle da contaminação por chumbo, reciclagem e recuperação de áreas contaminadas no passado.


3) Cobre

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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. Provavelmente, cobre foi o primeiro metal que o homem extraiu da natureza, o que deu início à Idade do Bronze. Na atualidade, a produção mundial de cobre está na faixa de 15,5 × 106 toneladas (dado de 2001). Estima-se que as reservas mundiais em forma de minerais sejam da ordem de 2600 × 106 toneladas.

Cobre é um dos metais mais versáteis. A combinação de propriedades mecânicas, elétricas, térmicas e químicas entre outras dá ao metal uma extensa gama de aplicações, seja na forma pura, seja em ligas como bronze, latão e outras. Os pontos a seguir destacam algumas características.

• Condutividade elétrica: inferior apenas à da prata. Por isso, cobre é o material padrão para condutores elétricos. Entretanto, em linhas de transmissão de alta potência, o alumínio pode ser economicamente mais vantajoso porque, apesar da menor condutividade, tem massa específica também menor, com um resultado líquido a favor. Mas a menor resistência mecânica do alumínio demanda uso de algum meio de reforço como fios de aço.

• Resistência à corrosão: tem boa resistência à água doce, água do mar, soluções salinas em geral, solos, soluções cáusticas e ácidos orgânicos. É atacado por ácidos orgânicos, soluções contendo íons de amônia, halogênios, sulfetos. De forma genérica, pode-se dizer que a resistência à corrosão é boa e, por isso, usado em tubulações para água quente, vapor, circuitos de refrigeração sem amônia, radiadores, condensadores, etc.

• Algumas outras propriedades: é facilmente soldável, não magnético, boa resistência à ação biológica, alta condutividade térmica, pode ser usinado e trabalhado a quente ou a frio para a produção de tubos, fios, chapas, etc.

No estado puro, cobre pode ter tensão máxima (antes da ruptura) da ordem de 200 MPa (sem deformação a frio ou com recozimento leve) até 420 MPa ou mais (deformado a frio, como arames estirados).

Cobre para uso geral (elétrico, doméstico, automotivo, peças diversas, etc), fornecido em forma de barras, chapas, tarugos e outros, tem composição 99,9% Cu min, resistência á tração ≈ 280 MPa, dureza Vickers 95-105. Cobre para tubos (refrigeração, construção civil e similares) tem em geral 99,85% Cu min, estado recozido, resistência à tração ≈ 220 MPa, dureza Vickers 45-60.

Ligas de cobre: as principais são bronze e latão, objetos de tópicos à parte. De modo simplificado, pode-se resumir os efeitos dos elementos de liga adicionados ao cobre conforme tabela abaixo.

Propriedade Ag Al As Cd Cr Fe Mn Ni P Pb S Si Sn Te Zn Zr
Cor                          
Resistência à corrosão                  
Resistência ao desgaste                      
Resistência mecânica            
Trabalhabilidade                        
Referências
BOUCHÉ, Ch. LEITNER, A. SANS, F. Dubbel. Manual da Construção de Máquinas. São Paulo, Hemus, 1979.
Pesquisa na Internet em Jan/2007. Fontes não anotadas.

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