Pesquisa
Liga metálica:
Ligas metálicas são materiais com propriedades metálicas que contêm
dois ou mais elementos químicos sendo que pelo menos um deles é metal.
Apesar da grande variedade de metais existentes, a maioria não é
empregada em estado puro, mas em ligas com propriedades alteradas em
relação ao material inicial, o que visa, entre outras coisas, a reduzir os custos
de produção.
As indústrias automobilísticas, aeronáuticas, navais, bélicas e de
construção civil são as principais responsáveis pelo consumo de metal em
grande escala. São também representativos os sectores de electrónica e
comunicações, cujo consumo de metal, apesar de quantitativamente inferior,
tem importância capital para a economia contemporânea. Ligas metálicas são
materiais de propriedade semelhantes às dos metais e que contêm pelo menos
um metal em sua composição. Há ligas formadas somente de metais e outras
formadas de metais e semi-metais (boro, silício, arsénio, antimónio) e de
metais e não-metais (carbono, fósforo).
É interessante constatar que as ligas possuem propriedades diferentes
dos elementos que as originam. Algumas propriedades são tais como
diminuição ou aumento do ponto de fusão, aumento da dureza, aumento da
resistência mecânica.
Ligas metálicas mais comuns no quotidiano:
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Aço — constituído por Fe e C.
Aço inoxidável — constituído por Fe, C, Cr e Ni.
Ouro de Jóias — constituído por Au, Ag e/ou Cobre.
Amálgama dental (utilizada em obturação) — constituída por Hg, Ag e
Sn.
Bronze — constituído por Cu e Sn.
Latão (utilizado em armas e torneiras) — constituído por Cu e Zn.
Classificações
As Ligas podem ser classificadas de diversas maneiras:
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Pelo metal predominante, como as ligas de cobre, as ligas de alumínio,
as ligas do bismuto, as ligas de chumbo e assim por diante.
Pelo cheiro: se possui odor azedo, possui enxofre em sua composição.
Pelo número de elementos componentes, como as ligas binárias,
formadas de dois elementos, as ternárias, de três elementos e assim
por diante...
Processos
As ligas metálicas podem ser obtidas por diversos processos:
Processos da fusão
Fundem-se quantidades adequadas dos componentes da liga, a fim de
que estes se misturem perfeitamente no estado líquido. A fusão é feita em
cadinhos de ferro, de aço ou de grafite, em fornos de revérbero ou em fornos
eléctricos. A massa fundida, homogénea, é resfriada lentamente em formas
apropriadas. São tomadas precauções especiais para evitar a separação dos
componentes da liga durante o resfriamento, para evitar a oxidação dos
metais fundidos, para minimizar as perdas dos componentes voláteis, etc.
Esse processo também pode ser efectuado na superfície de um corpo. Assim,
mergulhando-se folhas de ferro em estanho fundido, forma-se na sua
superfície uma liga de ferro e estanho. Obtém-se, assim, a folha-de-flandres,
também chamada lata.
Compressão
O processo de compressão consiste em submeterem-se misturas em
proporções adequadas dos componentes a altíssimas pressões. Esse processo é
de importância na preparação de ligas de alto ponto de fusão e àquelas cujos
componentes são imiscíveis no estado líquido.
Processo Electrolítico
O processo electrolítico consiste na electrólise de uma mistura
apropriada de sais, com o fim de se efectuar deposição simultânea de dois ou
mais metais sobre cátodos.
Processo de Metalurgia Associada
O processo de metalurgia associada consiste na obtenção de uma liga
constituída de dois ou mais metais, submetendo-se ao mesmo processo
metalúrgico uma mistura de seus minérios, etc.
Oxidação
A maioria dos metais tende a se oxidar quanto expostos ao ar,
especialmente em ambientes húmidos. Entre os vários procedimentos
empregados para evitar ou retardar a oxidação, os mais comuns são a
aplicação de pinturas protectoras, a formação de ligas com outros elementos
que reduzam ou eliminem tal propensão e a conexão a pólos eléctricos que
impeçam a ocorrência do fenómeno. É interessante o caso do alumínio, que,
em presença do oxigénio, forma uma delgada película de óxido que detém a
oxidação.
Alguns tipos de Ligas Metálicas:
Aço
O aço é a liga de ferro e carbono onde a percentagem deste último varia
de 0,008% a 2,11%. Nos aços utilizados pela indústria geralmente essa
percentagem fica entre 0,1 a 1,0%. Em certos aços especiais, o carbono pode
chegar a 1,5%. São também constituintes normais do aço o silício (0,2%) e o
manganês (1,5%). O enxofre e o fósforo são impurezas indesejáveis, e seus
teores não devem ser maiores do 0,05%. Quando se adicionam outras
substâncias, para aperfeiçoamento das qualidades do aço, obtêm-se ligas
denominadas aços especiais. Os principais aços especiais contêm um ou mais
dos seguintes metais: níquel, vanádio, tungsténio, molibdénio, titânio,
cobalto ou manganês.
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Mais Ligas de Ferro:
o Ferro-Fósforo.
o Ferro-Silício.
o Ferro-Manganês.
o Ferro-Cromo.
o Ferro-Molibdênio.
o Ferro-Silício-Manganês.
o Ferro-Silício-Magnésio.
o Ferro-Titânio.
o Ferro-Tungstênio.
o Ferro-Vanádio.
o Ferro-Níquel
Latão
O latão é uma liga de cobre e zinco, tem cor amarelada e é utilizado na
fabricação de objectos de uso doméstico, como tachos e bacias, de
instrumentos musicais de sopro e de jóias fantasia.
Bronze
O bronze é uma liga de cobre e estanho. Em bronzes especiais podem
entrar pequenas quantidades de zinco, alumínio ou prata. Utilizado, por
exemplo, na fabricação de sinos, de armas, de moedas, de estátuas, etc.
Originalmente o termo bronze era empregado para ligas de cobre e
estanho, este último como principal elemento. Na actualidade, 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 estão abaixo:
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Trabalhados:
o Bronzes de fósforo (Cu, Sn, P)
o Bronzes de chumbo e fósforo (Cu, Sn, Pb, P).
o Bronzes de alumínio (Cu, Al).
o Bronzes de silício (Cu, Si).
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Fundidos:
o Bronzes de estanho (Cu, Sn).
o Bronzes de estanho e chumbo (Cu, Sn, Pb).
o Bronzes de estanho e níquel (Cu, Sn, Ni).
o Bronzes de alumínio (Cu, Al).
A tabela abaixo dá características básicas de alguns tipos de bronze.
Oportunamente, novos tipos poderão ser adicionados.
Composição (1) Estado σu (2) MPa HB (3) Comentários
Cu 2Sn <0,3P Trabalhado 310 78 Boa ductilidade, trabalháveis a frio,
resistente à corrosão. Parafusos, molas, tubos, rebites, contactos eléctricos.
Cu 4Sn <0,4P Trabalhado 380 92 Boa ductilidade, trabalháveis a frio,
resistente à corrosão. Parafusos, molas, tubos, rebites, contactos eléctricos.
Cu 6Sn <0,4P Trabalhado 450 118 Resistente à corrosão e ao desgaste.
Membranas, peças para bombas, soldas, telas de peneiras, eléctrodos, etc.
Cu 8Sn <0,4P Trabalhado 490 130 Resistente à corrosão, boas características
de deslizamento. Telas, molas, membranas, peças para serviços pesados.
Cu 10Sn <0,5Zn <1Pb <0,4P <1Ni Fundido 280 75 Resistente ao desgaste e à
corrosão da água do mar. Boa tenacidade.
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Outras ligas de cobre:
o Cobre Fosforoso, Cobre Silício, Cobre Manganês, Cobre Crómio.
o Cuproníquel.
o Zamac.
o Alpaca.
Grupo brasileiro faz menor liga metálica do mundo
Físicos produziram e filmaram fio de ouro e prata com o diâmetro de
um átomo Pesquisadores de Campinas e de Juiz de Fora estudam propriedades
do material, que pode ganhar aplicação em electrónica sofisticada RAFAEL
GARCIA DA REPORTAGEM LOCAL Um grupo de físicos de Campinas (SP) e Juiz
de Fora (MG) conseguiu produzir a menor liga metálica do mundo, registrando
em microscópio electrónico uma imagem de ouro e prata misturados em uma
cadeia com apenas três átomos de comprimento. A proeza técnica, realizada
ao esticar um fio de escala nano métrica (milionésimos de milímetro), foi
revelada pelos cientistas em estudo na revista "Nature Nanotechnology" há
duas semanas. "Já tínhamos feito isso com átomos de ouro, e o que a gente
fez agora foi provar que essa cadeia pode ter átomos de diferentes tipos",
disse à Folha o físico Daniel Ugarte, do LNLS (Laboratório Nacional de Luz
Síncrotron, em Campinas). Segundo os pesquisadores, os resultados do
experimento trouxeram dados essenciais para "compreender e poder utilizar
ligas bimetálicas para reforço estrutural ou para condutores elétricos em nano
dispositivos electrónicos". Ugarte afirmou que o trabalho publicado por seu
grupo agora aborda uma área pouco explorada na nano tecnologia, mas
importante para a geração de aplicações. As propriedades versáteis das ligas
metálicas (como o aço e o bronze) colocaram esses materiais em uma posição
de destaque na história da tecnologia em escala macroscópica. "Hoje a
tecnologia nos força trabalhar com coisas cada vez menores, mas as
propriedades das ligas ainda são pouco conhecidas na escala nano métrica",
diz o físico. Por um nano fio Para investigar como os átomos se comportam, os
pesquisadores produziram nano fios de liga de ouro e prata e depois os
observavam sendo tracionados até se romperem. ("É como esticar um
chiclete.") Antes de se separarem, os dois segmentos ficavam por alguns
instantes ligados pela cadeia de apenas três átomos, num pedaço do fio em
que ele tinha apenas um átomo de diâmetro. Todo processo foi estudado
também em simulações de computador (veja imagem abaixo). Ugarte explica
que a diferença de comportamento da escala nano métrica para a
macroscópica ocorre porque átomos de elementos diferentes tendem a se
reorganizar de maneira distinta. "O sistema pode se "purificar" sozinho
porque, quando há tão poucos átomos, uns acabam expulsando outros", diz. O
trabalho do grupo do LNLS e da UFJF (Universidade Federal de Juiz de Fora)
ainda não tem aplicação prática, mas lança as bases técnicas para o trabalho
com ligas em uma área considerada promissora. Segundo os pesquisadores,
nano fios podem ser, por exemplo, usados na "spintrónica" um tipo de
electrónica que usa uma propriedade quântica dos elétrons diferente da
carga, como ocorre em aparelhos comuns.