Cobre e suas ligas

SOCIEDADE EDUCACIONAL DE SANTA CATARINA – UNISOCIESC

LUANA PORTO

LEANDRO BOAVENTURA EZIQUIEL

VINICIUS GODOI MAGRI

O COBRE E SUAS LIGAS

CIÊNCIA DOS MATERIAIS

PROFESSOR:

JOINVILLE/2016

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INTRODUÇÃO

O cobre é um material metálico que vem sendo utilizado desde os primórdios da humanidade, na utilização de ferramentas, recipientes, armas e muitos outros, ganhando uma era toda com o seu nome e outra com o nome de uma liga composta por este. Foi um elemento importante para a evolução humana, que até hoje é vastamente empregado nas mais diversas funcionalidades.

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1.0 Perspectiva Histórica

O primeiro metal utilizado pelo homem por volta de 13 a.C. que se tem notícias foi o cobre. Foi utilizado inicialmente como substituto da pedra como ferramenta de trabalho, armas e para objetos de decoração. Pela sua resistência e infinidades de utilização, sua descoberta foi fundamenta para a evolução humana.

As primeiras descobertas sobre este metal, deu-se na área entra os rios Tigres e Eufrates, onde encontrou-se objetos com mais de 6500 anos, provando assim as propriedades únicas do Cobre como: durabilidade, resistência à corrosão, maleabilidade, ductilidade e fácil manuseio.

Apesar a sua antiguidade, o cobre se manteve aliado dos metais mais novos, sendo utilizado em todas as fases das revoluções tecnológicas pelas quais o ser humano já passou.

As minas de cobre mais importantes do mundo estão localizadas no Chile, Estados Unidos, Canadá, Rússia e Zâmbia.

No Brasil, a primeira mina de cobre descoberta foi no sertão da Bahia em 1874. Porém apenas em 1969 iniciou-se a produção do cobre eletrolítico com o grupo Pignatari.

1. Características e Principais Propriedades

Suas principais características são as elevadas condutividades elétricas e térmicas, boa resistência à corrosão e facilidade de fabricação, aliadas a elevadas resistências mecânica e à fadiga, além de ser reciclável. Sua densidade é de 8,94 g/cm³, um pouco acima da do aço, e sua temperatura de fusão é de 1083 ºC.

O cobre é um elemento metálico com número atômico 29 e massa atômica de 64,928. O seu símbolo químico é Cu, e suas valências são +1 e +2. Não é magnético e pode ser utilizado puro ou em ligas com outros metais que lhe conferem excelentes propriedades químicas e físicas.

Densidade: 8,96 g / cm3 (20°C);

Ponto de fusão: 1083ºC;

Ponto de ebulição: 2595°C;

Coeficiente de dilatação térmica linear: 16,5 x 10 6 cm/cm/°C (20°C);

Resistividade elétrica: 1,7 x 10-8 Ohm. m (20°C);

Pressão de vapor: 101 m Hg a 20°C;

Condutividade térmica: 400 W/m.K;

Condutividade elétrica: 101 % IACS a 20 °C;

Calor latente de fusão: 50,6 cal/g;

Calor específico: 0,0912 cal/g/°C (20°C);

Forma cristalina: Cúbica de faces centradas;

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1. Formas de Obtenção

O cobre no seu estado natural é encontrado sob a forma de “sulfuro” com uma pureza que varia em torno de 1 a 5%. São encontrados em minas a céu aberto e subterrâneo, cuja extração se realiza por meio de processos específicos. Das minas se extrai o minério, contendo de 1 a 2% de cobre, que posteriormente é britado e moído, passando por células de flotação, que por sua vez o separam e o convertem num concentrado, cujo teor médio de cobre é de 30%.

Posteriormente é submetido ao processo de ustulação onde é fundido e se constitui num produto líquido intermediário chamado matte, com 60% de cobre. Após passar por um conversor, é transformado em cobre blister, com 98,5% de cobre, que ao passar pelo refino se molda, chegando ao ânodo com 99,5% de pureza. Após, por meio de eletrólise, constitui o cátodo, cuja pureza chega a 99,99%. Esse cátodo é moldado sob diferentes formas e submetido a processos de transformação, resultando em diversos produtos sob a forma de vergalhões, fios, barras e perfis, chapas, tiras, tubos e outros.

1. Classificação

As peças fabricadas com cobre são unidas mediante soldagem e/ou brasagem. Para peças decorativas, ligas padrões possuem cores específicas e estão prontamente disponíveis. Ligas de cobre podem ser polidas e lustradas para quase todas as texturas desejadas. Podem ser chapeados, recobertos com substâncias orgânicas ou colorações químicas para atendimento em diversas aplicações.

Segundo classificação da ABNT os principais tipos de cobre são os seguintes:

1. Cobre eletrolítico tenaz (Cu ETP): utilizado onde se exige alta condutibilidade elétrica e boa resistência à corrosão. Ex. linhas telefônicas.
2. Cobre refinado ao fogo de alta condutibilidade (Cu FRHC): contem um teor mínimo de cobre de 99,90% incluindo a prata, tem as mesmas aplicações que o cobre ETP, porém um pouco diferente na qualidade.
3. Cobre refinado a fogo tenaz (Cu FRTP): para construção mecânica, química, civil e na arquitetura as aplicações são praticamente iguais as do cobre ETP.
4. Cobre desoxidado com fósforo, de baixo teor de fósforo (Cu DLP): é utilizado em tubos que conduzem fluidos.
5. Cobre desoxidado com fósforo, de alto de fósforo (Cu DHP): praticamente as mesmas aplicações que o cobre DLP.
6. Cobre isento de oxigênio (Cu OF): utilizado em equipamentos eletro-eletrônicos, devido à sua maior conformabilidade.
7. Cobre refundido (Cu Cast).

Esses tipos de cobre são fornecidos em forma de placas, chapas, tiras, barras, arames e fios, tubos, perfis ou conformados por forjamento.

1. Principais Ligas

O Cobre e suas ligas são o terceiro metal mais utilizado no mundo, perdendo apenas para os aços e para o alumínio e suas ligas. Suas principais características são as elevadas condutividades elétrica e térmica, boa resistência à corrosão, elevadas resistências mecânicas e à fadiga.

Os elementos de liga são adicionados ao cobre com o intuito de melhorar a resistência, a ductilidade e a estabilidade térmica, sem causar prejuízos à formabilidade, condutividades elétrica e térmica e resistência à corrosão característica do cobre.