Composição Alumínio

Obtenção do Alumínio

A obtenção do alumínio a partir da bauxita efetua-se em três etapas: Mineração, refinaria e Redução. A bauxita é extraída, lavada e secada antes de ser enviada a refinaria onde se produz o alumínio. O processo denominado Bayer é o mais utilizado na indústria do alumínio. Neste processo, a alumina é dissolvida em soda cáustica e, posteriormente, filtrada para separar todo o material sólido, concentrando-se o filtrado para a cristalização da alumina. Os cristais são secados e calcinados para eliminar água, sendo o pó branco de alumina pura enviado a redução para a obtenção de alumínio, através da eletrólise, processo conhecido como Hall-Héroult.

Fases da Produção de Alumina

Desde a entrada do minério ate a saída do produto são: Moagem, digestão, filtração, evaporação, precipitação e calcinação.

Figura 1: Esquema básico de refinamento da bauxita para produção de alumina

Figura 2 : Decapeamento realizado por dragline.

Processo de Eletrólise para Obtenção do Alumínio

Neste a alumina e carregada de forma controlada, em um eletrólito fundido, formado por sais de criolita e fluoreto de alumínio. A passagem da corrente elétrica na célula eletrolítica promove a redução da alumina, decantando o alumínio metálico no fundo da célula e o oxigênio liberado reage com o ânodo de carbono, formando dióxido de carbono.

Figura 3 : Salas de cubas para redução do alumínio primário.

Os principais insumos para a produção de alumínio primário durante o processo de redução são indicados na tabela abaixo:

Tratamentos Térmicos do Alumínio

Os tratamentos térmicos tem por objetivo remover ou reduzir as segregações, produzir estruturas estáveis e controlar certas características metalúrgicas, tais como: Propriedades mecânicas, tamanho de grão, etc. Agora abaixo vamos relacionar os principais tipos de tratamento térmico.

Homogeneização

É um tratamento térmico realizado em temperaturas ao redor de 500 graus Celsius, dependendo da liga, que tem por objetivo remover ou reduzir as segregações, produzir estruturas estáveis e controlar certas características metalúrgicas, tais como propriedades mecânicas, tamanho dos grãos e estampabilidade.

No caso da laminação a quente este tratamento pode ser executado concomitantemente ao aquecimento das placas.

Figura 4: Lingote de Alumínio secundário

Solubilização \ Envelhecimento

Maior resistência mecânica é obtida nas ligas que respondem esse tratamento térmico. Primeiramente o metal é aquecido uniformemente a 500 graus Celsius, sendo que a temperatura exata depende da liga em particular. Isto ocasiona a dissolução dos elementos de liga na solução sólida ( tratamento de solução) Então segue-se um resfriamento rápido, geralmente em água, que previne que estes constituintes se precipitem. Os constituintes se precipitam de maneira extremamente fina, não visível a olho nu, alcançando assim o máximo efeito de endurecimento (envelhecimento). Pode também em algumas ligas ocorrer o envelhecimento natural, outras somente através do reaquecimento por algumas horas a cerca de 175 graus Celsius, por precipitação.

As chapas são tratadas em um banho fundido o qual possui uma alta taxa de calor e fornece suporte ao metal, prevenindo deformações em altas temperaturas. Os efeitos de um tratamento térmico completo incluem não somente um aumento no limite de tração, mas também na redução da ductilidade. Portanto e usual submeter o material a qualquer operação de conformação severa, que seja necessária, antes do tratamento térmico. A maior parte das conformações são feitas antes do tratamento de solução, com um acerto posterior para corrigir distorções não previstas que possam ocorrer durante o resfriamento, porém a conformação deve ser feita após o tratamento da solução, antes do envelhecimento. Quando este apresentar dificuldades, e possível retardar o envelhecimento mantendo os componentes resfriados, uma técnica aplicada para a industria de aviação.

Recozimento Pleno

Este e um tratamento em que se consegue as condições de plasticidade máxima do metal ( Têmpera O), correspondendo a uma recristalização total do mesmo. No processo de recozimento, o metal e aquecido a 350 graus Celsius, permitindo o seu rearranjo numa nova configuração cristalina não deformada. Este remove o efeito do trabalho a frio e deixa o metal numa condição dúctil. O recozimento bem sucedido caracteriza-se pela cristalização primária. Evita-se neste processo superaquecimentos evitando assim a coalescência e o crescimento exagerado dos grãos, também chamada de recristalização secundaria, desenvolvendo assim o efeito ‘casca de laranja’ nos trabalhos subseqüentes de estampagem.

Figura 5: Curva de recozimento

Para materiais totalmente recristalizados é aconselhável a obtenção de tamanho de grão no intervalo de 20 a 100 micrômetros de diâmetro (8.0 a 3.5), para que se obtenha peças de boa qualidade após a estampagem, dobramento ou extrusão por impacto. Caso tamanho do grão esteja fora desta faixa pode ocorrer o rompimento da peça ou surgimento de defeito ‘casca de laranja’ o que pode exigir operação de polimento para manter a peça lisa, às vezes este procedimento com grandes dificuldades. Convém, portanto observar o tamanho dos grãos em micrômetros é inversamente proporcional ao número do mesmo.

Figura 5- Extrusoras do alumínio

Estabilização

Nas ligas AIMg ( Série 5xxx) ocorre uma perda de propriedades mecânicas do material deformado a frio, após alguns dias em temperatura ambiente.