ALUMINIO E SUAS LIGAS

ALUMÍNIO E SUAS LIGAS

O alumínio é o terceiro metal mais abundante na crosta terrestre e por

suas excelentes propriedades físico-químicas, entre as quais se destacam o

baixo peso específico, a alta condutividade térmica e elétrica e a reciclagem,

tornou-se o metal não-ferroso mais consumido no mundo. É maleável, dúctil e

apto para a mecanização e para a fundição (ABAL: Associação Brasileira do

Alumínio, 2005).

A fundição é um dos procedimentos mais antigos utilizados na produção

de artigos de metal e originalmente foi uma arte onde a qualidade do produto

dependia da habilidade dos artesãos. De acordo com a ABAL (2004), a

tecnologia moderna fornece perfeitas condições no que se refere à qualidade

do produto, existindo atualmente excelentes ligas de alumínio, as quais

proporcionam uma enorme variedade de propriedades para as peças fundidas,

acarretando inúmeras aplicações para as ligas desse metal.

2.1 – HISTÓRICO E PRODUÇÃO DO ALUMÍNIO

A história do alumínio está dentre as mais recentes no âmbito das

descobertas minerais. De acordo com a ABAL (2004), o alumínio foi descoberto

por Sir Humphrey Davy em 1809, tendo sido isolado pela primeira vez em 1825

por H. C. Oersted; porém, apenas em 1886 foi desenvolvido um processo

industrial econômico de redução. Nesse ano, dois cientistas trabalhando

independentemente, Charles Martin Hall, nos Estados Unidos, e Paul Héroult,

na França, inventaram o mesmo procedimento eletrolítico para reduzir a

alumina em alumínio.

A bauxita, formada por uma reação química natural, causada pela

infiltração de água em rochas alcalinas que entram em decomposição e

adquirem uma nova constituição química, é considerada como uma matériaprima

para obtenção, pelo processo Bayer, da alumina pura. Dentre os países

mais importantes possuidores dessa matéria-prima, estão a Jamaica, Suriname

e Guiana Inglesa. O Brasil tem como sua melhor fonte o estado de Minas

Gerais (HISSA, 2005).

O processo Bayer consiste em se misturar a bauxita, depois de moída,

com solução de hidróxido de sódio a quente que dissolve a alumina e a sílica.

A alumina separa-se dos sólidos, dilui-se, esfria-se e, desta maneira, cristalizase

como um hidróxido alumínico – óxido de alumínio hidratado (Al2O3.xH2O),

enquanto que a sílica precipita. Calcinando-se o hidróxido de alumínio, obtémse

a alumina anidra que, após, é cuidadosamente purificada por processos

químicos. As operações de alumina têm um fluxograma de certa complexidade,

que pode ser resumido basicamente no circuito simples apresentado na figura

2.1.

Em seguida, a alumina anidra é adicionada continuamente às células

eletrolíticas no processo Hall-Héroult. Nesse processo metalúrgico, a alumina

anidra (Al2O3), dissolvida em criolita fundida, é reduzida eletroquimicamente,

culminando com a formação do alumínio metálico.

Figura 2.1 – Fluxograma básico de uma refinaria.

Fonte: ABAL (2005).

O processo Hall-Héroult não pode garantir uma pureza maior do que

99,9%. Outros métodos são requeridos para se conseguir uma percentagem

maior, com a formação do metal de alta pureza, como a refinação eletrolítica,

que teve início em 1901, e a cristalização fracionada (ABAL, 2004; HISSA,

2005).

2.2 – PROPRIEDADES DO ALUMÍNIO E SUAS LIGAS

Nos últimos anos houve um grande aumento na produção e no uso do

alumínio e suas ligas, esse aumento deve-se ao grande campo de aplicação

desse metal, em virtude de suas propriedades.

Segundo Coutinho (1980), o alumínio puro (99,5-99,996%) tem rede

cristalina cúbica de faces centradas; é um metal branco brilhante, leve, dúctil e

maleável; possui elevados valores de condutividade térmica e elétrica. Quando

polido possui aspecto prata com grande reflexibilidade. O alumínio líquido

dissolve bem o hidrogênio (o que é um dos maiores problemas), mas reage

com o oxigênio formando alumina (Al2O3) em sua superfície; esse óxido

preserva o metal de certos meios agressivos. A tabela 2.1 apresenta algumas

propriedades do alumínio metálico.

Tabela 2.1 – Algumas propriedades do alumínio metálico.

Número Atômico 13

Massa Atômica 26,9815

Valência + 3

Configuração Eletrônica 1s22s22p63s22p1

Peso específico 2,7g/cm3

Ponto de Fusão 660oC

Ponto de Ebulição 2450oC

Fonte: HISSA (2005).

O