Miniseminario - Aluminio

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Miniseminario – Materiais Metálicos
Obtenção do alumínio e suas ligas
Alumínio
O alumínio é o elemento metálico mais abundante na crosta terrestre e o terceiro elemento mais abundante. Seu símbolo é o Al. Na temperatura ambiente é solido. E de número atômico 13. Seu nome vem do latim alumim. Por ter elevada afinidade com o oxigênio, é mais encontrado na forma de óxido ou silicato.
História do alumínio
A tempos atrás pessoas já usavam o óxido de alumínio (alumina) para produtos artesanais. Depois os babilônios e os egípcios usaram-na produção de cosméticos, medicamentos e corantes de tecidos. Em 1809 a primeira obtenção que mais se aproximava do alumínio por Humphey Davy, fundido ferre na presença de alumina. Em 1821 o francês P. Berthier descobre a bauxita, o mineiro mais comum de alumínio. Em 1825, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted isola o alumínio a partir do cloreto de alumínio. Em 1854, Henry Saint-Claire Deville consegue a primeira obtenção do alumínio por via química, mas só em 1855 que ele apresentou na exposição em Paris o primeiro lingote. Finalmente, em 1886, torna-se publico o processo de obtenção do alumínio por redução eletrolítica da alumina dissolvida em banho fundido de criolita, descoberto separadamente pelo norte-americano Charles Martin Hall e pelo francês Paul Louis Troussaint Heroúlt, entretanto patenteado simultaneamente, deixando o processo conhecido como Hall-Heroúlt. No Brasil, o alumínio só foi apresentado para exploração e processamento no período pós 1ª Guerra Mundial, quando os supermercados internacionais precisavam suprir sua necessidade de minério. Entretanto, foi em 1938 no governo Vargas, que houve a estimulação das indústrias de base para a produção em larga escala suprindo os países já na 2ª Guerra Mundial, consolidando definitivamente a indústria no país.
Obtenção do alumínio
O processo Hall-Heroúlt se baseia na obtenção do alumínio através da redução eletrolítica da alumina dissolvida em criolite liquida. A eletrolise do alumínio usa eletrodos de carbono, com a alumina dissolvida na criolite ocorre no cátodo à redução do Al3+ a Al metálico (Al3+ + 3e- → Al), o alumínio precipita no fundo da cuba e é sangrado. No anodo reage com o oxigênio (2O2- → O2 + 4e-). O carbono do anodo reage com o oxigênio libera CO2, pelo que é consumido, devendo ser substituído com regularidade. A eletrolise do Al consome grandes quantidades de energia, da ordem 15Kw.h por Kg de Al produzido a partir da alumina.
Propriedades do alumínio
Origem: Natural
Estado físico: Solido
Densidade: 2698Kg/m-2 → 2,7g/cm3
Rede cristalina: CFC
Fusão: 934K → 660°C
Ebulição: 2740K
Baixo peso, excelente condutividade elétrica, resistente a corrosão atmosférica e em meio aquoso, ductilidade elevada, não é ferromagnético, não é tóxico, baixa resistência mecânica, baixa temperatura de fusão, fácil reciclagem, processamento caro, baixo modulo de elasticidade, metal brilhante, não permite a passagem de luz e umidade.
Aplicação
Bens de consumo: Utensílios domésticos, cadeiras e mesas de praia e jardim, bicicletas, escadas, objeto de decoração, etc.
Transportes: Furgões, nas carrocerias abertas, nos tanques rodoviários, nos vagões ferroviários, nas carrocerias de ônibus e na substituição de peças mais pesadas por peças mais leves no setor automotivo.
Construção civil: Revestimentos internos e externos, telhas, divisórias, forros e em muitos detalhes de concepção arquitetônicas modernas.
Embalagens: Fabricadas a partir de folhas e laminados, são empregados para os mais variados tipos de consumo, com o objetivo de atender os mercados de produtos alimentícios e bebidas.
Outros setores: Industriais de transformação, química em geral, metalúrgica e petroquímica, para produção de refratários, revestimentos cerâmicos, abrasivos, vidros, porcelanas, massas de polímero, tintas, isolamentos elétricos, pastilhas de freio, corante e etc.
Ligas de alumínio
Principais elementos de liga das ligas de alumínio: Cobre, magnésio, silício, manganês e zinco.
Não há um padrão reconhecido internacionalmente. Existem normas diversas, algumas são: Alcan, SIN, ABNT, AA.
De acordo com o produto, as ligas de alumínio podem ser divididas em dois grupos:
Ligas confirmadas ou trabalhadas: Ligas destinadas à fabricação de produtos semi-acabados, como laminados planos, laminados não-planos, perfis extrudados e componentes forjados.
Ligas fundidas: Ligas destinadas a fabricação de componentes fundidos.
Somando-se as ligas confirmadas e as ligas fundidas, existem mais de 6000 ligas reconhecidas industrialmente.
Estes dois grupos se subdividem em:
Ligas não-trataveis: Não são endurecidas por meio de tratamento térmico.
Ligas tratáveis termicamente: São endurecidas por meio de tratamentos térmicos.
Classificação (AA) Aluminuem Association e ASTM
1xxx – Alumínio comercialmente puro ≥ 99%. Fe e Si.
2xxx – Cobre é o elemento principal e, na maioria, Mg é secundário.
3xxx – Manganês.
4xxx – Silício.
5xxx – Magnésio.
6xxx – Magnésio e silício.
7xxx – Zinco.
8xxx – Grande número de composição (Sn ou Li)
9xxx – Reservada para uso futuro
Nomenclatura e simbologia das transformações estruturas – Ligas trabalhadas
F – Como fabricado, não sofreu tratamento nenhum.
O – Sofreu recozimento para recristalização para eliminar o encruamento.
H – Ligas que sofreram tratamento mecânico para encruamento.
T – Ligas que sofreram tratamento térmico.
W – Solubiliza e estocada.
Simbologia para ligas tratáveis termicamente
T1 – Esfriada de uma temperatura elevada de um processo de conformação mecânica e envelhecida naturalmente.
T2 – Recozida (ligas de fundição).
T3 – Tratada termicamente para solubilização e então trabalhada a frio.
T4 – Tratada termicamente para solubilização e então envelhecida a temperatura ambiente.
T5 – Envelhecida artificialmente (sem TT). Apenas esfriando do estado de fabricação.
T6 – Tratada por solubilização e então envelhecida artificialmente.
T7 – Tratada por solubilização e então estabilizada.
T8 – Tratada por solubilização, trabalhada a frio e então envelhecida artificialmente.
T9 – Tratada por solubilização, envelhecida artificialmente e encruada por trabalho a frio.
T10 – Envelhecida artificialmente (sem tratamento prévio) e trabalho a frio.