Ligas não ferrosas: estrutura, propriedades, usos, exemplos

Os metais não ferrosos são aqueles que não têm em seu metal composição de ferro. Portanto, ele não consiste em nenhum dos tipos de aço, e sua base principal pode ser a de qualquer outro elemento metálico; como alumínio, prata, cobre, berílio, magnésio, titânio, etc.

Ao contrário dos aços densos, ideais para o suporte metálico de edifícios e cabos de pontes, as ligas ferrosas são geralmente mais leves e resistentes à corrosão. Portanto, o número de aplicações aumenta exponencialmente, cada uma exigindo um tipo específico de liga, com uma composição exata de metal.

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Escultura de bronze: um exemplo de liga não ferrosa. Fonte: Pixabay

Algumas das ligas não ferrosas mais antigas e mais conhecidas da história são o bronze e o latão. Ambos são baseados em cobre, com a diferença de que o bronze é predominantemente misturado ao estanho e o latão ao zinco. Dependendo de suas combinações e composição, podem surgir bronzes e latões com propriedades amplas.

E investigando o presente moderno, as ligas que integram dispositivos eletrônicos são essencialmente não ferrosos. Além disso, a estrutura dos veículos e aeronaves mais sofisticados é feita dessas ligas, para conferir resistência ao menor peso possível.

Estruturas de liga não ferrosa

Cada metal tem suas próprias estruturas cristalinas, que podem ser do tipo hcp (hexagonal compacto), ccp (compacto cúbico) bcc (cúbico centrado no corpo) ou outros.

Quando derretidos e soldados em uma solução sólida que cristaliza, os átomos de todos os metais se ligam através da ligação de metal e as estruturas resultantes são adicionadas ou alteradas.

Portanto, cada liga para uma determinada composição terá suas próprias estruturas cristalinas. Por isso, para estudá-los, são utilizados os termos das fases (geralmente denotados como α e β), representados graficamente em um diagrama de fases em função de variáveis ​​como temperatura, pressão e composição.

A partir desses diagramas de fases, pode-se prever a que temperatura a liga não ferrosa de um sistema composto por dois ou mais metais derreterá (fase líquida), bem como a natureza de suas fases sólidas.

Suponha que o par prata-cobre. Analisando seu diagrama de fases, as informações físicas e estruturais podem ser extraídas das várias ligas com diferentes combinações de prata-cobre (10% Ag e 90% Cu, 25% Ag e 75% Cu, etc.). Obviamente, os metais devem ser solúveis entre si para que possam cristalizar em uma liga de maneira homogênea.

Propriedades

As propriedades das ligas não ferrosas são muito diversas. Para os aços, não é muito difícil generalizar, pois exibem uma sinergia das propriedades do ferro com as do ferro-carbono, Fe-C. Por outro lado, as propriedades das ligas não ferrosas dependem principalmente da base metálica.

Por exemplo, se as ligas são feitas de alumínio ou magnésio, ambos metais leves, espera-se que sejam leves. Se o titânio, um metal mais denso, for misturado com qualquer outro metal leve, a liga resultante deve ser um pouco mais leve e mais flexível.

Se se sabe que cobre e ouro são bons condutores de calor e eletricidade, suas ligas devem oferecer materiais mais baratos, menos macios e mais resistentes ao trabalho mecânico e à corrosão.

Se todas as propriedades e características puderem ser generalizadas, esse tipo de liga teria que ser: menos denso, mecanicamente mais resistente em relação ao seu peso, mais inerte à oxidação causada pelo ambiente, deformável, altamente condutor de calor e eletricidade. Caso contrário, há muitas exceções.

Usos

Alumínio

São ligas muito leves e, portanto, sua estrutura deve ser cco (a menos compacta). Eles podem se deformar para adquirir várias formas, como latas, para armazenar alimentos e bebidas.

Eles geralmente têm alta resistência à corrosão, mas são inversamente proporcionais à sua resistência mecânica, que aumenta quando misturados com cobre, magnésio ou manganês. Aqueles que têm melhor resistência mecânica encontram uso como partes da carroceria do carro e para peças de avião.

Titânio

-Ligas de titânio encontram muitas aplicações para o projeto de próteses ósseas e, em geral, esse metal é altamente compatível com matrizes fisiológicas.

Também é usado como parte da estrutura e superfície de aeronaves, veículos, motocicletas, tacos de golfe, entre outros artefatos e objetos.

-Misturadas com alumínio, suas ligas têm sido usadas na construção dos telhados dos templos e pagodes japoneses e nas estátuas de seus dragões.

Prata

-Sua liga com grafite (Ag-C) tem baixa resistência elétrica e, portanto, é usada como componentes de disjuntores.

-Misturado com mercúrio, é obtida uma amálgama com 50% de Hg e uma porcentagem menor de cobre e estanho, utilizada no preenchimento de defeitos dentários.

-Sua liga com cobre lhe confere resistência, de modo que sejam criados discos e serras de corte de metal.

-Em joalherias é usado em uma liga de paládio e platina, resistente a arranhões e perda de brilho.

Magnésio

Eles são mais densos que o alumínio, mas o restante são propriedades semelhantes. Eles resistem bem às condições atmosféricas, pelo que têm sido utilizados na fabricação de peças de automóveis, em caixas de engrenagens, rodas, mísseis, enfim, em máquinas de alta velocidade (assim como em bicicletas).

Berílio

-Sua liga Be-Cu é usada para componentes eletrônicos para pequenos dispositivos, como smartphones, iPads, relógios de pulso, tablets, etc.

-As cerâmicas (misturadas com gálio, arsênico ou índio) são utilizadas em circuitos eletrônicos de alta densidade de corrente.

-Em medicina, as ligas de berílio forjam muitos de seus instrumentos e dispositivos, como marca-passos, bisturis a laser, scanners, a estrutura de equipamentos de ressonância magnética nuclear, entre outros.

-Também faz parte do armamento militar e nuclear, além de ter sido fabricado com espelhos de ligas de berílio para satélites.

-As ferramentas forjadas com essas ligas não produzem faíscas quando submetidas a alto atrito.

Exemplos

Alguns exemplos específicos de ligas não ferrosas são:

-Monel e Constantán, ambas ligas de níquel com cobre, mas com uma composição de 2: 1 e 45% (55% de cobre), respectivamente.

-Cromel, cuja composição é 90% de níquel e 10% de cobre. É usado como parte do sistema elétrico do forno industrial, capaz de suportar altas temperaturas.

-Ti-6Al-4V, uma liga de titânio com vanádio, alumínio e outros metais, especialmente usada para fins biológicos.

-Estelite, uma liga de cobalto e cromo.

-Magnálio, liga de alumínio com baixa porcentagem de magnésio (menor ou igual a 10%). São folhas de alumínio praticamente mais resistentes à tração e são mais tenazes.

-Ouro branco, cuja composição consiste em 90% de ouro e 10% de qualquer metal branco, como prata ou paládio.

Referências

  1. Dr.C. Ergun. (sf). Ligas não-ferrosas. [PDF]. Recuperado de: users.fs.cvut.cz
  2. Nippon Steel e Sumitomo Metal Corporation. (2012). Materiais Estruturais Não Ferrosos (Titânio, Alumínio). [PDF]. Recuperado de: nipponsteel.com
  3. WA Monteiro, SJ Buso e LV da Silva (2012). Aplicação de ligas de magnésio no transporte, novos recursos em ligas de magnésio, Waldemar Alfredo Monteiro, IntechOpen, DOI: 10.5772 / 48273.
  4. Associação de Desenvolvimento de Cobre (2018). Cobre e ligas de cobre. Recuperado em: copperalliance.org.uk
  5. Michael Oistacher (7 de março de 2018). Ligas de prata e seus usos. Recuperado de: mgsrefining.com
  6. Terrence Bell (26 de setembro de 2018). Aplicações de berílio. Recuperado de: thebalance.com
  7. Cosmolinux (sf). Diagramas de fases das atividades. Recuperado de: cosmolinux.no-ip.org

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