Ligas Metálicas e Corrosão - Resumo - Quimica - UFPR, Notas de estudo de Química. Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
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Maraca1 de Março de 2013

Ligas Metálicas e Corrosão - Resumo - Quimica - UFPR, Notas de estudo de Química. Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)

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Apostilas sobre o estudo da ligas metálicas, principais tipos de metais, principais tipos de ligas metálicas, características físicas e químicas do metal, corrosão: uma oxidação indesejável,
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1.3.4 Ligas Metálicas

Solução sólida composta por materiais com propriedades metálicas que contêm dois ou mais elementos químicos, sendo que pelo menos um deles é metal. Mistura sólida, frequentemente homogénea, que se obtém por arrefecimento de um metal fundido com um ou mais elementos, metálicos ou não metálicos.

* Constituintes principais das ligas metálicas - Arranjar o Quadro II (Pág. 37)

* A razão do aparecimento de diferentes propriedades nas ligas metálicas

* As ligas possuem propriedades diferentes dos elementos que as originam. Algumas propriedades são tais como diminuição ou aumento do ponto de fusão, aumento da dureza e aumento da resistência mecânica. No entanto, a diferença de propriedades não está só relacionada com os seus constituintes mas também com a disposição espacial dos seus componentes. Temos portanto os seguintes casos:

* Liga Substitucional (Diferentes Imagens)

* Liga na qual os átomos de um metal são substituídos por átomos de outro metal (Raio Atómico não pode diferir em mais de 15%).

Resultado: Embora tenha condutividades térmica e eléctrica mais baixas que o elemento puro, é mais forte e dura (LATÃO)

* Liga Intersticial (Diferentes Imagens)

* Liga na qual os átomos do soluto são tão pequenos que se podem ajustar nos interstícios do retículo (Raio Atómico do soluto deve ser inferior a 60%).

Resultado: Embora tenha condutividades térmica e eléctrica mais baixas que o elemento puro, é mais forte e dura (AÇO)

* Principais ligas metálicas e suas utilizações - Arranjar o Quadro III (Pág. 38)

* As indústrias automobilísticas, aeronáuticas, navais, bélicas e de construção civil são as principais responsáveis pelo consumo de metal em grande escala. São também representativos os sectores da electrónica e comunicações, cujo consumo de metal tem importância capital para a economia contemporânea.

* O papel dos “Aços” na sociedade industrializada actual - Arranjar um Vídeo sobre a Evolução/Aparecimento do Aço

* O aço é a liga de ferro e carbono onde a percentagem deste último varia de 0,1 a 1,0%. No entanto existem certos aços especiais em que a percentagem chega a alcançar os 2%. Também

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é, normalmente, constituído por silício (0.2%) e o manganês (1.5%).

Quando a estas substâncias ligam-se outras, para aperfeiçoamento das qualidades do aço, obtêm-se ligas denominadas aços especiais.

O aço, quando comparado com outros materiais semelhantes, é o que tem menores custos de produção, e é, sem duvida, o material mais importante, mais multifuncional e mais adaptável que até hoje se inventou.

* As ligas de prata e de ouro: prata de lei e ouro de lei

* Prata de Lei

* Designação que surgiu graças a uma lei portuguesa, do século XV, que estabelecia que a prata deveria ter pelo menos 80% de pureza, a fim de prevenir a mistura de outros metais na liga, diminuindo o valor. Hoje em dia, com o desenvolvimento das técnicas de extracção e tratamento o termo Prata de Lei refere-se principalmente às duas ligas mais utilizadas no fabrico de objectos de prata:

* Prata 950 (95% de Prata e 5% de outro metal)

* Prata 925 (92,5% de Prata e 7,5% de outro metal)

* Ouro de Lei - Arranjar um Quadro com os diferentes tipos de ouro

* Designação que surgiu para o ouro de 19,25 K e em que o quilate (K) é o sistema usado para estabelecer o grau de pureza em ouro de um determinada peça.

O ouro puro corresponde a 24 K (24 partes de ouro e 0 partes de outro metal).

* Ligas com memória de forma (SMA)

* Ligas que possuem capacidade de, depois de sujeitos a uma deformação severa, recuperar a sua forma original.

Embora esta propriedade de certas ligas fosse já conhecida nos anos 30, por Arne Olander (foi o primeiro a observá-las em 1938), foi apenas nos anos 60 que se passou a explorar este campo com a descoberta do Nitinol (Níquel + Titânio).

* Como se interpretam as ligas com memória de forma

* Ligas com memória de forma são ligas metálicas que exibem duas propriedades únicas, a pseudoelasticidade e o efeito da memória de forma.

* Pseudoelasticidade: …………………………………

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* Efeito de memória de forma: é composto por duas fases estáveis:

* A de alta temperatura – Austenite

* A de baixa temperatura – Martensite (que pode apresentar a forma deformada e a forma torcida).

Por arrefecimento, a austenite que constitui o material transforma-se em martensite.

Por aplicação de uma deformação, o material assum uma nova forma.

Por aquecimento, o material recupera a forma original em consequência da transformação reversível da martensite em austenite.

* Em que se aplicam as ligas com memória de forma – Arranjar a Figura da Pág. 41

* Devido às suas propriedades invulgares, muitas têm sido as aplicações deste tipo de ligas:

* Medicina (Uma vez que estes materiais são biocompatíveis e resistentes)

* São usadas para substituir ossos fracturados

* Cateteres e instrumentos cirúrgicos

* Filtros e e fios de ligação

* Aparelhos dentários

* Aeronáutca (São incorporadas nas asas dos aviões ligas com memória de forma que permitem modificar a forma da asa do avião)

* Em juntas para Tubagens

* Ar condicionados

* Extintores de incêndios

* Interruptores sensíveis a temperaturas

* Em robótica, para simular tendões e músculos

* Armações de óculos

* A reciclagem dos metais - Arranjar o Quadro IV (Pág. 42)

* O metal é um dos produtos mais utilizados nas tarefas do dia a dia. Encontramos embalagens de metais, fios e outros produtos metálicos em diversos produtos. Ao ser

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descartado por pessoas e empresas, pode passar por um processo de reciclagem que garante o seu reaproveitamento na produção do metal reciclado.

Quando um metal chega ao momento de ser reciclado significa que chegou ao fim do seu ciclo; então, tudo vai recomeçar.

Os metais já se reciclam há muitos anos e é habitual classificar os metais recicláveis em trê grupos:

* Metais ferrosos (que contêm ferro, são baratos e são recicláveis em larga escala)

* Metais não ferrosos (que podem ser metais de transição)

* Metais preciosos (como a prata e o ouro são também recicláveis)

Apesar da reutilização das ligas metálicas representarem uma diminuição da qualidade já que a maior parte dos metais reciclados termina em ligas para moldes, a reciclagem dos metais está a tornar-se cada vez mais importante porque se poupa energia e se diminui os desperdícios metálicos no ambiente. Em prol de melhorar a qualidade do metal fundido, têm-se desenvolvido tecnologias que permitam a remoção de elementos críticos da liga que alteram as propriedades do metal.

* Bibliografia

* http://www.brasilescola.com/quimica/ligas-metalicas.htm

* http://dradical.no.sapo.pt/Liga%20metalica.pdf

* http://page.esec-aquilino-ribeiro.rcts.pt/quimica/album/metaismem.pdf

* http://orbital13.blogspot.com/2009/09/descoberta-do-bronze.html

*

2.1. Corrosão: uma oxidação indesejável

A corrosão metálica é a transformação de um material metálico ou liga metálica pela sua interação química ou electroquímica num determinado meio de exposição, processo que resulta na formação de produtos de corrosão e na libertação de energia.

* Metais de transição e a variedade de números de oxidação - Arranjar a Fig. 52 – Pág. 46

* Uma das particularidades dos metais de transição é a variedade de estados de oxidação (N.º de oxidação), logo estes metais distinguem-se dos outros metais pela configuração

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electrónica – os metais de transição têm os seus electrões de valência em mais do que uma camada.

No entanto, não é necessário grande quantidade de energia para converter um estado de oxidação num outro estado, porque as orbitais 3d e 4s têm energias muito próximas, sendo portanto os metais de transição facilmente oxidados e reduzidos.

* A corrosão como uma reacção de oxidação-redução

* Os metais, à excepção de poucos (ouro e a platina), são sempre encontrados na Natureza na forma de óxidos, sulfuretos, hidróxidos, ect. Para se obter o metal, terá de se efectuar a respectiva extracção, e para que tal aconteça é necessário aplicar uma considerável quantidade de energia. Quando voltam a encontrar-se em certos ambientes que lhes permitem combinarem quimicamente com outros elementos, os metais voltam a ser oxidados, isto é, a sofrer corrosão.

A maior parte dos metais corroem-se em contacto com o ar húmido, com ácidos, bases, sais, iões cloreto e outras substâncias sólidas e líquidas.

* No caso do alumínio, quando este sofre corrosão, a camada de óxido formada na superfície protege o metal do oxigénio e impede a continuação do processo.

* A importância do meio nas reacções de oxidação-redução: o caso da ferrugem

* Reacção anódica………………..

* Reacção catódica……………….

* Influência do pH do meio

* Não existe uma relação igual para todos metais

Nos casos do ferro, do aço, do alumínio, do zinco e do estanho, a velocidade de corrosão aumenta tanto para valores de pH muito baixos como para os muitos altos

As equações químicas que traduzem estas reacções poderão ter de incluir as partículas H+ e HO- na sua escrita

Os produtos da reacção poderão variar com o pH do meio.

* Acerto das equações de oxidação-redução em meio ácido

* Acerto das equações de oxidação-redução em meio alcalino

* Bibliografia

* http://www.iope.com.br/3i_corrosao.htm

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