Estrutura de Metais Não Ferrosos, Tipos, Características

O metais não ferrosos eles são todos aqueles que não têm ou têm quantidades insignificantes de ferro. Estes, em diferentes proporções de massa, são utilizados para a criação de ligas que exibem melhores propriedades físicas do que os metais individuais.

Assim, suas estruturas cristalinas e interações metálicas são a pedra angular das aplicações de ligas não ferrosas. No entanto, esses metais puros encontram menos usos porque são muito sensíveis e reativos. Por esse motivo, eles funcionam melhor como base e aditivo para ligas.

O bronze é uma liga não ferrosa; Consiste principalmente de uma mistura dourada de cobre e estanho (estátua na imagem acima). O cobre da liga é oxidado e forma CuO, um composto que escurece sua superfície dourada. Em ambientes úmidos, o CuO hidrata e absorve dióxido de carbono e sais para formar compostos azul-esverdeados.

Por exemplo, a Estátua da Liberdade é coberta com camadas de carbonatos de cobre (CuCO₃) conhecida como pátina. Em geral, todos os metais são oxidados. Dependendo da estabilidade de seus óxidos, eles protegem em maior ou menor grau as ligas contra corrosão e fatores externos.

Índice

• 1 estrutura
  • 1.1 Compacta hexagonal (hcp)
  • 1.2 Compacto cúbico (ccp)
  • 1,3 cúbico centrado no corpo (bcc)
• 2 tipos
• 3 Características e propriedades
• 4 exemplos
  • 4.1 Cobre
  • 4,2 Alumínio
  • 4.3 Zinco e magnésio
  • 4,4 Titânio
  • 4,5 Superalements
• 5 referências

Estrutura

O ferro é apenas um dos metais na natureza, portanto as estruturas e ligas de metais não ferrosos são mais diversificadas.

Entretanto, sob condições normais, a maioria dos metais possui três estruturas cristalinas estabelecidas por suas ligações metálicas: hexagonal compacto (hcp), cúbico compacto (ccp) e cúbico centrado no corpo (bcc).

Compacto hexagonal (hcp)

Nesta estrutura, os átomos metálicos são empacotados na forma de um prisma hexagonal, aproveitando assim todos os espaços.

De todas as estruturas, esta é a mais densa, então pode-se esperar que os metais sejam os mesmos. Neste, todos os átomos são cercados por doze vizinhos.

Exemplos

- Titânio (Ti).

- Zinco (Zn).

- Magnésio (Mg).

- Cádmio (Cd).

- Cobalto (Co).

- Rutenio (Ru)

- Osmio (Os).

- Metais alcalino-terrosos (com exceção do bário e do francium).

Compacto cúbico (ccp)

Essa estrutura cristalina é menos densa que a do hcp e, nesse caso, cada átomo é cercado por doze vizinhos.

Aqui, os interstícios (espaços vazios) são maiores que no caso do hcp, então esses metais podem conter essas moléculas e pequenos átomos (como o hidrogênio molecular, H₂).

Exemplos

- Alumínio (Al).

- Níquel (Ni)

- Prata (Ag).

- Cobre (Cu).

- ouro (Au).

- Ródio (Rh).

- irídio (ir).

Cúbico centrado no corpo (bcc)

Das três estruturas, esta é a menos densa e compacta, sendo ao mesmo tempo a que apresenta os interstícios de maiores volumes.

Portanto, acomoda mais facilmente pequenas moléculas e átomos. Da mesma forma, neste cubo, cada átomo é cercado por oito vizinhos.

Exemplos

- Vanadio (V).

- Nióbio (Nb).

- Cromo (Cr).

- metais alcalinos.

- Tungstênio (W).

Além disso, existem outras estruturas, como a simples cúbica e outras mais complexas, que consistem em arranjos menos densos ou distorcidos dos três primeiros. No entanto, as estruturas cristalinas acima aplicam-se apenas a metais puros.

Sob condições de alta impureza, pressão e temperatura, esses arranjos são distorcidos e, quando são componentes de uma liga, interagem com outros metais para gerar novas estruturas metálicas.

De fato, o conhecimento e a manipulação exatos desses arranjos permitem o projeto e a elaboração de ligas com propriedades físicas desejadas para uma finalidade específica.

Tipos

Em termos muito gerais, os metais não-ferrosos podem ser classificados em três tipos: pesado (chumbo), leve (cobre e alumínio) e ultraleve (magnésio). Por sua vez, estes são divididos em duas subclasses: aqueles com pontos de fusão médios e aqueles com altos pontos de fusão.

Outros tipos de metais não ferrosos correspondem a metais nobres (ou preciosos). Exemplos destes são metais com estruturas ccp (com exceção do alumínio, níquel e outros).

Da mesma forma, os metais de terras raras são considerados não-ferrosos (cério, samário, escândio, ítrio, túlio, gadolínio, etc.). Finalmente, os metais radioativos também contam como não-ferrosos (polônio, plutônio, rádio, frâncio, astato, radônio, etc.).

Características e propriedades

Embora as características e propriedades dos metais variem em seus estados puros e em ligas, elas apresentam generalidades que os diferenciam dos metais ferrosos:

- São maleáveis ​​e excelentes condutores elétricos e térmicos.

- Eles são menos afetados pelos tratamentos térmicos.

- Eles têm maior resistência contra oxidação e corrosão.

- Eles não apresentam tanto paramagnetismo, o que permite que sejam materiais utilizados para aplicações eletrônicas.

- Seus processos de fabricação são mais fáceis, incluindo fundição, soldagem, forjamento e laminação.

- Eles têm colorações mais atraentes, então eles encontram usos como elementos ornamentais; Além disso, eles são menos densos.

Algumas de suas desvantagens em relação aos metais ferrosos são: baixa resistência, altos custos, menor demanda e menor abundância mineralógica.

Exemplos

Na indústria metalúrgica existem muitas opções na fabricação de metais e ligas não ferrosas; as mais comuns são: superligas à base de cobre, alumínio, zinco, magnésio, titânio e níquel.

Cobre

O cobre tem sido usado para uma ampla variedade de aplicações devido às suas propriedades vantajosas, como suas altas condutividades térmicas e elétricas.

É resistente, maleável e dúctil, de modo que muitos projetos práticos podem ser obtidos: de canos a frascos e moedas. Também tem sido usado no reforço da quilha de barcos, e encontra muito uso na indústria elétrica.

Embora em seu estado puro seja muito suave, suas ligas (entre estes latão e bronze) são mais resistentes e são protegidas por camadas de Cu₂O (óxido avermelhado).

Alumínio

É um metal que é considerado leve devido à sua baixa densidade; Tem altas condutividades térmicas e elétricas e é resistente à corrosão graças ao revestimento Al.₂O₃ que protege sua superfície.

Dadas as suas propriedades, é um metal ideal, especialmente na aeronáutica, na indústria automotiva e de construção, entre outros.

Zinco e magnésio

Ligas de zinco (como KAYEM, com 4% de alumínio e 3% de cobre por massa) são usadas para a fabricação de peças fundidas complexas. Destina-se a obras de construção e engenharia.

No caso do magnésio, suas ligas têm aplicações na arquitetura, bem como carcaças de bicicletas, parapeitos de pontes e estruturas soldadas.

Ele também é usado na indústria aeroespacial, em máquinas de alta velocidade e em equipamentos de transporte.

Titânio

O titânio forma ligas levemente leves. São super resistentes e protegidos da corrosão por uma camada de TiO₂. Sua extração é cara e tem uma estrutura cristalina de Cco acima de 882 ° C.

Além disso, é biocompatível, por isso pode ser usado como material para próteses e implantes médicos. Além disso, o titânio e suas ligas estão presentes em máquinas, na marinha, em componentes de jatos e em reatores químicos.

Superligas

Superligas são fases sólidas muito resistentes compostas de níquel (como metal de base) ou cobalto.

Eles são usados ​​como palhetas em turbinas e motores de aeronaves, em materiais para reatores que resistem a reações químicas agressivas e em equipamentos de troca de calor.

Referências

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Teoria da produção de metais não ferrosos e ligas. Universidade Técnica de Ostrava.
2. Dr. C. Ergun. Ligas não ferrosas. Obtido em 21 de abril de 2018, de: users.fs.cvut.cz
3. Adana Ciência e Tecnologia. Metais Não Ferrosos. Obtido em 21 de abril de 2018, em: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Tecnologia de materiais. Editorial Trillas S.A. (1ª edição, México). P. 282-297.
5. Materiais Ferrosos e Metais Não Ferrosos e Ligas. [PDF] Retirado em 21 de abril de 2018, de: ikbooks.com
6. A diferença entre metais ferrosos e não ferrosos. (23 de setembro de 2015). Retirado em 21 de abril de 2018, de: metalsupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018) Por que a estátua da liberdade é verde? Retirado em 21 de abril de 2018, de: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31 de maio de 2014). A estrutura cristalina dos metais. Obtido em 21 de abril de 2018, de: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18 de março de 2009). Acessórios de cobre. [Figura] Obtido em 22 de abril de 2018, de: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22 de fevereiro de 2007). peso de papel de seis embalagens. Obtido em 22 de abril de 2018, de: flickr.com