Guia de Metais Não Ferrosos: Classificação e Usos

Classificação dos Metais Não Ferrosos

Os metais não ferrosos são imprescindíveis e estão cada vez mais presentes na indústria para a fabricação de vários produtos. Eles são classificados de acordo com sua densidade:

• Pesados: Possuem densidade maior ou igual a 5 kg/dm³. Exemplos: cobre, estanho, zinco, chumbo, etc.
• Leves: Possuem densidade entre 2 e 5 kg/dm³. Exemplos: alumínio e titânio.
• Ultraleves: Possuem densidade inferior a 2 kg/dm³. Exemplos: magnésio e berílio.

Os metais não ferrosos, em seu estado puro, costumam ser macios e possuem baixa resistência mecânica. Por isso, são misturados com outros metais para melhorar suas propriedades. Ordenados da maior para a menor utilização, são: cobre (e suas ligas), alumínio, estanho, chumbo, zinco, níquel, cromo, magnésio e titânio.

Estanho (Pewter)

O estanho é um metal muito raro na crosta terrestre. Felizmente, é encontrado concentrado em depósitos minerais, embora a pureza muitas vezes seja baixa (0,02%). O minério mais explorado é a cassiterita, no qual o metal está na forma de óxido (SnO2).

Características do Estanho:

• O estanho puro tem uma cor muito brilhante. À temperatura ambiente, oxida-se e perde o brilho exterior.
• É muito maleável e macio à temperatura ambiente, podendo ser obtido em folhas de alguns décimos de milímetro. No entanto, quando quente, torna-se frágil e quebradiço.
• Abaixo de -18 °C, começa a decompor-se em um pó cinzento, processo conhecido como doença ou praga do estanho.
• Ao ser dobrado, emite um estalido característico chamado de "grito do estanho".

Principais Ligas de Estanho:

• Bronze: Liga de cobre e estanho.
• Solda Branda: Ligas de chumbo e estanho em proporções que variam entre 25% e 90%.
• Ligas de baixo ponto de fusão:
  • Darcet: (25% Sn + 25% Pb + 50% Bi), funde a 97 °C.
  • Cerrolow: (8,3% Sn + 22,6% Pb + 44,7% Bi + 5,3% Cd + 19,1% In), funde a 47 °C.

Uma das aplicações mais importantes do estanho é a fabricação de folha de flandres, que consiste em uma chapa de aço revestida com camadas finas de estanho puro para proteção contra a oxidação.

Cobre

Os minérios de cobre utilizados hoje são o cobre nativo, sulfetos (calcopirita e calcocite) e óxidos (malaquita e cuprite).

Características do Cobre:

• É muito dúctil e maleável.
• Possui condutividade elétrica e térmica elevada.

A adição de outros metais não ferrosos ao cobre melhora substancialmente suas propriedades mecânicas e resistência à oxidação, embora possa reduzir a condutividade. As ligas mais usadas são:

1. Bronze (Cobre e Estanho):
   • 1.1 Regular: Apenas cobre e estanho (5-30%). Usado em sinos e engrenagens.
   • 1.2 Especial: Contém cobre, estanho e outros elementos. Usado em esculturas e cabos elétricos.
2. Latão (Cobre e Zinco):
   • 2.1 Regular: Cobre e zinco (30-55%). Usado em ferragens.
   • 2.2 Especial: Cobre, zinco e outros elementos químicos. Usado em torneiras, parafusos e porcas.

Titânio

O titânio é abundante na natureza, sendo componente de rochas vulcânicas que contêm ferro. Sua extração é complexa, o que eleva o custo final. É obtido principalmente do rutilo e da ilmenite.

Características e Aplicações:

• Metal branco prateado, mais resistente à oxidação e corrosão que o aço inoxidável.
• Propriedades mecânicas superiores às do aço, mantendo-as até 400 °C.
• Devido à baixa densidade e alto desempenho, é usado na aeronáutica (aviões, foguetes, mísseis e satélites de comunicações).

Magnésio

O magnésio é extraído principalmente do cloreto de magnésio (derivado da água do mar), da dolomita, magnesita e carnalita.

Características:

• Em estado líquido ou pó, é muito inflamável.
• Cor branca prateada, maleável e dúctil.
• Mais durável que o alumínio após o forjamento.

Ligas e Usos:

• Ligas para forjamento: Magnam (Mg+Mn), Magzine (Mg+Zn) e Magal (Mg+Al). Usadas na aviação.
• Ligas para fundição: Fumagal (Mg+Zn+Al) e Fumagcin (Mg+Al).
• Em estado puro, é usado em fogos de artifício e como fundente no aço.

Outras Ligas de Cobre

• Cuproalumínio: Liga de cobre e alumínio. Usada em hélices e turbinas.
• Alpaca: Liga de cobre, níquel e zinco. Cor prateada, usada em joias baratas e talheres.
• Cupro-níquel: Liga de cobre e níquel (40-50%). Usada em moedas e contatos elétricos.

Zinco

Extraído da esfalerita e calamina, o zinco possui as seguintes características:

• Resistente à oxidação e corrosão no ar e na água, mas sensível a ácidos e sais.
• Maior coeficiente de dilatação térmica entre os metais.
• Frágil à temperatura ambiente, mas maleável entre 100 e 150 °C.

Aplicações Comerciais:

1. Ligas:
   • Latão: Substitui o bronze em diversas aplicações por ser mais barato.
   • Prata Alemã (Alpaca): Usada em talheres e joias.
   • Zamak (Al+Cu+Zn): Peças de alta precisão que não requerem usinagem.
2. Puro: Folhas para telhados, calhas, tubulações e baterias.
3. Revestimentos (Galvanização):
   • Eletrolítica: Camada fina de zinco via eletrólise.
   • A quente: Banho de zinco fundido.
   • Metalização: Projeção de partículas de zinco.
   • Sherardização: Revestimento em pó de zinco via forno.
4. Óxido de Zinco: Usado em protetores solares, desodorantes, tintas e conservantes.

Chumbo

O minério mais utilizado é a galena (sulfeto de chumbo).

Características e Aplicações:

• Muito flexível, macio e fácil de cortar.
• Cor branco-acinzentada, brilhante quando recém-cortado.
• Resistente aos ácidos clorídrico e sulfúrico.
• Usos: Óxido de chumbo (tintas antioxidantes), tubulações, baterias e proteção contra radiação (raios X).
• Ligas: Soldagem (chumbo e estanho).

Alumínio

O metal mais abundante na natureza (8% da crosta terrestre), encontrado na bauxita.

Características:

• Leve e inoxidável devido à camada protetora de óxido de alumínio (Al2O3).
• Excelente condutor de eletricidade e calor (usado em linhas de alta tensão).
• Muito maleável (folhas de papel alumínio) e dúctil.

Ligas e Formas Comerciais:

• Duralumínio (Al+Cu): Usado em panelas, pneus, carros e bicicletas.
• Alumínio + Magnésio: Indústria aeroespacial e automobilística.
• Alumínio + Cobre + Silício: Moldagem de peças grandes por injeção.
• Alnico (Al+Ni+Co): Ímãs permanentes poderosos.
• Alumínio em pó: Usado em tintas protetoras.
• Comercializado em fios, folhas, hastes e barras.