Metalurgia e Propriedades do Cobre e Suas Ligas

Quais são as principais ocorrências minerais do cobre? Cite exemplos de minérios.

O cobre pode ser encontrado na forma nativa, como minérios de sulfetos (calcopirita) ou óxidos (cuprita).

Fluxograma do Processo de Obtenção do Cobre a Partir de Minérios Sulfetados

Represente um fluxograma sucinto com as principais etapas do processo de obtenção do cobre a partir de minérios sulfetados:

1. Minério bruto
2. Fusão em forno reverbero (formação do matte)
3. Conversão do matte (formação do cobre blister)
4. Refino a fogo
5. Refino eletrolítico

Definição de Matte e Cobre Blister

Matte

Mistura de cobre, sulfetos de ferro e escória contendo de 30% a 40% de Cu, obtido pelo processo de fusão em forno reverbero do minério de cobre. Reação principal: 2Cu₂S + 2O₂ = 4Cu + 2SO₂ (Nota: A reação fornecida é simplificada e incompleta.)

Cobre Blister

Cobre com 98% de Cu que se forma quando o matte é convertido por sopro de ar através de um conversor, segundo a reação abaixo: 2Cu₂S + 2O₂ = 4Cu + 2SO₂ (Nota: A reação fornecida é simplificada e incompleta.)

Processos Metalúrgicos de Obtenção de Cobre

Por quais processos metalúrgicos é possível a obtenção de cobre? Em que situações devem ser empregados? Comente.

• Processo Pirometalúrgico: É utilizado para a obtenção de cobre a partir de sulfetos. A base do processo é a realização de uma fusão redutora, seguida de conversão e refino para aumentar a pureza do cobre.
• Processo Hidrometalúrgico: É utilizado para a obtenção de Cu a partir de óxidos e minérios complexos. Na hidrometalurgia, após o beneficiamento, é realizada a lixiviação, onde o minério pulverizado é atacado por uma solução lixiviante, formando uma solução contendo cobre. A precipitação do cobre é obtida por cementação, seguida dos processos de refino.

O que é a Doença do Cobre?

Com o aumento da temperatura, o Hidrogênio (H) penetra na rede cristalina do Cu através dos contornos de grão, reagindo com o oxigênio do óxido, formando vapor de água (H₂O). Como a difusão do H é maior que a do H₂O, formam-se pressões internas que favorecem a propagação de trincas, a formação de bolhas e a ruptura do material.

O que é a Dezincificação?

A dezincificação ocorre nos latões com alto teor de zinco. O zinco, por ser mais anódico, sofre corrosão seletiva, e o material torna-se então frágil e poroso.

Como a Dezincificação pode ser evitada?

A dezincificação pode ser evitada com tratamento térmico de solubilização da liga. A adição de estanho, arsênio, antimônio e fósforo agem como inibidores de dezincificação.

Condutividade Elétrica em Cobres Comerciais

Quais dos cobres comerciais a seguir apresenta maior capacidade de condução elétrica?

1. Cobre Refinado a Fogo (FRHC)
2. Cobre Isento de Oxigênio (OFHC)

Resposta: O Cobre Isento de Oxigênio (OFHC). Quanto menor o teor de impurezas e elementos de liga, melhor a condução elétrica do cobre.

Aplicações do Cobre Baseadas em Propriedades Físicas

Justifique de acordo com as propriedades físicas do cobre sua aplicação em:

• Fios de condução elétrica: Alta condutividade elétrica e capacidade de conformação devido à sua estrutura cristalina.
• Radiadores: Alta condutividade térmica.

Definição e Nomenclatura de Bronzes

O que são bronzes? Dê a nomenclatura de um bronze com a seguinte composição (88% de Cu, 6% de Zn, 6% de Sn).

Bronzes são ligas cobre-estanho com até 11% de Sn. A nomenclatura para a composição dada é: Bronze -6Zn6.

Latões Alfa e Beta: Definição e Influência

Defina latão alfa e beta. Em que se diferenciam? Qual a influência de sua presença sobre a resistência mecânica dos latões?

• Latões Alfa: Até 37% de Zn (estrutura CFC).
• Latões Beta: 45% a 50% de Zn (estrutura CCC).

A fase beta diminui a ductilidade e dificulta a deformação a frio, pois o aumento do teor de Zinco (Zn) aumenta a fragilidade e a resistência mecânica.