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COBRE E SUAS LIGAS

COBRE E SUAS LIGAS. COBRE E SUAS LIGAS. PROPRIEDADES FÍSICAS DO COBRE Ponto de Fusão  1083°C Densidade  8,96 g/cm 3 Forma Cristalina  cfc Resistividade Elétrica  1,673x10 -6 ohm.cm (100% IACS) Condutividade Térmica 0,941 cal/cm 2 .s.°C (Al= 0,52).

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COBRE E SUAS LIGAS

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Presentation Transcript

  1. COBRE E SUAS LIGAS

  2. COBRE E SUAS LIGAS PROPRIEDADES FÍSICAS DO COBRE • Ponto de Fusão 1083°C • Densidade  8,96 g/cm3 • Forma Cristalina  cfc • Resistividade Elétrica  1,673x10-6 ohm.cm (100% IACS) • Condutividade Térmica 0,941 cal/cm2.s.°C (Al= 0,52)

  3. Condutibilidade Elétrica • É comum exprimir a condutibilidade elétrica em termos de condutibilidade elétrica volumétrica. É medida comparativamente a um padrão de Cobre, sendo expressa em %IACS (International Annealed Copper Standard). Este padrão foi estabelecido pelo Bureau of Standar em 1913 para o Cobre puro da época. • A condutibilidade de 100% IACS corresponde ao Cobre que, no estado recozido, tem uma resistividade de 0,15328 ohm.g/m² a20ºC, isto é, um fio de Cobre recozido de 1 m de comprimento, pesando 1g tem uma resistência de 0,15328 ohm.

  4. COBRE E SUAS LIGAS ELEMENTO RESIDUAL • Prata • Oxigênio Cerca de 1/3 de todo o cobre produzido é de alguma forma usada na indústria elétrica Afeta pouco a condutividade elétrica Aumenta a temperatura de Recristalização do cobre Responsável pela fragilização

  5. COBRE E SUAS LIGAS PROPRIEDADES MECÂNICAS • Deforma-se facilmente • Apresenta grande alongamento nos estados: recozido, encruado e fundido Elongação ~60% • Têm baixa dureza • Apresenta elevada resistência à corrosão

  6. COBRE E SUAS LIGAS A DUREZA DO COBRE PODE SER AUMENTADA POR • Adição de elementos de liga (Cr, Cd) • Tratamento térmico • Encruamento

  7. COBRE E SUAS LIGAS CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO TEOR DE COBRE • I- Cobre IA- Tipos comerciais de Cu  mínimo de 99,3% de Cu IB- Cobres Ligados  elementos de liga <1%  Podem ser dúcteis ou para fundição • II- Ligas de Cobre  elementos de liga >1%

  8. TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu 99,3%) • 1- COBRE ETP COBRE ELETROLÍTICO TENAZ • 2- COBRE FRHC COBRE REFINADO À FOGO DE ALTA CONDUTIVIDADE • 3- COBRE FRTP COBRE REFINADO À FOGO, TENAZ • 4- COBRE CUOFCOBRE ISENTO DE OXIGÊNIO • 5- COBRE CU CASTCOBRE REFUNDIDO • 6- COBRE DLPCOBRE DESOXIDADO COM FÓSFORO (Baixo teor de P) • 7- COBRE DHPCOBRE DESOXIDADO COM FÓSFORO (alto teor de P)

  9. Cobre eletrolitico

  10. O PROBLEMA DA PRESENÇA DO OXIGÊNIO NO COBRE • O oxigênio forma um composto eutético com o cobre (Cu2O-CU) , de ponto de fusão mais baixo (1066 °C) que o Cobre puro comercial e de baixa dutilidade, segregando então para a região intergranular. Isso faz com que que haja perda de ductilidade. Outro agravante se dá na presença de gases redutores, como por exemplo [H], e à temperaturas elevadas onde o composto eutético forma vapor d'água na região intergranular. Este fenômeno pode acontecer no processo de soldagem, tratamento térmico em atmosferas protetoras umidas.

  11. TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu 99,3%) 1- COBRE ETP  COBRE ELETROLÍTICO TENAZ • % Cu 99,9% no mínimo • Oxigênio 0,02-0,07% • Condutividade no estado recozido 100% IACS • Aplicações Industrias elétrica, mecânica, química, construção civil

  12. Cobre ETP fragilizado por Hidrogênio Grãos maclados α com particulas de Cu2O

  13. COBRE ETP- ELETROLÍTICO TENAZ APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA ELÉTRICA • Cabos para rede elétrica • Linhas telefônicas • Transformadores • Peças de rádio e TV • Ânodos

  14. COBRE ETP- ELETROLÍTICO TENAZ APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA MECÂNICA • Arruelas • Rebites • Radiadores de automóveis • Trocadores de calor • Fios, tiras,…

  15. COBRE ETP- ELETROLÍTICO TENAZ APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA QUÍMICA • Caldeiras • Destiladores • Tanques • Alambiques APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL • Objetos artísticos • Telhados • Calhas,…

  16. COBRE ETP-ELETROLITICO TENAZ - MICROESTRUTURA Grãos equiaxiais α maclados

  17. TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu 99,3%) 2- COBRE FRNC  COBRE REFINADO À FOGO DE ALTA CONDUTIVIDADE • % Cu 99,9% • Oxigênio Teor incerto (é de menor custo) • Condutividade  100% IACS • Aplicações não tão nobres quanto o eletrolítico

  18. TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu 99,3%) 3- COBRE FRTP  COBRE REFINADO À FOGO, TENAZ • % Cu 99,8 % ou 99,85% • Oxigênio Teor controlado • Condutividade  não é 100% IACS • Impurezas  teores maiores que o ETP e FRNC • Aplicações mesmas doeletrolítico, com restrições a indústria elétrica (não tão nobre)

  19. TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu 99,3%) 4- COBRE CUOF COBRE ISENTO DE OXIGÊNIO • % Cu 99,95 % a 99,99% • É o Cu eletrolítico sem óxido • Condutividade  100% IACS • É mais caro que os anteriores • É resistente à fragilização pelo Hidrogênio

  20. Cobre OFHC Grãos maclados α

  21. 4- COBRE CUOF COBRE ISENTO DE OXIGÊNIO APLICAÇÕES • Equipamentos eletro-eletrônicos como: • Peças para radar • Antenas • Ânodos de tubos de raios-x

  22. TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu 99,3%) 5- COBRE CU CAST COBRE REFUNDIDO GRAU A99,75 % de Cu % Cu GRAU B99,5 % de Cu • É obtido de cobre secundário • É destinado a fabricação de ligas de Cu

  23. TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu 99,3%) 6- COBRE DLP COBRE DESOXIDADO COM FÓSFORO • % Cu 99,85% de Cu • Teor de Fósforo é baixo  0,004-0,012%

  24. TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu 99,3%) 7- COBRE DHP COBRE DESOXIDADO COM FÓSFORO • % Cu 99,9 - 99,8% de Cu • Teor de Fósforo é alto  0,015-0,04%

  25. TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu 99,3%) 7- COBRE DLP COBRE VAZADO EM MOLDE • % Cu 99,9 - 99,8% de Cu • Teor de Fósforo é alto  0,015-0,04%

  26. COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA CONTÉM ELEMENTOS DE LIGA MENORES QUE 1% • DÚCTEISprodutos semi-manufaturados por conformação mecânica • apresentam-se na forma de chapas, fios, arames, tiras, barras, tubos,.. • PARA FUNDIÇÃO

  27. COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA - DÚCTEIS PODEM SER REUNIDOS EM 3 GRUPOS DE LIGAS • Ligas de alta condutividade elétrica (Ag) • Ligas de alta resistência mecânica (As, Cd, Cr, Zr) • Ligas de alta usinabilidade (Pb, Te, S, Se, Cd) Algumas ligas podem possuir uma ou + características dos grupos

  28. LIGAS DE ALTA CONDUTIVIDADE TÉRMICA E ELÉTRICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Ag: 0,02-0,12% • A Ag melhora a resistência mecânica do Cu puro • A Ag melhora a fluência do Cu puro a altas temperaturas • A Ag tem solubilidade total no Cu nessas concentrações • Condutividade elétrica  90-100% IACS

  29. LIGAS DE ALTA CONDUTIVIDADE TÉRMICA E ELÉTRICAAg: 0,02-0,12% APLICAÇÕES • Na indústria elétrica, como: Bobinas Interruptores Aletas de radiadores Etc.

  30. LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: As: 0,013-0,05% • Tem condutividade elétrica  35-45 % IACS • O As melhora a resistência mecânica do Cu puro, principalmente à altas temperaturas • O As melhora a resistência à corrosão do Cu puro

  31. LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA As: 0,013-0,05% PRINCIPAIS APLICAÇÕES • Na indústria química  é usada em tubulações industriais que entram em contato com líquidos e gases pouco corrosivos • Na construção mecânica  em trocadores de calor, tubulações para caldeiras

  32. LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Cd: 0,6-1% • Tem condutividade elétrica  80 % IACS • O Cd é solúvel no Cu • O Cd melhora a resistência mecânica, à fadiga e ao desgaste do Cu puro • Esse cobre ligado apresenta elevada resistência ao amolecimento pelo aquecimento

  33. LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Cd: 0,6-!% Aplicações na indústria elétrica • molas de contato, • linhas de transmissão

  34. LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Cr: 0,8% • Tem condutividade elétrica  80- 85% IACS • O Cr não é totalmente solúvel no Cu • Esse cobre ligado pode ser tratado termicamente por solubilização para melhorar as propriedades mecânicas em geral

  35. LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Zr: 0,1-0,25% • Tem condutividade elétrica  90% IACS • O Zr é solúvel no Cu • Esse cobre ligado pode ser tratado termicamente por solubilização para melhorar as propriedades mecânicas em geral

  36. LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Zr: 0,1-0,25% • Aplicações na indústria elétrica, especialmente em aplicações em que estão sujeitas à alta solicitação

  37. LIGAS DE ALTA USINABILIDADE PADRÕES DE USINAGEM • LATÃO  usinabilidade 100 • COBRE TENAZ  usinabilidade 20 Essas ligas combinam alta condutividade elétrica e boa usinabilidade • Cu-Te (0,3-0,8%)  usinabilidade 85 • Cu-S (0,2-0,5%)  usinabilidade 85 • Cu-Se

  38. OUTRAS LIGAS DE ALTA USINABILIDADE • Cu-Pb (0,8-1,3%)  usinabilidade 85 • Cu-Cd (0,8%)-Sn (0,6%)  usado em cabos aéreos de metrô, eletrodos para solda elétrica

  39. COBRES LIGADOS PARA FUNDIÇÃO EXEMPLOS DE LIGAS • Cu (99-99,5)-Cr (1%)-Si (0,1%) Apresenta resistência à tração mínima de 37 kgf/mm2 • Cu-Cr (0,6-12%)

  40. LIGAS DE COBRE CONTÉM ELEMENTOS DE LIGA EM TEORES MAIORES QUE 1% • Latões (Cu-Zn)  dúcteis e para fundição • Bronzes (Cu-Sn)  dúcteis e para fundição • Cu-Ni • Cu-Ni-Zn (alpacas) • Cu-Al • Cu-Be • Cu-Si

  41. LATÕES (Cu-Zn) CONTÉM Cu e Zn com ou sem adição de elementos secundários • Os teores de Zn nos latões podem variar de: • 5-50%

  42. TIPOS DE LATÕES (Cu-Zn) • Latão binário Cu e Zn • Latão com Pb Cu, Zn e Pb (o Pb melhora a usinabilidade) • Latões especiais Cu e Zn (com ou sem Pb) e outros elementos de liga que proporcionam determinadas características (Al, Sn)

  43. LATÕES BINÁRIOS (Cu-Zn) • Dividem-se em 3 classes conforme a microestrutura, que por sua vez depende da % Zn

  44. LATÕES BINÁRIOS (Cu-Zn)

  45. Microestrutura de Latão 95/5

  46. Latão 70/30

  47. LATÕES BINÁRIOS (Cu-Zn)- CLASSIFICAÇÃO- • Fase ß ccc, é + resistente • Fase  cfc, dúctil e tenaz • Até 37% de Zn fase  (latões ) • 37-45% de Zn fases  e ß (latões + ß) • 46-50% de Zn fase ß (latões ß) Acima de 50% de Zn começa a precipitar a fase  que é quebradiça Por isso os latões com %Zn> 50% não tem uso comercial

  48. LATÕES BINÁRIOS (Cu-Zn)- PROPRIEDADES-As propriedades dos latões dependem do teor de Zn • A resistência à tração aumenta com o teor de Zn • A partir de 30% de Zn a ductilidade começa a diminuir • A medida que o teor de Zn aumenta a resistência à corrosão diminui (processo de dezincificação – corrosão preferencial do Zn)

  49. CORROSÃO POR DEZINCIFICAÇÃO • É característica dos latões • Dependendo do meio, o Zn é retirado da liga da forma de sal solúvel ou precipita na forma de um composto insolúvel • O ataque pode ser localizado ou distribuído • Até 15% de Zn o latão é resistente à corrosão por dezincificação • O Sn e o As são inibidores da dezincificação

  50. DEZINCIFICAÇÃO A – Camada de cobre redepositado A – Metal não corroido (metal dezincificado) B – Cobre redepositado B – Metal corroido C – Produto da corrosão do zinco Dezincificação por capas de um latão Dezincificação penetrante de um latão 63-34 chumbo, em contato com água 65-35, em contato com agua doce. do mar durante 20 meses. Aumento de Aumento de 4,4x. Em B vemos cobre 55x. Em cima camada de metal redepo- redepositado envolvido pelo metal não Sitada, em baixo metal não corroido corroido A, sendo C produto da corrosão do zinco.

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