Estrutura e Propriedades dos Metais 4. LIGAS METÁLICAS Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas Metálicas LIGA: é uma solução sólida, é uma solução homogénea sólida de um metal com um ou mais elementos metálicos ou não - metálicos,  são materiais distintos dos seus componentes, isto é, têm propriedades físicas e químicas diferentes. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas Metálicas As ligas podem ser classificadas de diversas formas: Pelo metal predominante; Pelo número de elementos que as compõem; Pela principal propriedade física da liga. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas Metálicas As ligas obtêm-se: a partir da mistura dos componentes fundidos, estando o metal base numa concentração elevada, à qual se adicionam os outros elementos,sob a forma de fragmentos sólidos, préviamente pesados, que se dissolvem por agitação a solução é arrefecida, resultando a solução sólida. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas Metálicas Recorre-se à formação de ligas para: se obterem determinadas características pretendidas, que não se encontram no metal na forma pura, tais como: - aumento da resistência mecânica e térmica, - aumento da dureza, - diminuição do p.f. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas Metálicas As diferentes propriedades devem-se também: à disposição espacial dos componentes: quando os átomos de um metal são substituídos por átomos de outro metal (raios atómicos semelhantes), Liga substituicional ex: Latão quando os átomos adicionados são muito menores , que os iões do metal, indo ocupar os intervalos, intersticios, entre os maiores  Liga intersticial ex: Aço Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas Metálicas Liga Metálica Componentes Características Aplicações Latão Cobre e Zinco Resistência à corrosão Navios Tubos Bronze Cobre e Estanho Moedas Sinos Aço Ferro e Carbono Utensílios domésticos Aço inoxidável Aço e Crómio Talheres Aço-Níquel Aço e Níquel Resistência mecânica Canhões Material de blindagem Aço-Tungsténio Aço e Tungsténio Alta dureza Brocas Pontas de caneta Amálgama Mercúrio, Prata e Estanho Resistência à oxidação Restauração de dentes Ouro 18 quilates Ouro e Cobre Alta ductilidade e maleabilidade Jóias Prata de lei Prata e Cobre Aumento da dureza Ornamentos Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Cobre O cobre puro é um material muito macio mas, juntando-lhe diversos elementos podemos obter ligas com propriedades muito valiosas, muitas vezes chamadas ligas de cobre. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Cobre e Estanho (Bronze) O bronze era utilizado para o fabrico de armas e ferramentas e ainda hoje é usado no fabrico de peças de maquinaria e em estátuas. Composição aproximada: 90% de cobre 10% de estanho Para conferir propriedades especiais, usam-se pequenas quantidades de zinco, alumínio, prata ou chumbo. Canhões de Antietam de Richard R. Miller Pensador de Rodin Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Cobre e Zinco (Latões) - Percentagem de Zn no latão vulgar - 3 a 45%. - Propriedades especiais usando pequenas quantidades de outros elementos: alumínio, estanho, chumbo ou arsénio Latão vermelho – contém 20% de zinco, é muito maleável e pode ser convertido em lâminas finíssimas. Latão amarelo – contém de 20% a 40% de zinco e utiliza-se sobretudo no fabrico de peças de maquinaria. Latão branco – levemente corado de amarelo, contém 80% de zinco e é quebradiço, pelo que só pode ser usado em fundição. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Cobre e Níquel (Cuproníquel) Constantan: 58 a 60% de cobre 32 a 42% de níquel 1 a 2% de magnésio. O “Constantan” é muitas vezes usado em associação com o cobre em instrumentos de medição e de controlo por ter uma resistência eléctrica independente da temperatura. Não deve ser utilizado a temperaturas acima de 500 ºC Níquel de cunhagem: 75% de cobre 25% de níquel. O níquel de cunhagem é usado para fazer a parte interna da moeda de 1 Euro e a parte externa da moeda de 2 Euros. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

(super ligas de níquel) Desenvolvidas para aplicações especiais onde se exige grande: resistência mecânica a temperaturas elevadas resistência à corrosão; reduzida variação dimensional; resistência eléctrica (para aquecimento). Exemplos de aplicação: – Turbinas de avião; – Turbinas de vapor; – Centrais nucleares; – Instalações químicas e petroquímicas. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Cobre e Alumínio As ligas de cobre – alumínio são muito usadas no fabrico de braços de balança e molas de relógio. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Estanho O estanho é um metal de cor branca, muito dúctil e maleável. Apresenta-se em duas formas alotrópicas: estanho branco e estanho cinzento. O estanho branco passa a estanho cinzento a baixas temperaturas. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Antimónio Ligas de antimónio e cobre, combinados com chumbo e estanho empregam-se nos chamados “metais antifricção”, utilizados no fabrico de peças para eixos de máquinas. Os metais antifricção também são chamados “metais brancos” ou “metais de patente”. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Soldas chumbo, obtém-se uma liga de baixo Juntando 30% de estanho a 60% de chumbo, obtém-se uma liga de baixo ponto de fusão, utilizada para soldar. As soldas fortes são geralmente ligas de cobre e zinco, que fundem a mais de 800 ºC. Podem ser combinados com prata. O ouro, com zinco ou com estanho, utiliza-se também na preparação de soldas fortes. O zinco e o estanho baixam o ponto de fusão do ouro, para além de baixarem o custo. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Mercúrio (Amálgamas) Amálgama dentária: 70% de mercúrio 3% de cobre 1% de prata 26% de estanho Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Prata A prata é o mais branco de todos os metais e mostra um poder de reflexão da luz particularmente grande. É usada no fabrico de jóias e baixelas sob a forma de ligas, por ser demasiado macia. Prata de Lei: 92,5% Prata 7,5% Cobre Prata de Cunhagem: 90 % Prata 10 % Cobre Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Ouro O ouro puro é extremamente macio e, como tal, tem de ser usado em ligas, normalmente com cobre, prata, zinco ou níquel. Quilates – medida da pureza do ouro 24 quilates (Ouro Puro): 100 % Ouro 18 quilates (Ouro de Lei): 75% Ouro Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Ouro No ouro de 18 quilates os restantes 25% determinam a cor do ouro: Ouro Vermelho: Cobre 25 % Ouro Amarelo: Cobre 10-15 % Prata 10-15 % Ouro Branco: Níquel 10 % Paládio 10 % Zinco ou Prata 5 % Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Ferro (Aços) O ferro é um sólido acinzentado, que apresenta as propriedades metálicas características, brilho, dureza, maleabilidade e ductilidade. Tem também propriedades magnéticas. pirrotite hematite magnetite Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas de Ferro (Aços) A Torre Eiffel, em Paris, e a ponte D. Luís no Porto foram duas estruturas totalmente concebidas em aço por Gustavo Eiffel. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Composição dos restantes elementos (percentagem mássica) Ligas de Ferro (Aços) Composição dos restantes elementos (percentagem mássica) Tipo C Mn P S Si Ni Cr Outros Utilizações Normal 1,35 1,65 0,04 0,05 0.06 — Cu (0,2 a 0,6) Produtos laminados Ferramentas De alta resistência 0,25 0,15-0,9 0,4-1,0 0,3-1,3 Cu (0,01 a 0,08) Construção Turbinas a vapor Inoxidável 0,03-1,2 1,0-10 0,04-0,06 0,03 1-3 1-22 4,0-27 Utensílios de cozinha Lâminas de barbear Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas Leves (Al, Ni, Ti) Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas com Memória de Forma As ligas com memória de forma – SMA (Shape Memory Alloys) são materiais metálicos que têm a capacidade de recuperar a sua forma, mesmo depois de severamente deformados (dentro de certos limites) a baixas temperaturas, recuperam a forma inicial por aquecimento. Transformação: Austenite → Martensite → Austenite Exemplos: Ni-Ti (Nitinol), Cu-Zn-Al, Ag-Cd, Au-Cd, Cu-Al-Ni, Cu-Sn Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas com Memória de Forma Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas com Memória de Forma Nitinol História: experimentalmente verificou-se que uma tira de liga sólida de Níquel e Titânio, com o mesmo nº de átomos, num determinado arranjo cristalino, ao ser dobrada e desdobrada vezes sem conta não se partia, observaram-se impressionantes propriedades de resistência ao impacto, continuando com a mesma liga, estando a tira dobrada, esta ao ser aquecida, voltava à forma original. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Nitinol Ligas com Memória de Forma Baixas Temperaturas Altas Temperaturas Níquel Titânio Martensite Austenite Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

O Nitinol após deformado regressa à forma inicial por aquecimento. Ligas com Memória de Forma Nitinol O Nitinol após deformado regressa à forma inicial por aquecimento. O efeito de recuperação de forma não é exclusivo das ligas metálicas, existindo também em polímeros, em cerâmicos e em materiais biológicos, de que é exemplo o cabelo humano; Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas com Memória de Forma Aplicações Placas ósseas Catéteres Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas com Memória de Forma Aplicações Sonda para reforço da artéria aorta (evitar o aneurisma) Filtros para a veia cava Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas com Memória de Forma Aplicações: Aparelho correcção para dentes Medicina - instrumentos Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas com Memória de Forma Aplicações: Aeronáutica Juntas para tubagens Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

Ligas com Memória de Forma Aplicações: Robótica Armações óculos Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas