O alumínio é o metal mais abundante do mundo e o terceiro elemento mais comum, representando 8% da crosta terrestre. A versatilidade do alumínio faz dele o metal mais utilizado depois do aço.

Produção de alumínio

O alumínio é derivado do mineral bauxita. A bauxita é convertida em óxido de alumínio (alumina) através do Processo Bayer. A alumina é então convertida em alumínio metálico utilizando células eletrolíticas e o Processo Hall-Héroult.

Demanda anual de alumínio

A demanda mundial por alumínio gira em torno de 29 milhões de toneladas por ano. Aproximadamente 22 milhões de toneladas são de alumínio novo e 7 milhões de toneladas são de sucata de alumínio reciclado. O uso de alumínio reciclado é economicamente e ambientalmente vantajoso. São necessários 14.000 kWh para produzir 1 tonelada de alumínio novo. Em contrapartida, são necessários apenas 5% dessa energia para refundir e reciclar uma tonelada de alumínio. Não há diferença de qualidade entre as ligas de alumínio virgem e reciclado.

Aplicações do Alumínio

PuroalumínioO alumínio é macio, dúctil, resistente à corrosão e possui alta condutividade elétrica. É amplamente utilizado em cabos condutores e lâminas, mas a liga com outros elementos é necessária para obter a maior resistência exigida em outras aplicações. O alumínio é um dos metais de engenharia mais leves, apresentando uma relação resistência/peso superior à do aço.

Graças às diversas combinações de suas propriedades vantajosas, como resistência, leveza, resistência à corrosão, reciclabilidade e conformabilidade, o alumínio está sendo empregado em um número cada vez maior de aplicações. Essa gama de produtos abrange desde materiais estruturais até finas películas para embalagens.

Designações de ligas

O alumínio é geralmente ligado a cobre, zinco, magnésio, silício, manganês e lítio. Pequenas adições de cromo, titânio, zircônio, chumbo, bismuto e níquel também são feitas, e o ferro está invariavelmente presente em pequenas quantidades.

Existem mais de 300 ligas para conformação por forjamento, sendo 50 de uso comum. Elas são normalmente identificadas por um sistema de quatro dígitos que se originou nos EUA e agora é universalmente aceito. A Tabela 1 descreve o sistema para ligas para conformação por forjamento. As ligas para conformação por fundição possuem designações semelhantes e utilizam um sistema de cinco dígitos.

Tabela 1.Designações para ligas de alumínio forjado.

Para ligas de alumínio forjado não ligadas, designadas como 1XXX, os dois últimos dígitos representam a pureza do metal. Eles são equivalentes aos dois últimos dígitos após a vírgula decimal quando a pureza do alumínio é expressa com precisão de 0,01%. O segundo dígito indica modificações nos limites de impurezas. Se o segundo dígito for zero, indica alumínio não ligado com limites de impurezas naturais, e os valores de 1 a 9 indicam impurezas individuais ou elementos de liga.

Para os grupos de 2XXX a 8XXX, os dois últimos dígitos identificam diferentes ligas de alumínio no grupo. O segundo dígito indica modificações na liga. Um segundo dígito igual a zero indica a liga original e os números inteiros de 1 a 9 indicam modificações consecutivas na liga.

Propriedades físicas do alumínio

Densidade do alumínio

O alumínio possui uma densidade cerca de um terço menor que a do aço ou do cobre, o que o torna um dos metais mais leves disponíveis comercialmente. A alta relação resistência/peso resultante faz dele um importante material estrutural, permitindo o aumento da carga útil ou a economia de combustível, especialmente para o setor de transportes.

Resistência do alumínio

O alumínio puro não possui alta resistência à tração. No entanto, a adição de elementos de liga, como manganês, silício, cobre e magnésio, pode aumentar as propriedades de resistência do alumínio e produzir uma liga com propriedades adequadas a aplicações específicas.

AlumínioÉ bastante adequado para ambientes frios. Tem a vantagem sobre o aço de que sua resistência à tração aumenta com a diminuição da temperatura, mantendo sua tenacidade. O aço, por outro lado, torna-se quebradiço em baixas temperaturas.

Resistência à corrosão do alumínio

Quando exposta ao ar, uma camada de óxido de alumínio se forma quase instantaneamente na superfície do alumínio. Essa camada possui excelente resistência à corrosão. É bastante resistente à maioria dos ácidos, mas menos resistente aos álcalis.

Condutividade térmica do alumínio

A condutividade térmica do alumínio é cerca de três vezes maior que a do aço. Isso faz do alumínio um material importante tanto para aplicações de aquecimento quanto de refrigeração, como em trocadores de calor. Aliado ao fato de ser atóxico, essa propriedade faz com que o alumínio seja amplamente utilizado em utensílios de cozinha.

Condutividade elétrica do alumínio

Assim como o cobre, o alumínio possui condutividade elétrica suficientemente alta para ser utilizado como condutor elétrico. Embora a condutividade da liga condutora comumente utilizada (1350) seja de apenas cerca de 62% da do cobre recozido, ela pesa apenas um terço do peso do cobre e, portanto, pode conduzir o dobro de eletricidade em comparação com o cobre de mesmo peso.

Refletividade do alumínio

Do ultravioleta ao infravermelho, o alumínio é um excelente refletor de energia radiante. Sua refletividade de luz visível, em torno de 80%, faz com que seja amplamente utilizado em luminárias. As mesmas propriedades de refletividade tornam o alumínio um material versátil para iluminação.alumínioIdeal como material isolante para proteger contra os raios solares no verão e, ao mesmo tempo, isolar contra a perda de calor no inverno.

Tabela 2.Propriedades do alumínio.

Propriedades mecânicas do alumínio

O alumínio pode ser severamente deformado sem se romper. Isso permite que ele seja moldado por laminação, extrusão, trefilação, usinagem e outros processos mecânicos. Também pode ser fundido com alta precisão.

A liga metálica, o trabalho a frio e o tratamento térmico podem ser utilizados para ajustar as propriedades do alumínio.

A resistência à tração do alumínio puro é de cerca de 90 MPa, mas pode ser aumentada para mais de 690 MPa em algumas ligas tratáveis ​​termicamente.

Padrões de alumínio

A antiga norma BS1470 foi substituída por nove normas EN. As normas EN estão listadas na tabela 4.

Tabela 4.Normas EN para alumínio

As normas EN diferem da antiga norma, BS1470, nas seguintes áreas:

• Composição química – inalterada.
• Sistema de numeração das ligas – inalterado.
• As designações de têmpera para ligas tratáveis ​​termicamente agora abrangem uma gama mais ampla de têmperas especiais. Até quatro dígitos após o T foram introduzidos para aplicações não padronizadas (por exemplo, T6151).
• Designações de têmpera para ligas não tratáveis ​​termicamente – as têmperas existentes permanecem inalteradas, mas agora são definidas de forma mais abrangente em termos de como são criadas. A têmpera macia (O) agora é H111 e uma têmpera intermediária H112 foi introduzida. Para a liga 5251, as têmperas agora são mostradas como H32/H34/H36/H38 (equivalentes a H22/H24, etc.). H19/H22 e H24 agora são mostradas separadamente.
• Propriedades mecânicas – permanecem semelhantes aos valores anteriores. A tensão de escoamento a 0,2% deve agora ser indicada nos certificados de ensaio.
• As tolerâncias foram reduzidas em vários graus.
  

  Tratamento térmico do alumínio

  Diversos tratamentos térmicos podem ser aplicados às ligas de alumínio:

  • Homogeneização – a eliminação da segregação por aquecimento após a fundição.
  • Recozimento – utilizado após o trabalho a frio para amaciar ligas que sofrem endurecimento por deformação (1XXX, 3XXX e 5XXX).
  • Endurecimento por precipitação ou envelhecimento (ligas 2XXX, 6XXX e 7XXX).
  • Tratamento térmico de solubilização antes do envelhecimento de ligas de endurecimento por precipitação.
  • Cura em estufa para revestimentos
  • Após o tratamento térmico, um sufixo é adicionado aos números de designação.
  • O sufixo F significa "como fabricado".
  • O significa “produtos forjados e recozidos”.
  • A letra T significa que o produto foi "tratado termicamente".
  • W significa que o material foi submetido a tratamento térmico de solubilização.
  • H refere-se a ligas não tratáveis ​​termicamente que são "trabalhadas a frio" ou "endurecidas por deformação".
  • As ligas não tratáveis ​​termicamente são aquelas dos grupos 3XXX, 4XXX e 5XXX.