O que é o cobre: propriedades, tipos e aplicações

O cobre tem inúmeras aplicações em diversos setores e, devido à sua versatilidade, existem muitos componentes fabricados em cobre. O cobre apresenta várias classes e tipos e envolve um processo de fabrico detalhado.

Se pretende saber tudo sobre o que é o cobre, quais são as diferentes classes e quais as suas aplicações, leia o guia abaixo.

O que é o cobre?

O cobre é um elemento com o número 29 na tabela periódica e o símbolo Cu. É um metal de cor castanho-avermelhada e elevada ductilidade. A cor real do cobre resultante da oxidação é rosa, e o óxido de cobre forma-se devido ao processo de oxidação.

No entanto, o cobre pode também adquirir uma cor azul-esverdeada ao longo do tempo e transformar-se em carbonato de cobre. O cobre é um metal brilhante e é utilizado em muitas aplicações, como eletrónica e canalizações.

Breve história do cobre

O cobre é um metal muito importante e foi amplamente utilizado em civilizações antigas, tendo sido descoberto pelos mesopotâmios. No norte do Iraque foi descoberto o primeiro pendente de cobre, datado de 8700 a.C. A Idade do Cobre prevaleceu entre 5500 a.C. e 4000 a.C. e foi designada por idade calcolítica, expressão derivada de palavras gregas.

O cobre é um metal que ocorre naturalmente na forma metálica nativa. No entanto, é necessário extraí-lo do minério por metalurgia. Em tempos históricos, quando ocorria cobre nativo, a metalurgia não era necessária; por isso, essas civilizações fabricavam ornamentos e armas.

De que é feito o cobre?

O cobre puro não é uma liga, mas sim um elemento químico constituído por um único tipo de átomo. Não pode ser convertido em substâncias mais simples. O átomo de cobre tem número atómico 29 e possui 29 protões no seu núcleo atómico.

A extração do cobre é feita a partir de minérios naturais; o cobre extraído é depois minerado, triturado e prensado. Os minérios de cobre são extraídos na América do Sul ou na América do Norte e também na Rússia e em África.

Processos de produção do cobre

O processo de produção do cobre compreende as seguintes etapas.

Mineração

A mineração do minério de cobre é realizada primeiro em grandes minas a céu aberto, que são escavadas em profundidade, e os explosivos fragmentam a rocha. Estes explosivos convertem os blocos em pedaços de pequena dimensão para efeitos de processamento.

Extração

O processo de extração envolve a purificação do cobre. Estes processos utilizam minérios oxidados, trituram-nos e aplicam uma solução de lixiviação ácida. O outro processo designa-se por processo pirometalúrgico. Utiliza minérios sulfurados, e a extração é feita por flotação por espuma e espessamento com base na densidade das partículas.

Purificação

Os minérios oxidados são colocados numa solução para efeitos de extração, e o cobre é mantido em solução; este processo designa-se por hidrometalurgia. A solução é depois sujeita a eletricidade, que deposita o cobre sólido.

No caso dos minérios sulfurados, opta-se pela pirometalurgia, e uma fundição produz cobre em forma bruta. É depois purificado através do processo de eletrorrefinação.

Ligagem

As ligas de cobre são geradas através da fusão do material de liga e, em seguida, da fusão do cobre para os combinar. A mistura fundida é depois sujeita a fundição, arrefece e desliza.

Eletrorrefinação

A eletrorrefinação do cobre consiste em dissolver eletronicamente material de cobre impuro. O cobre puro é depositado num elétrodo, e é aplicada uma corrente elétrica que remove as impurezas do metal.

Propriedades e características do cobre

O cobre é conhecido pelas suas propriedades e características únicas, e algumas destas propriedades são discutidas abaixo:

• A condutividade elétrica do cobre torna-o adequado para muitas aplicações eletrónicas. Oferece elevada condutividade elétrica e é escolhido para fabricar fios e outros dispositivos eletrónicos.
• O cobre possui também uma elevada condutividade térmica e, por isso, é escolhido para fabricar dissipadores de calor, de modo a ajudar na dissipação de calor em diferentes aparelhos.
• O cobre é altamente maleável e pode ser utilizado para fabricar cabos e fios.
• É resistente à corrosão e, devido à sua natureza anticorrosiva, é utilizado em aplicações marítimas e é muito confortável, seguido de produtos de bombagem.

Vantagens e desvantagens do cobre

O cobre apresenta várias vantagens e desvantagens, que ajudam a determinar se deve ou não ser utilizado em diferentes aplicações.

Vantagens

• O cobre tem uma elevada condutividade elétrica e, por isso, é utilizado em muitos componentes eletrónicos.
• É uma escolha adequada para permutadores de calor devido à sua elevada condutividade térmica.
• É dúctil e pode ser dobrado facilmente, o que o torna adequado para canalizações e cablagens.
• As propriedades antimicrobianas são muito adequadas para aplicações médicas, e várias ferramentas e dispositivos na medicina são fabricados com cobre.

Desvantagens

• O cobre é um material dispendioso.
• É pesado em comparação com outros materiais e não é adequado para aplicações sensíveis ao peso.
• Quando sujeito a temperaturas elevadas, pode oxidar.
• O cobre é um material tóxico e, por isso, não pode ser utilizado para ingestão regular.

Diferentes tipos de cobre

Existem diferentes tipos de cobre, que se descrevem a seguir.

Cobres puros

O cobre puro é preparado para garantir um teor mínimo de impurezas e maximizar as propriedades elétricas e térmicas do cobre. O cobre puro é macio e tem menor tenacidade; é utilizado em componentes elétricos.

Ligas de cobre

As ligas de cobre incluem o latão e o bronze. O latão é muito utilizado em canalizações e instrumentos musicais. Contém zinco, que confere à liga elevada ductilidade e resistência. O bronze, por outro lado, é semelhante ao cobre e oferece elevada ductilidade, condutividade térmica e resistência à água salgada. O bronze é utilizado em casquilhos e rolamentos.

Chapas e placas de cobre

As chapas de cobre são finas, enquanto as placas são espessas. Existem em diferentes graus de cobre, e as chapas de cobre oferecem elevada maleabilidade e podem ser conformadas noutros componentes.

Cobres de corte fácil

Os cobres de corte fácil contêm pequenas quantidades de outros elementos de liga, que ajudam a melhorar a sua maquinabilidade. O cobre de corte fácil é muito fácil de maquinar e de fabricar em artigos como pontas de ferro de soldar e bicos de soldadura.

Fio de cobre

O fio de cobre oferece excelente condutividade elétrica e é utilizado em muitas aplicações elétricas. É utilizado em aplicações que exigem correntes elevadas.

Tubagem de cobre

A tubagem de cobre é utilizada em sistemas domésticos de água potável devido à sua durabilidade e resistência à corrosão. Há muitos anos que é utilizada em canalizações domésticas para fins de tubagem.

Nanopartículas de cobre

As nanopartículas de cobre têm um comportamento diferente em comparação com as partículas de cobre de grande dimensão e oferecem excelentes propriedades antimicrobianas.

Cobres isentos de oxigénio

O cobre isento de oxigénio é a forma mais pura de cobre e tem muito poucas impurezas devido à sua natureza não oxidante. É fundido num banho de grafite granulado, que ajuda a eliminar o oxigénio. Tem elevada condutividade elétrica e é utilizado em eletrónica de alto vácuo.

Cobres eletrolíticos

Os cobres eletrolíticos são sujeitos a soluções para remover impurezas. São refinados através deste processo e são utilizados em enrolamentos e barras condutoras.

Materiais de cobre comuns

Os graus de cobre comuns utilizados em diferentes aplicações são os seguintes:

Cobre 101 (cobre puro)

O cobre 101 tem 99,99% de cobre e elevada condutividade elétrica e térmica, elevada resistência à corrosão, e é dúctil e macio. É utilizado em cablagens, barras condutoras, permutadores de calor e conectores.

Cobre 110

O cobre 110 tem mais de 99,9% de cobre; é adequado para aplicações elétricas, oferecendo elevada condutividade elétrica e térmica. É utilizado em linhas de transmissão de energia e aparelhagem de comutação, bem como em aplicações de canalização.

Cobre 260 (latão)

O cobre 260 tem 30% de zinco e 70% de cobre, e oferece fácil maquinabilidade, ductilidade e resistência à corrosão. É utilizado em componentes automóveis e de canalização, seguindo-se a joalharia e a ferragens.

Cobre 932 (bronze)

O cobre 932 tem 80% de cobre, 10% de estanho, 5% de zinco e 5% de chumbo. Tem excelente resistência ao desgaste e, devido à presença de chumbo, oferece autolubrificação. É utilizado em aplicações marítimas.

Cobre 360 (latão)

O Copper 360 apresenta uma composição de 62% de cobre, 36% de zinco e 2% de chumbo. Tem excelente maquinabilidade e oferece resistência moderada à corrosão e resistência mecânica moderada. É utilizado em peças de relógios, válvulas de canalização e acessórios de ligação.

Aplicações do cobre

Existem muitas aplicações do cobre em diferentes áreas, e algumas delas são as seguintes:

Eletrónica: O cobre é utilizado em aplicações eletrónicas devido à sua condutividade elétrica.

Arquitetura: O cobre tem um aspeto atrativo e pode ser utilizado em revestimentos de paredes e coberturas.

Canalização: Os tubos de cobre são utilizados em condutas de água para aplicações domésticas, pois oferecem elevada resistência à corrosão.

Transportes: O cobre é utilizado em veículos, pois contribui para a cablagem elétrica dos automóveis.

Conclusão

O cobre é um dos metais mais versáteis, e diversos componentes são fabricados com ele.

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Perguntas frequentes

O cobre enferruja facilmente?

De um modo geral, o cobre não enferruja, mas em certos casos algumas das suas partes podem corroer-se ligeiramente.

Que tipo de metal é o cobre?

O cobre tem uma elevada densidade, o que o torna um metal pesado.

Qual é a diferença entre o cobre e o latão?

O latão é uma liga de cobre, enquanto o cobre é cobre metálico puro.

Porque é o cobre tão especial?

O cobre é especial porque oferece excelentes propriedades e é, por isso, um dos materiais mais utilizados na indústria. Oferece ductilidade, maleabilidade e elevadas propriedades térmicas e elétricas.