O que é o cobre: Propriedades, tipos e aplicações
O cobre tem muitas aplicações na indústria e, devido à sua versatilidade, existem muitos componentes feitos de cobre. O cobre tem vários graus e tipos e é objeto de um processo de fabrico pormenorizado.
Se quiser saber tudo sobre o que é o cobre, quais são os diferentes tipos e quais são as suas aplicações, leia o guia abaixo.
O que é o cobre?
O cobre é um elemento que tem o número 29 na tabela periódica e o símbolo Cu. É um metal com uma cor castanho-avermelhada e elevada ductilidade. A cor atual do cobre devido à oxidação é rosa, e o óxido de cobre forma-se devido ao processo de oxidação.
No entanto, o cobre também pode desenvolver uma cor azul-esverdeada ao longo do tempo e transformar-se em carbonato de cobre. O cobre é um metal que brilha e é utilizado em muitas aplicações, como a eletrónica e a canalização.
Uma breve história do cobre
O cobre é um metal muito importante e foi amplamente utilizado nas civilizações antigas, tendo sido descoberto pelos mesopotâmicos. 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 chamada de idade calcolítica, derivada de palavras gregas.
Cobre é um metal que ocorre naturalmente numa forma metálica nativa. No entanto, precisa de ser extraído do minério através da metalurgia. Em épocas históricas, quando o cobre era nativo, não era necessário recorrer à metalurgia; por isso, essas civilizações produziam ornamentos e armas.
De que é feito o cobre?
O cobre puro não é uma liga, mas um elemento químico constituído por um único tipo de átomo. Não pode ser convertido em substâncias mais simples. O átomo de cobre tem um número atómico de 29 e tem 29 protões no seu núcleo atómico.
A extração do cobre é feita a partir de minérios naturais; o cobre extraído é depois extraído, esmagado e prensado. Os minérios de cobre são extraídos da América do Sul ou da América do Norte e mesmo da Rússia e de África.
Processos de fabrico do cobre
O processo de fabrico do cobre tem as seguintes etapas.
Exploração mineira
A extração de minério de cobre é realizada primeiro nas grandes minas a céu aberto, que são escavadas mais profundamente, e os explosivos rebentam com a rocha. Estes explosivos transformam as rochas em pequenos pedaços para efeitos de processamento.
Extração
O processo de extração consiste na purificação do cobre. Estes processos utilizam minérios de óxido, esmagam-nos e aplicam uma solução de lixiviação ácida. O outro processo é chamado de processo pirometalúrgico. Utiliza minérios sulfetados e a extração é feita através de flotação e espessamento com base na densidade das partículas.
Purificação
Os minérios de óxido são colocados numa solução para efeitos de extração e o cobre é mantido numa solução; este processo é designado por hidrometalurgia. A solução é então submetida à eletricidade, que deposita o cobre sólido.
No caso dos minérios de sulfureto, opta-se pela pirometalurgia, e uma fundição cria o cobre em bruto. Este é depois purificado através do processo de electrorefinação.
Liga
As ligas de cobre são geradas através da fusão do material de liga e, em seguida, o cobre é fundido para os combinar. A mistura fundida é então submetida a fundição, arrefece e desliza.
Electrorrefinação
A electrorefinação do cobre consiste em dissolver eletronicamente o cobre impuro. O cobre puro é depositado num elétrodo e é aplicada uma corrente eléctrica, que remove as impurezas do metal.
Propriedades e caraterísticas do cobre
O cobre é conhecido pelas suas propriedades e caraterísticas únicas, sendo algumas dessas propriedades abordadas de seguida:
- A condutividade eléctrica do cobre torna-o adequado para muitas aplicações electrónicas. Oferece uma elevada condutividade eléctrica e é escolhido para o fabrico de fios e outros dispositivos electrónicos.
- O cobre tem ainda uma elevada condutividade térmica, pelo que 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 anti-corrosiva, é utilizado em aplicações marítimas e é muito confortável seguido por produtos de bombagem.
Prós e contras do cobre
O cobre apresenta vários prós e contras, que ajudam a determinar se deve ou não ser utilizado em diferentes aplicações.
Prós
- O cobre tem uma elevada conetividade eléctrica e, por isso, é utilizado em muitos componentes electrónicos.
- 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 vários instrumentos e dispositivos médicos são fabricados com cobre.
Contras
- O cobre é um material caro.
- É pesado em comparação com outros materiais e não pode ser adequado para aplicações sensíveis ao peso.
- Quando sujeito a temperaturas elevadas, pode oxidar.
- O cobre é um material tóxico e, por conseguinte, não pode ser utilizado para ingestão regular.
Diferentes tipos de cobre
Existem diferentes tipos de cobre, que são abordados em seguida.
Cobre puro
O cobre puro é preparado para garantir que tem uma quantidade mínima de impurezas e maximizar as propriedades eléctricas e térmicas do cobre. O cobre puro é macio e tem menor dureza; é utilizado em componentes eléctricos.
Ligas de cobre
As ligas de cobre são constituídas por latão e bronze. O latão é muito utilizado em canalizações e instrumentos musicais. Possui zinco, o que confere à liga uma elevada ductilidade e resistência. BronzeO 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.
Folhas e placas de cobre
As folhas de cobre são folhas finas, enquanto as placas são espessas. Estão presentes em diferentes graus de cobre e as chapas de cobre oferecem uma elevada maleabilidade e podem ser moldadas noutros componentes.
Cobre de maquinagem livre
Os cobres de maquinagem livre têm pequenas quantidades de outros elementos de liga, que ajudam a melhorar a sua maquinabilidade. O cobre de maquinagem livre é muito fácil de maquinar e fabricar artigos como pontas de ferro de soldar e bocais de soldadura.
Fio de cobre
O fio de cobre oferece uma excelente condutividade eléctrica e é utilizado em muitas aplicações eléctricas. É utilizado em aplicações que requerem grandes correntes.
Tubos de cobre
A tubagem de cobre é utilizada em sistemas domésticos de água potável, uma vez que tem durabilidade e resistência à corrosão. Há muitos anos que é utilizado na canalização doméstica para fins de tubagem.
Nanopartículas de cobre
Nanopartículas de cobre têm um comportamento diferente em comparação com as partículas de cobre de grandes dimensões e oferecem excelentes propriedades antimicrobianas.
Cobre isento de oxigénio
O cobre sem oxigénio é a forma mais pura de cobre e tem muito poucas impurezas devido à sua natureza não oxidante. São fundidos utilizando um banho de grafite granulado, que ajuda a eliminar o oxigénio. Tem uma elevada condutividade eléctrica e é utilizado em eletrónica de alto vácuo.
Cobre eletrolítico
O cobre eletrolítico é submetido a soluções para remover as impurezas. São refinados através deste processo e são utilizados em enrolamentos e barramentos.
Materiais comuns de cobre
Os graus comuns de cobre utilizados em diferentes aplicações são os seguintes:
Cobre 101 (cobre puro)
O cobre 101 tem 99,99% de cobre e tem elevada condutividade eléctrica e térmica, elevada resistência à corrosão e é dúctil e macio. É utilizado em cabos, barramentos, permutadores de calor e conectores.
Cobre 110
O cobre 110 tem mais de 99,9% de cobre; é adequado para aplicações eléctricas, oferecendo uma elevada condutividade eléctrica e térmica. É utilizado em linhas de transmissão de energia e em aparelhos de comutação, bem como em aplicações de canalização.
Cobre 260 (latão)
O cobre 260 tem zinco 30% e cobre 70%, e oferece fácil maquinabilidade, ductilidade e resistência à corrosão. É utilizado em componentes para automóveis e canalizações, seguido de joalharia e ferragens.
Cobre 932 (bronze)
O cobre 932 tem 80% de cobre, 10% de estanho, 5% zinco e chumbo 5%. Tem uma excelente resistência ao desgaste e, devido à presença de chumbo, oferece auto-lubrificação. É utilizado em aplicações marítimas.
Cobre 360 (latão)
O cobre 360 tem uma composição de 62% de cobre, 36% de zinco e 2% de chumbo. Tem uma excelente maquinabilidade e oferece resistência moderada à corrosão e força. É utilizado em peças de relógios, válvulas de canalização e acessórios.
Aplicações do cobre
Existem muitas aplicações do cobre em diferentes domínios, e algumas dessas aplicações são as seguintes:
Eletrónica: O cobre é utilizado em aplicações electrónicas devido à sua condutividade eléctrica.
Arquitetura: O cobre tem um aspeto apelativo e pode ser utilizado em revestimentos de paredes e telhados.
Canalização: Os tubos de cobre são utilizados em condutas de água para aplicações domésticas, uma vez que oferecem uma elevada resistência à corrosão.
Transporte: O cobre é utilizado nos veículos porque ajuda na cablagem eléctrica dos automóveis.
Conclusão
O cobre é um dos metais mais versáteis, e vários componentes são fabricados com ele.
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FAQs
O cobre enferruja facilmente?
De um modo geral, o cobre não enferruja, mas em certos casos, algumas partes do cobre podem corroer um pouco.
Que tipo de metal é o cobre?
O cobre tem uma densidade elevada, o que faz dele um metal pesado.
Qual é a diferença entre cobre e latão?
O latão é uma liga de cobre, enquanto o cobre é o cobre metálico puro.
Porque é que o cobre é tão especial?
O cobre é especial porque oferece excelentes propriedades e é, por isso, um dos materiais mais utilizados nas indústrias. Oferece ductilidade, maleabilidade e elevadas propriedades térmicas e eléctricas.
