Ponto de fusão do alumínio: Tudo o que precisa de saber

O alumínio é um metal leve com diferentes ligas. É comummente utilizado em várias indústrias devido às suas excelentes propriedades. Uma das propriedades que é importante no fabrico do alumínio é o seu ponto de fusão.

Leia o guia abaixo para saber qual é o ponto de fusão do alumínio e se as diferentes ligas de alumínio têm pontos de fusão diferentes.

Qual é o ponto de fusão do alumínio?

O ponto de fusão do alumínio é a temperatura à qual o seu estado sólido se transforma em líquido. O ponto de fusão do alumínio é relativamente baixo em comparação com muitos outros metais como o aço ou o titânio.

O ponto de fusão desempenha um papel importante na produção, reciclagem e aplicações do alumínio. O alumínio é fácil de fundir e moldar em diferentes formas, como peças de automóveis, componentes de aviões ou latas.

Como é produzido o alumínio puro?

Eis os passos para transformar a bauxite em bruto em alumínio puro pronto a ser fabricado:

1. Extração de minério de bauxite

A bauxite é uma rocha sedimentar que pode ser extraída de regiões tropicais e subtropicais. Ela contém alumínio.

2. Refinação de bauxite

Utilizando o processo Bayer, a solução de soda cáustica extrai quimicamente o óxido de alumínio da bauxite para produzir alumina.

3. Fundição de alumina

A alumina é um pó branco e inodoro que precisa de ser submetido a eletrólise para produzir alumínio líquido. Recolha o alumínio puro que se deposita no fundo da fundição.

4. Fundição

Verter o alumínio fundido recolhido em moldes para criar lingotes, biletes ou outras formas para utilização industrial.

Quais são os pontos de fusão das diferentes formas de alumínio?

Alumínio tem diferentes formas, o que a torna versátil. Cada forma tem o seu próprio ponto de fusão que precisa de ser conhecido para que possa escolher a liga certa para a sua aplicação.

Metal de alumínio puro

O alumínio puro tem um ponto de fusão de 660,3°C (1220,54°F). Este baixo ponto de fusão significa que é macio e fácil de moldar.

Ligas de cobre-alumínio

As ligas de cobre-alumínio têm um ponto de fusão de 500-650°C (932-1202°F). Estas ligas são mais fortes e mais resistentes ao desgaste. São preferidas para serem utilizadas em aplicações aeroespaciais e automóveis.

Ligas de magnésio-alumínio

As ligas de magnésio-alumínio têm um ponto de fusão que varia entre 450-630°C (842-1166°F). Estas ligas são mais leves do que as ligas de cobre-alumínio, pelo que são ideais para componentes leves necessários para utilização aeroespacial e automóvel.

Óxidos de alumínio

O óxido de alumínio tem um ponto de fusão de 2072°C (3762°F). Este elevado ponto de fusão torna-o ideal para aplicações que requerem uma resistência extrema ao calor, como cerâmicas, refractários e abrasivos.

Ponto de fusão das ligas de alumínio

Abaixo encontra-se uma tabela onde se pode comparar os pontos de fusão de diferentes ligas de alumínio:

Que factores podem afetar o ponto de fusão do alumínio?

Existem factores que são importantes para selecionar a liga de alumínio adequada para a sua aplicação específica, especialmente em indústrias que requerem propriedades térmicas precisas. Aqui estão alguns desses factores:

Composição da liga

A adição de outros elementos, como o silício, cobree magnésio, podem afetar significativamente o ponto de fusão do alumínio.

Uma combinação específica destes elementos determina o comportamento global de fusão de uma liga de alumínio.

As ligas com concentrações mais elevadas de elementos como o cobre ou o magnésio tendem a ter um ponto de fusão mais baixo em comparação com o alumínio puro.

Pureza do alumínio

A presença de impurezas, como outros metais ou óxidos, pode aumentar ou diminuir o ponto de fusão de uma liga de alumínio.

Geralmente, o alumínio com maior pureza terá um ponto de fusão mais consistente e previsível.

Temperatura e pressão

Embora o alumínio funde normalmente à mesma temperatura sob pressão atmosférica normal, o aumento ou a diminuição da pressão pode afetar ligeiramente o seu ponto de fusão.

Uma pressão mais elevada pode aumentar o ponto de fusão, enquanto uma pressão mais baixa pode reduzi-lo.

As temperaturas externas, como o calor ou o arrefecimento ambiental, também podem afetar o ponto de fusão do alumínio durante determinados processos de fabrico.

Por exemplo, o alumínio pode ter ligeiras variações no comportamento de fusão a diferentes temperaturas de processamento.

Como é que as impurezas no alumínio podem afetar o seu ponto de fusão?

As impurezas podem aumentar ou diminuir o ponto de fusão do alumínio, dependendo da sua natureza e concentração.

Eis alguns elementos que podem afetar o ponto de fusão do alumínio:

Ferro (Fe)

Ferro pode aumentar o ponto de fusão do alumínio. Mesmo pequenas quantidades de ferro criam fases duras e frágeis, como os intermetálicos ferro-alumínio, que afectam o comportamento de fusão - conduzindo frequentemente a um ponto de fusão mais elevado do que o alumínio puro.

Pode também afetar negativamente a resistência e a ductilidade da liga de alumínio.

Silício (Si)

O silício reduz o ponto de fusão do alumínio. Isto é benéfico na fundição de alumínio porque torna a liga de alumínio mais fácil de derreter e vazar.

Também melhora a fluidez, mas pode reduzir a resistência do material. Por exemplo, na liga de alumínio-silício, o silício reduz o ponto de fusão, o que a torna ideal para a fundição.

Cobre (Cu)

O cobre reduz o ponto de fusão do alumínio. Um maior teor de cobre pode levar a um intervalo de solidificação mais alargado. O intervalo de solidificação é a diferença entre as temperaturas liquidus e solidus.

Pode ser mais difícil controlar com precisão os processos de fusão e solidificação devido à gama mais alargada. Também aumenta a resistência e a dureza, mas o excesso de cobre pode resultar numa fraca resistência à corrosão.

Magnésio (Mg)

O magnésio tem um efeito semelhante ao do cobre, uma vez que diminui ligeiramente o ponto de fusão do alumínio. No entanto, o magnésio aumenta a resistência e a dureza da liga, especialmente a temperaturas elevadas.

As ligas como 5052 e 6051 contêm magnésio e têm boa soldabilidade e resistência à corrosão. Normalmente, o magnésio não altera significativamente o ponto de fusão, mas pode alargar o intervalo de solidificação.

Zinco (Zn)

Zinco reduz tipicamente o ponto de fusão do alumínio, embora o efeito seja menor do que o do silício. O zinco é utilizado em ligas como as da série 7xxx para aumentar a resistência, particularmente em aplicações aeroespaciais.

O impacto do zinco no ponto de fusão tem mais a ver com o intervalo de solidificação da liga e as propriedades físicas resultantes do que com uma diminuição drástica do ponto de fusão.

Como reduzir as impurezas no ponto de fusão do alumínio

Para reduzir as impurezas que podem afetar o ponto de fusão do alumínio, pode recorrer a processos de refinação, liga e filtragem.

Estes passos ajudam a garantir que o alumínio é de alta qualidade, com um comportamento de fusão mais previsível e propriedades mecânicas melhoradas.

Refinação

A refinação do alumínio consiste em remover as impurezas da matéria-prima para aumentar a sua pureza. Isto pode ser conseguido através de técnicas como o Processo Bayer, que é utilizado para extrair alumina (óxido de alumínio) da bauxite, ou através da refinação electrolítica.

Quanto mais refinado for o alumínio, mais próximo será o seu ponto de fusão do ponto de fusão do alumínio puro (660,3°C ou 1220,54°F).

A refinação reduz a presença de impurezas indesejáveis, assegurando um comportamento de fusão mais consistente.

Liga

A adição cuidadosa de outros elementos, como o cobre, o silício ou o magnésio, ao alumínio para formar ligas pode ajudar a controlar o ponto de fusão.

Uma liga adequada pode compensar os efeitos das impurezas e resultar numa liga com melhores caraterísticas de desempenho.

Por exemplo, a adição de magnésio ao alumínio pode melhorar a sua força e resistência à corrosão, o que pode reduzir a necessidade de elevada pureza em determinadas aplicações.

A liga permite alterações controladas nos pontos de fusão e pode melhorar as propriedades físicas do alumínio para utilizações específicas, especialmente em indústrias como a aeroespacial e a automóvel.

Filtragem

Filtragem envolve a remoção de impurezas e partículas sólidas do alumínio fundido. Isto pode ser feito passando o metal fundido por filtros que capturam as impurezas antes de o alumínio ser solidificado em lingotes ou fundido em moldes.

Os sistemas de filtragem ajudam a limpar o alumínio e a evitar a inclusão de impurezas que possam afetar o ponto de fusão.

Ao filtrar as partículas indesejadas, a qualidade do alumínio é melhorada, levando a uma melhor consistência no ponto de fusão e nas propriedades gerais do material.

Diferença entre alumínio puro, sucata e endurecedores

O alumínio puro é quase alumínio 100%, com baixa resistência mas elevada resistência à corrosão e condutividade. Pode ser utilizado para embalagens e condutores eléctricos.

A sucata de alumínio provém de produtos reciclados e pode incluir alumínio puro ou ligas com impurezas. A sua qualidade varia e, muitas vezes, requer uma refinação antes de poder ser reutilizada para criar novos produtos.

Os endurecedores são elementos de liga como o cobre, o magnésio, o silício e o zinco adicionados ao alumínio para melhorar a resistência e a durabilidade. Estas ligas podem ser utilizadas em aplicações de elevado desempenho.

Aplicações do alumínio com base no ponto de fusão

O ponto de fusão do alumínio e das suas ligas influencia significativamente as suas aplicações. Aqui estão algumas das aplicações mais comuns:

Alumínio puro

Devido à sua excelente condutividade eléctrica, o alumínio puro é normalmente utilizado em cabos de energia e linhas de transmissão eléctrica. Como é resistente à corrosão, também é utilizado em folhas de alumínio e embalagens de alimentos.

Leve e resistente à corrosão, o alumínio puro é utilizado em algumas partes não estruturais de aeronaves e veículos.

Ligas de alumínio com pontos de fusão mais baixos

Ligas como 2024 e 7075 são utilizadas em componentes de aeronaves devido à sua elevada resistência e ao seu ponto de fusão mais baixo em comparação com o alumínio puro. Estas ligas também são normalmente utilizadas em quadros de automóveis e peças de motores, especialmente em veículos de alto desempenho.

Ligas como 5052 são resistentes à corrosão, o que os torna ideais para aplicações marítimas.

Ligas de alumínio com pontos de fusão mais elevados

Devido à sua elevada força e resistência ao calor, as ligas como a 7075 são utilizadas em aviões militares, naves espaciais e componentes estruturais onde a força extrema e a resistência a temperaturas elevadas são cruciais.

Estas ligas são também utilizadas em máquinas e ferramentas de elevado desempenho.

Óxido de alumínio (Alumina)

Devido ao seu ponto de fusão extremamente elevado, o óxido de alumínio é utilizado em aplicações de alta temperatura, tais como revestimentos de fornos e mobiliário de forno.

O óxido de alumínio é também utilizado em lixas e mós devido à sua dureza e durabilidade.

Conclusão

O ponto de fusão do alumínio é importante para a sua utilização e produção.

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