Ligas de Alumínio

História Extracção / Produção Processos de extrusão Acabamentos

Elemento químico metálico de símbolo Al, com número atómico 13, massa atómica relativa 26.98184 e temperatura de fusão de 658ºC. Sendo o terceiro elemento e o primeiro metal mais abundante na crosta terrestre e constituindo cerca de 8.1% da sua massa, as suas principais características são:

Principais aplicações do alumínio:

Os perfilados da L.A. Alumínios, de stock, são produzidos na liga:

EN AW-6063-T5 (Al Mg Si)

que é composta pelos seguintes elementos, nas percentagens indicadas:

História

O alumínio é uma descoberta relativamente recente, no entanto, já nas antigas civilizações estava presente na arte, fabricação de utensílios e até na medicina.Vamos seguir a ordem cronológica...

• 5300 AC

Oleiros na Pérsia antiga faziam potes e taças mais fortes usando um barro que consistia em grande parte em silicatos de alumínio hidratado.

• 2000 AC

Compostos de alumínio eram usados para cosméticos e fins medicinais pelos Egípcios e povos da Babilónia.O alumínio era conhecido como o "metal do barro" e por centenas de anos não foi possível isolá-lo através de nenhum método conhecido. Só em meados do século XVIII (depois de cristo), os químicos começaram a desvendar os seus segredos...

• 1782

O químico francês Lavoisier descreveu o alumínio como um óxido de um outro metal

• 1807

Concordando com a teoria de Lavoisier, o cientista Inglês Sir Humphrey Davy baptizou o alumínio (aluminum / aluminium) em 1807, sem ter tido, no entanto, sucesso na produção do mesmo.

• 1825

Uma pequena porção de alumínio foi produzida na Dinamarca por H C Oersted. Este cientista foi o primeiro a preparar alumínio metálico, e fê-lo através do aquecimento de cloreto de alumínio anidro com uma amálaga de potássio.

• 1845

O método de H C Oersted foi melhorado por Frederick Wöder que substitui a amálaga por potássio e desenvolvendo um método mais eficaz para desidratar o cloreto de alumínio.

• 1854 a 1859

Henri Sainte-Claire, francês, deu mais um contributo para o método até agora utilizado, substituindo o caro potássio por sódio, usando um cloreto de alumínio-sódio em vez do cloreto de alumínio. Henri é encorajado por Napoleão III a produzir comercialmente, e na exposição de Paris de 1855 barras de alumínio foram exibidas junto às jóias da coroa, sendo chamado como "prata feita de argila". Para a produção, Henri montou uma fábrica-piloto perto de Paris. No fim dos anos 50, deste século, as primeiras fábricas de produção comercial de alumínio foram estabelecidas em França e Grã-Bretanha.

• 1886

Charles Martin Hall (Oberlin, Ohio) e Paul L.T. Héroult (França) de 21 anos ambos, num episódio de espectacular coincidência, descobriram e patentearem, quase simultaneamente, o processo básico de produção de alumínio que ainda é usado nos dias de hoje. Este processo é conhecido por Hall-Héroult e consiste em dissolver alumina em criolite fundida e decomposta electroliticamente.

Extracção / Produção

Na natureza o alumínio nunca é encontrado no seu estado metálico, mas como parte de vários minerais onde normalmente está combinado com silicone e oxigénio. Bauxite é a único minério do qual o alumínio pode ser extraído de uma forma economicamente viável.

Depois de extraído o minério (Bauxite), um processo químico é usado para extrair óxido de alumínio (Alumina) e um processo electrolítico transforma a alumina em alumínio. São necessárias cerca de 4 ou 5 toneladas de bauxite para produzir 2 toneladas de alumina que irão resultar numa única tonelada de alumínio.

• Processo químico (Bauxite>Alumina)

O primeiro passo neste processo consiste em misturar bauxite triturada numa solução de soda cáustica quente. Isto permite que o hidrato de alumina se dissolva do minério. Depois da escória ser removida através de decantação e filtragem, a solução cáustica é transferida para grandes tanques onde o hidrato de alumina cristaliza. Este hidrato é depois seco e submetido a elevadas temperaturas é transformado num pó branco e fino conhecido como alumina.

• Processo electrolítico (Alumina>Alumínio)

A equação deste processo é 2Al₂O₃ + 2C = 4Al + 3CO₂

A substância obtida no processo anterior é um composto de oxigénio (O₂) e alumínio (Al). Para obter metal a partir da alumina, estes elementos têm de ser separados por electricidade num processo de fundição. Este processo tem lugar em grandes recipientes bobinados a cobre através dos quais circula corrente eléctrica.
O fundo destes recipientes actua como cátodo (eléctrodo negativo). Blocos de carbono (C) são suspensos por cima dos recipientes para actuarem como ânodos (eléctrodos positivos). A corrente eléctrica que circula por resistências mantém a mistura quente, derretendo-a e causando a separação em oxigénio e alumínio; o oxigénio reage com os blocos de carbono transformando-se em dióxido de carbono (CO₂). O alumínio fica no fundo do recipiente, no estado fundido.

Depois deste processo, o alumínio é tratado para garantir pureza e alguns elementos são adicionados para aumentar a resistência ou conferir certas características especiais à liga.
O alumínio é então, ainda no estado liquido, despejado em "lingoteiras" para solidificar na forma de lingotes/biletes. Estes serão depois, através do processo de extrusão transformados em perfis.

Processo de Extrusão

O processo de extrusão do alumínio é a transformação do bilete de alumínio num perfil com a forma desejada.Este processo pode-se resumir assim:

• Os biletes são aquecidos, variando a temperatura entre os 420 e os 500ºC, conforme:

  1. Tipo de matriz (sólida ou tubular)
  2. Comprimento do lingote

  O alumínio é forçado, pelo êmbolo de um cilindro de uma prensa hidráulica, através de uma matriz (molde que confere ao alumínio a forma do perfil desejado); O perfil é esticado já na fase de arrefecimento e simultaneamente, todas as cotas são controladas e a superfície é submetida a um rigoroso teste de qualidade; O perfil é então cortado nas medidas desejadas;
• Por fim é conferida tempera ao perfil através de cozimento em fornos a cerca de 230ºC.

Tratamentos e Acabamentos

O alumínio pode ser alvo de vários tratamentos e acabamentos não só para protecção do material mas também por motivos estéticos.

• Anodização:

É um processo que aumenta a resistência do alumínio, por exemplo às condições atmosféricas, criando uma  camada superficial de óxido de alumínio, através de um processo electroquímico. Este processo é assim chamado porque o alumínio, funciona como anôdo num banho electrolítico baseado numa solução de ácido sulfúrico ou ácido crómico como electrólito. Durante a electrólise liberta-se oxigénio no anôdo, combinando-se com metal que dá origem a película de óxido de alumínio referida anteriormente.Este tratamento pode apresentar várias espessuras (5 a 25 micrometros), aplicáveis conforme as condições atmosféricas a que vai ser submetido, e também várias cores. Por fim, os aspectos finais poderão ser 3:

• Despolido: aspecto raiado obtido através da passagem de uma escova de aço sobre a superfície a anodizar; Polido: aspecto brilhante e espelhado obtido através de um escovamento macio aplicado ao material;
• Acetinado: aspecto acetinado mate obtido através de uma operação química por emulsão.

• Lacagem:

Este acabamento divide-se em 3 fases:

• Preparação: a superfície do metal é banhada por produtos químicos que a limpam, desengorduram, e que nela depositam um elemento que lhe confere melhor aderência do pó; Pintura electrostáctica: uma resina de poliester em pó é espalhada pela superfície do alumínio numa fina camada;
• Polimerização: o alumínio, já com a fina camada de pó, passa por um forno à temperatura média de 180ºC e o pó, espalhado na fase de pintura, polimeriza dando origem a uma camada de aspecto uniforme.