FUNDAO EDUCACIONAL MONSENHOR MESSIASUNIFEMM CENTRO UNIVERSITRIO DE SETE LAGOASUnidade Acadmica de Ensino de Cincias Gerenciais - UEGECurso de Engenharia de Produo Mecnica

KLEITON ALVES DE SOUZA

COMPOSIO QUMICA, PROPRIEDADES, FABRICAO E APLICAES DOS MATERIAIS ESTANHO E VIDRO.

SETE LAGOAS2013

KLEITON ALVES DE SOUZA

COMPOSIO QUMICA, PROPRIEDADES, FABRICAO E APLICAES DOS MATERIAIS ESTANHO E VIDRO.

Trabalho Terico Prtico Interdisciplinar, do 6 perodo do curso de Engenharia de Produo Mecnica da Unidade Acadmica de Ensino de Cincias Gerenciais UEGE, UNIFEMM Centro Universitrio de Sete Lagoas, Fundao Educacional Monsenhor Messias.

Prof. Eustaquio Roberto Apolinario

SETE LAGOAS2013SUMRIO.1 INTRODUO...................................................................................... Pg. 32 O ESTANHO E SUAS LIGAS.............................................................. Pg. 42.1- Definio............................................................................................... Pg. 42.2 - Principais Ligas.................................................................................... Pg. 42.3 Classificao........................................................................................ Pg. 52.4 Aplicaes........................................................................................... Pg. 62.5 - Classificao e Usos dos Tipos de Liga e do Estanho Puro................. Pg. 6

3 O VIDRO................................................................................................ Pg. 83.1 Definio............................................................................................. Pg. 83.2 Desenvolvimento................................................................................. Pg. 93.3 - Principais Qualidades e Caractersticas............................................... Pg. 93.4 - Composio Qumica ........................................................................ Pg. 103.5 - Processo de Fabricao ..................................................................... Pg. 113.6 - Tipos de Vidro.................................................................................... Pg. 12

REFERNCIAS............................................................................................. Pg. 20

3

1- INTRODUOO estanho, de smbolo Sn, um elemento metlico usado pelos humanos h eras. Ele ocupa o grupo 14 ou IVa da Tabela Peridica, e tem nmero atmico 50 (o que o coloca na famlia dos Metais Representativos). Estanho tem sido encontrado em tumbas no Egito e foi exportado para a Europa em grandes quantidades a partir de Cornwall, Inglaterra, durante o perodo romano. Os antigos egpcios consideravam o estanho e o chumbo como formas diferentes do mesmo metal.

Proveniente do minrio de cassiterita, este metal apresenta como principal caracterstica, elevada resistncia anticorrosiva. Por este motivo muito empregado em processos de eletrodeposio em chapas de ao onde atua consideravelmente bem contra oxidao e umidade.

O vidro uma das descobertas mais surpreendentes do homem e sua histria cheia de mistrios. Embora os historiadores no disponham de dados precisos sobre sua origem, foram descobertos objetos de vidro nas necrpoles egpcias, por isso, imagina-se que o vidro j era conhecido h pelo menos 4.000 anos antes da Era Crist, e que fora descoberto de forma casual.Alguns autores apontam os navegadores fencios como os precursores da indstria do vidro. Ancorados em uma praia da costa da Sria, os Fencios improvisaram uma fogueira utilizando blocos de salitre e soda e, algum tempo depois, notaram que do fogo escorria uma substancia brilhante que se solidificava imediatamente. Ali nascia o vidro.

2 O ESTANHO E SUAS LIGAS

2.1- DefinioPossui ponto de fuso de 232 C, peso especfico de 7,3 g/cm3 , forma cristalina tetragonal e colorao branca prateada. um material mole, dctil e malevel, que possui baixa resistncia mecnica e elevada resistncia corroso, sendo empregado na forma de chapas, folhas e fios estanhados e como elemento bsico de certas ligas, como algumas para mancais e soldas, ou como elemento secundrio de ligas importantes, como o bronze. Sua principal aplicao na estanhao, por imerso a quente ou eletrodeposio, de chapas ou folhas de ao, originando as chamadas folhas de flandres. Tambm bastante utilizado em dispositivos de segurana contra o fogo, em alarmes, metais de soldagem e vedao.

Barras de estanho e folha de flandres.

2.2 - Principais LigasAs ligas de estanho mais comuns so o bronze (estanho e cobre), a Solda (estanho e chumbo), e estanho, chumbo e antimnio (metal patente). Tambm usado em liga com o titnio na indstria aeroespacial. A solda uma liga particularmente interessante na eltrica e eletrnica, usada para unio e remendo de metais. Na eletrnica, a solda usada para unir componentes eletrnicos a placas de circuito impresso ou fios. As soldas so comumente classificadas como macias ou duras, dependendo dos seus pontos de fuso e resistncia mecnica. As soldas macias, como as usadas em eletrnica, so ligas de estanho e chumbo, algumas vezes com adio de bismuto; as soldas duras so ligas de prata, cobre e zinco (solda prateada) ou cobre e zinco.2.3 ClassificaoO estanho dividido, de acordo com a sua aplicao em soldagem, nos seguintes tipos: Comercialmente puro: plantas de destilao, no transporte de gua de alta pureza, e outras aplicaes que requerem a utilizao de materiais quimicamente inerte. Solda de estanho antimonial: soldagem de equipamentos eltricos, juntas de tubulaes de cobre, e bobinas de resfriamento de equipamentos refrigeradores. Solda-prata : Composta basicamente de 95% de Sn e 5% de Ag. Utilizada na soldagem de componentes de aplicao eltrica e de alta temperatura. Solda-prata euttica: propriedades e aplicaes semelhantes solda prata comum. A nica diferena que possui uma quantidade maior de estanho. Solda-branca : existem dois tipos. Um com 70% de Sn, utilizado na juno e no revestimento de metais, e outro com 60% de Sn, utilizado na soldagem de equipamentos eletro-eletrnicos, especialmente na soldagem de circuitos impressos. Solda euttica: soldagem de produtos eletrnicos.

Eletrodo e fio de solda

Alm da aplicao em solda, o estanho muito utilizado em revestimentos, puro, em produtos qumicos, como principal elemento de liga e como elemento de liga secundrio.2.4 - AplicaesO estanho um metal muito procurado e utilizado em centenas de processos industriais, em especial na galvanoplastia e na formao de ligas como o bronze e as soldas. usado no fabrico das folhas-de-flandres, que so lminas de ao ou ferro recobertas com estanho. Serve ainda como cobertura protetora para dutos de cobre e para manufatura de latas.O estanho protege o ao contra corroso e age como lubrificante quando o ao passa entre superfcies durante a fabricao de latas. As folhas-de-flandres podem ser usadas para recobrir fios de cobre e para confeco de contatos eltricos.O estanho tambm usado como ingrediente em alguns inseticidas. O sulfeto de estanho, tambm conhecido como ouro mosaico, usado na forma de p para acabamento de bronze em artigos de plstico ou madeira.

2.5 - Classificao e Usos dos Tipos de Liga e do Estanho PuroH diversos tipos de estanho, com diferentes graus de refino, mas entre os diversos tipos de estanho refinado, o mais comumente usado o estanho tipo A, que apresenta pureza mxima de 99,80 % (tabela Sn-1). Este material utilizado principalmente no processo de revestimento eletroltico de chapas de ao.Existem outros tipos de estanho refinado, usados em aplicaes mais especficas, com teores mximos de 99,95 e 99,98 %, na indstria qumica fina e na anlise e pesquisa qumica. Outros tipos de estanho, com teores menos elevados, da ordem de 99,00 a 00,80 %, so usados na fabricao das ligas com chumbo, cobre e alumnio. As ligas de estanho (composio qumica na tabela Sn-2) esto classificadas em trs grupos principais: a) Ligas de estanho para metal de enchimento de soldagem branca; b) Ligas de estanho para metais antifrico; c) Ligas para fundio e usos especficos [2].

Tabela Sn-1. Composio Qumica dos Principais Tipos de Estanho.Tipo de Estanho PuroSnSbAsBiCdCuFePbNi+CoSZn

A (Estanho eletroltico)99,800,040,050,0150,0010,040,0150,050,010,010,005

B (Estanho de uso geral)99,80---0,05------------------------

C (Estanho de grau intermedirio)99,65------------------------------

D (Estanho de grau intermedirio)99,50------------------------------

E (Estanho comum)99,00------------------------------

Tabela Sn-2 Composio Qumica das Principais Ligas de Estanho.LigaSbAgPbBiCuFeAlZnAsCdSn

Sn-5Sb4,5-5,5---0,200,150.080,040,0050,0050,05---Bal.

Sn-5Ag---5------------------------Bal.

Sn-30Pb0,12---300,250,080,020,0050,0050,03---Bal.

Sn-37Pb0,12---370,250,080,020,0050,0050,03---Bal.

Sn-40Pb0,12---400,250,080,020,0050,0050,03---Bal.

Sn-4,5Sb-4,5Cu4-5---0,35---4-50,080.010,010,08---Bal.

Sn-7,5Sb-3,5Cu7-80,350,083-40,080,0050,0050,100,05Bal.

Sn-8Sb-8Cu7,5-8,5---0,350,087,5-8,50,080,0050,0050,100,05Bal.

Sn-12Sb-10Pb-3Cu11-13---9,3-10,7---2,5-3,50,08------0,15---Bal.

Sn-18Pb-15Sb-2Cu14-16---17-19---1,5-2,50,080,010,010,15---Bal.

Sn-13Sb-5Cu12-14---0,35---4-60,080,010,010,08---Bal.

Obs: Valores isolados referem-se aos teores mximos permitidos para cada impureza.

3 O VIDRO

3.1 Definio

O vidro uma substncia inorgnica, homognea e amorfa, obtida atravs do resfriamento de uma massa em fuso. Suas principais qualidades so a transparncia e a dureza. O vidro tem incontveis aplicaes nas mais variadas indstrias, dada suas caractersticas de inalterabilidade, dureza, resistncia e propriedades trmicas, pticas e acsticas, tornando-se um dos poucos materiais ainda insubstituvel, estando cada vez mais presente nas pesquisas de desenvolvimento tecnolgico para o bem-estar do homem.

3.2 DesenvolvimentoApenas prximo ao ano 100 a.C., as tcnicas de fabricao se desenvolveram. Foi quando os romanos comearam a utilizar o sopro, dentro de moldes, na fabricao do vidro, o que possibilitou sua produo em srie. O apogeu desse processo se deu no sculo XIII, em Veneza. Aps incndios provocados pelos fornos de vidro da poca, a indstria de vidros foi transferida para Murano, ilha prxima de Veneza. As vidrarias de Murano produziam vidros em diversas cores, um marco da histria do vidro, e a fama de seus cristais e espelhos perduram at hoje. At 1900, a produo dessa matria-prima ainda era considerada uma arte quase secreta.A Frana j fabricava o vidro desde a poca dos romanos. Porm, s no final do sculo XVIII foi que a indstria prosperou e alcanou um grau de perfeio notvel. Em meados desse sculo, o rei francs Lus XIV reuniu alguns mestres vidreiros e montou a Companhia de Saint-Gobain, para que fossem feitos os espelhos do Palcio de Versalhes na Frana, uma das mais antigas empresas do mundo, hoje, uma companhia privada.A indstria moderna do vidro surgiu com a revoluo industrial e a mecanizao dos processos. Em 1952, na Inglaterra, a Pilkington desenvolveu o processo para produo do vidro Float, conhecido tambm como cristal, que revolucionou a tecnologia dessa prspera indstria.

3.3 - Principais Qualidades e Caractersticas Reciclabilidade Transparncia (permevel luz) Dureza No absorvncia timo isolador dieltrico Baixa condutividade trmica Recursos abundantes na natureza Durabilidade

3.4 - Composio Qumica A sucata de vidro, limpa e selecionada, usada para auxiliar a fuso.Os vidros coloridos so produzidos acrescentando-se composio corantes como o selnio (Se), xido de ferro e cobalto para atingir as diferentes cores.

3.5 - Processo de Fabricao O processo do vidro float foi desenvolvido pela Pilkington em 1952 e padro mundial para a fabricao de vidro plano de alta qualidade.O processo, que originalmente produzia somente vidros com espessura de 6mm, produz atualmente vidros que variam entre 1,8 e 19 mm. As matrias-primas so misturadas com preciso e fundidas no forno. O vidro fundido, a aproximadamente 1600C, continuamente derramado num tanque de estanho liquefeito, quimicamente controlado. Ele flutua no estanho, espalhando-se uniformemente. A espessura controlada pela velocidade da chapa de vidro que se solidifica medida que continua avanando. Aps o recozimento (resfriamento controlado), o processo termina com o vidro apresentando superfcies polidas e paralelas.

3.6 - Tipos de Vidro Vidro plano

Existem 2 tipos de vidro plano: o float e o impresso.Vidro float O vidro float um vidro plano transparente, incolor ou colorido, com espessura uniforme e massa homognea. o vidro ideal para aplicaes que exijam perfeita visibilidade, pois no apresenta distoro ptica, e possui alta transmisso de luz.Constitui a matria-prima para processamento de todos os demais vidros planos, sendo aplicado em diferentes segmentos e pode ser: laminado, temperado, curvo, serigrafado e usado em duplo envidraamento. Utilizado na indstria automobilstica, eletrodomsticos, construo civil, mveis e decorao.

Vidro impressoO vidro impresso um vidro plano translcido, incolor ou colorido, que recebe a impresso de um padro (desenho) quando est saindo do forno. usado na construo civil, eletrodomsticos, mveis, decorao e utenslios domsticos.

Vidros de Segurana

produzido a partir do vidro float, objetivando minimizar riscos em caso de acidentes e quebra acidental. Os vidros de segurana so definidos pela ABNT como sendo "aqueles que, quando fraturados, produzem fragmentos menos suscetveis de causar ferimentos graves". Podem ser: temperado e laminado.

Vidro temperado

O vidro temperado um vidro float que recebe um tratamento trmico ( aquecido e resfriado rapidamente), que o torna mais rgido e mais resistente quebra. Em caso de quebra produz pontas e bordas menos cortantes, fragmentando-se em pequenos pedaos arredondados.

Vidro laminadoO vidro laminado composto por duas chapas de vidro intercaladas por uma pelcula plstica de grande resistncia (PVB - Polivinil Butiral). O vidro laminado o produto adequado para diversas aplicaes, como coberturas, fachadas, sacadas, guarda-corpos, portas, janelas, divisrias, vitrines, pisos e outros, pois em caso de quebra, os cacos ficam presos na pelcula de PVB, evitando ferimentos e mantendo a rea fechada at que a substituio do vidro seja realizada. Alm disso, o vidro laminado possui outros benefcios, como a reduo da entrada de rudos externos (quando comparado aos vidros comuns) e a proteo contra os raios UV (Ultravioleta), pois o PVB barra 99,6% dos raios solares UV (Ultravioleta), protegendo as pessoas dos danos causados por esse tipo de raio, evitando o desbotamento e envelhecimento dos mveis, cortinas, tapetes e outros objetos.

Vidro acstico

Voc j imaginou estar em uma avenida com muito barulho e ao fechar a janela no escutar mais nenhum rudo? Isso possvel com os vidros acsticos, que impedem que os rudos passem de um ambiente para outro. Esse conforto sonoro pode ser obtido atravs de duas solues: vidro laminado acstico e o vidro duplo (ou insulado).

Vidro laminado acstico um vidro laminado com um PVB especial (acstico) e por isso funciona como um excelente isolante acstico. um produto inovador que garante uma poderosa proteo contra rudos.

Vidro duplo ou insulado o conjunto de dois vidros separados por uma camada de ar ou gs, conferindo reduo na propagao de som, na entrada de calor e uma infinidade de combinaes decorativas. Largamente utilizado na construo civil dos pases europeus, o vidro duplo est presente no nosso dia a dia, como por exemplo, na porta dos freezers e refrigeradores (com a funo de isolao trmica). O duplo envidraamento pode ser composto por qualquer tipo de vidro, melhorando a performance trmica e acstica. Alm disso, pode ser equipado com persianas internas, que do ao conjunto um efeito esttico diferenciado.

Vidros especiais

Com avano tecnolgico na criao de micro camadas surgiram inmeros tipos de vidros especiais. Na realidade, esses vidros possuem camadas de diversos tipos de materiais diferentes, camadas essas de dimenses microscpicas, que oferecem diversas caractersticas diferenciadas ao vidro. Tipos de vidros especiais: controle solar, autolimpante, baixa reflexo e baixo-emissivo. Vidro de proteo solarTambm conhecido como vidro refletivo ou de controle solar, oferece uma soluo arquitetnica contempornea, sendo indicado para locais onde h grande incidncia de raios solares, como fachadas de prdios, janelas, portas, sacadas e coberturas, pois proporciona melhor conforto trmico. Eles tm a funo de reduzir a entrada de calor para o interior do ambiente, alm de produzir um controle na entrada da luz para o interior das edificaes. Da radiao solar que passa pelo envidraamento, parte automaticamente refletida para o ambiente externo, e parte absorvida pelo vidro, minimizando a quantidade de calor que atinge efetivamente o ambiente interno. Com isso a temperatura interna fica mais agradvel e voc reduz o consumo de energia eltrica com o ar condicionado e a luz artificial. Produtos ideais dentro do conceito de sustentabilidade, por proporcionar condies para obteno de certificaes tais como LEED, Aqua e outras.

Vidro autolimpanteVidros autolimpantes so produzidos a partir de um vidro float que recebe uma camada ainda no seu processo de fabricao. Essa camada aproveita a fora dos raios UV (Ultravioleta) e da gua da chuva para combater a sujeira e os resduos que se acumulam no exterior e desta forma, mantm a superfcie do vidro limpa. Esse processo possui um carter sustentvel extremamente forte pois, alm de reduzir o consumo de gua, haja vista que sua limpeza menos freqente e utiliza a prpria gua da chuva para isso, reduz o consumo de detergentes que, em muitos casos, afetam o eco sistema. O vidro autolimpante visualmente idntico aos vidros normais, ele garante uma viso ntida em todas as situaes, mesmo em dias de chuva; e a camada autolimpante integrada ao prprio vidro e por isso tem um alto nvel de durabilidade, no se desgastando ao longo do tempo. Deve ser aplicado sempre na parte externa das edificaes como fachadas, coberturas, janelas, portas, sacadas e outros e em reas altamente poludas.

Vidro com baixa reflexo um vidro float extra clear (vidros com baixa concentrao de ferro em sua composio e por isso so extremamente claros e no esverdeados) que recebe uma camada capaz de reduzir a reflexo em 5 vezes (comparado ao vidro float incolor). Ideal para vitrine, showrooms, museus, concessionrias, displays e outros tipos de aplicao que necessitem evitar o incomodo reflexo da luz no vidro o que, em muitas vezes obriga a pessoa a criar sombra em frente para observar o objeto que est atrs do vidro.

Vidro baixo-emissivo um vidro produzido em processo off-line e que apresenta baixa emissividade, ou seja, no permite a troca de calor entre o ambiente interno e externo. Quando utilizado como vidro duplo, isola termicamente at 5 vezes mais do que um vidro transparente monoltico. Possui aparncia de um vidro float incolor, reduzindo a entrada de calor ou frio. Usado no mercado de refrigerao comercial e na construo civil, em fachadas e coberturas.

Vidro colorido

Existem dois tipos de vidros coloridos: pintado e serigrafado.Vidro pintadoProduzido a partir de um vidro float, recebe na linha de produo uma pintura especial, o que lhe confere, alm do acabamento colorido e de alto brilho, maior resistncia. Sua versatilidade possibilita a utilizao em mveis, residncias, escritrios, hotis, lojas e museus.Vidro serigrafadoNo processo de serigrafia do vidro feita a aplicao de uma tinta vitrificante (esmalte cermico) no vidro comum, incolor ou colorido na massa. Em seguida esse vidro passa por um forno de tmpera onde os pigmentos cermicos passam a fazer parte dele. Ao final do processo, obtm-se um vidro temperado com textura extremamente resistente, inclusive ao atrito com metais pontiagudos.

Vidro extra clear um vidro extremamente transparente, ou seja, sem o tom esverdeado comum nos vidros incolores. Isso ocorre porque em sua composio h uma concentrao menos de xido de ferro. Utilizado na construo civil, decorao e eletrodomstico.

EspelhosEspelhos so produzidos a partir de um vidro float que recebe uma camada a base de prata. Em seguida essa camada protegida por camadas de tinta.

Vidro acidadoSo vidros tratados com cido e com aparncia esbranquiada. Oferece diversas opes estticas para arquitetos e decoradores, pois combinam a leveza do vidro com a sutileza da translucidez, dando um toque de nobreza ao design de mveis e decorao dos mais diversos ambientes.

Vidro jateado um vidro trabalhado com jatos de gros de areia, que agridem mecanicamente o vidro, transformando-o em translcido e levemente spero. Usado em mveis e decorao.

Vidro resistente ao fogoOs vidros resistentes ao fogo, sem malha metlica, so vidros laminados compostos por vrias lminas intercaladas com material qumico transparente, que se funde e dilata em caso de incndio. Essa reao se ativa quando a temperatura de uma das faces do vidro atinge 120C.

REFERNCIAS

[1] ASM Handbook, Volume 2, Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials, ASM International (American Society for Metals), Materials Park, Ohio, USA, 1990 (6 th printing: 2000).

[2] Seleo de Metais No Ferrosos, Ettore Bresciani Filho, Editora da UNICAMP (Universidade de Campinas), Campinas, SP, 1992.[3] Propriedades e Usos de Metais No-Ferrosos, Mario Renn Gomes e Ettore Bresciani Filho, ABM (Associao Brasileira de Metalurgia e Materiais), So Paulo, SP, 1987.

[4] L. H. Van Vlack, Princpios de Cincia e Tecnologia dos Materiais, Michigan, 1984, p. 359.

[5] Sites da Internet : http://www.cebrace.com.br/v2/vidro