Por que o nível de oxigênio no Cu e ligas de Cu deve ser mantido baixo. Qual é este nível e o que acontece quando ele ultrapassa os limites recomendados?

Passo 1

O enunciado pergunta por que o nível de oxigênio no cobre e em suas ligas deve ser mantido baixo, qual é esse nível e o que ocorre quando ele ultrapassa o recomendado. O conteúdo envolve metalurgia do cobre, oxidação no estado sólido e fundição.

Passo 2

O oxigênio dissolvido no cobre tende a formar óxidos, sobretudo \text{Cu}_{2}\text{O}. Esses óxidos precipitam nos contornos de grão e geram:
  • Fragilização intergranular, pois as partículas de óxido atuam como pontos de concentração de tensão.
  • Porosidade e bolhas durante fusão, já que o óxido libera oxigênio gasoso na forma de bolhas.
  • Redução da condutividade elétrica e térmica, porque os óxidos são isolantes.

Passo 3

Os valores típicos recomendados são:
  • Cobre eletrolítico (ETP): O_{2}\le 0,02\% em massa (200 ppm).
  • Cobre sem oxigênio (OF e OFHC): O_{2}\le 10 ppm.
  • Ligas de cobre (bronzes, latões): geralmente O_{2}\le 0,005\% a 0,01\%, dependendo da aplicação, para evitar respingos e porosidade.

Passo 4

Quando o teor de oxigênio ultrapassa esses limites:
  • Em ETP acima de \sim0,02\%, surgem poros abundantes na solidificação, comprometendo a integridade do lingote.
  • Em OFHC acima de \sim10 ppm, em ambientes de vácuo ou alta temperatura formam-se “blisters” (bolhas) que prejudicam fusão e soldagem.
  • Em ligas, o excesso de oxigênio pode causar fissuração a quente, queda acentuada da ductilidade e perda de condutividade.

Resposta

O oxigênio deve ficar abaixo de \,0,02\% (200 ppm) em cobre ETP ou abaixo de 10 ppm em cobre OFHC (e tipicamente abaixo de 0,005\% em ligas) porque, acima desses níveis, formam-se óxidos que geram fragilização intergranular, porosidade e perda de condutividade, comprometendo propriedades mecânicas e elétricas.

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