Liga de bronze de alumínio e níquel

As ligas de cobre e alumínio são conhecidas como bronze de alumínio e, juntamente com outros aditivos de liga, produzem uma série de propriedades que são benéficas para diversos setores. Dessas ligas, o grupo de ligas de bronze de alumínio e níquel é o mais amplamente utilizado. Elas foram adaptadas ao longo do tempo para otimizar o desempenho e podem proporcionar uma combinação de propriedades que pode oferecer uma alternativa econômica a outros tipos de sistemas de ligas. Os usos finais variam de buchas e mancais de trem de pouso para todas as aeronaves comerciais do mundo a bombas e válvulas de água do mar, hélices para embarcações navais e comerciais, ferramentas que não produzem faíscas no setor de petróleo e gás e fachadas agradáveis na arquitetura.

Os bronzes níquel-alumínio estão disponíveis nas formas de produtos fundidos e forjados e têm uma combinação exclusiva de propriedades:

- Excelente resistência ao desgaste e à escoriação
- Densidade de alta resistência (10% mais leve que o aço)
- Não produz faíscas
- Baixa permeabilidade magnética (<1,03 µ em classes selecionadas)
- Alta resistência à corrosão
- Boas propriedades de corrosão sob tensão
- Boas propriedades criogênicas
- Alta resistência à cavitação
- Capacidade de amortecimento duas vezes maior que a do aço
- Alta resistência à bioincrustação
- Uma película protetora de superfície de óxido que tem a capacidade de se autorreparar.

Especificações da liga de bronze de níquel e alumínio

Em termos gerais, os bronzes de níquel-alumínio podem ser classificados como ligas que contêm de 6 a 13% de alumínio e até 7% de ferro e 7% de níquel. As ligas mais comuns normalmente contêm de 3% a 6% desses dois elementos. O manganês, até aproximadamente 1,5%, é adicionado como desoxidante e elemento de reforço.

Aplicações de ligas de níquel-alumínio-bronze

Setor aeroespacial

A principal aplicação do bronze de níquel-alumínio no setor aeroespacial são os rolamentos de trem de pouso para a frota mundial de aeronaves comerciais.

As excelentes propriedades de rolamento em relação ao aço, a resistência à corrosão em condições salinas durante o degelo das pistas de pouso no inverno e as altas propriedades mecânicas fazem dele a liga ideal para essa aplicação. As principais especificações são AMS 4640, AMS 4880, AMS 4881, AMS 4590, BS2 B 23, NFL14-702, NFL14-705 e NFL14-706. As empresas de aeronaves e os principais subcontratados também têm suas próprias especificações, por exemplo, Airbus ASN-A 3406, ASN-A 3315, ASN-A6127A e Rolls Royce MSR 8503.

Arquitetura

Os bronzes de alumínio são usados em um amplo espectro de aplicações arquitetônicas. Sua capacidade natural de formar uma camada protetora de óxido em ambientes ricos em oxigênio abre espaço para aplicações em condições atmosféricas internas e marítimas. O bronze de níquel-alumínio tem um rico óxido dourado e, com suas propriedades exclusivas, pode oferecer benefícios adicionais.

O edifício do Parlamento em Londres, Portcullis House, é um excelente exemplo de uso arquitetônico, pois contém 450 toneladas de bronze de níquel-alumínio incorporado nas molduras das janelas, no revestimento e no telhado (escurecido artificialmente), construído para resistir a explosões de bombas e com uma expectativa de vida de 120 anos.

Marinha

Há um grande mercado para o bronze de níquel-alumínio em aplicações navais, especialmente para as frotas de submarinos do mundo. As principais aplicações são em sistemas de válvulas e tubulações de água do mar, manuseio de armas, acoplamentos flexíveis, equipamentos de sonar, escotilhas externas de água do mar, válvulas e rolamentos hidráulicos, fixadores e flanges de vedação, hélices de baixo ruído, equipamentos de propulsão e conjuntos de periscópio. Essas aplicações fazem uso de algumas das propriedades importantes dos bronzes de níquel-alumínio: boa resistência à corrosão, ausência de faíscas, resistência ao desgaste, alta resistência e boas propriedades de impacto.

As ligas também apresentam boas propriedades antiamortecimento, duas vezes maiores que as do aço, o que é importante em submarinos para suprimir o som em operações silenciosas. A ausência de faíscas e a resistência ao desgaste são particularmente importantes nos sistemas de manuseio de armas. As várias classes com menor teor de ferro e níquel podem ser fabricadas com permeabilidade magnética abaixo de 1,03 µ.

O bronze de níquel-alumínio é uma das principais ligas usadas em hélices de navios comerciais e navios de cruzeiro. Sua alta resistência à cavitação, aliada a um custo razoável e à facilidade de reparo quando danificado, faz dele um dos principais concorrentes para essa aplicação. Os cubos das hélices de passo variável também são feitos de bronze de níquel-alumínio. A liga apresenta boas propriedades antigripagem contra si mesma, o que é importante, pois as pás da hélice giram dentro das aberturas cilíndricas. O bronze de níquel-alumínio também é usado nos mecanismos de engrenagem do guincho de iates oceânicos, nos quais a antigripagem, a alta resistência e a resistência à corrosão por névoa salina desempenham um papel importante.

Petróleo/gás e petroquímica offshore

O setor de petróleo/gás offshore utiliza o bronze de níquel-alumínio em muitas aplicações, onde a liga é usada para tubulações, válvulas e bombas em sistemas de bombeamento de água do mar, especialmente para equipamentos de combate a incêndio. É compatível com sistemas de tubulação de cobre-níquel e é usado para bombas e válvulas associadas. Também é usado em sistemas de bombeamento de água do mar para transportar água para injeção de volta ao poço.

As válvulas atuadoras são uma aplicação importante, tanto em tubulações terrestres quanto submarinas, onde o petróleo está sendo transportado.

Em aplicações terrestres, os oleodutos podem estar situados em áreas isoladas, bem como em locais hostis. As válvulas atuadoras formam um elo vital para a segurança da linha de petróleo, além de proteger o meio ambiente contra o derramamento de óleo. As válvulas precisam trabalhar sob temperaturas extremas que variam de -50°C em condições extremamente frias, como as encontradas nas regiões árticas, a +50°C no auge do verão nas áreas desérticas do Oriente Médio. Eles precisam resistir à entrada de areia no deserto e ser capazes de funcionar após muitos anos de inatividade. Por esse motivo, o bronze de níquel-alumínio é escolhido em muitos dos projetos por sua resistência à corrosão e propriedades de rolamento. O bronze de níquel-alumínio também forma o componente principal que fecha as válvulas dentro do sistema de tubulação. Em alto-mar, as válvulas de atuador são usadas em plataformas de petróleo, onde as válvulas às vezes são inacessíveis e precisam ser ativadas por ondas de rádio.

Sistemas de dessalinização e condensadores de água

Esse setor é um importante mercado para o bronze de níquel-alumínio para bombas, válvulas, caixas d'água, impulsores, placas de tubo do condensador e carcaças. Ele é usado para temperaturas elevadas de até aproximadamente 325°C em sistemas de condensadores de alta pressão. Pode ser usado para bombear água do mar a um nível recomendado de 4,3 m/s, que excede o tolerado pelo cobre-níquel 90-10 e 70-30. Embora os bronzes-alumínio não tenham a resistência à bioincrustação dos níqueis-cobre, eles ainda têm uma alta resistência ao crescimento marinho.