O pó de cobre possui uma cor vermelho-alaranjada brilhante, excelente condutividade térmica e elétrica, forte resistência à corrosão e boas propriedades de atrito. Como resultado, é amplamente utilizado em peças de metal sinterizado, placas de circuito impresso, materiais de fricção, materiais de soldagem e muito mais.
Em 2023, o mercado global de pó de cobre era de US$ 760 milhões. Com a crescente demanda por pó de cobre, espera-se que atinja US$ 1.12 bilhão até 2032, com uma taxa de crescimento anual composta de 4.3%.
Conteúdo
O que é pó de cobre?
O pó metálico de cobre é uma forma finamente dividida de cobre metálico com amplas aplicações em vários setores.
O tamanho das partículas do pó de cobre geralmente varia de 0.1 a 150 mícrons, dependendo do processo de fabricação e da finalidade específica para a qual é necessário. Quando usado em eletrônica ou impressão 3D, o pó de cobre é refinado para um tamanho de 10 a 50 mícrons. No caso da metalurgia e da produção de revestimentos, o pó de cobre com 10 a 100 mícrons é comumente utilizado.
Tipos de pó de cobre
O pó de cobre metálico é categorizado em vários tipos com base no processo de produção:
- Pó de cobre atomizado
- Pó de cobre eletrolítico
- Pó de cobre reduzido
- Pó de cobre mecânico
Pó de cobre atomizado
Pós de cobre atomizados são produzidos por atomização com água (10-150 μm) ou atomização com gás (5-45 μm). O método consiste na pulverização de cobre fundido com um gás ou líquido em alta velocidade, transformando-o em gotículas finas. Essas gotículas resfriam e se solidificam em esferas. Este pó de cobre é comumente utilizado em metalurgia do pó, gerenciamento térmico ou impressão 3D.
O pó atomizado a gás é esférico, possui baixo teor de oxigênio e alta pureza. O pó atomizado a água tem formato irregular e alto teor de oxigênio. O processo de metalurgia do pó utiliza pó atomizado a água devido ao seu baixo custo e à distribuição estreita do tamanho das partículas.
Pó de cobre eletrolítico
O pó de cobre eletrolítico é produzido por meio de um processo eletrolítico no qual o cobre da solução é depositado no cátodo.
O pó de cobre eletrolítico tem várias vantagens, incluindo alta pureza (>99%), propriedades de pó consistentes em todos os lotes e baixa densidade aparente (0.55–3.55 g/cm³).
Sua estrutura dendrítica e excelente compressibilidade resultam em alta resistência a verde após a prensagem. No entanto, o processo de produção pode gerar preocupações ambientais e custos de fabricação relativamente altos.
Pó de cobre reduzido
As vantagens do pó de cobre reduzido são baixo custo de fabricação, alta eficiência de produção e grande área de superfície específica do pó.
As desvantagens são a baixa pureza do pó e a geração de gases poluentes.
Pó de cobre hidrometalúrgico
Hidrometalurgia é um método de extração de metais de minérios ou materiais reciclados usando ácido sulfúrico ou solução de amônia.
A hidrometalurgia é caracterizada por uma alta taxa de recuperação de metal, baixo custo de produção e capacidade de recuperar elementos de liga associados.
O pó metálico de cobre produzido por este método tem alta pureza (>99%), baixa densidade aparente e partículas finas de pó.
A tabela a seguir lista diferentes métodos de produção de pó de cobre, juntamente com seus principais atributos;
| Método de produção | Pureza | Shape | Aplicações |
|---|---|---|---|
| Atomização de Gás | Alta | Esférico | Moldagem por injeção de metal, prensagem isostática a quente, impressão 3D |
| Eletrolítico | Muito alto | dendrítico | Tintas Condutivas, Eletrônicos |
| Redução Química | Alta | Irregular | Catalisadores, Processos Químicos |
| Moagem Mecânica | Moderado | Irregular | Lubrificantes, Materiais de Fricção |
Propriedades do pó metálico de cobre
A tabela a seguir mostra as propriedades do pó de cobre produzido por diferentes métodos.
| Atributo | Pó de cobre atomizado | Pó de cobre eletrolítico | Pó de cobre reduzido | Pó de cobre hidrometalúrgico |
|---|---|---|---|---|
| Teor de Cobre (%) | 99 - 99.5 | 99 - 99.5 | 98 - 99 | 99 - 99.5 |
| Perda de peso em H₂ (%) | 0.1 - 0.75 | 0.1 - 0.75 | 0.1 - 0.75 | 0.1 - 0.75 |
| Densidade aparente (g/cm³) | 2.0 - 4.0 | 1.5 - 4.0 | 2.0 - 4.0 | 1.5 - 2.5 |
| Taxa de fluxo (seg/50 g) | 20 - 35 | 30 - 40 | 20 - 35 | / |
| Força Verde (MPa) | 0 - 17.2 | 2.8 - 41.3 | 0 - 17.2 | 0 - 68.9 |
| Finura de partículas (malha -325, %) | 25 - 80 | 5 - 90 | 25 - 50 | 60 - 95 |
Aplicações de pó de cobre
Metalurgia do pó
A metalurgia do pó pressiona o pó de cobre metálico em um formato específico usando uma matriz e, em seguida, o sinteriza em alta temperatura para formar componentes com as propriedades mecânicas desejadas.
Os pós de cobre e ligas de cobre ocupam uma posição importante entre os materiais da metalurgia do pó. O pó de cobre é adequado para a produção buchas sinterizadas autolubrificantes, componentes elétricos, aditivos de pó de ferro, filtros sinterizados, e materiais de fricção.
Impressão 3D
A impressão 3D, também conhecida como manufatura aditiva, é uma tecnologia de forma quase final que constrói peças camada por camada. Primeiro, uma camada de material em pó é espalhada sobre uma plataforma plana. Um laser ou feixe de elétrons então sinteriza o material em coordenadas específicas para formar uma seção transversal sólida. Esse processo é repetido, camada por camada, até que toda a peça esteja concluída.
O pó de cobre impresso em 3D é geralmente um pó atomizado a gás, e o tamanho médio de partícula D50 é geralmente de 10-45μm.
Os produtos comuns de cobre impressos em 3D incluem:
- Permutadores de calor
- Bobinas de indução
- Componentes do motor de foguete
- Eletrônicos
- antenas
- Blindagem de RF
Indústria Elétrica e Eletrônica
Eles encontraram aplicações em tintas e revestimentos condutores e em PCBs (placas de circuito impresso) para facilitar a conexão elétrica. Também aumentam o desempenho de contatos e conectores elétricos.
Biológico e Químico
Considerado um catalisador em processos industriais, o pó de cobre ajuda a aumentar a eficiência das reações químicas. Ideal para revestimentos em áreas como saúde e saneamento, devido às suas propriedades antimicrobianas.
Soldagem
Nos processos de soldagem e brasagem, o pó de cobre é utilizado para fortalecer a junta e aumentar a condutividade térmica. É usado como metal de adição em pastas e revestimentos de brasagem para criar ligações resistentes à corrosão em processos de união de metais automotivos, aeroespaciais e industriais.
Na soldagem MIG, a adição de pó de cobre para formar compósitos de matriz metálica (MMCs) pode aumentar a dureza da zona de fusão e da zona afetada pelo calor.
Preço do pó de cobre
O preço do pó de cobre flutua por vários motivos, como o nível de
- pureza
- parâmetro ou tamanho de partícula
- Métodos de produção de pó
O preço do pó de cobre puro (pureza ≥ 99.5%, 200 mesh) para metalurgia do pó é de cerca de US$ 11,513 por tonelada.
Perguntas frequentes
1. É seguro manusear pó de cobre?
O manuseio do pó de cobre requer cautela. Durante o transporte ou processamento, pós finos podem ser transportados pelo ar, apresentando riscos como inalação e potencial irritação da pele ou reações alérgicas. Para garantir a segurança, os trabalhadores devem usar luvas, máscaras e outros equipamentos de proteção para minimizar a exposição à poeira e evitar o contato direto com a pele.