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Sito WEB a cura del G.d.P. Romagnuolo – Loiodice - Lupo |
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Il
rame e le sue leghe Il rame, metallo dal caratteristico
colore, si ricava dai suoi minerali calcopirite e calcosina,
oppure si può trovare allo stato puro e viene definito rame nativo. La produzione del metallo
allo stato puro ( Cu al 99%) avviene attraverso un processo di fusione con
aggiunta di reagenti chimici che permette di ottenere, in fasi successive,
rame sempre più raffinato sino a raggiungere 99.7% - 99.9%; la parte restante
è costituita da ossigeno. L’ottima resistenza alla corrosione consente al
metallo di conservarsi particolarmente in altrettanto tempo, permettendo un
processo di riciclaggio dei rottami di rame con costi decisamente
vantaggiosi rispetto al rame di prima fusione. Caratteristiche del
rame Il rame ha una buona
malleabilità e duttilità, che consentono una
spiccata attitudine alle lavorazioni al freddo, ma la sua caratteristica
primaria è la conducibilità elettronica; la bassa resistività elettrica (capacità di lasciare passare corrente senza produrre resistenza) fa si
che il rame risulta la materia prima nel campo elettrotecnico ed elettronico.
Non trascurabile è la conducibilità termica, unitamente alla resistenza e
alla corrosione. Produzione del rame Il rame viene prodotto e commercializzato, sotto forma di fili,
cavi intrecciati e tondini, principalmente per l’industria elettrotecnica e d
elettronica; sotto forma di laminato, i fogli o i rotoli per l’industria
meccanica e nelle costruzioni edili; sotto forma di trafilato in tubi, per il
settore impiantistico. |
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Utilizzo del rame e delle
sue leghe Abbiamo già accennato come il rame
si presti a utilizzazioni particolari in diversi
campi, sfruttando le specifiche attitudini tecnologiche, chimiche e fisiche;
il rame viene particolarmente adoperato nei seguenti settori industriali: - elettrotecnica: viene impiegato sotto forma di tondini,
fili, trecce per il trasporto dell’energia elettrica; è utilizzato per la
costruzione di avvolgimenti di motori, trasformatori e varie apparecchiature
e strumentazioni elettriche; nella costruzione di minuteria (viti, contatti…)
per la componentistica elettrica (interruttori, relè, piastre, ecc.); - impiantistica: il rame viene utilizzato sotto forma di
tubi per realizzare impianti di riscaldamento a pavimento, tubazioni per il
trasporto dell’acqua calda ai radiatori; - automobilistica: viene usato nella
costruzione di radiatori per il sistema di raffreddamento del motore, del
circuito lubrificante e del circuito di condizionamento; nella costruzione
della tubazione del circuito freni; nell’impiantistica elettrica; - edile: il rame, in campo edile, trova
applicazioni come copertura, in sostituzione delle tegole, in particolari
elementi come cupole, tetti a falde molto spioventi o con peculiari e
movimentati disegni; nelle costruzioni di canali di gronda delle relative
tubazioni di discesa. In questo campo, il rame viene
soprattutto utilizzato per la sua alta resistenza alla corrosione dovuta alla
formazione di uno stato superficiale di ossido, particolarmente resistente su
superfici lisce (è caratterizzato dal caratteristico colore verde-rame), che
presenta gli strati sottostanti del materiale da qualsiasi tipo di
corrosione; - chimica: grazie alle sue buoni doti di conducibilità termica e di resistenza alla corrosione, viene impiegato nella costruzione di condutture, caldaie, distillatori. Il rame viene anche adoperato nella costruzione di oggetti d’arredamento e per la realizzazione di pentolame inoltre, il rame trova molteplici utilizzi nel campo della metallurgia; esso costituisce, infine, l’elemento portante nella realizzazione di leghe in unione con stagno (bronzo) e con zinco (ottone).
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Il bronzo I bronzi sono leghe metalliche costituite da rame e stagno (Sn fino al 25/30%), miscelati in varie percentuali, pur
potendo peraltro, contenere anche altri costituenti. Il colore varia dal
rosso rame (Sn meno del 5%), al giallo oro (Sn più del 25%), al giallo chiaro (Sn
10/25%) e infine al bianco (Sn più del 25%).
Nell’industria meccanica si usano bronzi con tenore di Sn
dal 6 al 16%. Normalmente, i bronzi a basso tenore (sino a 6/8%) vengono classificati per un impiego in lavorazioni
plastiche (piegatura, imbutitura, trafilatura…). I bronzi con tenore di
stagno dall’8% al 20% vengono impiegati per
lavorazioni di fusione (in getti) e sono quelli più utilizzati nella
costruzione di corpi per valvole, rubinetti e corpi per ruote dentate; un
particolare tipo di bronzo con stagno da 20% a 30% viene utilizzato per la
costruzione di campane. Una caratteristica fondamentale dei bronzi è la loro
maggior durezza e resistenza rispetto al rame. Le caratteristiche meccaniche
variano notevolmente in funzione del tenore di Sn e
di altri componenti. Sono detti bronzi comuni le leghe composte solo da Cu – Sn e bronzi speciali le leghe Cu – Sn con altri elementi in lega utilizzati per migliorare
le caratteristiche meccaniche e tecnologiche. I bronzi sono suscettibili di
tempra e ricottura. Il bronzo si ottiene per fusione e successivo
raffreddamento dei metalli costituenti (Cu, Sn, Zn, Pb). Il bronzo è una lega
molto fusibile. Quando lo stagno è sostituito in
parte da altri metalli (eccettuato lo zinco), si ottengono bronzi speciali,
quali: bronzo allo stagno, al nichel, al berillio, al ferro, d’alluminio, al
fosforo, ecc. In commercio, si trova sotto forma di pani, barre, lastre,
nastri, fili, semilavorati ottenuti da lavorazione plastica, rottami. Le
denominazioni commerciali dei bronzi allo stagno sono svariate, ad esempio:
bronzo navale, per rubinetteria, per oggetti comuni, da ingranaggi duri, per
cuscinetti a frizione, per campane, d’arte, per monete, ecc. Tra i bronzi speciali, citiamo, ad
esempio: - bronzo al cadmio, per conduttori
elettrici; - bronzo al cobalto, molto
resistente alla corrosione - bronzo al
graffite, autolubrificante per supporti; - bronzo al magnese,
a più componeti, contenuto in Mn
fino al 30%, unitamente a Ni, Al,
Fe, Si: trova impiego sotto forma di fili
per resistori elettrici; - bronzo al piombo, per cuscinetti
sottoposti a forti sollecitazioni - bronzo al silicio, resistente a
forti sollecitazioni e alla corrosione; -bronzi d’alluiminio
(Al fino al 14%) con altri aditivi (cupralluminio); quelli a basso tenore di Al sono usati nell’industria chimica ed elettrotecnica;
quelli a più alto tenore di Al sono usati per motori a combustione interna (sedi
di valvole, alberi di eliche, ingranaggi). Classificazione dei bronzi La designazione dei bronzi viene regolamentata dalla tabella UNI 4244 – 79 e UNI 4855 –
78, rispettivamente per bronzi per lavorazioni plastiche e bronzi per usi
in getti. La designazione avviene con il simbolo Cu seguito dal simbolo Sn e dalla
percentuale di stagno presente in lega; nei bronzi speciali, nei quali vengono impiegati altri elementi, si riporta il simbolo
chimico dell’elemento con la relativa percentuale. I prefissi P e G identificano l’uso tecnologico
della lega rispettivamente per uso plastico o per
getti. Esempi di designazione: P – Cu Sn 6, definisce un bronzo con impiego in
lavorazioni plastiche e percentuali di stagno pari al 6%; G – Cu Sn 14, definisce un bronzo con impiego in getti e
percentuale di stagno pari a 14%; G – Cu Sn 8 Zn 3, definisce un bronzo speciale per impiego in
getti con percentuali di stagno pari all’8% e zinco al 3%. Ai prefissi P o G può venire affiancata una seconda
lettera che specifica più nel dettaglio la particolare applicazione prevista. |
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L’ottone Gli ottoni sono leghe metalliche costituite da rame e zinco (Zn fino a circa il 50%), ma possono contenere anche altri
metalli. Il colore degli ottoni comuni varia da un rosso rame (basso tenore
di zinco), a un giallo oro caldo (medio tenore di
zinco), a un colore giallo oro freddo (alto tenore di zinco). L’ottone contenete oltre il 67% di Cu si chiama spesso tombaco
(ottone rosso) e similoro. Le
caratteristiche meccaniche variano a seconda della
composizione. L’ottone si ottiene per fusione e successivo raffreddamento dei
costituenti (Cu, Zn, Pb
fino al 3%, eventuali tracce di Sn). Il piombo viene aggiunto per migliorare la piallabilità
(ottone al piombo) nella lavorazione con macchine automatiche gli ottoni sono
in parte induribili e possono presentare un comportamento simile agli acciai.
In commercio, gli ottoni si trovano sotto forma di pani, getti, lastre,
lamiere, nastri, bandelle, semilavorati ottenuti da laminazione plastica, tubi senza saldatura, fili, molle, rottami. Le
denominazioni commerciali degli ottoni comuni sono, ad esempio: ottone per bossoli d’artiglieria, per imbuttitura,
per lamiere, per getti, per lastre, per tubi, per pezzi forgiati, per
saldature dolci e forti. Con la denominazione ottoni semplici sono indicati
gli ottoni ottenuti aggiungendo metalli additivi in
percentuali in genere non molto elevate, allo scopo di migliorare le
caratteristiche meccaniche. Gli ottoni speciali richiedono nelle fusioni un
trattamento più accurato degli ottoni normali. Per gli ottoni speciali, si
usano denominazioni del tipo: ottone per eliche marine, Delta, Muntz, ecc. La “Lega Ammiragliato” (Cu 70%, Sn 1%, Zn il resto), ad
esempio, mostra forte resistenza alla corrosione e viene
usata per condensatori navali. L’ottone all’alluminio (Cu 76%, Al 2%, Zn il resto) presenta una resistenza ancora maggiore alla
corrosione e all’erosione con ottime proprietà meccaniche sia
ricotto sia incrudito; è usato per contestatori sottoposti a fori corrosioni.
L’ottone al piombo (Cu 56/61%, Pb 1.5%, Fe 0.5%, Mn 1.5%, Zn il resto) è molto usato per lavorazioni con macchine
automatiche e per parti stampate a caldo. Come precedentemente
affermato per i bronzi, anche gli ottoni vengono classificati in base al loro
utilizzo per lavorazioni plastiche o per usi da fonderia. L’ottone viene impiegato per la costruzione di strumenti musicali a
fiato (trombe, tromboni, saxofoni, ecc., detti anche “ottoni”), per la
costruzione di bossoli per proiettili, molle, oggetti di arredo interni come
maniglie, portasciugamani, elementi decorativi. L’ottone possiede buone
proprietà meccaniche e un’ottima resistenza alla corrosione. A seconda della percentuale di zinco, fino a un massimo
del 48%, si distinguono ottoni a (con
tenore di zinco fino al 33%) e ottoni ab (con tenore di zinco da 33% a 48%) Classificazione degli ottoni La designazione degli ottoni viene regolamentata dalla Tabella UNI 6898-71 e ricalca fedelmente quella già vista per i bronzi.
La designazione avviene con il simbolo chimico Cu seguito dal simbolo Zn e
dall’indicazione della percentuale di zinco presente in lega. Negli ottoni
speciali, nei quali vengono impiegati altri
elementi, si riporta il simbolo chimico dell’elemento con la relativa
percentuale. I prefissi P e G identificano l’uso tecnologico
della lega, rispettivamente, per uso plastico o per
getti. Esempi di designazioni: P – Cu Zn 36, Definisce un ottone con impiego in
lavorazioni plastiche e percentuale di zinco pari al 36%; G – Cu Zn 30 Pb 4, definisce un
ottone speciale per impieghi in getti con percentuale di zinco pari al
30% e piombo al 4%. |
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