Classificazione e proprietà del rame e delle leghe di rame
Il rame e le leghe di rame sono una delle principali categorie di metalli commerciali. Offrono un'ampia gamma di proprietà, tra cui eccellente conduttività elettrica e termica, eccellente resistenza alla corrosione, buona robustezza, resistenza alla fatica e aspetto estetico. Possono essere facilmente lavorati, brasati e saldati.
Selezione del rame e delle leghe di rame
I principali criteri di selezione del rame e delle leghe di rame includono:
Conduttività elettrica: il rame è il più conduttivo tra i metalli tecnici. È possibile aggiungere argento o altri elementi per aumentare la robustezza, la resistenza al rammollimento o altre proprietà senza una significativa perdita di conduttività.
Conduttività termica: questa proprietà è simile alla conduttività elettrica. Le leghe di rame sono utili per questa proprietà, dove una buona resistenza alla corrosione compensa la maggiore perdita di conduttività della lega.
Colore e aspetto: molte leghe di rame hanno colori unici che possono cambiare con l'invecchiamento dell'oggetto. Per la maggior parte delle leghe, è facile preparare e mantenere le superfici ad un livello elevato anche in condizioni di corrosione avverse. Molte leghe vengono utilizzate in applicazioni decorative, sia nella loro forma nativa che dopo la placcatura del metallo. Queste leghe sono disponibili in colori specifici, che vanno dal rosa salmone per il rame, al giallo, all'oro e al verde, al bronzo intenso in condizioni atmosferiche. L'esposizione all'atmosfera produce una finitura verde o bronzo e su alcune forme di prodotto sono disponibili preleghe.
Facilità di fabbricazione: la maggior parte delle leghe può essere facilmente fusa, formata a caldo o a freddo, lavorata a macchina, unita, ecc. Queste leghe sono spesso lo standard con cui confrontare altri metalli.
Proprietà delle leghe
Molte leghe sono rinforzate con soluzioni solide ma si basano sulla struttura cristallina del rame e hanno una buona duttilità. La maggior parte delle leghe può essere ulteriormente rinforzata mediante lavorazione a freddo, aumentando così la resistenza alla trazione e alla fatica pur mantenendo un'utile duttilità. Alcune leghe possono essere rinforzate per dispersione e altre possono essere indurite per invecchiamento fino a livelli di resistenza molto elevati.
diversi tipi di leghe metalliche
Il rame è essenzialmente rame commercialmente puro, che di solito è molto morbido e duttile, con un contenuto totale di impurità fino a circa lo 0,7%. Questi materiali sono utilizzati per la loro conduttività elettrica e termica, resistenza alla corrosione, aspetto e colore e facilità di lavorazione. Hanno la più alta conduttività elettrica di qualsiasi metallo tecnico e sono molto duttili, facili da brasare e spesso saldare. Le applicazioni tipiche includono cablaggi e raccordi elettrici, sbarre collettrici, scambiatori di calore, tetti, rivestimenti di pareti, tubazioni dell'acqua, tubazioni dell'aria e apparecchiature di processo.
Le leghe ad alto contenuto di rame contengono piccole quantità di vari elementi leganti come berillio, cromo, zirconio, stagno, argento, zolfo o ferro. Questi elementi modificano una o più proprietà fondamentali del rame, come robustezza, resistenza allo scorrimento viscoso, lavorabilità o saldabilità. La maggior parte degli usi sono simili a quelli sopra indicati per il rame, ma le condizioni di applicazione sono più estreme.
L'ottone è una lega rame-zinco contenente fino al 45% di zinco, con l'eventuale aggiunta di piccole quantità di piombo per migliorare la lavorabilità e stagno per la resistenza. Le leghe rame-zinco sono monofase e contengono fino a circa il 37% di zinco in condizioni forgiate. Le leghe monofase hanno un'eccellente duttilità e vengono generalmente utilizzate nella condizione di lavorazione a freddo per una migliore resistenza. Le leghe contenenti più del 37% circa di zinco sono leghe duplex e hanno una resistenza maggiore rispetto alle leghe monofase ma una duttilità limitata a temperatura ambiente. L'ottone duplex è solitamente fuso o rifinito a caldo. Gli usi tipici dell'ottone sono l'edilizia, contenitori e componenti trafilati e rotanti, nuclei e serbatoi di radiatori, terminali elettrici, spine e corpi illuminanti, serrature, maniglie di porte, targhette, ferramenta idraulica, elementi di fissaggio, cartucce, cilindri per gruppi pompe.
Il bronzo è una lega di rame e stagno, più almeno una di fosforo, alluminio, silicio, manganese e nichel. Queste leghe possono raggiungere un'elevata resistenza e avere una buona resistenza alla corrosione. Sono utilizzati in molle e dispositivi, stampi per la formatura dei metalli, cuscinetti, boccole, terminali, contatti e connettori, accessori e caratteristiche di costruzione. È noto l'uso del bronzo fuso per le statue.
Il cupronichel è una lega di rame e nichel, contenente piccole quantità di ferro e talvolta piccole quantità di altre leghe come cromo o stagno. La lega ha un'eccellente resistenza alla corrosione in acqua ed è ampiamente utilizzata in applicazioni con acqua di mare come scambiatori di calore, condensatori, pompe e sistemi di tubazioni e rivestimento dello scafo delle navi.
L'alpacca contiene il 55-65% di rame legato con nichel e zinco e talvolta viene aggiunto piombo per migliorare la lavorabilità. Queste leghe prendono il nome dal loro aspetto, simile all'argento sterling, sebbene non contengano argento. Sono utilizzati in gioielleria e targhette e come basi per piatti d'argento (EPNS), come molle, elementi di fissaggio, monete, chiavi e parti di fotocamere.
