Rame

Il RAME puro (cioè con un contenuto minimo di rame pari al 99,9%) è un metallo rossastro con una struttura cristallina cubica a facce centrate.
La sua densità e la sua temperatura di fusione sono pari a 8920 kg/m3 e 1083°C. Le principali proprietà del rame puro sono:
elevata conducibilità elettrica e termica, inferiore solo a quella dell’oro e dell’argento.
Elevato grado di deformabilità. Il rame puro può essere facilmente ridotto in lamine sottili (malleabilità) o in fili sottili (duttilità) tramite processi di deformazione plastica.
Bassa colabilità e fluidità, che rendono inadatto il rame puro alla produzione di getti fusi.
Elevata resistenza a numerosi ambienti corrosivi.
Il rame, infatti, resiste: o ottimamente alla corrosione atmosferica di ogni tipo (comprese le atmosfere marine e quelle industriali); o bene al contatto con le acque naturali, con molte soluzioni acquose saline e alcaline, eccettuate quelle ammoniacali, mentre il comportamento alle soluzioni acquose acide dipende dall’assenza di ossidanti.

Facilità a formare leghe con una grande quantità di metalli in proporzioni molto ampie. Per aggiunte di elementi di lega:
o inferiori al 5%, si parla di leghe di rame basso-legate;
o superiori al 5%, si parla di leghe di rame alto-legate.
Per quanto riguarda le proprietà meccaniche, il rame puro allo stato ricotto presenta:
 carico di rottura (R): 180 ÷ 220 MPa;
carico di snervamento (RP0.2): 80 ÷ 120 MPa;
rapporto tra carico di snervamento e carico di rottura (RP0.2/R): 0,5 (contro 0,6-0,65 degli acciai comuni);
durezza: 35 ÷ 45 HB;
modulo elastico (E): 120.000 MPa;
 allungamento percentuale a rottura (A%): maggiore del 40%.
La resistenza meccanica del rame puro può essere notevolmente migliorata per incrudimento, attraverso cui è possibile raddoppiare il carico di rottura e quadruplicare il carico di snervamento.
L’unico trattamento termico al quale può essere sottoposto il rame puro è la ricottura che viene eseguita alla scopo di:
eliminare le tensioni indotte dalle lavorazioni meccaniche;
rigenerare la struttura cristallina incrudita dalle lavorazioni plastiche a freddo;

Si definiscono leghe di rame tutte quelle che hanno tale metallo in percentuale non inferiore al 50% e si possono suddividere in quattro categorie:
a) leghe rame-zinco (ottoni);
b) leghe rame-zinco-nichelio (alpacche);
c) leghe rame-stagno (bronzi);
d) leghe di rame diverse (cuproleghe).

Leghe rame-zinco (ottoni)
Gli ottoni si dividono a loro volta in due sottocategorie: ottoni binari e ottoni speciali.

Ottoni binari
A seconda delle caratteristiche possono essere raggruppati in due gruppi:
– ottoni α, molto plastici e quindi adatti a deformazione a freddo per laminazione, trafilatura, imbottitura, ecc.;
– ottoni β, che sopportano bene la deformazione a caldo e pertanto si prestano alle lavorazioni di estrusione e stampaggio a caldo.
L’aggiunta di zinco cambia le proprietà del rame, si tratta di variazioni di resistenza meccanica, plasticità, conducibilità elettrica e termica di calore, ecc. Anche il colore muta a seconda della percentuale dello zinco aggiunto. Si parte dal tombacco (95% Cu, 5% Zn) fino ad assumere il colore simile all’oro (15-20% Zn, appunto denominati “similoro”).
Gli impieghi principali sono nel settore dell’elettronica (contatti, interruttori, ecc.),  arredamento (lampadari portalampade, cerniere, elementi decorativi, ecc.), nella meccanica (viti, bulloni, ingranaggi, ecc.), nei trasporti (radiatori), nell’armamento (bossoli e particolari di armi da fuoco), nella bigiotteria.

Ottoni speciali
Sono quegli ottoni dove esiste la presenza non preponderante rispetto allo zinco, di altri elementi: questo modifica le caratteristiche dell’ottone binario e permette l’utilizzo in diverse applicazioni.
La parola stessa indica un impiego speciale di tali ottoni,  tra i più comuni ricordiamo l’ottone al piombo (appunto considerato un ottone comune) per la lavorazione alle macchine automatiche, l’ottone all’alluminio resistente all’acqua salata e dolce (pompe, condensatori), l’ottone al manganese per eliche navali, l’Ammiragliato (Cu, Zn, Sn), gli ottoni al nichel, gli ottoni al silicio.

Leghe rame-zinco-nichel (alpacche)
Sono leghe ternarie di rame contenenti zinco in percentuali superiori al 10% e nichelio variabile dal 12% al 18%, fino al 25%.
Tale lega si presenta assai plastica e quindi può essere laminata a freddo. Generalmente sono usate per posaterie e oggetti casalinghi, sottoposti anche ad argentatura e per parti meccaniche resistenti all’acqua di mare. Oltre che alpacche normali esistono anche talune leghe complesse, per presenza di Fe, Mn, Sn, Pb, Al che si possono usare anche per la lavorazione del vetro.

Leghe rame-stagno (bronzo)
Il bronzo è più resistente all’usura rispetto all’ottone e più facilmente colabile. Il bronzo laminato o estruso è usato principalmente per elettronica, parti navali, molle, monetazione. I getti di bronzo sono impiegati in parti meccaniche, cuscinetti, valvole, campane, statue e altre realizzazioni artistiche.

Leghe di rame diverse (cuproleghe)
Sono leghe di rame contenenti un elemento capace di conferire al materiale proprietà particolari. La lega forse più utilizzata e conosciuta è il cuproallumini o bronzo d’alluminio con elevata resistenza meccanica e alla corrosione.
Altre leghe speciali sono:
Cuproberillio: ha un’elevata conducibilità elettrica che lo rende particolarmente adatto per la fabbricazione di molle, membrane, parti di orologeria, elettrodi, utensili antifiamma.
Cupronichel: ha impieghi più svariati quali tubi per condensatori, monetazione, utensileria, fili per resistenze, mentre per le resistenze elettriche la lega è chiamata costantana (55%Cu-45%Ni).