Classificazioni comuni del rame

Classificazioni comuni del rame e delle leghe di rame

Il rame non è un unico materiale: è una famiglia di rame puri e leghe con diverse composizioni, proprietà e designazioni. Comprendere la classificazione aiuta acquirenti e ingegneri a selezionare il materiale giusto e a interpretare le designazioni internazionali e cinesi. Questo articolo tratta i quattro gruppi principali - rame puro, ottone, bronzo e cupronichel.

Il rame puro è un metallo rosa-rosso che sviluppa una pellicola di ossido viola sulla sua superficie, motivo per cui il rame puro industriale viene spesso chiamato "rame viola" o rame elettrolitico nella pratica cinese. La densità è di circa 8,96 g/cm³ e il punto di fusione di circa 1084 gradi. Ha un'eccellente conduttività elettrica e termica (seconda solo all'argento), buona plasticità per la lavorazione a caldo e a freddo e buona resistenza alla corrosione nell'atmosfera, nell'acqua di mare e in alcuni acidi non-ossidanti (cloridrico, solforico diluito), alcali, soluzioni saline e acidi organici (acetico, citrico). Nel sistema cinese, il rame puro è classificato come: rame ordinario (T1–T4), rame privo di ossigeno-(TU1, TU2 e gradi di vuoto ad elevata-purezza), rame disossidato (TUP, TUMn) e rame speciale con piccole aggiunte di leghe (rame arsenico, rame tellurio, rame argentato).

Note metallurgiche:le impurità in tracce influiscono fortemente sulla conduttività - titanio, fosforo, ferro e silicio la riducono notevolmente, mentre cadmio e zinco hanno poco effetto. L'ossigeno, lo zolfo, il selenio e il tellurio hanno una bassa solubilità nel rame e formano composti fragili che riducono la plasticità della lavorazione. Quando il rame ordinario viene riscaldato in un'atmosfera riducente contenente idrogeno o monossido di carbonio, il gas reagisce con l'ossido rameoso (Cu₂O) ai bordi dei grani per formare vapore acqueo ad alta pressione o CO₂, che può rompere il rame - la ben nota- "malattia da idrogeno". Questo è il motivo per cui il rame privo di ossigeno-è preferito per la brasatura in atmosfere riducenti. Il bismuto o il piombo formano eutettici a basso punto di fusione-che causano fragilità a caldo, e anche le pellicole fragili di bismuto ai bordi dei grani causano fragilità a freddo. Il fosforo riduce drasticamente la conduttività ma migliora la fluidità e la saldabilità; moderate aggiunte di piombo, tellurio o zolfo migliorano la lavorabilità.

L'ottone è una lega di rame e zinco. Nell'ottone semplice (binario), l'aumento dello zinco aumenta la resistenza ma diminuisce la plasticità; l'ottone industriale generalmente contiene non più del 45% circa di zinco, al di sopra del quale la fragilità riduce le prestazioni. L'ottone è prodotto come prodotti fusi e prodotti lavorati.

Ottone monofase- ( ):al di sotto di circa il 39% di zinco, lo zinco si dissolve nel rame per formare la monofase - buona plasticità, adatta sia alla lavorazione a freddo che a caldo (es. H68).

Ottone bifase (+ ):al di sopra del 39% circa di zinco appare una fase a - plasticità ridotta ma resistenza a trazione più elevata, prevalentemente lavorata a caldo- (es. H59).

Designazione cinese: "numero H +", dove il numero è la frazione di massa del rame (H68=68% Cu); l'ottone fuso ha il prefisso "Z" (ad esempio ZH62). H90 e H80 sono monofase-e giallo oro-, utilizzati per placcature, decorazioni e medaglie; H68 e H59 sono ampiamente utilizzati per parti strutturali come bulloni, dadi, rondelle e molle. Ottoni speciali aggiungono piombo, stagno o alluminio (ad esempio HPb59-1=59% Cu, 1% Pb, resto zinco).

Bronzo era originariamente il nome delle leghe di rame-stagno, chiamate per il loro colore grigio verdastro-. Il bronzo moderno comprende bronzo allo stagno e bronzi speciali (senza stagno-) - bronzo all'alluminio, bronzo al silicio, bronzo al berillio e bronzo al piombo - che sono più economici del bronzo allo stagno e offrono proprietà specifiche. Designazione cinese: "Q + simbolo dell'elemento principale e frazione di massa" (ad esempio QAl7 bronzo all'alluminio; prodotti fusi con il prefisso "Z", ad esempio ZCuSn10P1 bronzo allo stagno con circa 10% Sn e 1% P).

Le leghe di rame-nichel appaiono di colore bianco argento- e sono chiamate rame bianco (cupronichel). Il cupronichel semplice è una lega binaria di rame-nichel; il cupronichel complesso aggiunge manganese, ferro, zinco o alluminio. Il nichel migliora significativamente la robustezza, la resistenza alla corrosione e le proprietà elettriche (termoelettriche). Il cupronichel industriale è suddiviso in gradi strutturali e gradi elettrochimici (elettrici); il grado marino classico è rame-nichel 90-10 (BFe10-1-1) e 70-30 (BFe30-1-1).

Il rame e le leghe di rame vengono forniti sotto forma di barre, fili, piastre, nastri, tubi, lamine e profili. Metodi di formatura: laminazione (a caldo e a freddo per lamiere e nastri; nastri e fogli sono laminati a freddo-), estrusione e trafilatura (tubi e barre sono prodotti estrusi o trafilati; il filo viene trafilato).

I materiali in rame sono classificati in rame puro, ottone, bronzo e cupronichel, ciascuno con la propria composizione, proprietà e sistema di designazione. Il comportamento metallurgico delle impurità (riduzione della conduttività, malattia da idrogeno, fragilità a caldo/freddo) determina quale grado si adatta a quale applicazione. Confermare la designazione rispetto allo standard applicabile (GB, ASTM, EN o JIS) prima di ordinare.