Leghe di rame adatte per ambienti ad alta-temperatura (maggiore o uguale a 300 gradi/572 gradi F)
Eccellente resistenza all'ossidazione/corrosione (per prevenire la formazione di incrostazioni e il degrado del materiale);
Elevata stabilità termica (minimo rammollimento o deformazione da scorrimento sotto calore prolungato);
Resistenza meccanica mantenuta (resistenza alla trazione maggiore o uguale a 200 MPa alla temperatura target).
Gradi chiave e dettagli tecnici:
(1) Leghe di rame-nichel (Cu-Ni)
Gradi: C70600 (90-10 Cu-Ni), C71500 (70-30 Cu-Ni)
Intervallo di temperatura: Servizio continuo fino a 450 gradi (842 gradi F); resistenza di picco fino a 600 gradi (1112 gradi F) per esposizioni a breve-termine.
Vantaggio della lega: Il nichel (10-30%) forma uno strato protettivo di ossido Cr₂O₃/NiO, inibendo l'ossidazione e la corrosione (anche nei gas ad alta temperatura o nel vapore acqueo di mare).
Applicazioni:
Settore marittimo e offshore: scambiatori di calore ad alta-temperatura, tubi di caldaie e sistemi di scarico (resiste alla corrosione dell'acqua salata a temperature elevate).
Produzione di energia: condensatori di turbine a vapore, sistemi di raffreddamento di centrali nucleari (tollera vapore ad alta-pressione e ad alta-temperatura).
Industriale: rivestimenti di forni, componenti di reattori chimici (resiste ai gas acidi/alcalini a 300-450 gradi).
(2) Leghe di bronzo-alluminio
Gradi: C61400 (Cu-Al-Fe), C63000 (Cu-Al-Ni-Fe, "Bronzo alluminio 9D")
Intervallo di temperatura: Servizio continuo fino a 400 gradi (752 gradi F); 450 gradi (842 gradi F) per uso intermittente.
Vantaggio della lega: L'alluminio (8-12%) forma una densa pellicola di ossido di Al₂O₃, garantendo una resistenza superiore all'ossidazione e all'usura; le aggiunte di ferro/nichel migliorano la resistenza alle alte temperature e allo scorrimento viscoso.
Applicazioni:
Aerospaziale: componenti del motore (valvole, boccole), parti del carrello di atterraggio (esposte al calore di scarico).
Macchinari industriali: cuscinetti, ingranaggi e giranti di pompe ad alta-temperatura (funziona in oli caldi o fanghi).
Settore marittimo: sistemi di propulsione navale (resiste alla corrosione dell'acqua salata e alla cavitazione alle alte temperature).
(3) Leghe di rame-cromo-zirconio (Cu-Cr-Zr)
Gradi: C18150 (Cu-Cr-Zr), C18200 (Cu-Cr-Zr-Ti)
Intervallo di temperatura: Servizio continuo fino a 500 gradi (932 gradi F); 600 gradi (1112 gradi F) per picchi di breve-durata.
Vantaggio della lega: Il cromo (0,5-1,0%) e lo zirconio (0,1-0,2%) formano precipitati fini (Cr₂Zr) tramite trattamento termico, mantenendo un'elevata resistenza alla trazione (maggiore o uguale a 350 MPa a 400 gradi) e conduttività elettrica (maggiore o uguale al 75% IACS).
Applicazioni:
Ingegneria elettrica: contatti elettrici ad alta-temperatura, elettrodi di saldatura e avvolgimenti di trasformatori (combina conduttività e resistenza al calore).
Aerospaziale: componenti di motori a razzo, linee idrauliche (tollera il calore estremo derivante dalla combustione).
Settore automobilistico: valvole motore-e collettori di scarico ad alte prestazioni (resiste ai cicli termici).
(4) Leghe di bronzo al silicio
Gradi: C65500 (Cu-Si-Mn), C65800 (Cu-Si-Zn)
Intervallo di temperatura: Servizio continuo fino a 350 gradi (662 gradi F).
Vantaggio della lega: Il silicio (2-4%) migliora la resistenza all'ossidazione e la resistenza a temperature elevate; le aggiunte di manganese migliorano la duttilità.
Applicazioni:
Architettonico: finiture decorative ad alta-temperatura, coperture (resiste agli agenti atmosferici e al calore negli ambienti industriali).
Industriale: elementi di fissaggio, valvole e raccordi per sistemi di acqua calda/vapore (alternativa-economica al Cu-Ni).
(5) Leghe di nichel-argento (Cu-Ni-Zn)
Gradi: C75200 (65-18-17 Cu-Ni-Zn), C77000 (75-12-13 Cu-Ni-Zn)
Intervallo di temperatura: Servizio continuo fino a 300 gradi (572 gradi F).
Vantaggio della lega: Il nichel (12-18%) migliora la resistenza all'ossidazione; lo zinco migliora la lavorabilità senza compromettere la stabilità alle alte temperature.
Applicazioni:
Strumenti musicali: valvole e guide per strumenti in ottone (mantiene la forma e le proprietà acustiche sotto calore).
Elettronica: alloggiamenti dei connettori e componenti degli interruttori ad alta-temperatura (unisce la resistenza alla corrosione con l'aspetto estetico).
(6) Rame-Bronzo allo stagno (bronzo fosforoso)
Gradi: C52100 (Cu-Sn-P), C54400 (Cu-Sn-Zn-P)
Intervallo di temperatura: Servizio continuo fino a 300 gradi (572 gradi F).
Vantaggio della lega: Il fosforo (0,05-0,35%) disossida la lega e migliora la resistenza all'ossidazione; lo stagno (5-10%) aumenta la resistenza a temperature elevate.
Applicazioni:
Industriale: cuscinetti, boccole e molle ad alta-temperatura (resiste all'usura e alla deformazione nei macchinari caldi).
Elettrici: contatti elettrici e molle ad alta-temperatura (mantiene elasticità e conduttività).
(7) Leghe di rame-magnesio (Cu-Mg)
Gradi: C18660 (Cu-Mg)
Intervallo di temperatura: Servizio continuo fino a 400 gradi (752 gradi F).
Vantaggio della lega: Il magnesio (0,5-1,0%) migliora la resistenza alle alte temperature e all'ossidazione; mantiene una buona duttilità.
Applicazioni:
Settore aerospaziale: elementi di fissaggio e componenti strutturali ad alta-temperatura (leggeri e resistenti-al calore).
Settore automobilistico: parti del motore- ad alte prestazioni (resiste ai cicli termici e alla corrosione).
(8) Leghe di rame-titanio (Cu-Ti)
Gradi: C19900 (Cu-Ti)
Intervallo di temperatura: Servizio continuo fino a 450 gradi (842 gradi F).
Vantaggio della lega: Il titanio (1,5-2,5%) forma precipitati di TiCu₃, migliorando la resistenza alle alte temperature e la resistenza all'ossidazione; mantiene una buona conduttività elettrica.
Applicazioni:
Ingegneria elettrica: contatti elettrici e sbarre collettrici ad alta-temperatura (combina conduttività e resistenza al calore).
Industriale: valvole e raccordi-per alte temperature (resiste alla corrosione e alla deformazione).
(9) Leghe di rame-zirconio (Cu-Zr)
Gradi: C15000 (Cu-Zr)
Intervallo di temperatura: Servizio continuo fino a 500 gradi (932 gradi F).
Vantaggio della lega: Lo zirconio (0,1-0,2%) forma precipitati ZrCu₂, mantenendo elevata resistenza e conduttività a temperature elevate.
Applicazioni:
Ingegneria elettrica: elettrodi di saldatura e avvolgimenti di trasformatori ad alta-temperatura (resiste al calore e mantiene la conduttività).
Aerospaziale: componenti del motore a razzo (tollera il calore estremo).
(10) Leghe di rame-cromo (Cu-Cr)
Gradi: C18000 (Cu-Cr)
Intervallo di temperatura: Servizio continuo fino a 450 gradi (842 gradi F).
Vantaggio della lega: Il cromo (0,5-1,0%) forma precipitati di Cr, migliorando la resistenza alle alte temperature e la resistenza all'ossidazione; mantiene una buona conduttività elettrica.
Applicazioni:
Ingegneria elettrica: contatti elettrici e interruttori ad alta-temperatura (combina conduttività e resistenza al calore).
Industriale: componenti di forni ad alta-temperatura (resiste all'ossidazione e alla deformazione).
Note critiche per l'uso ad alta-temperatura:
Evitare ottoni ad alto contenuto di zinco- (ad esempio C36000) superiore a 200 gradi, poiché la dezincificazione (lisciviazione dello zinco) provoca l'infragilimento del materiale.
Per temperature superiori a 500 gradi, dare la priorità alle leghe indurite per precipitazione- (Cu-Cr-Zr, Cu-Ti) o alle leghe di Cu-Ni con un elevato contenuto di nichel (maggiore o uguale al 30% di Ni) per evitare rotture da scorrimento viscoso.
In atmosfere ossidanti (ad esempio, ambienti di forni), selezionare le leghe con aggiunte di alluminio, cromo o silicio (ad esempio, C61400, C18150) per una robusta formazione di film di ossido.
