“C’era una volta l’oricalco”, senti che storia l’ottone!
Omero per primo ne parla, mettendolo in relazione con Afrodite, dea della bellezza e dell’amore. Il “rame dalla montagna”, l’oricalco (dalle parole greche ὄρος, óros, “monte” e χαλκός, chalkós, “rame”) ricompare poi, grazie a Platone, nel mito di Atlantide, ove si estraeva appunto un metallo rossastro, secondo per valore solo all’oro. Ma cosa c’entra con me? So che te lo stai chiedendo.
Forse niente, o forse sì se aggiungo che si sta parlando di una lega: e in particolare, di una lega di rame e zinco. La trascrizione latina di ορειχαλκος ha poi adattato óros ad āurum, “oro”, cosicché aurichalcum è giunto a significare letteralmente “rame d’oro” o “rame dorato”. Nel Medioevo era usato per fabbricare di strumenti musicali tipo trombe, chiarine e simili, detti “Oricalchi” o… ottoni, un nome a cui siamo decisamente abituati! Ascendenze prestigiose insomma per una lega, composta anch’essa di rame e zinco, del color dell’oro e ben presente nella nostra quotidianità, al lavoro.
Parlare di ottone comporta, inevitabilmente, di parlare del rame
Nel nostro Paese è il metallo più usato, dopo il ferro. E non è complicato capire perché:
- La spiccata capacità di legarsi agli altri metalli ne rafforza le caratteristiche meccaniche e chimico-fisiche
- Ha un’elevata conducibilità termica ed elettrica
- Resiste alla corrosione
- E’ alla base della formazione di varie leghe.
Tra queste leghe, le principali – e tra loro molto diverse, sono
- Bronzo, il cui uso risale ad un’epoca molto lontana, come dimostrano i Bronzi di Riace o al il Colosso di Barletta. Si ottiene aggiungendo al rame una buona percentuale di stagno, quasi il 18-20%. Se lo stagno supera il 18% si ottiene una lega piuttosto dura, generalmente impiegata per produrre cuscinetti. Se al rame e allo stagno vengono aggiunti alcuni elementi quali l’alluminio, il fosforo, il berillio si ottengono dei bronzi speciali.
- Ottone, una lega costituita per il 50% da rame e dalla restante parte da zinco, nelle proporzioni approssimative di 1 ÷ 1,5 parti di zinco e 2 circa di rame. Al di là dei miti, sembra che l’ottone fosse noto in Palestina fra il XIV e il X sec. a.C. Allora non si conosceva lo zinco metallico, per cui veniva realizzato quale lega “occasionale” riscaldando il rame in granuli alla presenza di minerali di zinco. Ed è il tenore di zinco a determinare nell’ottone proprietà come la resistenza meccanica, il colore, la lavorabilità all’utensile, la duttilità, la conduzione di elettricità e calore, la resistenza all’abrasione e alla corrosione.
Ottoni a diverso tenore di zinco
Considerando gli ottoni primari, si parla di fase α quando il contenuto di Zn è inferiore al 36% circa; la struttura cristallina della lega ricalca quella del rame, cioè cubica a facce centrate. Questi ottoni hanno eccellente lavorabilità a freddo (imbutitura e stampaggio) e buona a caldo.
Gli ottoni α-β (dove la fase β è cubica a corpo centrato) hanno un titolo di zinco oscillante tra il 36 e il 45%; sono facilmente lavorabili a caldo. Le leghe con percentuali di Zn superiori al 45% non hanno interesse pratico
Di seguito , ho riassunto in due tabelle le principali caratteristiche e applicazioni dei diversi tipi di ottoni binari, costituiti cioè da rame e zinco, e ternari, costituiti da rame zinco e un altro elemento.
| Tipo di ottone binario | Caratteristiche e applicazioni |
| CuZn10
CuZn15 CUZn20 |
Denominati similori per il loro aspetto simile a quello del metallo preziosi, sono usati per la bigiotteria |
| CuZn30 | Usati prevalentemente per la cartucceria |
| CuZn33 | Largamente usati per la produzione di portalampade, rivetti, molle, tubetti per radiatori auto: offrono un’ottima lavorabilità |
| CUZn37 | Usati per la produzione di tranciati per strumentazione e contatteria, molle e rivetti |
| CuZn40 | Utilizzati soprattutto per le lavorazioni a caldo, per la produzione di laminati per piastre tubiere, stampati |
La lavorabilità alle macchine utensili è buona, ma la tenacità provoca la formazione di trucioli molto lunghi; allora si aggiunge del piombo che, insolubile ed estraneo alla struttura cristallina, si disperde ai bordi dei grani: così i trucioli diventano molto corti o addirittura polverosi e gli utensili subiscono un’usura e un riscaldamento minori, con conseguente miglioramento della qualità e della velocità della lavorazione.
Alla lega possono essere aggiunti altri elementi per ottenere determinate proprietà:
- il manganese e lo stagno aumentano la resistenza alla corrosione;
- il ferro aumenta il carico di rottura;
- l’alluminio aumenta la resistenza alla corrosione e all’abrasione;
- l’antimonio e l’arsenico inibiscono la dezincificazione;
- il nichel migliora le caratteristiche meccaniche e la resistenza alla corrosione
- il silicio serve a disossidare e favorisce la creazione della fase β.
| Tipo di ottone ternario | Composizione | Caratteristiche e applicazioni |
| Ottoni al piombo | CuZn38Pb2
CuZn39Pb2 CuZn40Pb2 |
Utilizzati per stampaggio e lavorazione alle macchine utensili, in particolare per la produzione di rubinetteria e accessori vari per bagno, valvolame, viteria e bulloneria |
| Ottone allo stagno | CuZn28Sn1As
CuZn19Sn |
Condensatori, scambiatori di calore, distillatori, raccordi, applicazioni marine in generale (ottone ammiragliato) Strumenti musicali (gli ottoni) |
| Ottone all’alluminio | CuZn20Al2As | Usato per tubi condensatori e scambiatori di calore; tubazioni e raccordi per acqua marina |
Più nel dettaglio…
Gli ottoni con percentuali maggiori di stagno (sopra il 70-97,23%)
hanno caratteristiche meccaniche più elevate: vengono usati per parti di oggetti che necessitano resistenza meccanica. Quello al 28% viene usato per i bossoli dei cannoni e cartucceria; quello al 33%, ottimamente lavorabile, è raccomandato per i laminati destinati a pezzi imbutiti, molle e tubi.
L’ottone CuZn37 ha struttura α a freddo[vaghezza], β a caldo[vaghezza]
offre pertanto una facile lavorabilità a freddo e a caldo ed è utilizzato per la preparazione di barre e laminati trafilati.
L’ottone CuZn40 è detto anche ottone Muntz
ed è utilizzato per i pezzi finiti a caldo: barre di grande diametro, piastre tubiere, pezzi stampati.
Gli ottoni al piombo (CuZn38Pb2, CuZn39Pb2 e CuZn40Pb2 i più usati)
sono impiegati per i pezzi lavorabili al tornio, come valvole e rubinetti.
La lega CuZn36Pb3 (free-cutting brass)
è utilizzata come riferimento per la lavorabilità ad asportazione di truciolo, con un indice convenzionalmente pari a 100; tutte le altre leghe di rame hanno valori inferiori.
Tra gli ottoni speciali, il CuZn28Sn1As, detto anche ottone ammiragliato
è usato in distillatori, condensatori, raccordi e nelle applicazioni marine in generale.
Il CuZn22Al2As
è utilizzato negli scambiatori marini, che necessitano di alta resistenza alla corrosione e che lavorano con alta velocità di flusso.
Il CuZn19Sn
viene usato per la produzione di strumenti musicali (gli ottoni).
Per finire, una piccola curiosità: le monete da 10, 20 e 50 centesimi di euro sono in CuAl5Zn5Sn1 (lega nordic Gold o oro nordico), mentre la parte gialla delle monete da 1 e 2 euro è in CuZn20Ni5.
Malleabile, altamente lavorabile. Ma non sempre giallo!
Gli ottoni sono adatti per la colata in sabbia e in conchiglia e la pressocolata, che si applica a getti di piccole e medie dimensioni. Le leghe binarie rame-zinco sono adatte anche per le colate in getti: hanno un intervallo di solidificazione ristretto, il che contrasta il rischio di rotture a caldo e porosità durante il ritiro per solidificazione.
Duttile, malleabile e con buona resistenza alla corrosione, paragonato al rame l’ottone presenta valori più elevati di durezza, resilienza e fusibilità. Ha notevoli proprietà acustiche, per cui viene impiegato nella produzione di svariati strumenti musicali, soprattutto i cosiddetti “ottoni” (tromba, corno, trombone, tuba, ecc..), ma anche sassofoni e percussioni.
L’ottone CuZn36Pb3 viene preso come materiale di riferimento per la lavorazione all’utensile, con un indice pari a 100: si tratta di una lega ad altissima lavorabilità.
Il rame e le sue leghe come l’ottone vengono impiegati nella produzione di oggetti che vengono toccati di frequente (come rubinetti, maniglie e corrimano), perché sono materiali antibatterici, capaci di eliminare velocemente i batteri patogeni che si depositano sopra di essi.
Il giallo è il classico colore dell’ottone… ma non è l’unico. Se si aggiunge l’1% di manganese, una volta esposto agli elementi acquisirà un colore marrone cioccolato. Una lega con il 10% di zinco è chiamata similoro, per la sua tonalità e brillantezza simile all’oro. Un’altra lega spesso impiegato nei serramenti, viene comunemente chiamata “bronzo architettonico”, perché richiama il bronzo. Non sorprende afatto che architetti e designer si sbizzarriscano usando l’ottoni nell’arredamento interno e per i rivestimenti degli edifici.
Numerosissime le applicazioni! Qui un elenco di massima
Oltre ad essere utilizzato nell’arredamento interno ed esterno di edifici e abitazioni, nei serramenti, nelle finiture dei mobili, l’ottone è usato nel settore marino, nell’industria chimica e meccanica, nella produzione di minuteria, monete e targhe, strumenti musicali.
I principali campi di utilizzo sono:
- elettricità (apparecchiature elettriche, interruttori, contatti, portalampada)
- autotrasporti (radiatori, impianti elettrici)
- settore marino (scambiatori, piastre)
- munizioni (bossoli)
- idrosanitaria (rubinetti, valvole, radiatori, tubazioni)
- industria chimica (scambiatori)
- industria meccanica (bulloni, viti, ingranaggi, minuterie metalliche)
- edilizia e arredamento (cerniere, serramenti, elementi di mobili, maniglie)
- monetazione e simili (monete, targhe, medaglie, decorazioni)
- strumenti musicali (gli ottoni).
Prima di concludere… ma che fine ha fatto l’oricalco?
Nel dicembre 2014, sulla costa sud della Sicilia a Gela, è stato rinvenuto un grande numero di presunti lingotti di oricalco in una nave di circa 2.600 anni fa. Una volta effettuate le analisi metallografiche, la lega è risultata composta di 75-80% di rame, 15-20% di zinco, con piccole percentuali di nichel, piombo e ferro. Benché impropriamente definita dalla stampa come “oricalco”, in realtà è apparsa riconducibile all’ottone.
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