Ott 04, 2017

“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:

  1. La spiccata capacità di legarsi agli altri metalli ne rafforza le caratteristiche meccaniche e chimico-fisiche
  2. Ha un’elevata conducibilità termica ed elettrica
  3. Resiste alla corrosione
  4. 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.

Se invece ti interessa l’ottone, parlane con SteelBetter!

La nostra esperienza nel campo della lavorazione di componenti metallici ci consente di soddisfare le esigenze di vari settori. Nella subacquea, come nella rubinetteria, nel casalingo, nell’oleodinamico, nella climatizzazione, nel tessile, e nell’elettronico non si contano i componenti realizzati in ottone.

Se sei interessato a ottenere il massimo dal tuo materiale, a poter pensare a una produzione “mitica”, con pochissimi problemi e … nessuno scarto, contattami! Basta una telefonata!

Condividi l'Articolo!:

Aggiungi il tuo Commento