INTRODUZIONE ALLA METALLURGIA DELL’OTTONE

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• Indice dei capitoli e dei paragrafi
• 1. Introduzione alla metallurgia dell’ottone
•    1.1 Composizione fondamentale   
•    1.2 Sviluppo storico 
•    1.3 Periodo classico
•    1.4 Innovazioni medievali
•    1.5 Rivoluzione industriale
• 2. Processi di produzione
•    2.1 Metodi di produzione primari
•    2.2 Elaborazione secondaria
• 3. Proprietà fisiche e meccaniche
•    3.1 Caratteristiche strutturali
•    3.2 Proprietà meccaniche
•    3.3 Proprietà fisiche
• 4. Classificazioni e tipi di ottone
•    4.1 Sistemi in lega standard
•    4.2 Gradi specifici per l’applicazione
• 5. Applicazioni industriali
•    5.1 Settore edile
•    5.2 Impianti idraulici
•    5.3 Industria manifatturiera
• 6. Controllo qualità e test
•    6.1 Test sui materiali
•    6.2 Test delle prestazioni
• 7. Considerazioni ambientali
•    7.1 Sostenibilità
•    7.2 Sviluppi futuri
• 8. Conclusione
•    8.1 Conclusione
• 9. Classificazione dell’ottone secondo gli standard internazionali
•    9.1 Norme ISO
•    9.2 Norme americane (ASTM e UNS)
•    9.3 Standard russi (GOST)

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1 INTRODUZIONE ALLA METALLURGIA DELL’OTTONE
1.1 Composizione fondamentale
1.1.1 Componenti primari: rame (55-95%) e zinco (5-45%)
L’ottone è composto principalmente da rame e zinco, con il rapporto di questi elementi che determina le proprietà specifiche della lega. Il rame varia in genere dal 55% al 95%, mentre lo zinco dal 5% al 45%. Maggiore è il contenuto di rame, più malleabile e duttile è l’ottone, mentre un contenuto di zinco più elevato aumenta la resistenza e la durezza della lega.
1.1.2 Ruolo degli oligoelementi
Oltre al rame e allo zinco, l’ottone può contenere oligoelementi come piombo, stagno, nichel e ferro. Questi elementi vengono aggiunti per migliorare proprietà specifiche:

• Piombo: migliora la lavorabilità, rendendo l’ottone più facile da tagliare e modellare.
• Stagno: Aumenta la resistenza alla corrosione e la resistenza.
• Nichel: migliora la durezza e la resistenza alla corrosione.
• Ferro: Migliora la forza e la durezza.
  1.1.3 Struttura atomica e formazione cristallina
  L’ottone è una lega sostitutiva, il che significa che gli atomi di rame e zinco possono sostituirsi a vicenda all’interno della stessa struttura cristallina. Questo crea una disposizione atomica uniforme che contribuisce alle proprietà complessive della lega. La struttura cristallina dell’ottone può variare a seconda della composizione, con strutture comuni tra cui le disposizioni cubiche a facce centrate (FCC) e cubiche a corpo centrato (BCC).
  1.1.4 Impatto dei rapporti di composizione sulle proprietà
  Le proprietà dell’ottone possono essere significativamente modificate regolando il rapporto rame-zinco:
• Maggiore contenuto di zinco: Aumenta la resistenza e la durezza, conferendo all’ottone un aspetto più argenteo.
• Maggiore contenuto di rame: si traduce in un ottone più morbido e malleabile con un colore più ricco e dorato. 1.2 Sviluppo storico
  1.2.1 Origini antiche (5000 a.C.)
  1.2.2 Le prime scoperte metallurgiche
  Le origini dell’ottone possono essere fatte risalire ad antiche civiltà, dove i metallurgisti mescolavano accidentalmente minerali di rame e zinco durante il processo di fusione. Questa scoperta fortuita ha portato alla creazione di una nuova lega con proprietà uniche.
  1.2.3 Ritrovamenti archeologici
  Manufatti in ottone sono stati trovati in varie regioni, tra cui il Medio Oriente e l’Europa, risalenti al 3000 a.C. circa. Questi risultati indicano che le antiche civiltà sono state tra le prime a sfruttare le proprietà dell’ottone.
  1.2.4 Variazioni regionali nella prima produzione di ottone
  Diverse regioni svilupparono i propri metodi per la produzione dell’ottone, spesso influenzati dalla disponibilità di materie prime e dalle conoscenze metallurgiche locali. Ad esempio, gli antichi egizi e mesopotamici furono i primi produttori di ottone, utilizzando minerali di rame ricchi di zinco per creare la lega. 1.3 Periodo classico
  1.3.1 Tecniche di fabbricazione romane
  I romani perfezionarono le tecniche di lavorazione dell’ottone, utilizzando un processo chiamato cementazione, in cui i minerali di rame e zinco venivano riscaldati insieme per produrre l’ottone. Questo metodo ha permesso una produzione più costante della lega.
  1.3.2 Rotte commerciali e impatto economico
  L’ottone divenne un bene prezioso nell’Impero Romano, con ampie rotte commerciali che ne facilitavano la distribuzione. L’impatto economico dell’ottone è stato significativo, in quanto è stato utilizzato per monete, oggetti decorativi e attrezzature militari.
  1.3.3 Applicazioni militari
  La durata e il fascino estetico dell’ottone lo hanno reso una scelta popolare per applicazioni militari, inclusi elmetti, armature e armi. Il suo uso in ambito militare ha contribuito a rendere l’ottone un materiale versatile e prezioso. 1.4 Innovazioni medievali
  1.4.1 Centri europei di produzione dell’ottone
  Durante il Medioevo, la produzione di ottone fiorì in regioni come la Germania, la Francia e l’Inghilterra. Tra i centri degni di nota c’erano Dinant e Huy nell’odierno Belgio, che divennero rinomati per i loro articoli in ottone di alta qualità.
  1.4.2 Sistemi di gilda e trasferimento delle conoscenze
  Le corporazioni artigianali hanno svolto un ruolo cruciale nella regolamentazione della produzione dell’ottone e nel garantire elevati standard di qualità. Queste corporazioni facilitavano il trasferimento di conoscenze e competenze attraverso sistemi di apprendistato, aiutando a mantenere e far progredire le tecniche di lavorazione dell’ottone.
  1.4.3 Progressi tecnologici
  I progressi tecnologici durante il periodo medievale includevano miglioramenti nelle tecniche di fusione e lega, che consentivano prodotti in ottone più complessi e durevoli. Queste innovazioni hanno contribuito alla diffusione dell’ottone nell’arte, nell’architettura e negli oggetti di uso quotidiano. 1.5 Rivoluzione industriale
  1.5.1 Metodi di produzione meccanizzati
  La rivoluzione industriale ha portato progressi significativi nella produzione dell’ottone, con l’introduzione di macchinari a vapore che hanno rivoluzionato la produzione. I processi meccanizzati hanno consentito la produzione in serie di prodotti in ottone, rendendoli più accessibili e convenienti.
  1.5.2 Standardizzazione dei processi
  La standardizzazione dei processi di produzione dell’ottone durante la rivoluzione industriale ha garantito qualità e proprietà costanti della lega. Ciò è stato ottenuto attraverso lo sviluppo di composizioni e tecniche di produzione standardizzate.
  1.5.3 Espansione del mercato
  L’aumento della capacità produttiva e la standardizzazione dell’ottone durante la rivoluzione industriale hanno portato a una significativa espansione del mercato. L’ottone è diventato ampiamente utilizzato in vari settori, tra cui l’idraulica, l’ingegneria elettrica e il settore automobilistico.

2 PROCESSI DI PRODUZIONE
2.1 Metodi di produzione primari
2.1.1 Metodo diretto
2.1.1.1 Fusione del minerale di rame-zinco
La fusione del minerale di rame-zinco comporta il riscaldamento di minerali di rame e zinco ad alte temperature per estrarre i metalli. Questo processo avviene tipicamente in un forno fusorio, dove i minerali vengono ridotti in metallo fuso. Il metallo fuso viene quindi separato dalle impurità per produrre una lega di ottone ad alta purezza.
2.1.1.2 Sistemi di controllo della temperatura
Il controllo della temperatura è fondamentale nel processo di fusione per garantire la corretta fusione e miscelazione di rame e zinco. I moderni forni fusori sono dotati di avanzati sistemi di controllo della temperatura che mantengono temperature precise, ottimizzando l’efficienza e la qualità del processo di fusione.
2.1.1.3 Tecnologia moderna dei forni
La moderna tecnologia dei forni ha migliorato significativamente l’efficienza e l’impatto ambientale dei processi di fusione. Innovazioni come i forni elettrici, la fusione flash e i processi di conversione continua hanno migliorato l’efficienza energetica, ridotto le emissioni e aumentato il recupero di preziosi sottoprodotti. 2.1.2 Metodo indiretto
2.1.2.1 Processo di cementazione
Il processo di cementazione prevede il riscaldamento del rame con vapore di zinco per produrre ottone. Questo metodo era storicamente significativo e consisteva nel mettere il rame in un crogiolo con vapore di zinco, che poi si diffondeva nel rame per formare l’ottone.
2.1.2.2 Assorbimento dei vapori di zinco
Nel processo di cementazione, l’assorbimento dei vapori di zinco è una fase fondamentale. Il rame assorbe il vapore di zinco, con conseguente formazione di ottone. Questo processo richiede un attento controllo della temperatura e della concentrazione di vapore per garantire un assorbimento uniforme e la composizione della lega.
2.1.2.3 Misure di controllo della qualità
Le misure di controllo della qualità nel processo di cementazione includono il monitoraggio della composizione delle materie prime, il controllo della temperatura e della durata del processo e il test della coerenza e della purezza della lega finale. Queste misure garantiscono che l’ottone prodotto soddisfi gli standard e le specifiche richieste. 2.2 Elaborazione secondaria
2.2.1 Tecnologie di colata
2.2.1.1 Colata in sabbia
La colata in sabbia prevede la creazione di uno stampo dalla sabbia e il versamento di ottone fuso nello stampo per formare la forma desiderata. Questo metodo è economico e adatto per la produzione di parti grandi e complesse con una buona precisione dimensionale.
2.2.1.2 Pressofusione
La pressofusione utilizza l’alta pressione per iniettare l’ottone fuso in uno stampo di acciaio. Questo processo produce parti con elevata precisione, eccellente finitura superficiale e buone proprietà meccaniche. È ideale per la produzione di grandi volumi di pezzi di piccole e medie dimensioni.
2.2.1.3 Fusione a cera persa
La microfusione, nota anche come fusione a cera persa, prevede la creazione di un modello in cera della parte, il rivestimento con un guscio di ceramica e quindi la fusione della cera per lasciare una cavità dello stampo. L’ottone fuso viene quindi versato nella cavità per formare la parte. Questo metodo è adatto per la produzione di componenti complessi e di alta precisione.
2.2.1.4 Colata continua
La colata continua prevede il versamento di ottone fuso in uno stampo e l’estrazione continua del metallo solidificato. Questo processo produce forme lunghe e continue come barre, tubi e lamiere con qualità e proprietà costanti. 2.2.2 Operazioni di formatura
2.2.2.1 Tecniche di lavorazione a caldo
La lavorazione a caldo comporta la deformazione dell’ottone a temperature superiori al suo punto di ricristallizzazione. Tecniche come la laminazione a caldo, la forgiatura e l’estrusione vengono utilizzate per modellare il metallo mantenendone la duttilità e riducendo il rischio di fessurazioni. La lavorazione a caldo migliora le proprietà meccaniche dell’ottone affinandone la struttura dei grani.
2.2.2.2 Processi di lavorazione a freddo
La lavorazione a freddo comporta la deformazione dell’ottone a temperature inferiori al suo punto di ricristallizzazione. Tecniche come la laminazione a freddo, la trafilatura e lo stampaggio vengono utilizzate per modellare il metallo, aumentandone la resistenza e la durezza attraverso l’incrudimento. La lavorazione a freddo può produrre parti con un’elevata precisione dimensionale e una migliore finitura superficiale.
2.2.2.3 Impatto sulle proprietà dei materiali
Sia i processi di lavorazione a caldo che a freddo influiscono sulle proprietà del materiale dell’ottone. La lavorazione a caldo migliora la duttilità e la tenacità, mentre la lavorazione a freddo aumenta la resistenza e la durezza. La scelta del processo dipende dalle proprietà desiderate e dalle applicazioni del prodotto finale. 2.3 Produzione avanzata
2.3.1 Ingegneria di precisione
2.3.1.1 Lavorazione CNC
La lavorazione CNC (Computer Numerical Control) utilizza strumenti controllati da computer per tagliare e modellare con precisione le parti in ottone. Questo metodo offre alta precisione, ripetibilità e la capacità di produrre geometrie complesse. La lavorazione CNC è ampiamente utilizzata in settori come quello aerospaziale, automobilistico ed elettronico.
2.3.1.2 Elaborazione EDM
L’EDM (Electrical Discharge Machining) utilizza scariche elettriche per erodere il materiale da un pezzo. Questo processo è ideale per la lavorazione di metalli duri e la creazione di forme complesse con tolleranze strette. L’elettroerosione è comunemente utilizzata nella costruzione di utensili e stampi, nonché nella produzione di componenti complessi.
2.3.1.3 Taglio laser
Il taglio laser utilizza un raggio laser focalizzato per tagliare lamiere di ottone con alta precisione e minimo spreco di materiale. Questo metodo è adatto per la produzione di disegni e motivi complessi in applicazioni decorative, di gioielleria ed elettroniche.
2.3.1.4 Produzione additiva
La produzione additiva, o stampa 3D, comporta la costruzione di strati di materiale per creare una parte. Sebbene non sia così comune per l’ottone come altri metodi, la stampa 3D sta guadagnando terreno per la produzione di parti personalizzate e complesse in settori come la gioielleria, l’arte e l’aerospaziale. 2.3.2 Trattamenti superficiali
2.3.2.1 Galvanotecnica
La galvanica consiste nel depositare un sottile strato di ottone su un altro metallo attraverso un processo elettrochimico. Questo metodo migliora l’aspetto e la resistenza alla corrosione del metallo sottostante. La galvanica è comunemente usata per oggetti decorativi, connettori elettrici e ferramenta.
2.3.2.2 Finitura chimica
I processi di finitura chimica, come la passivazione e l’anodizzazione, migliorano le proprietà superficiali dell’ottone migliorando la resistenza alla corrosione e l’aspetto. Questi trattamenti sono spesso utilizzati in applicazioni idrauliche, automobilistiche e architettoniche.
2.3.2.3 Protocolli di trattamento termico
I protocolli di trattamento termico, come la ricottura e il rinvenimento, prevedono il riscaldamento e il raffreddamento dell’ottone per alterarne le proprietà meccaniche. La ricottura ammorbidisce il metallo, migliorandone la duttilità e la lavorabilità, mentre il rinvenimento ne aumenta la resistenza e la durezza. I trattamenti termici sono essenziali per ottimizzare le prestazioni dei componenti in ottone in varie applicazioni.

3 PROPRIETÀ FISICHE E MECCANICHE
3.1 Caratteristiche strutturali
3.1.1 Struttura cristallina
3.1.2 Proprietà della fase alfa
Gli ottoni alfa sono leghe monofase con una composizione del 55-65% di rame e del 35-45% di zinco. Presentano una struttura cristallina cubica a facce centrate (FCC), che fornisce un’eccellente lavorabilità a freddo e una buona resistenza alla corrosione. Queste proprietà rendono gli ottoni alfa ideali per applicazioni di formatura e imbutitura, nonché per usi decorativi e architettonici.
3.1.3 Caratteristiche della fase beta
Gli ottoni beta contengono più del 39% di zinco e presentano una struttura cristallina cubica a corpo centrato (BCC). La fase beta è più dura e più forte della fase alfa, il che la rende adatta per applicazioni di lavorazione a caldo e lavorazione. Gli ottoni beta sono spesso utilizzati in applicazioni che richiedono elevata resistenza e durata, come ingranaggi, valvole e raccordi.
3.1.4 Trasformazioni di fase
Le trasformazioni di fase nell’ottone si verificano quando la lega viene riscaldata o raffreddata, causando cambiamenti nella sua struttura cristallina. Ad esempio, il riscaldamento di un ottone alfa-beta può aumentare la proporzione della fase beta, migliorandone la forza e la durezza. La comprensione di queste trasformazioni è fondamentale per ottimizzare le proprietà meccaniche dell’ottone per applicazioni specifiche. 3.2 Proprietà meccaniche
3.2.1 Variazioni di resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione dell’ottone varia a seconda della sua composizione e lavorazione. Gli ottoni alfa hanno in genere una resistenza alla trazione inferiore ma una duttilità maggiore, il che li rende adatti per applicazioni che richiedono una formatura estesa. Gli ottoni beta, d’altra parte, hanno una maggiore resistenza alla trazione e vengono utilizzati in applicazioni in cui la resistenza è fondamentale.
3.2.2 Misure di durezza
La durezza dell’ottone viene misurata utilizzando scale come Brinell, Rockwell e Vickers. Ad esempio, l’ottone a cartuccia (UNS C26000) ha una durezza Brinell di circa 100 MPa. Le misure di durezza sono essenziali per determinare l’idoneità dell’ottone per varie applicazioni, in particolare quelle che comportano usura e abrasione.
3.2.3 Resistenza alla fatica
L’ottone presenta una buona resistenza alla fatica, il che lo rende adatto per applicazioni che comportano carichi ciclici. Il comportamento a fatica dell’ottone è influenzato dalla sua microstruttura, composizione e storia di lavorazione. Gli ottoni alfa-beta, con la loro combinazione di forza e duttilità, mostrano spesso una resistenza alla fatica superiore rispetto agli ottoni monofase.
3.2.4 Caratteristiche di usura
L’ottone è noto per le sue eccellenti caratteristiche di usura, in particolare nelle applicazioni che coinvolgono componenti scorrevoli o rotanti. Il basso attrito e la buona lavorabilità dell’ottone lo rendono ideale per ingranaggi, cuscinetti e boccole. Inoltre, la resistenza dell’ottone al grippaggio e al grippaggio ne migliora le prestazioni in ambienti ad alta usura. 3.3 Proprietà fisiche
3.3.1 Caratteristiche termiche
3.3.1.1 Intervalli di conducibilità
L’ottone ha una buona conduttività termica, tipicamente compresa tra 100 e 120 W/m·K. Questa proprietà rende l’ottone adatto per scambiatori di calore, radiatori e altre applicazioni che richiedono un efficiente trasferimento di calore.
3.3.1.2 Coefficienti di dilatazione
Il coefficiente di dilatazione termica dell’ottone è di circa 20,5 x 10^-6 per °C. Ciò significa che l’ottone si espande e si contrae con le variazioni di temperatura, il che è una considerazione importante nelle applicazioni che coinvolgono i cicli termici.
3.3.1.3 Risposte al trattamento termico
I processi di trattamento termico, come la ricottura e il rinvenimento, possono alterare in modo significativo le proprietà meccaniche dell’ottone. La ricottura ammorbidisce il metallo, migliorandone la duttilità e la lavorabilità, mentre il rinvenimento ne aumenta la resistenza e la durezza. Questi trattamenti sono essenziali per ottimizzare l’ottone per applicazioni specifiche. 3.3.2 Proprietà elettriche
3.3.2.1 Misure di conducibilità
L’ottone ha una conduttività elettrica moderata, in genere circa il 28% dello standard internazionale del rame ricotto (IACS). Ciò lo rende adatto per connettori elettrici, terminali e altri componenti in cui sono richieste sia resistenza meccanica che conduttività elettrica.
3.3.2.2 Fattori di resistività
La resistività elettrica dell’ottone è influenzata dalla sua composizione e temperatura. Un contenuto di zinco più elevato generalmente aumenta la resistività, mentre la presenza di impurità può anche influire sulle prestazioni elettriche. La comprensione di questi fattori è fondamentale per la progettazione di componenti in ottone per applicazioni elettriche.
3.3.2.3 Effetti della temperatura
Le variazioni di temperatura possono influire sulle proprietà elettriche dell’ottone. All’aumentare della temperatura, la resistività elettrica dell’ottone aumenta in genere, il che può influire sulle prestazioni dei componenti elettrici. Una corretta progettazione e selezione dei materiali sono essenziali per garantire prestazioni affidabili in condizioni di temperatura variabili.

4 CLASSIFICAZIONI E TIPI DI OTTONE
4.1 Sistemi in lega standard
4.1.1 Alfa Ottoni (<37% di zinco)
4.1.1.1 Cartuccia in ottone
Noto per la sua eccellente lavorabilità a freddo e resistenza alla corrosione, l’ottone a cartuccia (UNS C26000) è comunemente usato in involucri di munizioni, nuclei di radiatori e oggetti decorativi.
4.1.1.2 Bronzo commerciale
Con una composizione di circa il 90% di rame e il 10% di zinco, il bronzo commerciale offre una buona robustezza e resistenza alla corrosione, che lo rendono adatto per applicazioni architettoniche e industriali.
4.1.1.3 Ottone rosso
Conosciuto anche come canna di fucile, l’ottone rosso contiene circa l’85% di rame e il 15% di zinco. È apprezzato per la sua resistenza alla corrosione e lavorabilità, spesso utilizzato in applicazioni idrauliche e marine. 4.1.2 Ottoni alfa-beta (37-45% di zinco)
4.1.2.1 Muntz Metal
Composto per circa il 60% da rame e per il 40% da zinco, il metallo Muntz è noto per la sua resistenza e durata. È comunemente usato nella costruzione navale e nelle applicazioni industriali.
4.1.2.2 Bronzo architettonico
Questa lega contiene circa il 57% di rame, il 40% di zinco e il 3% di piombo, offrendo una combinazione di forza, resistenza alla corrosione e lavorabilità. È ampiamente utilizzato in applicazioni architettoniche e decorative.
4.1.2.3 Ottone navale
Con una composizione di circa il 60% di rame, il 39% di zinco e l’1% di stagno, l’ottone navale è altamente resistente alla corrosione, in particolare in ambienti marini. 4.1.3 Ottoni speciali
4.1.3.1 Leghe ad alta resistenza
Questi ottoni sono progettati per applicazioni che richiedono resistenza e durata eccezionali. Spesso contengono elementi aggiuntivi come alluminio, silicio o manganese per migliorarne le proprietà.
4.1.3.2 Ottone a taglio libero
Conosciuta anche come ottone al piombo, questa lega contiene piccole quantità di piombo per migliorare la lavorabilità. È comunemente usato nelle applicazioni di lavorazione di precisione.
4.1.3.3 Varietà contenenti piombo
Il piombo viene aggiunto ad alcune leghe di ottone per migliorare la lavorabilità e ridurre l’usura dell’utensile. Questi ottoni sono utilizzati in applicazioni che richiedono lavorazioni estese, come raccordi e connettori. 4.2 Gradi specifici per l’applicazione
4.2.1 Applicazioni marine
4.2.1.1 Gradi resistenti alla corrosione
Gli ottoni utilizzati nelle applicazioni marine sono progettati per resistere ad ambienti difficili, inclusa l’esposizione all’acqua salata. L’ottone navale e l’ottone di alluminio sono scelte comuni per l’hardware e gli accessori marini.
4.2.1.2 Prevenzione del biofouling
Alcuni ottoni marini contengono elementi come stagno o alluminio per prevenire il biofouling, l’accumulo di organismi marini sulle superfici.
4.2.1.3 Requisiti strutturali
Le applicazioni marine richiedono spesso ottoni con elevata resistenza e durata per resistere alle sollecitazioni meccaniche degli ambienti marini. 4.2.2 Applicazioni elettriche
4.2.2.1 Gradi ad alta conducibilità
Gli ottoni con un alto contenuto di rame sono preferiti per le applicazioni elettriche grazie alla loro conduttività superiore. Questi gradi sono utilizzati in connettori, terminali e altri componenti elettrici.
4.2.2.2 Materiali di contatto
L’ottone è comunemente usato per i contatti elettrici grazie alla sua buona conduttività e resistenza alla corrosione.
4.2.2.3 Componenti terminali
I terminali in ottone sono ampiamente utilizzati nei sistemi elettrici per la loro affidabilità e facilità di fabbricazione.

5 APPLICAZIONI INDUSTRIALI
5.1 Settore edile
5.1.1 Elementi architettonici
5.1.2 Caratteristiche decorative
Gli elementi decorativi in architettura svolgono un ruolo cruciale nel migliorare l’aspetto estetico degli edifici. Questi elementi includono modanature, intagli, piastrelle, vetrate colorate e lavori in ferro. Aggiungono interesse visivo ed evidenziano le caratteristiche uniche di un edificio, contribuendo al suo carattere generale e al suo fascino. Gli elementi decorativi possono essere sia funzionali che ornamentali, fornendo un senso di identità e stile ai progetti architettonici.
5.1.3 Componenti strutturali
I componenti strutturali sono la spina dorsale di qualsiasi progetto di costruzione, fornendo stabilità e supporto all’edificio. Questi elementi includono travi, colonne, muri, pavimenti, tetti e fondamenta. Ogni componente svolge un ruolo fondamentale nel garantire la sicurezza e l’integrità della struttura, nella distribuzione dei carichi e nella resistenza a varie forze come la gravità, il vento e l’attività sismica. Le moderne tecniche di costruzione spesso prevedono l’uso di materiali come acciaio, cemento e legno per creare strutture robuste e durevoli.
5.1.4 Materiali di restauro
I materiali di restauro sono essenziali per la conservazione e la manutenzione degli edifici storici. Questi materiali devono corrispondere alla costruzione originale per mantenere l’integrità storica dell’edificio. I materiali di restauro comuni includono mattoni tradizionali, malta, pietra e legno, nonché sostituti moderni che imitano l’aspetto e le proprietà dei materiali originali. La scelta dei materiali dipende dai requisiti specifici del progetto di restauro, tra cui la stabilità strutturale, le considerazioni estetiche e l’impatto ambientale. 5.2 Impianti idraulici
5.2.1 Raccordi per tubi
I raccordi per tubi sono connettori utilizzati negli impianti idraulici per unire tubi di diverse dimensioni e forme. Includono gomiti, tee, giunti, adattatori e riduttori, ognuno dei quali svolge una funzione specifica nel dirigere e controllare il flusso dell’acqua. I raccordi per tubi sono realizzati con vari materiali, tra cui ottone, rame, PVC e acciaio inossidabile, scelti in base alla loro durata, resistenza alla corrosione e compatibilità con l’impianto idraulico.
5.2.2 Componenti della valvola
Le valvole sono componenti fondamentali negli impianti idraulici, utilizzate per controllare il flusso dell’acqua. I tipi comuni di valvole includono valvole a saracinesca, valvole a globo, valvole a sfera e valvole di ritegno. Ogni tipo ha applicazioni specifiche, come la regolazione della pressione dell’acqua, la prevenzione del riflusso e l’isolamento di sezioni dell’impianto idraulico per la manutenzione. Le valvole sono in genere realizzate in ottone, acciaio inossidabile o plastica, a seconda della durata richiesta e delle condizioni ambientali.
5.2.3 Sistemi idrici
I sistemi idrici idraulici includono le linee di alimentazione, gli impianti e i sistemi di drenaggio che erogano e rimuovono l’acqua negli edifici. Questi sistemi sono costituiti da tubi, valvole, pompe e serbatoi di stoccaggio, progettati per garantire un approvvigionamento idrico affidabile e sicuro. Una corretta progettazione e manutenzione dei sistemi idrici è essenziale per prevenire le perdite, garantire la qualità dell’acqua e mantenere un funzionamento efficiente. 5.3 Industria manifatturiera
5.3.1 Applicazioni automobilistiche
5.3.1.1 Componenti del motore
I componenti del motore sono il cuore delle applicazioni automobilistiche e sono responsabili della conversione del carburante in energia meccanica. I componenti chiave includono il blocco cilindri, la testata, i pistoni, l’albero motore, l’albero a camme e le valvole. Ogni parte svolge un ruolo specifico nel funzionamento del motore, dall’aspirazione e compressione alla combustione e allo scarico. I progressi nei materiali e nelle tecniche di produzione hanno portato a componenti del motore più efficienti e durevoli.
5.3.1.2 Impianti elettrici
I sistemi elettrici automobilistici forniscono alimentazione a vari componenti e sistemi all’interno di un veicolo. Questi sistemi includono la batteria, l’alternatore, il motorino di avviamento, il cablaggio e le centraline elettroniche (ECU). Gli impianti elettrici sono essenziali per l’avviamento del motore, l’alimentazione delle luci e degli accessori e il controllo di funzionalità avanzate come l’infotainment e i sistemi di sicurezza. Una corretta progettazione e manutenzione degli impianti elettrici è fondamentale per l’affidabilità e le prestazioni del veicolo.
5.3.1.3 Finiture decorative
Le finiture decorative nelle applicazioni automobilistiche migliorano l’estetica interna ed esterna dei veicoli. Il rivestimento interno include componenti come pannelli del cruscotto, rivestimenti delle portiere, rivestimenti dei sedili e padiglioni, realizzati con materiali come pelle, tessuto, legno e plastica. Le finiture esterne includono elementi come accenti cromati, modanature e badge, che aggiungono fascino visivo e distinguono diversi modelli di veicoli. I materiali di rivestimento e le finiture di alta qualità contribuiscono al lusso e al comfort complessivi del veicolo. 5.3.2 Elettronica
5.3.2.1 Connettori
I connettori sono componenti essenziali nei sistemi elettronici e forniscono collegamenti elettrici affidabili tra le diverse parti. I tipi di connettori includono USB, HDMI, RJ45 e connettori scheda-scheda, ciascuno progettato per applicazioni specifiche. I connettori devono garantire una bassa resistenza di contatto, un’elevata durata e facilità d’uso. Sono utilizzati in un’ampia gamma di dispositivi, dai computer e smartphone alle apparecchiature industriali e ai sistemi automobilistici.
5.3.2.2 Morsettiere
Le morsettiere vengono utilizzate per collegare e fissare i cavi elettrici in modo sicuro e organizzato. Forniscono un modo conveniente per collegare più fili, consentendo una facile installazione e manutenzione. Le morsettiere sono comunemente utilizzate nei pannelli di controllo, nei quadri di distribuzione e in altri sistemi elettrici in cui i collegamenti affidabili sono fondamentali.
5.3.2.3 Componenti dell’interruttore
I componenti dell’interruttore controllano il flusso di elettricità nei circuiti elettronici. I tipi di interruttori includono interruttori a levetta, interruttori a pulsante, interruttori rotanti e interruttori a scorrimento. Ogni tipo ha applicazioni specifiche, come l’accensione e lo spegnimento dei dispositivi, la selezione delle modalità o la regolazione delle impostazioni. Gli interruttori devono essere durevoli, affidabili e facili da usare, garantendo prestazioni costanti in vari ambienti. 5.3.3 Applicazioni specializzate
5.3.3.1 Strumenti musicali
5.3.3.1.1 Strumenti a fiato
Gli strumenti a fiato, come trombe, tromboni e sassofoni, sono realizzati in ottone grazie alle sue eccellenti proprietà acustiche. L’ottone fornisce un suono brillante e risonante ed è facile da modellare e modellare in disegni complessi. La durata e la resistenza alla corrosione dell’ottone lo rendono ideale per gli strumenti che richiedono una manipolazione frequente e l’esposizione all’umidità.
5.3.3.1.2 Componenti per percussioni
Anche i componenti delle percussioni, come piatti e campane, sono realizzati in ottone. La capacità dell’ottone di produrre toni chiari e squillanti lo rende una scelta popolare per questi strumenti. La malleabilità del materiale consente un’accordatura e una modellatura precise, garantendo una produzione del suono di alta qualità.
5.3.3.1.3 Proprietà acustiche
Le proprietà acustiche dell’ottone, inclusa la sua capacità di risuonare e amplificare il suono, lo rendono un materiale preferito per gli strumenti musicali. Gli ottoni producono un tono ricco e caldo che è molto apprezzato in vari generi musicali. La consistenza e la lavorabilità del materiale consentono di realizzare strumenti con caratteristiche sonore precise e affidabili. 5.3.3.2 Equipaggiamento marittimo 5.3.3.2.1 Eliche L’ottone è comunemente usato nelle eliche marine grazie alla sua resistenza alla corrosione e resistenza. Gli ambienti marini sono rigidi, con esposizione costante all’acqua salata e temperature variabili. Le eliche in ottone possono resistere a queste condizioni, fornendo prestazioni affidabili e longevità.
5.3.3.2.2 Raccordi
I raccordi marini, come valvole, connettori e dispositivi di fissaggio, sono spesso realizzati in ottone. La resistenza del materiale alla corrosione e alle bioincrostazioni lo rende ideale per l’uso in applicazioni marine. I raccordi in ottone garantiscono collegamenti sicuri e senza perdite negli impianti idraulici e idraulici di barche e navi.
5.3.3.2.3 Componenti subacquei
I componenti subacquei, tra cui sensori, alloggiamenti e connettori, beneficiano della durata e della resistenza alla corrosione dell’ottone. Questi componenti devono funzionare in modo affidabile in ambienti subacquei difficili, dove l’esposizione all’acqua salata e le variazioni di pressione possono causare un rapido degrado dei materiali meno durevoli.

6 CONTROLLO QUALITÀ E COLLAUDO
6.1 Test sui materiali
6.1.1 Prove meccaniche
6.1.1.1 Prove di trazione
Misura la resistenza del materiale e la capacità di resistere alle forze di trazione.
6.1.1.2 Valutazione della durezza
Valuta la resistenza del materiale alla deformazione e all’usura.
6.1.1.3 Prove di impatto
Determina la tenacità del materiale e la capacità di assorbire energia durante gli impatti improvvisi.
6.1.1.4 Analisi della fatica
Valuta la durabilità del materiale in condizioni di carico ciclico. 6.1.2 Analisi chimica
6.1.2.1 Verifica della composizione
Garantisce che la composizione chimica del materiale soddisfi gli standard specificati.
6.1.2.2 Rilevamento di impurità
Identifica e quantifica le impurità che potrebbero influire sulle prestazioni del materiale.
6.1.2.3 Analisi strutturale
Esamina la microstruttura del materiale per valutarne la qualità e la consistenza. 6.2 Test delle prestazioni
6.2.1 Test di corrosione
6.2.1.1 Esposizione alla nebbia salina
Simula gli ambienti marini per testare la resistenza del materiale alla corrosione.
6.2.1.2 Accoppiamento galvanico
Valuta il comportamento del materiale a contatto con metalli diversi.
6.2.1.3 Tensocorrosione
Valuta la suscettibilità del materiale alla fessurazione sotto stress in ambienti corrosivi. 6.2.2 Test di usura
6.2.2.1 Resistenza all’abrasione
Misura la capacità del materiale di resistere all’usura superficiale e all’attrito.
6.2.2.2 Test di attrito
Valuta il coefficiente di attrito del materiale e le sue prestazioni nelle applicazioni di scorrimento.
6.2.2.3 Durata della superficie
Valuta la resistenza del materiale ai danni superficiali e al degrado nel tempo.

7 CONSIDERAZIONI AMBIENTALI
7.1 Sostenibilità
7.1.1 Processi di riciclaggio
7.1.1.1 Sistemi di raccolta
Il primo passo per il riciclaggio dell’ottone prevede la raccolta di rottami di ottone da varie fonti. Ciò include articoli per la casa, rifiuti industriali e macchinari obsoleti. Sistemi di raccolta efficaci sono essenziali per garantire un approvvigionamento costante di ottone riciclabile. Questi sistemi spesso coinvolgono partnership con aziende locali, centri di riciclaggio e società di gestione dei rifiuti per raccogliere i rottami di ottone in modo efficiente.
7.1.1.2 Metodi di separazione
Una volta raccolti, i rottami di ottone devono essere separati dagli altri materiali. Questo processo prevede in genere lo smistamento manuale, la separazione magnetica e tecniche avanzate come la separazione a correnti parassite. L’obiettivo è isolare l’ottone da altri metalli e contaminanti per garantire materiale riciclato di alta qualità. I metodi di separazione avanzati migliorano l’efficienza e la purezza del processo di riciclaggio.
7.1.1.3 Tecniche di ritrattamento
Il ritrattamento comporta la fusione dei rottami di ottone separati in forni per produrre ottone fuso, che può poi essere fuso in nuove forme. Le moderne tecniche di ritrattamento includono l’uso di forni elettrici ad arco e forni a induzione, che offrono una migliore efficienza energetica e controllo del processo di fusione. L’ottone fuso viene quindi fuso in lingotti, fogli o altre forme per un’ulteriore produzione. 7.1.2 Impatto ambientale
7.1.2.1 Consumo di energia
Il riciclaggio dell’ottone consuma molta meno energia rispetto alla produzione di nuovo ottone dalle materie prime. Il risparmio energetico è notevole perché il punto di fusione dell’ottone è inferiore a quello dei suoi metalli costituenti, rame e zinco. Questa riduzione del consumo energetico si traduce in minori emissioni di gas serra e in una minore impronta di carbonio.
7.1.2.2 Controllo delle emissioni
I moderni impianti di riciclaggio dell’ottone sono dotati di avanzati sistemi di controllo delle emissioni per ridurre al minimo il rilascio di sostanze inquinanti. Questi sistemi includono scrubber, filtri e precipitatori elettrostatici che catturano le emissioni nocive come l’anidride solforosa e il particolato. Un controllo efficace delle emissioni è fondamentale per ridurre l’impatto ambientale del riciclaggio dell’ottone.
7.1.2.3 Gestione dei rifiuti
La gestione dei rifiuti nel riciclaggio dell’ottone comporta il corretto smaltimento e trattamento dei sottoprodotti e dei residui. Ciò include scorie, scorie e altri materiali di scarto generati durante i processi di fusione e colata. Gli impianti di riciclaggio implementano pratiche di gestione dei rifiuti per ridurre al minimo l’uso in discarica e promuovere il riutilizzo dei sottoprodotti in altre applicazioni industriali. 7.2 Sviluppi futuri
7.2.1 Tecnologie emergenti
Le tecnologie emergenti nella lavorazione dell’ottone includono tecniche avanzate di fusione, lavorazione e formatura. Ad esempio, la fusione di precisione e la lavorazione CNC consentono la produzione di componenti in ottone complessi e di alta precisione. Queste tecnologie migliorano l’efficienza e la precisione della produzione dell’ottone, riducendo gli sprechi e migliorando la qualità del prodotto.
7.2.2 Elaborazione avanzata
Le innovazioni nelle leghe di ottone e nei metodi di lavorazione stanno portando a nuove applicazioni in vari settori. Ad esempio, l’ottone senza piombo sta diventando popolare negli impianti idraulici e dell’acqua potabile grazie alla sua sicurezza e al rispetto delle norme sanitarie. Inoltre, sono in fase di sviluppo compositi in fibra di ottone e carbonio per l’uso in applicazioni aerospaziali e automobilistiche, offrendo una maggiore resistenza e durata.
7.2.3 Nuove applicazioni
Le innovazioni nei materiali dell’ottone includono lo sviluppo di compositi ibridi e nuove composizioni di leghe. Queste innovazioni mirano a migliorare le proprietà meccaniche, la resistenza alla corrosione e la sostenibilità ambientale dell’ottone. Ad esempio, l’aggiunta di elementi come l’alluminio e il silicio può migliorare la resistenza e la resistenza all’usura delle leghe di ottone.
7.2.4 Innovazioni dei materiali
La domanda globale di ottone è influenzata da vari fattori, tra cui la crescita economica, lo sviluppo industriale e le preferenze dei consumatori. Negli ultimi anni, c’è stata una crescente enfasi sulla sostenibilità e sull’uso di materiali riciclati, guidando la domanda di ottone riciclato. Inoltre, l’industria edile, automobilistica ed elettronica continua ad essere uno dei principali consumatori di prodotti in ottone.
7.2.5 Tendenze di mercato
7.2.5.1 Modelli di domanda globale
L’industria dell’ottone deve affrontare diverse sfide, tra cui le fluttuazioni dei prezzi delle materie prime, la conformità normativa e la concorrenza di materiali alternativi. La volatilità dei prezzi del rame e dello zinco può influire sui costi di produzione e sulla redditività. Inoltre, le severe normative ambientali impongono ai produttori di adottare pratiche sostenibili e di investire in tecnologie di controllo delle emissioni.
7.2.5.2 Sfide del settore
Nonostante le sfide, ci sono significative opportunità di crescita nell’industria dell’ottone. Si prevede che i progressi nelle tecnologie di produzione, come la produzione additiva e l’automazione, favoriranno l’efficienza e l’innovazione. La crescente domanda di materiali sostenibili e riciclabili offre ai produttori di ottone l’opportunità di espandere la propria quota di mercato. Inoltre, lo sviluppo di nuove leghe di ottone e applicazioni può aprire nuovi mercati e guidare la crescita futura.
7.2.5.3 Opportunità future

8 PRIMA CONCLUSIONE
8.1 Conclusione
La natura completa delle applicazioni in ottone, combinata con i continui progressi tecnologici, ne garantisce la continua importanza nelle applicazioni industriali e di consumo. Comprenderne le proprietà, i metodi di lavorazione e le applicazioni è fondamentale per ingegneri, produttori e progettisti che lavorano con questo materiale versatile. Con l’evoluzione del settore, abbracciare la sostenibilità e l’innovazione sarà la chiave per mantenere la rilevanza e la competitività dell’ottone nel mercato globale.

9 CLASSIFICAZIONE DELL’OTTONE SECONDO GLI STANDARD INTERNAZIONALI
9.1 Norme ISO (Organizzazione internazionale per la standardizzazione)
9.1.1 Panoramica della classificazione ISO dell’ottone
L’Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) fornisce un sistema standardizzato per la classificazione delle leghe di ottone, ampiamente utilizzato in Europa e in altre parti del mondo. Il sistema ISO classifica l’ottone in base alla sua composizione chimica e alle sue proprietà meccaniche.
9.1.2 Principali leghe di ottone ISO
9.1.2.1 Certificazione ISO CuZn37 (C27400)
Conosciuta anche come “ottone comune”, questa lega contiene circa il 63% di rame e il 37% di zinco. È ampiamente utilizzato in applicazioni che richiedono buone proprietà di lavorazione a freddo, come nella produzione di viti, bulloni e oggetti decorativi.
9.1.2.2 Certificazione ISO CuZn40 (C28000)
Conosciuta come “metallo Muntz”, questa lega contiene il 60% di rame e il 40% di zinco. Viene utilizzato nelle applicazioni marine grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione e resistenza.
9.1.2.3 Certificazione ISO CuZn30 (C26000)
Spesso indicata come “ottone a cartuccia”, questa lega contiene il 70% di rame e il 30% di zinco. È altamente malleabile ed è comunemente usato negli involucri delle munizioni, nei nuclei dei radiatori e negli strumenti musicali.
9.1.3 Sistema di designazione ISO
La designazione ISO per le leghe di ottone segue tipicamente il formato “CuZnXX”, dove “XX” rappresenta la percentuale di zinco nella lega. Ad esempio, CuZn37 indica una lega di ottone con il 37% di zinco. 9.2 Norme americane (ASTM e UNS)
9.2.1 Panoramica della classificazione dell’ottone ASTM e UNS
Negli Stati Uniti, le leghe di ottone sono classificate secondo gli standard ASTM (American Society for Testing and Materials) e UNS (Unified Numbering System). Questi sistemi forniscono una classificazione dettagliata in base alla composizione chimica, alle proprietà meccaniche e alle applicazioni previste.
9.2.2 Chiave Leghe di ottone ASTM/UNS
9.2.2.1 UNS C26000 (cartuccia in ottone)
Contiene il 70% di rame e il 30% di zinco. È noto per le sue eccellenti proprietà di lavorazione a freddo e viene utilizzato in bossoli di munizioni, raccordi idraulici e oggetti decorativi.
9.2.2.2 UNS C28000 (Muntz Metal)
Contiene il 60% di rame e il 40% di zinco. Viene utilizzato in applicazioni marine, come la costruzione navale e i raccordi subacquei, grazie alla sua elevata robustezza e resistenza alla corrosione.
9.2.2.3 UNS C46400 (ottone navale)
Contiene il 60% di rame, il 39% di zinco e l’1% di stagno. L’aggiunta di stagno migliora la resistenza alla corrosione, rendendolo ideale per la ferramenta e le eliche marine.
9.2.3 Sistema di designazione ASTM/UNS
Il sistema UNS utilizza un codice a cinque cifre per classificare le leghe di ottone, con il prefisso “C” che indica una lega a base di rame. Ad esempio, “C26000” si riferisce all’ottone della cartuccia. 9.3 Standard russi (GOST)
9.3.1 Panoramica della classificazione dell’ottone GOST
Il sistema di standardizzazione russo, noto come GOST (Gosudarstvennyy Standart), classifica le leghe di ottone in base alla loro composizione chimica e alle proprietà meccaniche. Gli standard GOST sono ampiamente utilizzati in Russia e in altri paesi dell’ex Unione Sovietica.
9.3.2 Chiave GOST Leghe di ottone
9.3.2.1 GOST Л63 (L63)
Contiene il 63% di rame e il 37% di zinco. È simile a ISO CuZn37 e viene utilizzato in applicazioni che richiedono buone proprietà di lavorazione a freddo, come nella produzione di viti, bulloni e oggetti decorativi.
9.3.2.2 GOST Л68 (L68)
Contiene il 68% di rame e il 32% di zinco. Viene utilizzato in applicazioni che richiedono un’elevata duttilità e resistenza alla corrosione, come nella produzione di tubi per condensatori e scambiatori di calore.
9.3.2.3 GOST ЛС59-1 (LS59-1)
Contiene il 59% di rame, il 40% di zinco e l’1% di piombo. L’aggiunta di piombo migliora la lavorabilità, rendendolo adatto per applicazioni di lavorazione di precisione.
9.3.3 Sistema di designazione GOST
Il sistema GOST utilizza una combinazione di lettere e numeri per classificare le leghe di ottone. La lettera “Л” (L) indica l’ottone, seguita da un numero che rappresenta la percentuale di rame. Ad esempio, “Л63” si riferisce a una lega di ottone con il 63% di rame. 9.4 Standard giapponesi (JIS)
9.4.1 Panoramica della classificazione dell’ottone JIS
Gli standard industriali giapponesi (JIS) forniscono un sistema di classificazione per le leghe di ottone ampiamente utilizzato in Giappone e in altri paesi asiatici. Il sistema JIS classifica l’ottone in base alla sua composizione chimica e alle applicazioni previste.
9.4.2 Chiave Leghe di ottone JIS
9.4.2.1 JIS C2600 (cartuccia in ottone)
Contiene il 70% di rame e il 30% di zinco. È simile a UNS C26000 e viene utilizzato in applicazioni che richiedono buone proprietà di lavorazione a freddo, come nella produzione di viti, bulloni e oggetti decorativi.
9.4.2.2 JIS C2801 (Muntz Metal)
Contiene il 60% di rame e il 40% di zinco. Viene utilizzato in applicazioni marine, come la costruzione navale e i raccordi subacquei, grazie alla sua elevata robustezza e resistenza alla corrosione.
9.4.2.3 JIS C4621 (ottone navale)
Contiene il 60% di rame, il 39% di zinco e l’1% di stagno. L’aggiunta di stagno migliora la resistenza alla corrosione, rendendolo ideale per la ferramenta e le eliche marine.
9.4.3 Sistema di designazione JIS
Il sistema JIS utilizza una combinazione di lettere e numeri per classificare le leghe di ottone. La lettera “C” indica una lega a base di rame, seguita da un numero di quattro cifre. Ad esempio, “C2600” si riferisce all’ottone della cartuccia. 9.5 Confronto dei sistemi di classificazione dell’ottone
9.5.1 Esempio di lega standard
9.5.1.1 Immagine ISO: CuZn37 (C27400)
Composizione: 63% Cu, 37% Zn
Proprietà chiave: Buona lavorazione a freddo
Applicazioni comuni: viti, bulloni, oggetti decorativi
9.5.1.2 ASTM/UNS: C26000
Composizione: 70% Cu, 30% Zn
Proprietà chiave: Eccellente lavorazione a freddo
Applicazioni comuni: involucri di munizioni, raccordi idraulici
9.5.1.3 GOST: Л63 (L63)
Composizione: 63% Cu, 37% Zn
Proprietà chiave: Buona lavorazione a freddo
Applicazioni comuni: viti, bulloni, oggetti decorativi
9.5.1.4 JIS: C2600
Composizione: 70% Cu, 30% Zn
Proprietà chiave: Eccellente lavorazione a freddo
Applicazioni comuni: involucri di munizioni, raccordi idraulici 9.6 Riepilogo della classificazione dell’ottone per regione
9.6.1 Norme ISO
Ampiamente utilizzato in Europa e a livello internazionale, concentrandosi sulla composizione chimica e sulle proprietà meccaniche.
9.6.2 Norme ASTM/UNS
Predominante negli Stati Uniti, con particolare attenzione alla composizione chimica dettagliata e alle proprietà specifiche dell’applicazione.
9.6.3 Standard GOST
Utilizzato in Russia e nei paesi dell’ex Unione Sovietica, con particolare attenzione alla composizione chimica e alle proprietà meccaniche.
9.6.4 Standard JIS
Predominante in Giappone e in altri paesi asiatici, con particolare attenzione alla composizione chimica e alle applicazioni previste.

10 OTTONE NELLE APPLICAZIONI IDRAULICHE CIVILI
10.1 Panoramica dell’ottone negli impianti idraulici
L’ottone è uno dei materiali più utilizzati negli impianti idraulici grazie alla sua eccellente combinazione di proprietà, tra cui resistenza alla corrosione, lavorabilità, durata e fascino estetico. È comunemente usato in raccordi per tubi, valvole, rubinetti e connettori. Tuttavia, alcuni ambienti, come quelli con un alto contenuto di cloruri o acqua acida, possono portare a tipi specifici di corrosione, come la dezincificazione. Per affrontare queste sfide, sono state sviluppate leghe di ottone specializzate, come l’ottone resistente alla dezincatura e l’ottone al silicio. 10.2 Ottone resistente alla dezincatura
10.2.1 Che cos’è la dezincificazione?
La dezincificazione è una forma di corrosione che si verifica nell’ottone quando lo zinco viene lisciviato selettivamente dalla lega, lasciando dietro di sé una struttura porosa ricca di rame. Questo processo indebolisce il materiale e può portare a guasti negli impianti idraulici, soprattutto in ambienti con condizioni d’acqua aggressive (ad esempio, alto contenuto di cloruri o basso pH).
10.2.2 Leghe di ottone resistenti alla dezincatura
Per combattere la dezincificazione, vengono utilizzate leghe di ottone con l’aggiunta di elementi come l’arsenico (As), l’antimonio (Sb) o il fosforo (P). Questi elementi inibiscono la lisciviazione dello zinco, rendendo l’ottone più resistente a questo tipo di corrosione. Le comuni leghe di ottone resistenti alla dezincificazione includono:
10.2.2.1 UNS C44300 (ottone arsenicale)
Contiene circa il 71% di rame, il 28% di zinco e lo 0,04% di arsenico. È ampiamente utilizzato in applicazioni marine e idrauliche.
10.2.2.2 UNS C68700 (ottone alluminio)
Contiene il 76% di rame, il 22% di zinco e il 2% di alluminio. L’aggiunta di alluminio migliora la resistenza alla corrosione, rendendolo adatto per scambiatori di calore e tubi del condensatore.
10.2.2.3 UNS C46400 (ottone navale)
Contiene il 60% di rame, il 39% di zinco e l’1% di stagno. L’aggiunta di stagno migliora la resistenza alla corrosione, in particolare in ambienti marini.
10.2.3 Applicazioni dell’ottone resistente alla dezincatura
10.2.3.1 Impianti idraulici marini
Utilizzato nelle tubazioni dell’acqua di mare, negli scambiatori di calore e nei tubi del condensatore.
10.2.3.2 Sistemi di acqua potabile
Utilizzato in raccordi, valvole e connettori per sistemi di acqua potabile.
10.2.3.3 Impianti idraulici industriali
Utilizzato in impianti di lavorazione chimica e altri ambienti con condizioni dell’acqua aggressive. 10.3 Ottone siliconico
10.3.1 Cos’è l’ottone siliconico?
L’ottone al silicio è una lega di ottone specializzata che contiene silicio (Si) come elemento aggiuntivo. Il silicio migliora la resistenza, la resistenza alla corrosione e la resistenza all’usura della lega, rendendola adatta per applicazioni impegnative nell’idraulica e in altri settori.
10.3.2 Principali leghe di ottone silicio
10.3.2.1 UNS C87500 (ottone siliconico)
Contiene circa l’80% di rame, il 16% di zinco e il 4% di silicio. Questa lega è nota per la sua elevata resistenza e l’eccellente resistenza alla corrosione.
10.3.2.2 UNS C87600 (ottone ad alto contenuto di silicio)
Contiene il 78% di rame, il 18% di zinco e il 4% di silicio. Viene utilizzato in applicazioni che richiedono un’elevata resistenza all’usura e durata.
10.3.3 Applicazioni dell’ottone siliconico
10.3.3.1 Impianti idraulici ad alta pressione
Utilizzato in valvole, pompe e raccordi per sistemi idrici ad alta pressione.
10.3.3.2 Impianti idraulici industriali
Utilizzato in impianti di lavorazione chimica e altri ambienti con fluidi aggressivi.
10.3.3.3 Impianti idraulici decorativi
L’ottone siliconico viene utilizzato anche in rubinetti e infissi di fascia alta grazie al suo fascino estetico e alla sua durata. 10.4 Processi di produzione di leghe di ottone specializzate
10.4.1 Produzione di ottone resistente alla dezincatura
La produzione di ottone resistente alla dezincatura prevede le seguenti fasi:
10.4.1.1 Lega
Il rame e lo zinco vengono fusi insieme in una fornace e piccole quantità di arsenico, antimonio o fosforo vengono aggiunte per inibire la dezincificazione.
10.4.1.2 Fusione
La lega fusa viene colata in billette, lingotti o altre forme utilizzando metodi di colata continua o colata in sabbia.
10.4.1.3 Lavorazione a caldo
L’ottone fuso viene laminato a caldo o estruso per formare barre, tubi o lamiere.
10.4.1.4 Lavorazione a freddo
L’ottone viene ulteriormente lavorato mediante laminazione a freddo, trafilatura o stampaggio per ottenere le dimensioni e le proprietà meccaniche desiderate.
10.4.1.5 Trattamento termico
L’ottone può subire ricottura per migliorare la duttilità o rinvenimento per aumentare la resistenza.
10.4.1.6 Trattamento superficiale
Il prodotto finale può essere lucidato, placcato o rivestito per migliorare la resistenza alla corrosione e l’aspetto. 10.4.2 Produzione di ottone al silicio
La produzione dell’ottone siliconico prevede le seguenti fasi:
10.4.2.1 Lega
Rame, zinco e silicio vengono fusi insieme in una fornace. Il contenuto di silicio è attentamente controllato per ottenere le proprietà desiderate.
10.4.2.2 Fusione
La lega fusa viene colata in billette, lingotti o altre forme utilizzando metodi di colata continua o microfusione.
10.4.2.3 Lavorazione a caldo
L’ottone fuso viene laminato a caldo o estruso per formare barre, tubi o lamiere.
10.4.2.4 Lavorazione a freddo
L’ottone viene ulteriormente lavorato mediante laminazione a freddo, trafilatura o stampaggio per ottenere le dimensioni e le proprietà meccaniche desiderate.
10.4.2.5 Trattamento termico
L’ottone può subire ricottura per migliorare la duttilità o rinvenimento per aumentare la resistenza.
10.4.2.6 Trattamento superficiale
Il prodotto finale può essere lucidato, placcato o rivestito per migliorare la resistenza alla corrosione e l’aspetto. 10.5 Vantaggi dell’ottone resistente alla dezincificazione e al silicone negli impianti idraulici
10.5.1 Ottone resistente alla dezincatura
10.5.1.1 Migliore resistenza alla corrosione
Resiste alla dezincificazione in condizioni di acqua aggressiva.
10.5.1.2 Maggiore durata
Riduce il rischio di guasti negli impianti idraulici.
10.5.1.3 Ampia gamma di applicazioni
Adatto per impianti idraulici marini, di acqua potabile e industriali.
10.5.2 Ottone siliconico
10.5.2.1 Alta resistenza
Adatto per impianti idraulici ad alta pressione.
10.5.2.2 Eccellente resistenza all’usura
Ideale per valvole, pompe e raccordi.
10.5.2.3 Fascino estetico
Utilizzato in impianti idraulici decorativi. 10.6 Riepilogo delle leghe di ottone specializzate nell’idraulica
10.6.1 Tipo di lega: resistente alla dezincatura
10.6.1.1 Elementi chiave: Cu, Zn, As/SB/P
10.6.1.2 Proprietà: Resiste alla dezincificazione, durevole
10.6.1.3 Applicazioni: Marino, acqua potabile, impianti idraulici industriali
10.6.2 Tipo di lega: ottone siliconico
10.6.2.1 Elementi chiave: Cu, Zn, Si
10.6.2.2 Proprietà: Elevata resistenza, resistenza all’usura
10.6.2.3 Applicazioni: impianti ad alta pressione, impianti idraulici industriali

11 AVVELENAMENTO DA PIOMBO E ELIMINAZIONE GRADUALE DELL’OTTONE AL PIOMBO
11.1 La questione del piombo nell’ottone
11.1.1 Piombo nell’ottone: uso storico
Il piombo è stato tradizionalmente aggiunto alle leghe di ottone per migliorare la lavorabilità e la lubrificazione. L’ottone al piombo, spesso indicato come ottone a taglio libero, contiene piccole quantità di piombo (in genere 1-3%) per facilitare la lavorazione in forme complesse. Tuttavia, il piombo è un metallo tossico che comporta rischi significativi per la salute, in particolare quando penetra nell’acqua potabile.
11.1.2 Rischi per la salute dell’avvelenamento da piombo
11.1.2.1 Danni neurologici
L’esposizione al piombo può causare gravi danni neurologici, soprattutto nei bambini, con conseguenti ritardi nello sviluppo e disturbi cognitivi.
11.1.2.2 Problemi cardiovascolari
L’esposizione a lungo termine al piombo può aumentare il rischio di ipertensione e malattie cardiache.
11.1.2.3 Problemi riproduttivi
L’esposizione al piombo può influire sulla fertilità e causare complicazioni durante la gravidanza. 11.2 Regolamenti globali che eliminano gradualmente l’ottone al piombo
11.2.1 Regolamenti dell’Unione Europea (UE)
11.2.1.1 Direttiva sull’acqua potabile (98/83/CE)
L’UE ha limiti rigorosi sulla quantità di piombo consentita nell’acqua potabile. La direttiva stabilisce che le concentrazioni di piombo non devono superare i 10 μg/L.
11.2.1.2 Regolamento REACH (CE 1907/2006)
Ai sensi del regolamento REACH, l’uso del piombo in alcune applicazioni, compresi i materiali idraulici, è limitato. L’UE ha promosso attivamente l’uso di ottone senza piombo negli impianti idraulici.
11.2.1.3 Serie EN 12502
Le norme europee come EN 12502-1 e EN 12502-2 forniscono linee guida per la resistenza alla corrosione dei materiali utilizzati a contatto con l’acqua potabile, compreso l’ottone senza piombo. 11.2.2 Regolamenti degli Stati Uniti
11.2.2.1 Legge sull’acqua potabile sicura (SDWA)
L’SDWA regola i livelli di piombo nell’acqua potabile. La Lead and Copper Rule (LCR) richiede che i sistemi idrici intervengano se le concentrazioni di piombo superano i 15 μg/L.
11.2.2.2 Legge sulla riduzione del piombo nell’acqua potabile (2011)
Questa legge riduce il contenuto di piombo consentito nei prodotti idraulici allo 0,25% (media ponderata). Elimina efficacemente l’uso dell’ottone al piombo negli impianti idraulici.
11.2.2.3 NSF/ANSI 61
Questo standard certifica che i prodotti idraulici soddisfano requisiti rigorosi per la lisciviazione del piombo. I prodotti devono essere testati per garantire che non contribuiscano alla contaminazione da piombo nell’acqua potabile. 11.2.3 Altre regioni
11.2.3.1 Canada
Il Canada ha adottato normative simili a quelle degli Stati Uniti, tra cui le normative sul contenuto di piombo dell’acqua potabile, che limitano il contenuto di piombo nei prodotti idraulici allo 0,25%.
11.2.3.2 Australia e Nuova Zelanda
La norma AS/NZS 4020 valuta l’idoneità dei prodotti all’uso a contatto con l’acqua potabile, compreso l’ottone senza piombo.
11.2.3.3 Asia
Paesi come il Giappone e la Corea del Sud si stanno anche muovendo verso normative più severe sul contenuto di piombo nei materiali idraulici, seguendo le tendenze globali. 11.3 Alternative all’ottone al piombo
11.3.1 Ottone di bismuto
11.3.1.1 Composizione
Il bismuto (Bi) viene utilizzato in sostituzione del piombo nelle leghe di ottone. Migliora la lavorabilità senza gli effetti tossici del piombo.
11.3.1.2 Proprietà
L’ottone al bismuto offre una lavorabilità simile all’ottone al piombo, pur essendo ecologico.
11.3.1.3 Applicazioni
Utilizzato in raccordi idraulici, valvole e connettori. 11.3.2 Ottone siliconico
11.3.2.1 Composizione
Il silicio (Si) viene aggiunto all’ottone per migliorare la robustezza e la resistenza alla corrosione.
11.3.2.2 Proprietà
L’ottone al silicio è privo di piombo e adatto per applicazioni ad alta pressione e ad alta temperatura.
11.3.2.3 Applicazioni
Utilizzato in impianti idraulici industriali, sistemi marini e infissi decorativi. 11.3.3 Ottone al fosforo
11.3.3.1 Composizione
Il fosforo (P) viene aggiunto all’ottone per migliorare la resistenza alla corrosione e alla dezincificazione.
11.3.3.2 Proprietà
L’ottone al fosforo è privo di piombo ed è ideale per l’uso in condizioni di acqua aggressiva.
11.3.3.3 Applicazioni
Utilizzato in impianti marini e di acqua potabile. 11.4 Norme e standard imminenti
11.4.1 Norme ISO
11.4.1.1 ISO 11820
Questo standard fornisce linee guida per la valutazione dei materiali utilizzati a contatto con l’acqua potabile, compreso l’ottone senza piombo.
11.4.1.2 ISO 13373
Si concentra sulla resistenza alla corrosione dei materiali, compreso l’ottone senza piombo, negli impianti idraulici. 11.4.2 Norme ASTM
11.4.2.1 ASTM B584
Questo standard copre le leghe di rame senza piombo, tra cui l’ottone al bismuto e l’ottone al silicio, per l’uso in applicazioni idrauliche.
11.4.2.2 ASTM B371
Specifica i requisiti per barre e barre di ottone senza piombo. 11.4.3 Norme EN
11.4.3.1 EN 17665
Questo prossimo standard fornirà linee guida per l’uso di materiali privi di piombo nei sistemi di acqua potabile.
11.4.3.2 EN 15664
Si concentra sull’influenza dei materiali sull’acqua destinata al consumo umano, compreso l’ottone senza piombo. 11.4.4 Standard NSF/ANSI
11.4.4.1 NSF/ANSI 372
Questo standard certifica che i prodotti soddisfano i requisiti di basso contenuto di piombo (0,25%) per i sistemi di acqua potabile.
11.4.4.2 NSF/ANSI 61
Continua ad essere aggiornato per includere requisiti più severi per la lisciviazione del piombo. 11.5 Riepilogo delle leghe e degli standard di ottone senza piombo
11.5.1 Tipo di lega: ottone bismuto
11.5.1.1 Elementi chiave: Cu, Zn, Bi
11.5.1.2 Proprietà: Senza piombo, buona lavorabilità
11.5.1.3 Applicazioni: raccordi idraulici, valvole, connettori
11.5.1.4 Norme: ASTM B584, NSF/ANSI 372
11.5.2 Tipo di lega: ottone siliconico
11.5.2.1 Elementi chiave: Cu, Zn, Si
11.5.2.2 Proprietà: Senza piombo, ad alta resistenza, resistente alla corrosione
11.5.2.3 Applicazioni: Impianti idraulici industriali, impianti marini
11.5.2.4 Norme: ISO 11820, EN 17665
11.5.3 Tipo di lega: ottone fosforoso
11.5.3.1 Elementi chiave: Cu, Zn, P
11.5.3.2 Proprietà: Senza piombo, resistente alla dezincificazione
11.5.3.3 Applicazioni: Marino, sistemi di acqua potabile
11.5.3.4 Norme: ASTM B371, NSF/ANSI 61 11.6 Conclusione
L’eliminazione graduale dell’ottone al piombo è una tendenza globale guidata dalla necessità di proteggere la salute pubblica e garantire la sicurezza dell’acqua potabile. Le normative in Europa, negli Stati Uniti e in altre regioni stanno limitando sempre più l’uso del piombo nei materiali idraulici, promuovendo l’adozione di leghe di ottone prive di piombo come l’ottone al bismuto, l’ottone al silicio e l’ottone al fosforo. Nuove norme e standard, come ISO 11820, ASTM B584 e NSF/ANSI 372, sono in fase di sviluppo per garantire la qualità e la sicurezza di questi materiali. Con la continua evoluzione del settore, l’uso di ottone senza piombo diventerà lo standard nei sistemi idraulici di tutto il mondo.

Testo in contnuo aggiornamento redatto da Daniele Prandelli www.bei-lin-da.com