Bronzi

Bronzo allo stagno e Bronzo al fosforo

Queste leghe di rame e stagno furono le prime leghe metalliche ad essere sviluppate dall’umanità, circa quattromila anni fa, e furono usate per monete, armi, utensili, gioielli e ornamenti. Rivoluzionarono il modo di vivere dell’uomo, portando gli archeologi a chiamare questo periodo l’Età del Bronzo.

In tempi moderni sono stati sviluppati bronzi battuti con il 4-8% di stagno che sono più duri, più forti e più rigidi degli ottoni battuti e, in forma di nastro e filo, sono prodotti con una combinazione di alta resistenza allo snervamento e buona resistenza alla corrosione. L’aggiunta di piccole quantità (0,01-0,45%) di fosforo aumenta la durezza, la resistenza alla fatica e la resistenza all’usura, portando al loro utilizzo in applicazioni come molle, soffietti, tubi flessibili, elementi di fissaggio, fissaggi in muratura, alberi, mandrini di valvole, ingranaggi e cuscinetti.

Gli elementi di lega con il rame, in questo caso stagno e fosforo, possono comportare una conducibilità elettrica inferiore rispetto al rame puro. Il bronzo fosforoso più usato per scopi elettrici contiene lo 0,2% di fosforo e il 5% di stagno e ha una conducibilità elettrica del 15% IACS (il rame è 100% IACS). Tuttavia, la combinazione di un’alta resistenza allo snervamento, che dà una buona forza di contatto, e una buona resistenza alla corrosione rendono questo bronzo ideale per una vasta gamma di piccoli connettori elettrici, interruttori, molle di trasporto della corrente e barre del rotore. Queste proprietà sono mantenute alle alte temperature di funzionamento.

I bronzi fosforosi al piombo battuti (3-4% di piombo) combinano le proprietà di cui sopra con un’eccezionale lavorabilità e una significativa autolubrificazione, autosistemazione e allineamento nelle applicazioni dei cuscinetti ed eccellente resistenza al grippaggio. Le applicazioni includono rondelle di spinta, boccole per cuscinetti, camme, dischi di frizione, elementi di fissaggio lavorati complessi e altre parti tornite, parti di orologi e strumenti, ingranaggi, pignoni, mandrini di pompe e valvole e componenti incisi.

I bronzi fosforosi con contenuti di stagno più elevati sono disponibili in tutte le forme comuni di fusione. Hanno fino al 13% di stagno e il 2,5% di piombo (per la lavorabilità) e nichel (per la resistenza e la durezza) e sono ampiamente utilizzati per cuscinetti e ingranaggi.

Metallo per campane
Un bronzo fosforoso con 20-24% di stagno è stato usato per secoli per la fusione in sabbia di campane di tutti i tipi, come campane da chiesa, campane a mano e campane delle navi. Le campane sono accuratamente lavorate e lucidate per dare le note esatte richieste. Nell’atmosfera, le campane si patinano lentamente, il che protegge la superficie da ulteriore corrosione, portando ad una vita di servizio molto lunga.

Bronzo Alluminio

Sono leghe di rame con il 5-12% di alluminio, alcune con aggiunte di ferro, nichel, manganese e silicio, disponibili in forma fusa e lavorata. Sono più forti degli ottoni o dei bronzi allo stagno, con una migliore resistenza alla corrosione grazie a una pellicola di allumina (Al2O3) dura, aderente e protettiva. Hanno un bel colore dorato, con pochissimo appannamento nel tempo. L’uso principale dei bronzi di alluminio è nelle applicazioni in acqua di mare, come:

• Fasteners
• Pompe e componenti di valvole
• Raccordi per tubi
• Scambiatori di calore
• Cuscinetti
• Eliche.

Per le applicazioni marine soddisfano le esigenti specifiche Def Stan (Defence Standard) (precedentemente Naval Engineering Standard – NES), e sono ampiamente utilizzati per applicazioni MOD.

La durata e il colore dorato rendono l’alluminio di bronzo una proposta attraente per gli architetti, per esempio come balaustre verticali fuse per il Sackler Crossing in Kew Gardens, Londra. La lega usata per questo progetto era CuAl8Fe3; le balaustre sono state lucidate fino alla finitura richiesta e cerate in loco.

Bronzo al nichel alluminio
Tra le leghe di bronzo all’alluminio, il gruppo del bronzo al nichel è il più usato. Queste leghe hanno un’alta forza, resistenza alla corrosione, all’usura e alla corrosione e sono state adattate nel tempo per ottimizzare le prestazioni. Possono fornire una combinazione di proprietà che offrono un’alternativa economica ad altri tipi di sistemi di leghe, e le loro applicazioni includono i cuscinetti dei carrelli di atterraggio negli aerei commerciali.

La pubblicazione CDA Guide to Nickel Aluminium Bronze for Engineers offre una guida pratica per gli ingegneri che desiderano specificare, progettare o produrre componenti in bronzo di nichel alluminio per il settore marino, aerospaziale e altri settori.

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Bronzo al silicio

È una lega di rame con il 3% di silicio e l’1% di manganese. Ha una buona combinazione di forza, duttilità, resistenza alla corrosione e saldabilità. È usata in applicazioni architettoniche come:

• Raccordi per porte
• Righe
• Porte di chiese
• Inquadrature di finestre
• Cerniere
• Cravatte
• Materiale di fissaggio per applicazioni marine.

La lega è una delle preferite dagli scultori e dai fabbri per la sua lavorabilità, longevità e l’attraente colore bronzo dorato.

Il bronzo al silicio è anche ampiamente utilizzato per la ferramenta marina e gli elementi di fissaggio come bulloni, morsetti, viti, dadi, rivetti e bulloni a U.

Bronzo al manganese e bronzo architettonico

Per composizione queste leghe sono ottoni ma hanno preso il nome ‘bronzo’ a causa dei loro colori. Il bronzo al manganese CuZn40Mn1Pb1 (CW720R) è un ottone usato per applicazioni architettoniche dove il manganese porta alla formazione di un attraente colore marrone cioccolato.

Il termine ‘bronzo architettonico’ è talvolta applicato ad un ottone di alluminio piombato CuZn41Pb1Al (CW620N) che, grazie all’alluminio, sviluppa un’attraente lucentezza dorata. Come tutti gli ottoni, questa lega combina la longevità con un’estetica che migliora con il tempo e dà una sensazione di lusso e prestigio a qualsiasi edificio sia all’interno che all’esterno. È disponibile sotto forma di profili e barre rettangolari e viene utilizzato per infissi, rivestimenti, porte e facciate continue. Di solito viene rifinito con la cera per mantenere l’aspetto.