I metalli non ferrosi si distinguono in:

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1 MATERIALI METALLICI NON FERROSI Si dicono materiali non ferrosi, tutti quei materiali che non contengono ferro, ma sono costituiti da altri materiali o loro leghe. I metalli non ferrosi si distinguono in: pesanti, se hanno massa volumica > 5 Kg/dm 3. leggeri, se hanno massa volumica < 5 Kg/dm 3. ultraleggeri, se hanno massa volum. < 2 Kg/dm 3. Materiali non ferrosi PESANTI LEGGERI ULTRALEGG. Rame e sue leghe Piombo Nichel Stagno Cromo zinco Alluminio e sue Leghe. titanio Magnesio TABELLA ORDINATA SECONDO LA MASSA VOLUMICA Metallo massa volumica Metallo massa volumica 1. platino 21, nichel oro 19, cadmio 8,65 3. tungsteno 19, ferro 7,87 4. mercurio 13, manganese 7,44 5. palladio 12, stagno 7,28 6. piombo 11, cromo 7,19 7. argento 10, zinco 7,13 8. molibdeno 10, titanio 4,51 9. rame 8, alluminio 2, cobalto 8, magnesio 1,74 Prof. G. Ranieri Mat-met-non-fer Pagina 1 di 9

2 PRODUZIONE DEI METALLI NON FERROSI In natura solo alcuni metalli si trovano allo stato puro. Tutti gli altri metalli si trovano combinati con altri elementi non metallici (ossigeno, zolfo, carbonio e silicio) nei minerali. Per ottenere un metallo bisogna estrarre il minerale dalle miniere, depurarlo e poi fonderlo o sottoporlo a procedimenti elettrochimici. Di seguito indichiamo, come esempio, le fasi principali attraverso le quali si ottiene l alluminio (Al). L alluminio puro si ricava dalla bauxite. Il processo Bayer avviene in due fasi: 1. estrazione dell allumina dalla bauxite; 2. produzione dell alluminio con procedimento elettrolitico. ( vedi fig. sottostante) PROCEDIMENTO DI PRODUZIONE DELL ALLUMINIO 1 fase 2 fase Prof. G. Ranieri Mat-met-non-fer Pagina 2 di 9

3 L ALLUMINIO È il più importante dei metalli non ferrosi, molto diffuso in natura (è il terzo elemento in ordine di abbondanza dopo l ossigeno e il silicio e il primo tra i metalli). È di colore bianco argenteo. PROPRIETA DELL ALLUMINIO Le proprietà particolari dell alluminio sono: leggerezza; alta conduttività termica ed elettrica; buona plasticità sia a caldo che a freddo; buona fusibilità, malleabilità e tenacità; ottima resistenza alla corrosione; eccellente capacità di formare leghe. LEGHE DI ALLUMINIO Le proprietà dell alluminio migliorano notevolmente con l aggiunta di altri elementi di lega, anche in percentuali molto basse. L alluminio può formare leghe con vari metalli come: Rame, magnesio, silicio, manganese, cromo e titanio. zinco, Prof. G. Ranieri Mat-met-non-fer Pagina 3 di 9

4 LEGHE DI ALLUMINIO Si definiscono leghe di alluminio ( o leghe leggere) le leghe aventi come componente principale l alluminio e una massa volumica < a 5Kg/dm 3. Dal punto di vista di utilizzazione le leghe si suddividono in: leghe per getti; leghe per lavorazione plastica. TABELLA RIASSUNTIVA Tipo di lega Caratteristiche Esempi d impiego Alluminio-rame Alluminio-silicio Alluminio-zinco Alluminio-siliciomagnesio Alluminiomagnesio Alluminio-zincomagnesio Adatte per getti e per Pistoni per motori. Laminati e lavorazione plastica. profilati per strutture Scarsa resistenza alla sollecitate. corrosione. Leghe per getti. Ottima Getti di forma complessa. colabilità e resistenza agli Componenti per motori agenti atmosferici. endotermici. Leghe per lavorazione Profilati estrusi per plastica. serramenti. Buona resistenza alla Laminati e trafilati resistenti corrosione, scarsa alla corrosione. saldabilità. Adatte per getti e Per getti pressofusi con lavorazioni plastiche. elevata resistenza alla Modesta resistenza corrosione. meccanica, buona Impiegate nell industria navale saldabilità e resistenza e chimica, in edilizia e alla corrosione in arredamento. ambiente marino. Leghe per getti. Buona Lega per usi generali, resistenza meccanica. migliorabili con la tempra. Temprabili. Queste leghe sono impiegate nell industria meccanica, elettromeccanica e automobil. Leghe per lavorazione Laminati e profilati per alte plastica, bonificabili. Alta resistenze, con giunzioni resistenza meccanica, meccaniche. scarsa resistenza alla corrosione. Prof. G. Ranieri Mat-met-non-fer Pagina 4 di 9

5 METALLI LEGGERI I metalli leggeri hanno massa volumica < a 5 Kg/dm3. I più importanti, sono il titanio, l alluminio e il berillio. Il Titanio (Ti) e le sue leghe È un metallo di colore bianco-argenteo, dotato di elevate caratteristiche meccaniche, molto resistente alla corrosione e al calore, che si ricava da un minerale chiamato rutilo. La produzione e lavorazione del titanio richiedono tecniche impegnative e quindi costose. Il suo prezzo è di circa sei volte quello dell alluminio. Principali caratteristiche sono la leggerezza, la durezza e l elevata resistenza meccanica. Le leghe del titanio con l alluminio, il cromo e il vanadio si impiegano per costruire fusoliere di aerei ultrasonici, palette di turbine a vapore, antenne radar, satelliti artificiali, biciclette ad elevate prestazioni. MATERIALI E LEGHE ULTRALEGGERE MAGNESIO Il magnesio puro (al 99,8%) è molto tenero e di aspetto bianco argenteo. Bassissima resistenza meccanica e alla corrosione. Può formare leghe con l alluminio, con lo zinco e con il manganese. Queste leghe vengono definite ultraleggere quando la massa volumica è < a 2 Kg/dm 3. Quando le leghe del magnesio vengono lavorate per asportazione di truciolo, può capitare che i trucioli prendano fuoco spontaneamente. Per spegnere incendi provocati dal magnesio non bisogna mai usare l acqua, in quanto può dar luogo a fiammate esplosive. È necessario impiegare estintori a polveri. È impiegato anche come combustibile nei fuochi d artificio. Prof. G. Ranieri Mat-met-non-fer Pagina 5 di 9

6 PRODUZIONE E RICICLAGGIO DELL ALLUMINIO IL ROVESCIO DELLA MEDAGLIA L alluminio ha degli indubbi vantaggi, (rapporto leggerezzaresistenza, conducibilità termica ed elettrica, amagneticità ecc.), ma la produzione dell alluminio richiede di contro un elevato dispendio di energia. Inoltre è una produzione altamente inquinante. Per produrre l alluminio necessario a costruire una lattina da 33 cl del peso di 16 grammi vengono inquinati: 38 metri cubi di aria; 18 litri di acqua ( 53 volte la sua capienza); 30 centimetri cubi di suolo; inoltre la produzione di una lattina: genera circa 800 grammi di rifiuti, in parte anche tossico-nocivi; produce 24 grammi di anidride carbonica; emissione di CFC-14 e di CFC-116 che rimangono in atmosfera per anni ed hanno un potenziale di danneggiamento 8000 volte maggiore di quello dell anidride carbonica in termini di effetto serra; richiede in termini energetici un consumo di petrolio equivalente a 5 volte il proprio peso. Inoltre il riciclaggio di una tonnellata di alluminio emette una quantità di diossina 80 volte superiore all incenerimento della stessa quantità di rifiuti. In Italia se ne gettano ogni anno circa un miliardo e mezzo di lattine. In Danimarca è proibito utilizzare contenitori in alluminio per le bevande. Prof. G. Ranieri Mat-met-non-fer Pagina 6 di 9

7 MATERIALI METALLICI NON FERROSI I METALLI PESANTI I metalli non ferrosi pesanti sono quelli che hanno massa volumica> a 5Kg/dm 3. I primi metalli pesanti utilizzati dall uomo furono il rame, lo zinco, il piombo e lo stagno. Negli ultimi duecento anni l uomo ha utilizzato anche altri metalli pesanti tra cui il nichel, il tungsteno, il cromo, il manganese ecc. Sono pesanti anche i cosiddetti metalli nobili (oro, argento e platino). TABELLA DEI MATERIALI NON FERROSI PESANTI Nome Simbolo Chimico Massa volumica In Kg/dm3 Punto di fusione Resistenza a trazione in N/mm2 Piombo Rame Nichel Stagno zinco Pb Cu Ni Sn Zn 11,35 8,96 8,90 7,28 7, IL RAME E LE SUE LEGHE Il rame è un metallo di colore rosso-bruno e di splendore metallico. È presente in quantità diverse in almeno 165 minerali tra cui Cuprite Calcopirite Malachite ecc. ecc. Il rame è uno dei metalli non ferrosi più usati perché, sia puro che in lega, ha proprietà che lo rendono utilissimo in molti campi. Prof. G. Ranieri Mat-met-non-fer Pagina 7 di 9

8 PROPRIETA E IMPIEGHI del rame e delle sue leghe proprietà Conducibilità elettrica Conducibilità termica Resistenza alla corrosione Plasticità Saldabilità Truciolabilità Colabilità Elevata Buona Ottima Elevata Buona Mediocre Difficile Il rame può formare leghe con vari metalli, tra i quali: Zinco, alluminio, stagno, nichel, piombo. Si definiscono leghe di rame le leghe contenenti almeno il 50% di rame; tra queste, le più importanti sono: Gli ottoni e i bronzi Oltre a queste il rame da origine anche ad altre leghe tra cui le più importanti sono: Le alpacche i cuprallumini i cupronichel Prof. G. Ranieri Mat-met-non-fer Pagina 8 di 9

9 Leghe rame zinco ( ottoni) Gli ottoni sono facilmente lavorabili e resistono bene alla corrosione. Vengono impiegati nelle costruzioni navali e nella produzione di rubinetteria. Leghe rame stagno ( bronzi) I bronzi sono stati per lungo tempo considerati le più importanti leghe del rame. Sono leghe da fusione e resistenti alla corrosione. Sono utilizzati per produrre statue ed oggetti d arte, campane, monete, componenti per l industria navale. Leghe rame zinco - nichel( alpacche) Si possono lavorare plasticamente a freddo alla pressa. Sono impiegate per oggetti d arte e ornamentali, contatti elettrici, chiavi ecc. Leghe rame alluminio ( cuprallumini) Molto resistenti alle sollecitazioni meccaniche e alla corrosione, usati per serbatoi, autoclavi, tubazioni ecc. Leghe rame nichel ( cupronichel) Ottime proprietà meccaniche ed alla corrosione marina. Utilizzata negli impianti di desalinizzazione e per le chiglie delle navi. Questa lega detta anche nichelina è impiegata nella fabbricazione dei fili per le resistenze elettriche e per monete. Prof. G. Ranieri Mat-met-non-fer Pagina 9 di 9