Leghe non ferrose Alluminio
Alluminio Elemento tra i più diffusi in natura. La grande affinità per l ossigeno fa si che non lo si trovi mai allo stato libero. BAUXITE: costituenti principali: Al(OH) 3 : orto-idrossido di Al o gibbsite AlO(OH): meta-idrossido di Al Bohmite che si trasforma in γ-al 2 O 3 (400-500 C) Diasporo che si trasforma in α-al 2 O 3 Fe 2 O 3, SiO 2, FeTiO 3 e carbonati
Alluminio Processo Bayer per ottenere allumina Al 2 O 3 nh 2 O + xsio 2 + y Fe 2 O 3 + 2 NaOH 2NaAl(OH) 4 + (x-z)sio 2 Bauxite + yfe 2 O 3 2NaAl(OH) 4 + CO 2 Na 2 CO 3 + Al 2 O 3 H 2 O + H 2 O Idrossialluminato di Na Elettrolisi dell Al 2 O 3 per ottenere Al L'allumina pura in una miscela fusa di fluoruri (Na 3 AlF 6, AlF 3 e CaF 2 ) entro un forno a resistenza elettrica che fa da cella d'elettrolisi a fusione. L'effetto Joule sufficiente a mantenere nell'ambiente i 960 C d'esercizio à provocato dallo stesso bagno di fusione. Catodo 2 Al 3+ + 6e - 2Al Anodo Al 2 O 3 + 6F - 2AlF 3 + 3/2 O 2 + 6e -
Alluminio PROPRIETA FISICHE: Bassa densità (metallo leggero) Temperatura di fusione piuttosto bassa (660 C) Buon conduttore di elettricità PROPRIETA CHIMICHE: Con gli acidi ossidanti forma un ossido passivante Reagisce con le basi: anfotero MECCANICHE: Elevata duttilità e malleabilità Buona resistenza alla corrosione
Alluminio Leghe Al-Cu: la solubilità del rame nell alluminio è pari al 5.65% a 574 C e decresce allo 0.5% a circa 150 C. Gli usi caratteristici di queste leghe sono: strutture di aeroplani, in chiodature, ferramenta, nei mozzi delle ruote di autocarri, nelle teste forgiate di cilindri e pistoni. Leghe Al-Mn: la solubilità massima del Mn nella fase a è dell 1,82% a 658 C. La lega più nota è la 3003 che ha una buona formabilità e saldabilità nonché resistenza alla corrosione. Tipiche applicazioni includono utensili e contenitori di sostanze alimentari e chimiche, serbatoi, recipienti in pressione e tubazioni. Leghe Al-Si: buona forgiabilità e basso coefficiente di espansione termica ed è usata per pistoni forgiati di automobili. Buona colabilità e resistenza alla corrosione. Il silicio fornisce migliore colabilità e compattezza ai getti rispetto alle leghe Al-Cu.
Alluminio Leghe Al-Mg: buona saldabilità, buona resistenza alla corrosione e moderata resistenza meccanica. Le applicazioni più comuni sono: per elementi architettonici, per tubature di olio combustibile, e di gasolio, per applicazioni marine, ganasce dei freni di aeroplano e strutture saldate. Scarsa colabilità. Leghe Al-Si-Mg: il Mg e il Si si combinano per dare un composto Mg 2 Si che a sua volta forma un eutettico con l alluminio. Queste leghe hanno una combinazione ottimale di colabilità, compattezza, e resistenza alle sollecitazioni e alla corrosione. Esse sono diffusamente impiegate in aeronautica in parti di macchine utensili e in getti di uso generale. Leghe Al-Zn: La solubilità dello zinco è 31,5% a 275 C e decresce al 5,6% a 125 C. Alcune leghe hanno una resistenza a trazione superiore a tutte le altre leghe di Al.
Alluminio Viste le scarse proprietà meccaniche dell alluminio puro, si preferisce utilizzarlo in lega con altri elementi. Le leghe ottenute rientrano nelle leghe leggere (densità 3g/cm 3 ) Usi: settore automobilistico, aereonautico, navale, ferroviario (43%) costruzioni edili (12%); imballaggi, domestici e sanitari. LEGHE DI DI ALLUMINIO LEGHE DA DA FONDERIA LEGHE DA DA COSTRUZIONE
Rame Elemento poco diffuso in natura ma i suoi minerali sono assai numerosi: MINERALI OSSIGENATI MINERALI SOLFORATI Cuprite (Cu 2 O) Calcopirite (Cu 2 Fe 2 S 4 ) Malachite [CuCO 3 Cu(OH) 2 ] Calcosina (Cu 2 S) Azzurrite [2CuCO 3 Cu(OH) 2 ]
Rame METALLURGIA PER VIA SECCA (m. solforati) METALLURGIA PER VIA UMIDA (m. ossigenati)
Rame METALLURGIA PER VIA SECCA (m. solforati) Arrostimento In un forno a tino si carica minerale agglomerato, del fondente (calcare) e del coke. Si insuffia poi dell'aria
Rame Affinazione Trattamento della metallina in convertitori in cui l aria lambisce la superficie del bagno. FeS + 3/2 O 2 FeOw + SO 2 2 FeO + SiO 2 Fe 2 SiO4 SCORIA Cu 2 S + 3/2 O 2 Cu 2 O + SO 2 Cu 2 S + 2 Cu 2 O 6 Cu + SO 2 MASSA FUSA
Rame Raffinazione Può essere termica o elettrolitica Termica, per fusione in ambiente ossidante e poi riducente, si ottiene rame al 99.5-99.6%; Elettrolitica, per immersione delle lastre in H2SO4 e CuSO4, si ottiene rame al 99.96%: (-) CATODO: rame puro Cu 2+ + 2 e - Cu 0 (+) ANODO: lamiere da raffinare Cu 0-2 e- Cu 2+
Leghe del rame BRONZI Rame + Stagno (composti intermetallici) I bronzi contengono al massimo il 25-30% di Sn, ma i più usati non superano il 12%: Bronzi da conio (1-8% di Sn e piccole dosi di Zn) Bronzi per costruzioni navali (6% di Sn e al 4% di Ni) Bronzi per rubinetterie (11% (11% Sn e 0,1% di Pb e di Zn), Bronzi per campane (18-24% Sn) Bronzi per ingranaggi (15-18% Sn) Bronzi all alluminio (92-92%; Cu 8-5% Al) resistenza meccanica e alla corrosione Bronzi al silicio (96% Cu; 3% Si; 1% Mn) reistenza alla corrosione Bronzo fosforoso (94-98% Cu; 0.25% P; altri metalli come Sn, Si, Pb)
Leghe del rame OTTONI Rame + Zinco Gli ottoni sono delle caratteristiche soluzioni solide di zinco in rame Nessun ottone usato in pratica supera il 40% di zinco. L'aggiunta di zinco abbassa nel rame il punto di fusione, la densità, la conducibilità elettrica e termica, nonche'il modulo d'elasticità. Aumenta la durezza e la resistenza meccanica. Talvolta negli ottoni sono inclusi elementi speciali, tra cui: Pb (max.2%), li rende ben lavorabili Ni e Mn chimicamente resistenti: Al indurisce la lega.
Leghe del rame CUPROMETALLI Rame + altri metalli escluso Sn e Zn Bronzi speciali Elevata resistenza meccanica alle più alte temperature e conducibilità elettrica pure molto elevata. cuproberillioo ("Berillium copper") 97,7% Cu, 2% Be e 0,3% Cr; cuprocromo ("Cromium copper") 99,1% Cu, 0,8% Cr e 0,1% Si; cupronichel fosforoso (Phosphorous nickel copper") 98,7% Cu, 1,1% Ni e 0,2% P
Leghe al Ni Il nichel è uno dei metalli di interesse industriale più versatili. E caratterizzato da: una buona resistenza a corrosione e all ossidazione. lavorabile e saldabile ha proprietà meccaniche simili a quelle dell acciaio dolce è duttile e tenace anche a basse temperature ed è resistente al calore. Il nichel di purezza commerciale o basso legato è disponibile in varie qualità
Leghe al Ni LEGHE Ni-Cu Monel: usate in ambiento fortemente corrosivi; resistono bene agli acidi e ai mezzi contenenti cloruri. Altre leghe la Costantana (45%Ni-55%Cu) trova ampia applicazione nei resistori elettrici e nelle termocoppie. LEGHE Ni-Mo Le più conosciute di questa classe sono le leghe Hastelloy. Hanno un elevata resistenza alla corrosione da HCl, acidi ossidanti e sali organici. Per es. la Hastelloy N resiste bene ai sali fusi di fluoruri e ha una buona resistenza all ossidazione fino a 980 C. LEGHE Ni-Si La lega Hatelloy D è l unica commercialmente rappresentativa di questo gruppo ed è nota per la sua resistenza all acido solforico a tutte le concentrazioni anche a T elevate.
Leghe al Ni LEGHE Ni-Cr Sono indicate con il nome Inconel e sono state usate come resistenze elettriche di elettrodomestici e forni industriali. Si utilizzano anche nell industria aeronautica per riscaldatori di motore e tubi di scappamento. Alcune di queste leghe sono utilizzate in alcune parti di propulsori a razzo (Inconel X-750) LEGHE Ni-Cr-Mo Sono denominate Illium: trovano ampia applicazione nella costruzione di pompe e parti di valvole operanti in ambiente aggressivo (acido solforico e nitrico). LEGHE Ni-Cr-Fe Impiegate nella costruzione di forni per trattamenti termici ed impianti chimici operanti in atmosfere aggressive fino a 1000 C. SUPERLEGHE In generale le superleghe di nichel possono essere impiegate fino a temperature di 1200-1300 C in parti critiche di turbine a gas come palette, tubi di fiamma e postbruciatori