Rame

Conosciuto fin dalla preistoria, il rame è rimasto nell’uso corrente più a lungo di qualsiasi altro metallo. Ha una storia di 600 anni di applicazioni basate sulla sua unica combinazione di proprietà: la facilità di lavorazione, la buona resistenza alla corrosione, l’attitudine a formare leghe e l’elevata conducibilità.

Il rame è il solo metallo comune colorato: il metallo puro ha un colore rosso, mentre nelle sue leghe il colore va dal bianco (argenti al nichel e cupro-nichel) al giallo oro. Il Rame è caratterizzato da un reticolo cristallino cubico a facce centrate; si trova allo stato puro come rame nativo, ma soprattutto sotto forma di vari minerali, principalmente solfuri e carbonati basici.
L’elemento si presenta in cristalli malformati o masse filiformi e arborescenti dal colore caratteristico. I giacimenti principali del rame nativo, importante per la produzione del metallo, si trovano negli USA, in Bolivia, in Cile, in Russia e in Zaire. La sua produzione prevede varie fasi per arrivare al metallo partendo dai minerali; essi vengono concentrati per flottazione in celle della capacità di 28 cm cubici, in modo da raggiungere un tenore del metallo intorno al 25%-35%.

L’estrazione del rame viene eseguita “per via secca” utilizzando le seguenti lavorazioni:

Arrostimento parziale in aria, in modo da ottenere una miscela di ossidi e solfuri di Cu e Fe,
Fusione ossidante della miscela in presenza di silice e carbone ottenendo la metallina (miscela solfuro di Cu monovalente e solfuro di Fe)
Fusione della metallina in presenza di silice nel convertitore di Bessemer, trasformando il solfuro di Cu in ossido.
Riduzione di tali ossidi per dare il metallo.
E’ da riscontrare che le varietà di rame risultano difficili da lavorare perché sono tenere ed impastano l’utensile, mal si prestano per la saldatura autogena a causa della loro elevata conducibilità e perché sono facilmente soggette a reazioni gassose. Il rame si impiega senza problemi nella saldo-brasatura.
La maggior parte dei prodotti del rame è disponibile sia in forma di getti che di forgiati.

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Proprietà
Valore
Temperatura fusione
1083 °C
Temperatura di ebollizione
2595 °C
Calore specifico (medio a 20°C)
0.092 cal\(g °C)
Calore latente di fusione
205 J\g
Conducibilità termica
0.94 cal\(cm² °C)
Resistività elettrica (a 20°C)
1.7241×10-8 Ohm m
Densità
8.90 g\cm
Modulo di elasticità medio
120\kN\mm²
Var. volume con la fusione
4% circa
Coeff. dilat. lin. (0-20°C)
16.8×10-6\°C

in atmosfera normale e in acqua la resistenza è elevata, grazie alla pellicola superficiale di ossido che svolge azione protettiva. Il metallo non è attaccato dai prodotti alcalini, eccetto che dall’ammoniaca, mentre l’acido nitrico e cloridrico lo dissolvono rapidamente. Aggiunte di leganti (boro, litio, cadmio) riducono la velocità di ossidazione a temperatura ambiente e alle alte temperature con lo sviluppo di una pellicola protettiva, tuttavia esse riducono sia la conducibilità che la facilità di lavorazione aumentando la resistenza meccanica.

Oltre il 50% di tutto il rame è impiegato per scopi elettrici. Tale proprietà viene ridotta dalle lavorazioni a freddo come pure dall’aggiunta di leganti: in generale all’aumentare della resistenza meccanica diminuisce la conducibilità (p.e. l’aggiunta dell’1% di cadmio riduce la conducibilità del 5%). Un fattore molto dannoso per la conducibilità è rappresentato dalle impurità, che introducono dei problemi in condizioni operative, per cui è necessario un controllo delle impurità quando viene utilizzato per applicazioni elettriche.

Il rame riciclato conserva le stesse caratteristiche chimico-fisiche e tecnologiche del primario. Per questo, ad esempio in Italia, il 40% dei semilavorati di rame e leghe è ottenuto riciclando rottami.