Leghe di rame e alluminio “lead free”: prestazioni e criteri di scelta

L’eliminazione del piombo dalle leghe metalliche non ferrose è oggi un tema centrale per numerosi settori industriali, non solo per ragioni normative ma anche per esigenze applicative sempre più stringenti.

I metalli non ferrosi lead free rappresentano una risposta concreta a vincoli legati di sicurezza, conformità e sostenibilità, ma introducono al contempo nuove variabili in termini di prestazioni meccaniche e lavorabilità.

Questo articolo analizza l’esigenza di lead free all’interno delle principali leghe in oggetto, evidenziandone caratteristiche tecniche, limiti e criteri di selezione.

L’eliminazione del piombo dalle leghe metalliche non ferrose è oggi un tema centrale per numerosi settori industriali, non solo per ragioni normative ma anche per esigenze applicative sempre più stringenti.

I metalli non ferrosi lead free rappresentano una risposta concreta a vincoli legati di sicurezza, conformità e sostenibilità, ma introducono al contempo nuove variabili in termini di prestazioni meccaniche e lavorabilità.

Questo articolo analizza l’esigenza di lead free all’interno delle principali leghe in oggetto, evidenziandone caratteristiche tecniche, limiti e criteri di selezione.

L’adozione di metalli non ferrosi lead free è strettamente legata al rispetto delle principali direttive europee, tra cui REACH 1907/2006  e RoHS 2011/65/UE, oltre alle normative specifiche per materiali a contatto con acqua potabile o alimenti.

Questi regolamenti impongono limiti stringenti sul contenuto di piombo, all’interno della realizzazione di articoli, influenzando la scelta delle leghe e la tracciabilità del materiale lungo l’intera filiera produttiva.

Gli ottoni lead free rappresentano l’evoluzione delle leghe tradizionali ad alta lavorabilità.

La riduzione o eliminazione del piombo comporta una modifica del comportamento a lavorazioni di taglio e asportazione, con trucioli meno spezzati e una maggiore sollecitazione degli utensili.

Tali leghe vengono impiegate soprattutto in applicazioni regolamentate, dove la conformità normativa è un requisito imprescindibile, in particolare relative all’acqua potabile.

Alcuni ottoni lead free:

• CW510L: ottone a ridotto contenuto di piombo, utilizzato per componenti regolamentati e applicazioni meccaniche generiche;
• CW511L: ottone con aggiunta di arsenico per migliorare la resistenza alla dezincificazione;
• CW724R: ottone al silicio (chiamato anche Ecobrass) molto usato per acqua potabile e raccordi certificati;
• CW725R: variante del CW724R con caratteristiche metallurgiche simili, impiegata in impiantistica.

I bronzi senza piombo sono leghe a base rame caratterizzate da una composizione studiata per garantire buone prestazioni meccaniche e affidabilità in esercizio, anche in condizioni operative impegnative.

Il bronzo lead free viene adottato principalmente quando esiste un vincolo normativo o applicativo esplicito.

I casi più ricorrenti sono:

• componenti a contatto con acqua potabile: in presenza di normative sanitarie o capitolati tecnici stringenti, il contenuto di piombo deve rientrare in soglie molto basse o essere assente;
• settore alimentare: per componenti che possono entrare in contatto diretto o indiretto con alimenti;
• applicazioni regolamentate o certificate: forniture destinate a mercati o clienti che richiedono conformità REACH, RoHS o specifiche interne più restrittive;
• ambienti sensibili dal punto di vista ambientale: applicazioni in cui è richiesta la riduzione del rilascio di metalli pesanti nel tempo.

In questi contesti, il bronzo lead free non è una scelta prestazionale, ma un requisito di conformità.

Ecco le leghe di bronzo lead free:

• CW452K: bronzo allo stagno, utilizzato per componenti meccanici e parti strutturali.
• CW453K: bronzo con maggiore resistenza meccanica, impiegato in applicazioni tecniche.
• CW454K (CuSn12): bronzo allo stagno ad alte prestazioni, per componenti soggetti a carichi elevati.
• CW307G: bronzo all’alluminio, usato in ambienti corrosivi e applicazioni gravose.

Il CW452K che il CW453K vengono chiamati anche bronzi fosforosi, per via della ridotta percentuale di fosforo contenuta, che ne aumenta resistenza all’usura, alla corrosione e agevola la saldabilità.

Molte leghe di alluminio moderne sono progettate per rispettare i requisiti ambientali e normativi legati all’assenza di metalli pesanti, come nel caso delle EN AW-2033 e EN AW-6026, utilizzate soprattutto per applicazioni meccaniche e lavorazioni automatiche.

In queste leghe, possono essere presenti tracce di piombo (in quanto talmente ridotte da renderne antieconomica la rimozione) integrati da altri elementi di lega quali rame, magnesio e silicio, che consentono di ottenere un buon equilibrio tra lavorabilità e prestazioni meccaniche, mantenendo la conformità a normative come RoHS.

Dal punto di vista metallurgico, la rimozione del piombo dalle leghe non ferrose non modifica in modo sostanziale le proprietà meccaniche fondamentali del materiale, come resistenza a trazione, durezza o comportamento elastico. Il piombo, infatti, non svolge un ruolo strutturale all’interno della lega, ma in specifiche leghe (es.: AW2011) è presente principalmente per migliorare la lavorabilità alle macchine utensili.

L’assenza di piombo incide invece sulla microstruttura e sul comportamento al taglio, con effetti evidenti sulla formazione del truciolo, sull’attrito utensile-materiale e sulla stabilità del processo produttivo.

Le leghe lead free richiedono quindi un controllo più accurato dei parametri di lavorazione.

Tra i formati più comuni rientrano specifiche leghe di:

• barre di ottone;
• barre di bronzo;
• nastri in bronzo;
• nastri in rame;
• barre in alluminio;

La scelta di metallo, lega, formato e stato fisico incide direttamente sull’efficienza del processo e deve essere valutata in fase di progettazione, tenendo conto delle tolleranze richieste, dei volumi produttivi e delle lavorazioni successive: vi invitiamo, dunque, a contattare il nostro ufficio commerciale per analizzare il vostro caso specifico.