Il cupralluminio e il cupronichel per le facciate metalliche | Ingegneri.info

Il cupralluminio e il cupronichel per le facciate metalliche

La grande versatilità delle leghe di rame è riscontrabile in due forme particolari, il cupralluminio e il cupronichel

Un dettaglio di facciata in Tombasil (Museo del Folklore Americano, New York, Tod Williams + Billie Tsien Architects, 2001)
Un dettaglio di facciata in Tombasil (Museo del Folklore Americano, New York, Tod Williams + Billie Tsien Architects, 2001)
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Tra le leghe di rame, il cupralluminio e il cupronichel sono senz’altro materiali con ottime proprietà e spiccano tra i metalli utilizzati in architettura. Vediamone nello specifico le principali caratteristiche e le principali applicazioni.
Cupralluminio
I cuprallumini o bronzi all’alluminio sono leghe di rame e alluminio in cui l’alluminio è l’elemento aggiuntivo principale. Ne esistono diversi tipi a seconda della percentuale di alluminio in lega. Le leghe più diffuse contengono dal 5 al 12% di alluminio, spesso insieme con ferro, nichel e manganese.
Sono note per la loro buona resistenza meccanica e per la buona resistenza alla corrosione, e in alcune applicazioni possono sostituire leghe più costose, come i bronzi allo stagno.
La resistenza meccanica del materiale dipende dal contenuto di alluminio in lega. Fino all’8% il materiale è duttile e lavorabile a freddo per ottenere tubi, lastre e fili. Se la percentuale di alluminio è tra l’8 e il 10% la durezza permette le lavorazioni a caldo. Oltre il 10% si hanno leghe speciali per applicazioni antiusura.
I cuprallumini sono particolarmente adatti per applicazioni in zone marine.

Il cupralluminio più diffuso per applicazioni architettoniche è una lega del tipo CuA15. Anche per questo materiale la normale esposizione agli agenti atmosferici altera in modo caratteristico l’originario colore verde dorato della superficie.

Il Tombasil è uno di questi materiali. Balzato agli onori delle cronache per il suo impiego nel rivestimento del Museo del Folklore Americano di Williams e Tsien nel centro di New York (2001), il suo colore è un bruno dorato con sfumature che vanno dal verde scuro al grigio.
Il colore è molto sensibile alle variazioni cromatiche della luce incidente. I fari notturni che illuminano la facciata dal basso verso l’alto colorano la base dell’edificio di una tinta dorata che, salendo con lo sguardo, va scemando verso toni di grigio scuro fino al blu scuro. In altre condizioni luminose, durante la giornata, il metallo assume toni che variano dal dorato al grigio scuro, fino al bruno.

 

Facciata in Tombasil (Museo del Folklore Americano, New York, Tod Williams + Billie Tsien Architects, 2001)

Facciata in Tombasil (Museo del Folklore Americano, New York, Tod Williams + Billie Tsien Architects, 2001)

 

Un’importante industria europea ha introdotto sul mercato edilizio, nel gennaio 2004, una lega di rame-alluminio dal nome Tecu®Gold promettendo caratteristiche cromatiche affini all’oro. Il colore è molto simile a quello dell’ottone e ricorda anche il minerale della pirite: sostanzialmente un color oro tendente al bruno, poiché molto presto inizia a ossidarsi. È lucido e perciò abbastanza sensibile alla luce naturale, che genera riflessi bianchi sulla sua superficie.
Il gruppo tedesco Modulorbeat ha impiegato questo materiale, sotto forma di lamiere forate, per rivestire lo Switch+, costruzione temporanea per il centro informazioni della manifestazione Skulptur Projekte Münster 2007, presso l’LWLState Museum of Art and Cultural History di Münster in Westfalia.
Trattandosi di una lega di rame e alluminio, quando viene esposta agli agenti atmosferici tende a mutare il proprio colore, in origine dorato. Dopo un’iniziale opacizzazione, emerge gradualmente uno strato giallo-verde, che arriva, con il tempo, ad acquistare una morbida tonalità dorata, intensa e durevole.
Cupronichel
I cupronichel sono le leghe di rame in cui il nichel è il principale elemento aggiunto. Sono caratterizzate da un’ottima resistenza alla corrosione in ambienti marini e da notevole resistenza meccanica, in particolare all’erosione.
Un tenore del 20% di nichel sbianca completamente il rame e permette di ottenere un colore grigio metallico simile all’alluminio. Spesso il nichel viene accompagnato ad altri elementi per migliorare alcune proprietà della lega: il ferro aumenta la resistenza alla corrosione e la resistenza meccanica; il manganese è usato per disossidare, desolforare e migliorare la lavorabilità della lega; lo stagno aumenta l’elasticità; il cromo può sostituire parzialmente il ferro, aumentando ulteriormente le caratteristiche meccaniche; il niobio aumenta la durezza nei getti e la saldabilità.

Per l’eccellente resistenza alla corrosione in ambiente marino i cupronichel sono impiegati anche nelle piattaforme off-shore come quelle petrolifere, in zone dove la corrosione è particolarmente aggressiva. Queste leghe sono addirittura utilizzate per realizzare le chiglie delle navi: molluschi e alghe non colonizzano la superficie della chiglia e pertanto vi sono costi più contenuti per la manutenzione. I cupronichel trovano impiego anche nelle centrali di produzione di energia elettrica (di origine fossile o nucleare) che necessitano di molta acqua per il sistema di raffreddamento, dove si utilizza acqua di mare, di lago o di fiume, che contiene spesso elementi solidi come particelle di sabbia. Per evitare l’erosione dovuta al trasporto di queste particelle, vengono impiegate preferibilmente leghe con alta percentuale di nichel (30%).

I cupronichel più diffusi sono di cinque tipi: CuNi25, con buona resistenza all’usura, di colore argenteo, una lega utilizzata come materiale per la placcatura; CuNi9Sn2, lavorabile a freddo e con un’ottima elasticità; CuNi10Fe1Mn, una delle principali leghe marine, con resistenza a corrosione, cavitazione ed erosione; CuNi30Mn1Fe, che grazie alla maggiore percentuale di nichel ha migliori proprietà meccaniche e anticorrosione rispetto alla precedente lega e viene usata negli stessi settori; CuNi30Fe2Mn2, che è la lega con le più elevate caratteristiche meccaniche.

Tra i cupronichel impiegati nel settore edile il più noto è sicuramente il Monel®. Ideato nel 1905, in architettura il Monel® è stato utilizzato per il rivestimento di coperture nel corso di tutti gli anni Venti del Novecento. Il nome gli era stato dato in onore di Ambrose Monell, presidente della International Nickel Company del tempo. L’esempio più noto di rivestimento in Monel® è la copertura del Metropolitan Museum of Art di New York realizzata nel 1936. Recenti ispezioni per il controllo della copertura hanno evidenziato l’ottimo stato di conservazione del materiale, che non presenta alcun segno di corrosione.

 

 

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