Saldare il Rame e l'Ottone

Da tempo mi chiedevo come poter fare saldature sul Rame e ho quindi fatto diverse ricerche. In questo post troverete riassunto tutto quello che ho imparato.

Lastre di Rame saldate

Per prima cosa occorre capire cos'è la saldatura.
Ci sono essenzialmente due tipologie di saldatura: autogena ed eterogena.

La saldatura autogena si realizza fondendo assieme i due lembi a contatto.

Nella saldatura eterogena, detta anche brasatura, invece si utilizza una lega di apporto, una "terza parte" che viene fusa facendo quindi da "collante" tra i due lembi. Tale lega di apporto deve avere un punto di fusione inferiore a quello del metallo che si vuole saldare: in questo modo i due lembi rimarranno intatti. La lega di apporto penetra capillarmente tra le due parti da saldare.
Questi tipo di saldatura è molto antico ed era già conosciuto dai Fenici e dagli Etruschi.

Da Wikipedia: "I fenomeni fisici attraverso i quali si realizza la brasatura sono la penetrazione capillare, la bagnatura e la diffusione atomica della lega brasante nel pezzo da brasare. La prima si realizza creando adeguati meati tra i componenti da unire; la seconda invece sfrutta la capacità che ha un metallo liquido di appoggiarsi su una superficie con piccoli angoli di contatto. La terza realizza, tramite scambio atomico fra la lega brasante ed il metallo base, l'unione metallurgica."
La bagnatura o bagnabilità, è la capacità di un liquido (nel nostro caso della lega fusa) di aderire ad una superficie solida (il nostro metallo da saldare).

Per saldare il Rame e le sue leghe si utilizza la Brasatura.

Se vi è capitato di provare a fondere del filo per provare a fare una saldatura tra due piastrine, vi sarete certo accorti che la parte fusa tende a fare una pallina e ad "arrampicarsi" man mano sul filo, senza aderire alle piastrine né penetrare tra esse. Come si risolve questo problema?
Attraverso l'utilizzo di in disossidante o flusso.

I disossidanti, noti anche come fondenti o flussi, sono miscele di Sali che, proteggendo dall’ossidazione ed eliminando gli ossidi superficiali, aumentano la fluidita' e la bagnabilita' delle leghe di brasatura, mediante la riduzione delle tensioni superficiali. Un disossidante valido deve fondere prima della lega saldante ed evaporare dopo di essa, deve spandersi uniformemente sulle superfici da saldare e non deve alterare la sua composizione chimica per l’evaporazione di qualche componente. Alcuni disossidanti lasciano residui inerti che devono essere eliminati con acqua calda, oppure asportarli con spazzole metalliche o con mole smeriglio. Non esistono disossidanti universali, anche se alcuni hanno una gamma abbastanza ampia di applicazioni.
Quindi ricapitolando, per saldare il Rame cosa serve?

• un disossidante specifico per rame e sue leghe
• lega saldante
• torcia a butano
• un mattone refrattario

Le leghe saldanti sono tutte uguali?
No, ne esistono molte tipologie diverse, con diversi campi d'applicazione e si possono dividere in due classi: saldanti duri o forti e saldanti dolci o teneri. I saldanti duri fondono al calore rosso o a temperature superiori, i saldanti dolci (es. stagno) fondono prima che i metalli da unire raggiungano il calore rosso.
Le saldature eseguite con il saldante duro sono più resistenti; con il saldante dolce si eseguono le saldature in elettronica.

Dovendo effettuare saldature su oggetti di bigiotteria è essenziale che la lega saldante non contenga Nichel, Cadmio e Piombo. Ci servirà quindi una lega saldante rame-fosforo (Cu P) dette auto-disossidanti che quindi non necessiterebbero di disossidante per saldature Rame-Rame, ma lo uso comunque perchè semplifica di molto la riuscita. Per saldature su leghe di Rame (Ottoni) il disossidante resta necessario. In commercio esistono anche leghe saldanti contenenti argento (Ag).
L'ottone può essere un valido saldante per il Rame, ma non l'ho ancora sperimentato.
Molti utilizzano anche saldante a base di Stagno, ma presenta notevoli problemi di tossicità.


Ora che so cosa mi serve, vediamo come fare:
Per questo tutorial ho utilizzato il saldante rame-fosforo (saldante duro).

Prendiamo le due parti da saldare e puliamo bene con carta vetrata fine i due lembi, per rimuovere ogni traccia di ossido e appoggiamole sul mattone refrattario. Bagniamo la zona da saldare con il disossidante (se in polvere, fare una cremina densa aggiungendo poca acqua distillata), facendo attenzione che penetri anche tra i due lembi a contatto, e appoggiamoci sopra qualche pezzetto di lega saldante, in modo che sciogliendosi penetri tra i lembi per tutta la lunghezza della saldatura.
 

Ora cominciamo a scaldare le due parti, facendo attenzione a non passare la fiamma direttamente sulla lega saldante.

Scaldare prima lentamente poi con più decisione, fino ad arroventare entrambe le parti.

A questo punto la lega saldante comincia a fondere ed è possibile passarci sopra la fiamma per farla fondere del tutto e scorrere tra i lembi, sostituendo il disossidante. Se in alcuni punti mancasse il disossidante, lì la lega saldante con scorrerebbe.
E' bene ricordare che la lega saldante tende a scorrere verso il punto più caldo, conviene quindi scaldare molto bene la parte dove vogliamo che scorra il saldante.

Le prime volte sarà normale sbagliare la quantità di saldante, usandone troppo o troppo poco, ma con l'esperienza si imparerà a dosarlo ad occhio in modo che sia sufficiente a riempire la fessura, senza eccedere.

Una volta che la lega saldante ha fuso e riempito la fessura si può togliere la fiamma e lasciar raffreddare. E' molto importante non muovere le parti fino al completo raffreddamento. L'ideale sarebbe tenerle premute tra loro, ma non è essenziale.

Una volta che il tutto si è raffreddato, possiamo testare la saldatura per verificare che sia solida. Se è tutto ok, possiamo pulire il pezzo, prima con la lana d'acciaio, poi con il Dremel usando la spazzolina in acciaio (cod.531), oppure mediante decapaggio acido in aceto o acido muriatico.

 

Dovessero esserci degli eccessi di saldante, sarà possibile rimuoverli con una fresa o a mano con le lime.

Non avete già voglia di provare? :-D

Fatemi sapere se riuscite e buon lavoro!

IMPORTANTE: dal 2014 ho dovuto abbandonare completamente questo hobby per problemi di salute.

Luca