Gallio e Indio nelle leghe brasanti

La lega per brasatura forte senza cadmio più popolare a più basso punto di fusione è composta da: Ag=56%, Cu=22%, Zn=17%, Sn=5% e una temperatura di lavoro di 650 °C. I giunti brasati con questo metallo d’apporto mostrano effettivamente resistenza e duttilità relativamente elevate, ma non garantiscono le stesse proprietà di resistenza, in particolare negli angoli di piegatura, dei giunti brasati con leghe per brasatura forte contenenti cadmio. Esistono metalli d’apporto senza cadmio che raggiungono valori di duttilità dei giunti brasati con leghe contenenti cadmio, ma queste leghe hanno una temperatura di lavoro superiore ai 700 °C. In Europa il regolamento Reach ha vietato la produzione, vendita e utilizzo di leghe brasanti con Cadmio dal 2011 in quanto tossico quindi cosa fare? E’ necessario impiegare dei metalli molto particolari con temperature di fusione inferiori rispetto ad Ag e Cu.

Metalli particolari

Il Gallio è un metallo tenero, duttile, di colore grigio bluastro, con densità di 5,9 g/cm³ a 20 °C, che cristallizza in cristalli ortorombici e fonde a 29,78 °C e bolle a 2400 °C. Possiede il più esteso campo di esistenza in fase liquida.

L’Indio è un elemento metallico raro di colore bianco argenteo molto duttile. Fonde a 176° C e bolle a 1450° C. Ha un peso specifico di 7,13 g/cm³ a 20°,4. E’ meno volatile dello zinco e del cadmio e non si ossida all’aria secca.

Esistono diverse composizioni in cui la temperatura di lavoro è paragonabile alle temperature di lavoro delle leghe a base Ag con cadmio, tra essere quelle più facilmente lavorabili i cui test di piegatura hanno dato i migliori risultati sono riportati in tabella. Queste leghe hanno temperature di brasatura inferiori a 630 °C e, sorprendentemente, i giunti brasati presentano angoli di piegatura uguali o addirittura migliori di quelli dei giunti brasati con leghe contenenti cadmio. Aggiungendo in piccole percentuali, gallio e in un caso indio, nella composizione base della lega argento-rame-zinco-stagno, la temperatura di lavoro diminuisce rispetto alla stessa composizione senza tale elemento. Percentuali maggiori di gallio e indio causano fragilità nelle leghe.

Queste leghe sono speciali perché prive di elementi i cui fumi sono tossici come il cadmio e garantiscono temperature di lavoro e angoli di piegatura del giunto paritetici a quelli delle leghe con cadmio. Sono leghe che trovano impiego in giunti in cui è assolutamente necessario evitare di riscaldare   oltre i 630 °C al fine di preservare le caratteristiche e le performance del materiale base. Sono utilizzate ad esempio per giunti in acciaio, rame, leghe di rame, nichel e leghe di nichel, diamante, carburi cementati nei settori automotive, industria elettrica e utensili.