C63200 Bronzo all'alluminio e sue alternative equivalenti: confronto tra costi e prestazioni

1. Introduzione

Il bronzo all'alluminio C63200, una lega a base di rame ad alte prestazioni, è ampiamente utilizzato in applicazioni critiche nei settori marittimo, aerospaziale, petrolifero e del gas e dei macchinari pesanti. Questa analisi completa esamina il C63200 insieme alle sue potenziali alternative equivalenti, fornendo confronti dettagliati tra composizione chimica, proprietà meccaniche, considerazioni sulla produzione e rapporti costo-prestazioni. Questa guida ha lo scopo di assistere gli specialisti dell'approvvigionamento, gli ingegneri e i professionisti della selezione dei materiali nel prendere decisioni informate nell'approvvigionamento di materiali per applicazioni impegnative.

2. Bronzo alluminio C63200: specifiche di base

Tabella 1: composizione chimica del bronzo in alluminio C63200 (%)

Al	Insieme a	Fe	Pb	mn	Ni	e
8.7-9.5	REM.	3.5-4.3	00,02 massimo	1.2-2.0	4.0-4.8	0.1 max
9.0000*	82.0000*	4.0000*	–	1.6000*	4.0000*	–

*Valori nominali

Tabella 2: Proprietà meccaniche del bronzo in alluminio C63200

Proprietà	Valore	Unità
Resistenza alla trazione	621-950	MPa
Resa	310-365	MPa
Allungamento	9-25	%
Durezza Brinell	120-210	HB
Densità	7.6	g/cm³
Modulo di elasticità	110	GPa
Conduttività termica	42	W/m·K
Rendimento della resistenza alla trazione	16.2	μm/m·K
Conduttività elettrica	7	% IACS

3. Alternative dirette equivalenti a C63200

3.1 Equivalenti standard internazionali

Tabella 3: Standard internazionali equivalenti per C63200

Nazione	Standard	Designazione	Livello di equivalenza
Stati Uniti d'America	ASMA	UNS C63200	Riferimento
Europa	SU	CuAl10Ni5Fe4	Alto
Germania	A PARTIRE DAL	CuAl10Ni5Fe4	Alto
UK	BS	CA106	Alto
Giappone	JIS	CAC702	medio
Cina	GB	QAl10-4-4	Alto
Russia	GOST	BrAZhNMts 9-4-4-1	medio
Internazionale	ISO	SEASF10F5N5	Media altezza

3.2 Confronto di composizione chimica

Tabella 4: Confronto della composizione chimica di C63200 e dei suoi equivalenti diretti (%)

Lega	Standard	Al	Insieme a	Fe	Pb	mn	Ni	e	Altri
C63200	ASMA	8.7-9.5	REM.	3.5-4.3	00,02 massimo	1.2-2.0	4.0-4.8	0.1 max	–
CuAl10Ni5Fe4	SU	8.5-10.5	REM.	3.0-5.0	00,02 massimo	0.5-2.5	4.0-6.0	0.1 max	Zn≤0,5
CA106	BS	8.8-10.0	REM.	3.0-5.0	0.01 max	0.5-2.0	4.0-5.5	0.1 max	Zn≤0,5
CAC702	JIS	8.5-10.0	REM.	2.0-4.0	00,05 max	1,5-3,0	4.0-5.5	00,3 massimo	–
QAl10-4-4	GB	9.0-10.5	REM.	3.5-5.0	0.01 max	0.5-2.0	4.0-5.0	0.1 max	–

3.3 Confronto delle proprietà meccaniche

Tabella 5: Confronto delle proprietà meccaniche di C63200 e degli equivalenti diretti

Lega	Resistenza alla trazione (MPa)	Carico di snervamento (MPa)	Allungamento (%)	Durezza (HB)
C63200 (ASTM)	621-950	310-365	9-25	120-210
CUAL10NI5FE4 (EN)	650-830	300-350	10-20	140-200
CA106 (BS)	640-800	300-340	12-18	140-190
CAC702 (HE)	590-780	280-330	10-18	130-180
QAl10-4-4 (GB)	640-820	300-350	10-20	140-200

4. Categorie di materiale alternativo

4.1 Altri voti in bronzo in alluminio

Tabella 6: Confronto alternativo dei gradi in bronzo in alluminio

Lega	NOI#	Al (%)	Differenze chiave	Costo relativo	Valutazione delle prestazioni
C63000	C63000	9.0-11.0	Al superiore, proprietà simili	105%	Alto
C63020	C63020	10.0-11.5	Maggiore resistenza, meno duttile	110%	Alto
C62300	C62300	8.5-10.0	Ni inferiore, resistenza ridotta	85%	Media altezza
C95400	C95400	10.0-11.5	No ni, resistenza alla corrosione inferiore	80%	medio
C95500	C95500	10.0-11.5	Contiene Ni, maggiore resistenza	90%	Alto

4.2 Alternative in bronzo in alluminio in nichel

Tabella 7: alternative in bronzo in alluminio in nichel

Lega	NOI#	Composizione chiave	Proprietà chiave	Rapporto costi rispetto a C63200	Le migliori applicazioni
C95800	C95800	Cu-9Al-4Fe-4Ni	Una maggiore resistenza alla corrosione	115%	Eliche marine, pompe
C95700	C95700	Cu-12al-6fe-2ni	Maggiore resistenza, minore duttilità	110%	Cuscinetti pesanti
C95900	C95900	Cu-12al-6Ni-2.5Fe	Eccellente resistenza all'usura	120%	Parti di carrello di atterraggio dell'aeromobile

4.3 Alternative in bronzo non alluminio

Tabella 8: materiali alternativi in bronzo non alluminio

Categoria materiale	Esempio in lega	Confronto delle proprietà chiave	Rapporto di costo	Compatibilità
Bronzo fosforoso	C52400	Resistenza inferiore, migliore conducibilità elettrica	75%	medio
Bronzo al manganese	C86300	Maggiore resistenza, minore resistenza alla corrosione	80%	medio
Bronzo di silicio	C87300	Migliore macchinabilità, una resistenza all'usura inferiore	85%	medio
Rame al berillio	C17200	Struttura più alta, eccellenti proprietà primaverili	180%	Medio-basso
Nichel-silver	C75200	Resistenza inferiore, buona resistenza alla corrosione	90%	Basso medio

4.4 Alternative non basate sul rame

Tabella 9: materiali alternativi non a base di rame

Categoria materiale	Grado di esempio	Prestazioni comparative	Rapporto di costo	Sovrapposizione dell'applicazione
Acciaio inossidabile	316L	Resistenza più alta, attrito inferiore	65%	medio
Leghe di nichel	Monel 400	Resistenza alla corrosione superiore, costo più elevato	160%	Alto per marine
Leghe di titanio	Ti-6Al-4V	Maggiore forza a peso, costi molto più elevati	280%	Basso medio
Materie plastiche ingegnerizzate	SBIRCIARE	Leggero, autolubrificante, resistenza inferiore	85%	Basso
Cuscinetti compositi	PTFE/Fibra	Attrito basso, capacità di carico limitata	70%	Molto basso

5. Analisi dei costi-prestazioni

5.1 Indice di costo del materiale relativo

Tabella 10: Indice relativo del costo del materiale (C63200 = 100)

Materiale	Costo della materia prima	Costo di elaborazione	Indice di costo totale	TENDENZA COSTO (2 anni)
C63200	100	100	100	Stabile
CUAL10NI5FE4 (EN)	95-105	95-105	95-105	Stabile
C63000	100-110	100-105	100-108	Leggero aumento
C95400	75-85	90-100	80-90	Stabile
C95800	110-120	105-115	110-120	In aumento
Acciaio inossidabile 316L	55-65	70-80	60-70	Volatile
Monel 400	150-170	140-160	145-165	In aumento
SBIRCIARE	160-180	40-50	80-90	Stabile

5.2 Valutazione delle prestazioni per applicazione

Tabella 11: valutazione delle prestazioni per applicazione (scala 1-10, 10 = migliore)

Materiale	Marino	Oil & Gas	Aerospaziale	Macchinari pesanti	Valutazione del valore complessivo
C63200	9	8	8	9	8.5
CuAl10Ni5Fe4	9	8	8	9	8.5
C95400	7	7	6	8	7.5
C95800	9	9	8	8	8.8
Acciaio inossidabile 316L	7	7	6	6	7.5
Monel 400	9	9	7	6	7.0
SBIRCIARE	6	7	8	5	6.5

6. Considerazioni sulla produzione

6.1 Confronto di processabilità

Tabella 12: idoneità al processo di produzione (scala 1-10, 10 = eccellente)

Materiale	Colata in sabbia	Colata centrifuga	Colata di investimento	lavorabilità	Forgiatura a caldo
C63200	9	9	8	7	6
CuAl10Ni5Fe4	9	9	8	7	6
C95400	8	9	7	6	5
C95800	8	9	7	6	6
Acciaio inossidabile 316L	6	7	8	5	8
Monel 400	6	7	7	5	7
SBIRCIARE	N / A	N / A	N / A	8	N / A

6.2 Considerazioni sulla catena di approvvigionamento

Tabella 13: fattori della catena di approvvigionamento

Materiale	Disponibilità globale	Tempo di consegna (settimane)	Diversità dei fornitori	Stabilità dei prezzi
C63200	Alto	4-6	Alto	medio
CuAl10Ni5Fe4	Alto	4-6	Alto	medio
C95400	Alto	3-5	Alto	medio
C95800	Media altezza	5-8	medio	Basso medio
Acciaio inossidabile 316L	Molto alto	2-4	Molto alto	medio
Monel 400	medio	6-10	medio	Basso
SBIRCIARE	medio	3-5	medio	Alto

7. Equivalenza specifica dell'applicazione

Tabella 14: alternative consigliate per applicazione

Applicazione	Prima scelta	Seconda scelta	Terza scelta	Fattore di selezione dei tasti
Cuscinetti marini	C63200	C95800	Monel 400	ma ci sono alcune limitazioni
Componenti della valvola	C63200	CuAl10Ni5Fe4	316L	Gestione della pressione
Boccole della pompa	C63200	C95400	C95800	Resistenza all'usura
Ingranaggi	C63200	C95500	Acciaio temprato	Forza
Componenti idraulici	C63200	CuAl10Ni5Fe4	SBIRCIARE	Capacità di pressione
Rendimento della resistenza alla trazione	C63200	C95900	Ti-6Al-4V	Ottimizzazione del peso
Attrezzatura offshore	C63200	C95800	Monel 400	ma ci sono alcune limitazioni

8. Metodologia di selezione per materiali equivalenti

Tabella 15: matrice decisionale per la selezione dei materiali

Fattore di selezione	Il peso	C63200	CuAl10Ni5Fe4	C95800	316L SS	Monel 400	SBIRCIARE
Resistenza meccanica	20%	9	9	8	8	7	5
ma ci sono alcune limitazioni	25%	8	8	9	7	9	9
Resistenza all'usura	20%	9	9	8	6	7	6
Costo-efficacia	15%	7	7	6	8	5	6
Disponibilità	10%	8	8	7	9	6	7
Lavorabilità	10%	8	8	8	7	6	8
Punteggio ponderato	100%	8.25	8.25	7,85	7.30	6,90	6.75

9. Conclusione e raccomandazioni

Il bronzo all'alluminio C63200 rimane un'eccellente scelta di materiale per applicazioni impegnative che richiedono una combinazione di robustezza, resistenza alla corrosione e proprietà all'usura. Le alternative equivalenti più dirette si trovano nello standard europeo CuAl10Ni5Fe4 e nello standard cinese QAl10-4-4, che offrono caratteristiche prestazionali e costi quasi identici.

Per le applicazioni sensibili ai costi in cui un compromesso prestazionale è accettabile, il bronzo all'alluminio C95400 rappresenta una valida alternativa a un costo inferiore di circa il 15-20%. In ambienti altamente corrosivi, in particolare nelle applicazioni con acqua di mare, il bronzo al nichel-alluminio C95800 può giustificare il suo costo superiore del 10-20% grazie ad una longevità superiore.

Per i professionisti del procurement si applicano le seguenti raccomandazioni:

Richiedere la documentazione di certificazione del materiale per verificarne la composizione e le proprietà
Considerare la disponibilità regionale e i tempi di consegna nelle decisioni di approvvigionamento
Valutare il costo totale di proprietà, inclusa la manutenzione e la frequenza di sostituzione
Costruire relazioni con più fornitori per garantire la disponibilità dei materiali
Per le applicazioni critiche, condurre test delle prestazioni con materiali alternativi prima dell'implementazione completa

Valutando attentamente i fattori di equivalenza presentati in questa analisi, gli specialisti e gli ingegneri dell'approvvigionamento possono prendere decisioni informate nella scelta delle alternative al bronzo all'alluminio C63200, bilanciando i requisiti prestazionali con considerazioni sui costi.