I materiali conduttori utilizzati nei cavi di controllo devono soddisfare una serie di requisiti sfaccettati, tra cui conduttività elettrica, resistenza meccanica ed efficienza in termini di costi-. I tipi comuni e le loro caratteristiche sono descritte di seguito:
Conduttori in rame (più comunemente usati)
Grazie alla sua eccellente conduttività elettrica (conduttività di circa 58 MS/m), alla buona duttilità e alla facilità di lavorazione, il rame è il materiale conduttore predominante per i cavi di controllo. Può essere specificamente classificato nelle seguenti tipologie:
Rame puro (T1/T2):
Con un livello di purezza maggiore o uguale al 99,95%, il rame puro offre la migliore conduttività elettrica. È adatto per applicazioni che richiedono un'elevata precisione nella trasmissione del segnale (ad esempio, circuiti di controllo di precisione).
Rame privo di ossigeno-(OFC):
Caratterizzato da un contenuto di ossigeno estremamente basso (inferiore o uguale allo 0,003%), OFC riduce al minimo l'impatto negativo degli ossidi di rame interni sulla conduttività elettrica. Presenta inoltre una resistenza all'ossidazione superiore, che lo rende adatto all'uso in ambienti umidi o ad alta-temperatura (ad esempio, nelle industrie chimiche e metallurgiche).
Rame stagnato:
In questa variante, la superficie del conduttore di rame è rivestita con uno strato di stagno (tipicamente spesso 5–15 μm). Ciò migliora significativamente sia la resistenza alla corrosione che la saldabilità. Viene spesso utilizzato per i conduttori a trefoli all'interno di cavi multi-core (per prevenire uno scarso contatto causato dall'ossidazione tra i singoli fili conduttori) ed è ampiamente applicato in ambienti industriali umidi o corrosivi.
Conduttori in alluminio (meno comunemente usati)
Sebbene la conduttività elettrica dell'alluminio sia di circa 37 MS/m (solo circa il 60% di quella del rame), il suo basso costo e la sua leggerezza lo rendono una scelta praticabile per applicazioni specifiche in cui la sensibilità ai costi è elevata e i requisiti di trasmissione del segnale sono meno rigorosi:
Svantaggi: l'alluminio è soggetto ad ossidazione; la pellicola di ossido superficiale risultante (Al₂O₃) possiede una scarsa conduttività elettrica, che può portare a uno scarso contatto nei punti di connessione. Inoltre, l'alluminio presenta una duttilità relativamente scarsa ed è suscettibile di rottura se piegato. Di conseguenza, i conduttori in alluminio nei cavi di controllo richiedono tipicamente trattamenti speciali (come la ramatura o l'uso di terminali a crimpare) e il loro campo di applicazione è significativamente più ristretto rispetto a quello dei conduttori in rame.
Conduttori in lega di rame (applicazioni specializzate)
Per trovare un equilibrio tra conduttività elettrica e resistenza meccanica, alcuni cavi di controllo specializzati utilizzano leghe di rame:
Rame-Lega d'argento: incorporando una piccola percentuale di argento (0,02%–0,3%), questa lega migliora la conduttività elettrica a temperature elevate nonché la resistenza allo scorrimento viscoso. È adatto per l'uso in ambienti ad alta-temperatura (ad esempio, circuiti di controllo all'interno di centrali elettriche o apparecchiature metallurgiche).
Lega di rame-magnesio: questa lega migliora la robustezza meccanica e la resistenza alla fatica del conduttore, rendendolo adatto per applicazioni che comportano piegature o flessioni frequenti (ad es. cavi di controllo robotici). Riepilogo
I conduttori in rame-in particolare il rame stagnato e il rame-esente da ossigeno-costituiscono la soluzione principale in assoluto per i cavi di controllo, offrendo una combinazione equilibrata di conduttività, resistenza alla corrosione e lavorabilità. I conduttori in alluminio trovano solo un'applicazione limitata in scenari in cui i costi sono bassi e i requisiti sono minimi, mentre i conduttori in lega di rame sono utilizzati prevalentemente in ambienti specializzati caratterizzati da alte temperature o che necessitano di elevata resistenza meccanica. Quando si selezionano i conduttori, è essenziale adottare un approccio globale che soppesi i requisiti di conduttività, le condizioni ambientali e le considerazioni sui costi.
