Alliages de cuivre, applications

On estime que plus de 70% de la production de cuivre est utilisée à l'état de cuivre pur pour la fabrication de fils électriques, de laminés, de tubes. Le reste sert à élaborer les très nombreux alliages de cuivre dont l' importance est considérable. Les plus fabriqués d'entre eux sont les laitons dénommés cuivre jaune. Viennent ensuite les bronzes, les cuproaluminiums, les cupronickels, les cuprochromes, les cuprobéryliums, etc..
Laitons

Alliages à base de cuivre contenant de 5 à 45 % de zinc.
Laitons simples
Laitons simples ou binaires, ils ont pour seuls constituant le cuivre et le zinc. Au fur et à mesure que la teneur en zinc augment la température de fusion et la conductibilité électrique de l'alliage diminuent alors que ses qualités de résistance mécanique et de dureté augmentent.

La conductibilité électrique du cuivre a été prise comme référence et sa résistivité d' une valeur de 1,724.10 -8 W.m à 20 °C à l'état recuit est l'étalon de mesure.
La conductivité du cuivre est alors prise par définition comme étant égale à 100 % IACS (de l'anglais International Annealed Copper Standard.). Seul l'argent a des performances supérieures avec une onductivité de 106 % IACS.

Laitons au plomb
Laitons de décolletage, ils contiennent environ 40 % de zinc et de 1 à 3 % de plomb. Ils sont parmi les matériaux ceux qui présentent la meilleure aptitude au décolletage. En effet, le plomb étant pratiquement insoluble dans les laitons est disséminé en fins nodules qui provoquent une bonne fragmentation des copeaux lors des opérations de décolletage sur tour automatique.
Les laitons au plomb possèdent d'autre part une excellente malléabilité à chaud mise à profit lors d'opérations de matriçage.
Le plomb agit aussi comme lubrifiant.

Laitons spéciaux.
Très nombreux. Ils résultent de l'incorporation d' un ou plusieurs éléments d' addition dont les plus fréquents sont Sn, Al, Mn, Ni, Fe, Si, Si, As, etc..
Les bronzes

Alliages à base de cuivre contenant entre 3 et 20 % d'étain. En raison de leur excellente aptitude au moulage, les bronzes sont largement utilisés en fonderie. Là encore, s'ajoutent aux bronzes simples ou bronzes binaires, les bronzes plus complexes renfermant des éléments d' addition supplémentaires tels que P, Zn, Pb.

Le bronze est très utilisé dans l' industrie électronique sous forme de bandes fabriquées par coulée continue et subissant avant le laminage un traitement d' homogénéisation à haute température.

On désigne parfois, d'une façon générale, par le terme bronze des alliages du cuivre avec un autre métal que l'étain. C'est le cas des bronzes d' aluminium, des bronzes de béryllium, de nickel, de tungstène, etc..

Densité 8,8. Le bronze est connu depuis longtemps, il a donné son nom à une période de la préhistoire au cours de laquelle s'est diffusée la métallurgie du bronze. L'âge du bronze (-2000) à précédé l'âge du Fer (-1000 a.v. J.C. ) On peut distinguer deux types de bronzes : Les bronzes ordinaires : La teneur en étain varie de 4 à 22 % et peuvent contenir jusqu'à 5 % de zinc afin d'améliorer les propriétés de fonderie ( œuvres d'art et monnaies ). Les bronzes spéciaux : Ce sont des alliages cuivre + étain auxquels ont rajoute du nickel, phosphore, aluminium, plomb, pour en modifier la constitution ( utilisateurs Marine et S N C F ).
Cuproaluminiums

Alliages à base de cuivre et contenant de 4 à 15 % d'aluminium avec possibilité d'addition simultanée de Fe, Ni, Mn à des teneurs maximales de 5 % pour chacun de ces métaux.
Cupronickels

Alliages dits de substitution. l'akkiage renfermant 20 % de nickel est l' un des plus ductiles parmi les alliages commerciaux.

Deux métaux A et B répondant à certaines conditions de taille, de structure cristalline, d' électronégativité, etc ( règles de Hume - Rothery) peuvent former des solutions solides de substitution sur l'ensemble du domaine de concentrations. Par exemple, le cuivre et l'or de même configuration électronoque, de même structure cristalline C.F.C. et de rayons métalliques voisins ( 128 et 144 pm respectivement) peuvent former une solution CuxAu1-x en toutes proportions (0 < x <1).

Les solubilités mutuelles d' autres métaux plus différents sont limitées. Il apparaît alors pour des concentrations intermédiaires des phases intermétalliques ou composés électroniques caractérisés par une structure et des propriétés propres ; c' est le cas des phases CuZn, Cu5Zn8 et CuZn3.
Maillechorts

Alliages ternaire à base de cuivre et contenant de 20 à 28 % de zinc et de 9 à 26 % de nickel. Leur résistance à la corrosion est plus faible que celle des cupronickels. Très utilisés en orfèvrerie où ils peuvent être aisément argentés, chromés ou nickelés.
Cuivres faiblement alliés

Alliages contenant des éléments d'addition en faible quantité représentant en général une teneur de 1 % au maximum. Les éléments d'addition permettent d'améliorer les caractéristiques du cuivre sans modifier de façon trop importante les propriétés fondamentales qui sont ses conductivités électrique et thermique et d'autre part sa résistance à la corrosion.

Les principaux sont le cuivre à l'argent, au cadmium, au tellure, au chrome, au béryllium. Ce dernier est le plus performant sur le plan mécanique; après un traitement thermique durant lequel le béryllium précipite sous forme de petites plaquettes, cet alliage présente des caractéristiques mécaniques analogues à celles de certains aciers sur lesquels il présente en outre de nombreux avantages : limite d'élasticité élevée, meilleure résistance à la corrosion, excellente aptitude au moulage, etc..La charge à la rupture d' un alliage chargé à 2 % de Be peut atteindre 1200 MPa alors que le cuivre recuit seul présente seulement une valeur de Rm de 230 MPa. La conductibilité esr fortement réduite à 20 % IACS.



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