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Le cuivre et les alliages de cuivre
(Famille des matériaux métalliques non ferreux)
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L'extraction :
Le cuivre n'est présent dans l'écorce terrestre qu'à la concentration moyenne de 55 parties
par million. II n'existe plus dans la nature à l'état natif, comme dans l'antiquité. II se
présente sous forme de sels contenant 30 à 90 % de cuivre, eux-mêmes mélangés aux
stériles et quelquefois à d'autres métaux, dont certains peuvent être plus rares que le
cuivre, comme l'or et l'argent. Un minerai est considéré comme riche à partir de 1,8 % de
cuivre pur. Selon la forme des gisements et leur profondeur, il existe 2 types d'exploitation
:
- Les mines à ciel ouvert.
- Les mines souterraines.
L'exploitation à ciel ouvert a lieu lorsque les gisements sont relativement proches de la
surface du sol, de façon à ce que les travaux d'excavation et de terrassement puissent se
faire dans des conditions économiquement rentables.
| Dioptase
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Pyrite octaédrique
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Azurite
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Cuivre Natif
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Traitement du minerai:
Elaboration et affinage:
Avec l'or, le cuivre est le seul métal naturellement coloré et le meilleur conducteur
d'électricité et de la chaleur après l'argent. La présence moyenne dans l'ensemble de
l'écorce terrestre et de 55 g à la tonne. Sa présence dans les organismes vivants est de 1 à
10 milligrammes par kg.
Le cuivre a des propriétés remarquables extrêmement nombreuses. Celles-ci ne sont pas
forcément exigées par l'utilisateur systématiquement en même temps. La grande majorité
des applications du cuivre se réfère à l'une des 2 propriétés dominantes : sa conductibilité
électrique et thermique d'une part et sa résistance à la corrosion d'autre part. Mais à ces
deux propriétés de base, il faut souvent ajouter des propriétés de résistance mécanique,
d'aptitude à la mise en œuvre ou à l'usinage, que le cuivre ne possède pas ou
insuffisamment. On fait appel alors aux alliages de cuivre.
Les cuivres faiblement alliés :
Les alliages cuivreux regroupés sous cette désignation contiennent des éléments d'addition
en faible quantité, c'est-à-dire aux environs de 2% maximum. Ces éléments d'addition
permettent d'améliorer les caractéristiques mécaniques du cuivre pur, sans pour autant
altérer trop fortement ses propriétés fondamentales de conductibilité électrique et
thermique, et de résistance à la corrosion...
exemple:
CuSn0,12
Les laitons :
Ce sont des alliages à base de cuivre et de zinc, contenant entre 5 et 45 % de ce dernier.
On peut trouver d'autres éléments d'addition qui visent à lui conférer certaines propriétés
particulières. L'élément d'addition le plus courant est le plomb...
Le laiton est l'alliage de cuivre le plus fabriqué. Ses nombreuses qualités de base sont à
l'origine de la grande étendue de ses applications.
De tous les alliages de cuivre, les laitons sont ceux qui présentent la plus grande facilité
d'emploi.
Ils peuvent être utilisés sous toutes les formes de demi-produits, et leur mise en œuvre peut
être opérée par tous les procédés : moulage, matriçage, décolletage, emboutissage,
usinage, etc...
Le laiton est par excellence l'alliage du décolletage, c'est-à-dire de l'usinage de pièces sur
tour automatique, et du matriçage, qui consiste en une déformation à chaud d'un lopin de
métal par pression instantanée dans une matrice.
De plus, il peut recevoir tous les traitements de surface et offre l'avantage de laisser des
déchets de fabrication de valeur intrinsèque élevée.
Exemple:
CuZn10
Les bronzes :
Les bronzes sont essentiellement des alliages de cuivre et d'étain, bien que le terme bronze
soit appliqué parfois, mais improprement, à d'autres alliages cuivreux...
La teneur en étain des alliages industriels est comprise entre 3 et 20 %. Aux teneurs plus
élevées, les bronzes deviennent de plus en plus fragiles et sont alors réservés à des
emplois très particuliers, comme la fabrication des cloches par exemple, qui contiennent
20 à 25 % d'étain.
En raison de leur excellente aptitude au moulage, les bronzes sont beaucoup utilisés
comme alliages de fonderie. Ils possèdent d'autre part une excellente résistance à la
corrosion et un bon coefficient de frottement, leur assurant une grande résistance à l'usure
et des caractéristiques mécaniques élevées.
Toutes ces propriétés qui s'ajoutent à une bonne conductibilité électrique, les désignent
naturellement pour la fabrication de tous les ressorts, bagues, rondelles et contacts pour les
industries mécaniques, électriques ou électroniques.
Exemple:
CuSn10Pb10
Les cupro-aluminiums, cupro-nickels, maillechorts, cupro-siliciums :
Les cupro-aluminiums contiennent de 4 à 15 % environ d'aluminium avec addition
simultanée ou non de fer, nickel ou manganèse, à des teneurs maximales pour chacun de ces
éléments de l'ordre de 5 %. Ils sont caractérisés par une bonne résistance aux différentes
formes de corrosion chimique, et en particulier à la corrosion marine, alliée à des
caractéristiques mécaniques élevées..
Exemple:
CuNi10 (Cupro Nickel)
Maillechorts:
CuNi18Zn20
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