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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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