Le cuivre de haute pureté est un métal doux, malléable et ductile avec une conductivité thermique et électrique très élevée. Une surface fraîchement exposée de cuivre pur a une couleur orange rougeâtre. Le cuivre est utilisé comme conducteur de chaleur et d'électricité, comme matériau de construction, et comme constituant de divers alliages métalliques, tels que de l'argent sterling utilisé dans les bijoux, du cupronickel utilisé pour fabriquer du matériel et des pièces de monnaie marins et constant utilisés dans les jauges de contrainte et les thermocouples pour la mesure de la température. Le cuivre de haute pureté a la résistance ultime d'environ 210 MPa et la limite d'élasticité de 33 MPa, ce qui limite sa convivialité dans les applications industrielles. Mais de même que pour d'autres alliages, le cuivre peut être renforcé. Le principal mécanisme de renforcement est l'alliage dans les alliages à base de Cu.
Les alliages de cuivre sont des alliages basés sur le cuivre, dans lesquels les principaux éléments d'alliage sont Zn, Sn, Si, Al, Ni. Les alliages à base de Cu constituent principalement des solutions solides substitutionnelles, pour lesquelles les atomes de soluté ou d'impureté remplacent ou substituent les atomes de l'hôte. Plusieurs caractéristiques des atomes de soluté et de solvant déterminent le degré auquel le premier se dissout dans le second. Ceux-ci sont exprimés comme les règles Hume-Rothery. Il y a jusqu'à 400 compositions différentes de cuivre et d'alliage de cuivre sans être regroupées dans les catégories: cuivre, alliage de cuivre élevé, cuivres, bronzes, nickels en cuivre, cuivre - nickel-zinc (argent nickel), cuivre en plomb et alliages spéciaux. De plus, un nombre limité d'alliages de cuivre peut être renforcé par le traitement thermique.; Par conséquent, le travail à froid et \/ ou l'alliage de solution solide doit être utilisé pour améliorer ces propriétés mécaniques.
Propriétés du cuivre
Le cuivre est un matériau doux, dur, ductile et malléable. Ces propriétés rendent le cuivre extrêmement adapté à la formation de tubes, à un dessin de fil, à une rotation et à un dessin profond. Les autres propriétés clés présentées par le cuivre et ses alliages comprennent:
Excellente conductivité thermique. Le cuivre a une cote de conductivité thermique 60% plus élevée que l'aluminium, il est donc mieux en mesure de réduire les points chauds thermiques dans les systèmes de câblage électrique. Les conductivités électriques et thermiques des métaux proviennent du fait que leurs électrons externes sont délocalisés.
Excellente conductivité électrique. La conductivité du cuivre est de 97% celle de l'argent. En raison de son coût beaucoup plus faible et de sa plus grande abondance, le cuivre est traditionnellement le matériau standard utilisé pour les applications de transmission électrique. Cependant, l'aluminium est généralement utilisé dans les lignes électriques à haute tension, car elle a environ la moitié du poids et le coût inférieur d'un câble en cuivre de résistance comparable. À une température donnée, les conductivités thermiques et électriques des métaux sont proportionnelles, mais augmenter la température augmente la conductivité thermique tout en diminuant la conductivité électrique. Ce comportement est quantifié dans la loi Wiedemann - Franz.
Bonne résistance à la corrosion. Le cuivre ne réagit pas avec l'eau, mais il réagit lentement avec l'oxygène atmosphérique pour former une couche d'oxyde de cuivre brun-noir qui, contrairement à la rouille qui se forme sur le fer dans l'air humide, protège le métal sous-jacent contre la corrosion supplémentaire (passivation). Les alliages de nickel en cuivre, le laiton en aluminium et l'aluminium présentent une résistance supérieure à la corrosion d'eau salée.
Bonne résistance au bioful
Bonne machinabilité. L'usinage du cuivre est possible, bien que les alliages soient préférés pour une bonne machinabilité pour créer des pièces complexes.
Rétention des propriétés mécaniques et électriques à des températures cryogéniques
Diamagnétique
Utilisations d'alliages de cuivre et de cuivre
Historiquement, le cuivre en alliage avec un autre métal, par exemple Tin pour faire du bronze, a été pratiqué pour la première fois environ 4000 ans après la découverte de la fusion de cuivre, et environ 2000 ans après que le "bronze naturel" était devenu général. Une civilisation ancienne est définie comme à l'âge du bronze soit en produisant du bronze en fusionnant son propre cuivre et en alliant avec de l'étain, de l'arsenic ou d'autres métaux. Les principales applications du cuivre sont le fil électrique (60%), la toiture et la plomberie (20%) et les machines industrielles (15%). Le cuivre est principalement utilisé comme un métal pur, mais lorsque une plus grande dureté est nécessaire, elle est placée dans des alliages tels que le laiton et le bronze (5% de l'utilisation totale). Les alliages à base de cuivre et de cuivre, y compris les cuivres (Cu-Zn) et les bronzes (Cu-SN), sont largement utilisés dans différentes applications industrielles et sociétales. Certaines des utilisations courantes des alliages de laiton comprennent des bijoux en costume, des serrures, des charnières, des engrenages, des roulements, des boîtiers de munitions, des radiateurs automobiles, des instruments de musique, des emballages électroniques et des pièces de monnaie. Des alliages et des mélanges en bronze ou en bronze ont été utilisés pour des pièces sur une période plus longue. est toujours largement utilisé aujourd'hui pour les ressorts, les roulements, les bagues, les roulements pilotes de transmission automobile et les raccords similaires, et est particulièrement courant dans les roulements des petits moteurs électriques. Le laiton et le bronze sont des matériaux d'ingénierie courants dans l'architecture moderne et principalement utilisés pour la toiture et le revêtement de façade en raison de leur apparence visuelle.
Cuivre de tangage électrolytique (ETP)
Le cuivre électrolytique de la hauteur dure, UNS C11 0 0 0, est du cuivre pur (avec un maximum de 0,0355% des impuretés) raffiné par le processus de raffinage électrolytique et c'est le grade de cuivre le plus largement utilisé dans tout le monde. ETP a une cote de conductivité minimale de 100% IACS et doit être pur à 99,9%. Il a 0,02% à 0,04% d'oxygène (typique). Le câblage électrique est le marché le plus important pour l'industrie du cuivre. Cela comprend le câblage d'alimentation structurel, le câble de distribution d'alimentation, le fil d'appareil, le câble de communication, le fil et le câble automobiles et le fil aimant. Environ la moitié de tous les mineurs en cuivre sont utilisés pour les conducteurs de fil électrique et de câble. Le cuivre pur a la meilleure conductivité électrique et thermique de tout métal commercial. La conductivité du cuivre est de 97% celle de l'argent. En raison de son coût beaucoup plus faible et de sa plus grande abondance, le cuivre est traditionnellement le matériau standard utilisé pour les applications de transmission électrique.
Laiton
Le laiton est le terme générique pour une gamme d'alliages de cuivre-zinc. Le laiton peut être allié avec du zinc dans différentes proportions, ce qui se traduit par un matériau de propriétés mécaniques, de corrosion et thermiques variables. Des quantités accrues de zinc offrent au matériau une résistance et une ductilité améliorées. Les cuivres avec une teneur en cuivre supérieur à 63% sont les plus ductiles de tout alliage de cuivre et sont façonnés par des opérations de formage à froid complexes. Le laiton a une malléabilité plus élevée que le bronze ou le zinc. Le point de fusion relativement faible du laiton et sa fluidité en font un matériau relativement facile à lancer. Le laiton peut varier en couleur de surface du rouge au jaune à l'or à l'argent en fonction de la teneur en zinc. Certaines des utilisations courantes des alliages de laiton comprennent les bijoux en costume, les serrures, les charnières, les engrenages, les roulements, les couplages de tuyaux, les boîtiers de munitions, les radiateurs automobiles, les instruments de musique, l'emballage électronique et les pièces. Le laiton et le bronze sont des matériaux d'ingénierie courants dans l'architecture moderne et principalement utilisés pour la toiture et le revêtement de façade en raison de leur apparence visuelle.
Par exemple, l'alliage en laiton de la cartouche UNS C26000 (70\/30) provient de la série Yellow Brass, qui a la ductilité la plus élevée. Les cuivres à la cartouche sont principalement formées à froid et peuvent également être facilement usinées, ce qui est nécessaire pour fabriquer des cartouches. Il peut être utilisé pour les noyaux et réservoirs de radiateur, les coquilles de lampe de poche, les luminaires, les attaches, les verrous, les charnières, les composants de munitions ou les accessoires de plomberie.
Bronze
Les bronzes sont une famille d'alliages à base de cuivre traditionnellement alliés avec de l'étain, mais peuvent faire référence à des alliages de cuivre et d'autres éléments (par exemple, l'aluminium, le silicium et le nickel). Les bronzes sont un peu plus forts que les cuivres, mais ils ont toujours un degré élevé de résistance à la corrosion. Généralement, ils sont utilisés lorsque, en plus de la résistance à la corrosion, de bonnes propriétés de traction sont nécessaires. Par exemple, le cuivre de béryllium atteint la plus grande force (à 1 400 MPa) de tout alliage à base de cuivre.
Historiquement, le cuivre en alliage avec un autre métal, par exemple Tin pour faire du bronze, a été pratiqué pour la première fois environ 4000 ans après la découverte de la fusion de cuivre, et environ 2000 ans après que le "bronze naturel" était devenu général. Une civilisation ancienne est définie comme à l'âge du bronze soit en produisant du bronze en fusionnant son propre cuivre et en alliant avec de l'étain, de l'arsenic ou d'autres métaux. Des alliages et des mélanges en bronze ou en bronze ont été utilisés pour des pièces sur une période plus longue. est toujours largement utilisé aujourd'hui pour les ressorts, les roulements, les bagues, les roulements pilotes de transmission automobile et les raccords similaires, et est particulièrement courant dans les roulements des petits moteurs électriques. Le laiton et le bronze sont des matériaux d'ingénierie courants dans l'architecture moderne et principalement utilisés pour la toiture et le revêtement de façade en raison de leur apparence visuelle.
