Caractéristiques et propriétés du cuivre

Cuivre et caractéristiques : cet article fait la lumière sur ce métal non-ferreux trop peu connu. Le cuivre est présent dans de nombreuses pièces mécaniques. Ses caractéristiques très particulières apportent souvent une solution technique aux enjeux de fabrication.
Le cuivre est-il antifongique ? Le cuivre empêche-t-il vraiment le mildiou? Les plombiers-chauffagistes font une utilisation intensive du cuivre. Ses propriétés mécaniques et thermiques y sont pour quelque chose. Quelle est sa température de fusion ? Découvrez les propriétés du cuivre dans cet article.

Cuivre et caractéristiques chimico-physiques

Le cuivre à l’état brut est un minerai. Sa fabrication produit un métal à corps simple, rouge-orangé, composé d’atomes de cuivre (Cu). Dans le commerce, le cuivre sans alliage se trouve sous différentes qualités selon la teneur en oxygène ou en phosphore.
Un cuivre oxygéné (moins de 0,10 %) est l’un des matériaux utilisés en électrotechnique pour ses propriétés mécaniques.
Un cuivre phosphoré (moins de 0,05 %) est un métal présent dans les produits sanitaires et pièces de couverture.

Cuivre, propriétés de conductivité et anticorrosion

L’élément cuivre a une conductivité électrique exceptionnelle. Il est presque aussi conducteur d’électricité que l’argent. Le cuivre compose la quasi-totalité des conducteurs électriques. Sa résistance au courant électrique est très faible.
La conductivité thermique du cuivre est une autre de ses qualités mécaniques. Le métal cuivre permet aux installations de chauffage de monter en température rapidement.
Le cuivre est un métal insensible à la corrosion. Les alliages cuivre/nickel ou cuivre/argent ne souffrent pas de la corrosion à l’eau de mer.

La famille du cuivre : les métaux non-ferreux

Le cuivre a des propriétés particulières, comme d’autres métaux non ferreux. Font partie de la famille du métal sans fer :

  • aluminium ;
  • zinc ;
  • étain ;
  • chrome ;
  • nickel.

Le cuivre, un des métaux non ferreux, est cousin des métaux précieux (or, argent platine).
Selon Statista, la fabrication mondiale de cuivre atteignait 20 millions de tonnes en 2019. Le Chili fournit le tiers de la production mondiale de cuivre (6 millions de tonnes en 2019).

Le cuivre : caractéristiques et propriétés

Le métal cuivre, naturellement rouge-orange, est très ductile. À l’état brut, le cuivre est un métal malléable. À froid, le cuivre se travaille bien (découpage, étirage), c’est un métal tendre. À chaud, le cuivre se déforme sans résistance. Sa température de fusion est de 1083 °C.
Le cuivre recuit est un métal aussi souple que le plomb. Le cuivre se prête bien à la technique de soudure au gaz oxyacétylène autogène, au soudo-brasage et au brasage.

Quels sont les alliages faits à partir du cuivre ?

La mécanique utilise très peu le métal rouge à l’état pur, cuivre et caractéristiques ne conviennent pas. Ce sont les alliages de cuivre qui sont les matériaux les plus présents. Voici quelques-uns des alliages les plus utilisés.
Le laiton, alliage de cuivre et zinc, est de couleur jaune. Les bronzes sont des alliages entre le cuivre et l’étain. Le cupro-nickel est un alliage de cuivre (75 %) et de nickel. Le maillechort, alliage de cuivre, nickel et zinc, ressemble aux pièces d’argent. Le cupro-aluminium constitue un alliage de cuivre et d’aluminium.

Alliages de cuivre et caractéristiques physico-mécaniques

Les alliages cuivre et étain produisent les bronzes. Cet alliage a une dureté exceptionnelle. Un alliage bronze doté d’éléments de plomb donne au métal une capacité auto lubrifiante. L’alliage cuivre et zinc — le laiton — durcit la résistance mécanique du cuivre.
En ajoutant une faible teneur en plomb, l’alliage cuivre et zinc se travaille mieux. Une teneur légère d’étain donne au laiton une résistance supérieure à la corrosion.
L’alliage cupro-aluminium résiste à la cavitation. L’alliage cupro-manganèse amortit les chocs, et l’alliage cupro-nickel a une forte résistance à la corrosion en milieu extrême.

Alliages de cuivre pour une solution mécanique

Le cuivre pur sans alliages se retrouve principalement dans les fils électriques et les tuyaux d’alimentation d’eau. Les alliages se trouvent, eux, en utilisation spécifique :

  • l’alliage bronze sert à la fabrication de cloches, paliers, segments, robinetterie extérieure ;
  • l’alliage laiton s’utilise pour la fabrication automobile, les pièces d’ornement, les raccords de plomberie ;
  • l’alliage cupro-aluminium s’utilise pour la fabrication d’hélices, de vannes, de moules ;
  • le maillechort sert à la fabrication de pièces décolletées, de pièces microtechniques.

Cuivre et caractéristiques, des qualités biologiques

Un fil de cuivre sans vernis sera utile au jardin, sur les pieds de tomate. Le cuivre a un effet répulsif contre le mildiou. Très bon antifongique, le cuivre entre dans la composition des traitements agricoles bio.
Le cuivre est un élément très antioxydant, bon pour le corps humain.

Cuivre et caractéristiques : épilogue

Dotés de propriétés bactéricides, les cuivres servent pour tous les éléments et canalisations d’eau. Le cuivre s’emploie dans la marine pour ses propriétés antifouling (coques des bateaux). Le prix du cuivre au kg est le double du prix de l’inox et le triple du prix du plomb. Le cuivre est l’un des métaux non précieux les plus chers (5 € le kg).
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