1-LE
CUIVRE
Minerai :
la MALACHITE (oxyde de
cuivre), la CHALC0SINE ou CHALCOPYRITE (sulfure de pyrite cuivreux)
Obtention :
Réduction de la malachite
au four électrique avec du charbon ou transformation de la
chalcopyrite ( après grillage et
fusion) en matte puis obtention du cuivre dans un convertisseur, le fer
surnageant sous forme de scories et le soufre étant évacué.
Le
métal est ensuite affiné au four à réverbère ou par électrolyse.
Propriétés :
densité
relative : 8.9
point
de fusion 1084°C
C'est
un métal très ductile pouvant être
laminé en feuilles très
minces(3/1000mm) et en fil très fins.
Il
est après l'argent le
meilleur conducteur de la
chaleur et de 1'électricité.
Utilisation :
Radiateurs
d' huile, échangeurs(après
étamage ); coussinets, bagues
(car
faible f); tubulures de faible diamètre;
fils, lames, contacts (électricité)
Désignation :
NF A02 -009
Comme
celle du magnésium; mais utilisation des symboles chimiques.
Cu Zn39 Pb2 (39% de zinc, 2% de plomb)
2-LES
ALLIAGES A BASE DE CUIVRE
2.1.
les bronzes
Alliages
de cuivre et d'étain pouvant contenir du zinc, du phosphore et du plomb.
La dureté augmente avec la teneur en étain.
Le bronze se trempe (adoucissement,
malléabilité)
II est amagnétique.
Bronze normal :
Cu + Sn (6 à 18%)
Très peu utilisé en aéronautique
Bronze au plomb:
Cu + Pb 15% + Sn 2%
Antifriction, coussinets moteurs
Pour 20 à 35% de plomb on parle de cupro - plomb
bronze au zinc:
Cu + Zn (4 à 9 %) + Sn (3 à 5 %)
Ils sont appelés bronzes chrisocales pour
leur ressemblance avec l'or.
Boulonnerie, visserie.
bronze au phosphore:
Cu Sn5 P et Cu Sn9 P
Ressorts; coussinets
bronze autograisseur
(oilite) :
Sa structure cellulaire
imprégné d'huile retient et
distribue le lubrifiant par
capillarité ou par dilatation thermique
bronze d'aluminium ou
cupro-aluminium :
Cu
+ Al (8 à 10%) + nickel, fer, manganèse, silicium . Utilisable
à 400°C, ils restent inoxydable jusqu'à 800"C.
Résistent à la corrosion, à l'usure
1100°C >point de fusion >-1000°C
Ils sont utilisés pour les engrenages, pignons, arbres à
cames, sièges et guides de soupapes.
Exemple: Cu Al11 Fe3 Mn
bronze
au béryllium (glucinium)
Cu + Be (1.5 à 4 %)
Propriétés
mécaniques remarquables, grande
conductibilité électrique (permettant de réduire de 50% les dimensions des
parties métalliques dans les équipements électriques des avions)
On les utilise aussi pour fabriquer des
électrodes de soudage, des
coussinets, des ressorts.
Exemples : Cu Be3 Ni2 Co
2.2
Les laitons:
Alliages
de cuivre et de zinc pouvant contenir du Pb, du Ni, du Mn.
Moins
coûteux que les bronzes, ils sont utilisés en
instrumentation de précision (horlogerie), comme métal d'apport pour le
brasage des aciers-
Les laitons ordinaires ( 5 à 40% de Zn ) sont utilisés pour fabriquer des radiateurs, des rivets, de la visserie, des cosses
électriques
Exemples: Cu Zn l0 , Cu
ZN 40
Les laitons
spéciaux comprennent en plus du Pb, du Mn, de l'Al, de l'Sn, du Ni.
Les laitons
au plomb (Cu Zn36 Pb2, Cu Zn40
Pb3 et Cu Zn41 Pb2 Al) ou
laitons de
décolletage (fabrication
de pièces diverses
au tour:
boulons, axes, cuvettes) utilisés pour réaliser les fils, la visserie, roues dentées d'horlogerie.
Les laitons au manganèse, au nickel, à l'aluminium, au fer (métal DORNA et métal DELTA:
Résistent mieux à la corrosion, ils sont utilisés pour la marine pour
fabriquer des hélices, étambot, boulons, rivets, frettes...
Exemple ; Cu Zn40Mn Ni
Al
Autres alliages à base
de cuivrer
le
maillechort (laiton blanc)
Cu
+ Zn (20 à 30%) + Ni (10 à 25%)
Résiste bien
à la corrosion, Il
est utilisé pour
fabriquer des résistances électriques, des ressorts, des
instruments de précision et de dessin
le
manganin
Cu + Mn (12%) + Ni (2%)
Résistances électriques (T°maxi:300°C).
Cu
+ Ni (30%) + Mn(3%)
Résistances
électriques ( T°maxi:400°C)
Cu
+ Ni(45%) + Mn(1%)
Résistances
électriques (T°maxi :500°C) Thermocouples.
3-LE ZINC (Zn)
Minerai
: La BLENDE (sulfure de zinc)
Obtention
: Le minerai après concassage, trillage, séchage est grillé.
L'oxyde de zinc ainsi obtenu est réduit, le métal est ensuite affiné ou on
réalise 1' électrolyse d'une solution
de minerai épuré , dans de l’acide sulfurique.
Propriétés
:
densité
relative: 7.1
point
de fusion : 420°C
Très
fort coefficient de dilatation.
Une
couche d'oxyde le protège de la corrosion
A
250" C le métal n'est plus ductile, à 1000°C il se volatilise.
Utilisation :
Gouttières,
plaques, tuyaux.
Il est
utilisé pour la
protection contre la
corrosion par recouvrement (galvanisation,
shoopage ) ou par
diffusion superficielle
(shérardisation)
II entre
dans la composition des alliages de
cuivre (laiton, maillechort, bronze) , des alliages légers (zicrals) et
ultra légers.
Les alliages
ZAMAK, à haute teneur en
zinc (Z- A4G, Z- A4U1G, Z-A4U3G)
sont des produits de fonderie
(moulage sous pression) permettant la fabrication des
carburateurs, pompes à essence,
poignées de portes, paliers, bagues,
engrenages, articles ménagers.
Certains alliages,
le KAYEM 1 et 2 sont
utilisés pour réaliser des matrices et poinçons
d'emboutissage.
4-L'ETAIN (Sn)
Minerai :
la CASSITERITE (Oxyde d'étain)
Obtention ;
par
fusion réductrice, par électrolyse .
Propriétés :
densité
relative : 7.2
point
de fusion : 232°C
Faible
conductibilité-
Très
malléable, on peut le laminer en feuilles de 1/1000 de mm
Cassant à 200°C, à -18°C
il se crique et se transforme en poudre
(peste de l'étain)
II est inaltérable
dans l'air et
dans l'eau et
s'utilise comme protection
(étamage)
Utilisation
:
Conditionnement
des denrées alimentaires. Protection des métaux oxydables (étamage)
Soudures (étain + plomb) fusibles (étain + plomb + bismuth),
revêtement anti friction des coussinets (régule) (étain + antimoine + cuivre)
5-LE NICKEL(Ni)
Minerai:
la GARNIERITE ou NOUMEITE (silicate de nickel et de magnésium)
On
le trouve à 1’état natif dans les aérolithes (météorites )
Obtention :
Transformation
en oxydes, puis réduction et affinage
par électrolyse
Propriétés:
densité
relative : 8.8
point de fusion : 1445°C
Métal blanc malléable
et ductile , il s'oxyde
difficilement et reste
magnétique jusqu'à 340°C.
Utilisation:
Employé
pur pour le nickelage.
Composition
des alliages:
5.1-Les ferro-nickels
L'INVAR (Fe + 36%Ni +
0.2%C) a un coefficient de dilatation très faible et est utilisé pour fabriquer
des instruments de mesure.
Le PLATINITE utilisé pour les fils de jonction traversant le verre de certaines ampoules.
L'ELINVAR (Fe +
36%Ni + 12%Cr + 4%W) utilisé pour les
ressorts d'horlogerie.
L'ATV (Fe + 32 à 40% Ni
+ 12%Cr + 0.6%C) utilisé pour les ailettes de turbine à vapeur et
pour les soupapes.
5.2 Principaux alliages
de nickel
Le MONEL (Ni + 30%Cu + 3.5%Fe+0.25%Mn) utilisé
dans la marine (grande résistance à la
corrosion) pour fabriquer les corps de
pompes, ailettes de
turbines
à vapeur;...
En
aéronautique, il est utilisé pour
fabriquer des rivets.
L'INCONEL
est utilisable jusqu'à 800°C, on l'utilise pour fabriquer des résistances
électriques (fours), des ailettes de turbines à vapeur.
En aéronautique, on fabrique des ailettes et
aubes de derniers étages compresseur HP (600°C maxi), des disques de
compresseurs HP, du fil à freiner pour les zones chaudes.
Le PERMALLOY (78%Ni +22% Fe)
utilisé en radio ;
télécommunication, électronique,
câbles sous-marins.
D’autres alliages
de nickel (RENE, NIMONIC )
sont utilisé dans la fabrication des turbines à gaz
(matériaux hautes températures).
Des alliages
de nickel permettent
de réaliser des
résistances électriques (jusqu'à 1300°C) et des aimants
6-LE
TUNGSTENE (W)
Minerai:
Le WOLFRAM (tungstate de fer ou de manganèse)
Propriétés:
densité relative : 19.2
point de fusion : 3400 °C
Très ductile, on l'utilise pour
fabriquer des filaments de
lampes à incandescence.
Utilisation:
Filaments, en alliage avec les aciers
(outils de coupe)
7-LE
MOLYBDENE(Mo)
Minerai:
le molybdénite (sulfure naturel)
propriétés:
densité relative: 10.2
point de fusion : 2570°C
utilisation:
résistances de
four, lampes à incandescence et
fluorescence, cathodes et grilles de tubes électroniques...
En
alliages pour fabriquer
des aciers inoxydables, des aciers réfractaires,
des aciers à outils
8-LE
CHROME(Cr)
Minerai
: CHROMITE (FER CHROME)
propriétés:
densité relative : 7.1
point
de fusion : 1620°C
utilisation:
Protection des métaux
oxydables (chromage), durcissement
superficiel (chromisation)
En alliage pour certains aciers
9-LE
TITANE
utilisation:
Fabrication
d'alliages pour:
structure de
cellule(attaches de voilure ) ,
éléments de trains d'atterrissage, support de réacteurs, cadres, lisses,
revêtements, rotors de compresseurs et
de soufflante, boulonnerie, plaques de blindage.
désignation:
La lettre T + un groupe de lettre symboles
des alliages
Exemple: T- A6 V4 (Titane + 6%
d'Aluminium + 4% de vanadium)
9.1
Les alliages de titane:
Ce sont tous des alliages de forge.
Alliage alpha: (T-A5 E) pour réaliser des ensembles
soudables.
Alliage
alpha-bêta:(T-A6V4) sont les plus utilisés (tôles, barres)
Alliage bêta:(T-A3 Cr11 V13)
9.2
Précautions d’emploi :
ATTENTION ! ! ! !
Ne pas utiliser ;
-de produits solvants
halogénés (contenant du chlore ou du fluor)
Trichloréthylène,
perchloréthylène, trichloréthane, chlorure de méthyle, fréons divers.
-d’huile de coupe
contenant du chlore
-d’alcools
méthyliques et
éthyliques
le mélange eau-méthanol
à 50% n’est pas interdit.
-certains
métaux
Le
contact avec les métaux suivants est interdit :
Mercure,
argent, cadnium
L’outillage cadmié est interdit.
SONT AUTORISES :
Les
produits alcalins ; Diversey 909
Les
solvants : white spirit, essence, acétone
Certains
produits pourront être utilisés mais devront être éliminés aussitôt après :
Eau
de ville, encre, vernis, cire, colle, ruban adhésif, produits de ressuage,
aérosol contenant des CFC.