Le Cuivre

, par  Béatrice , popularité : 8%

Cet article a été rédigé à partir des liens suivants :
- CICLA : Centre d’Information du Cuivre, Laitons et Alliages
- TREFIMETAUX
- http://www.ktf-split.hr/periodni/fr/cu.html

1- Historique
Le cuivre a joué un rôle des plus importants dans le développement des civilisations. II a trouvé son origine dans plusieurs sites, et notamment à Chypre, qui lui a donné son nom : Aes Cyprium.
Les anciens représentèrent le cuivre par le symbole ci-après, forme modifiée du hiéroglyphe égyptien signifiant "pour la vie", marquant ainsi la pérennité du cuivre.
Des outils et des armes de chasse en cuivre sont apparus des l’époque néolithique, vers 5000 ans avant J.C., époque à laquelle ce métal existait dans la nature à l’état natif, c’est à dire pur de toute combinaison.

2- Extraction du minerai
A la surface du globe, les minerais de cuivre se présentent généralement sous 2 formes :
- minerais sulfurés,
- minerais oxydés.

Les minerais sulfurés représentent plus de 80 % de la production mondiale. Ils se trouvent assez souvent mélangés et leurs teneurs moyennes en cuivre varient généralement de 0,7 à 2%. Ex : la chalchopyrite CuFeS2.
Les minerais oxydés sont des carbonates complexes ayant subi une oxydation par l’eau et l’air au cours des âges. Ex : dioptase CuO3 H2O.Des opérations successives de tamisage, concassage, broyage et triage etc… permettent l’élaboration de concentrés.
Un premier traitement thermique à haute température aboutit à la production de « blisters » contenant 98 à 99,5 % de cuivre, qui se présentent sous forme de plaques.
Le blister doit être affiné pour obtenir la pureté nominale de 99,90 % utilisable dans la plupart des applications.
II existe deux procédés d’affinage : l’affinage thermique presque plus utilisé et l’affinage électrolytique. Le blister, coulé sous forme d’anode, est dissous par électrolyse. Le cuivre raffiné se dépose sur les cathodes alors que la plupart des impuretés restent dans le bain. On refond ensuite les cathodes afin de disposer d’ébauches directement utilisables dans la transformation du cuivre.
La production mondiale de cuivre est de l’ordre de 9 millions de tonnes par an, sans grande évolution depuis plusieurs années.

3- Propriétés du cuivre
Le cuivre est le 2ème métal non ferreux employé industriellement, derrière l’aluminium, pour ses propriétés remarquables.

- Métal lourd : le cuivre est un métal lourd : sa masse volumique est de 8,96 kg/dm3, donc plus élevée que celle du fer (7,86 kg/dm3)

- Conductivité électrique : la caractéristique essentielle du cuivre est sa qualité de bon conducteur de l’électricité.
La conductibilité du cuivre est, par définition, égale à 100 % IACS (International Annealed Copper Standard). Seul l’argent a des performances légèrement meilleures sur ce point (environ 106 IACS).
A titre d’exemple, 95 % des fils conducteurs d’un Airbus sont en cuivre.

- Conductibilité thermique : le cuivre étant le métal usuel conduisant le mieux la chaleur, cette propriété est mise à profit pour chauffer ou refroidir rapidement un liquide ou un gaz.

- Aptitude à la constitution d’alliages : La plupart des éléments sont solubles dans le cuivre, et peuvent constituer avec lui des alliages dont certains ont des applications d’un intérêt considérable.
On peut introduire dans le cuivre jusqu’à 100 % de nickel, 40 % de zinc, 25 % d’étain et 15 % d’aluminium.
Le domaine d’application des alliages de cuivre et en particulier du laiton est immense.

- Résistance à la corrosion : Le cuivre et ses alliages ne sont pas attaqués par l’eau ni par un grand nombre de produits chimiques.
On met cette propriété à profit pour faire des tuyaux en cuivre ou des récipients et conteneurs pour de nombreuses industries.
La robinetterie est en laiton ou en bronze.
Les toitures en cuivre défient le temps.
Lorsque le cuivre doit évoluer en milieu marin, on l’allie généralement à l’aluminium ou au nickel pour lui donner une bonne résistance à l’agression contre l’eau de mer.

- Malléabilité et plasticité : Le cuivre est un métal extrêmement ductile. Non allié, il n’y a pratiquement pas de limite à son travail à froid.
Le cuivre et les alliages cuivreux se laminent facilement en tôles, se martèlent en feuilles très minces et s’étirent en fils extrêmement fins.
Ils se prêtent particulièrement bien à la déformation à chaud.

- Usinabilité et traitements de surface : Le cuivre n’a pas en lui-même une grande aptitude à être usiné.
En revanche, certains de ses alliages, et tout particulièrement le laiton ont d’excellentes capacités d’usinabilité et notamment aux grandes vitesses.
Le cuivre et ses alliages se prêtent très bien à la plupart des traitements de surface.

- Soudabilité : Le cuivre et ses alliages se soudent bien, qu’il s’agisse de soudage autogène, de soudure électrique, de brasage ou de soudage à l’étain.

- Amagnétisme : Le cuivre est amagnétique. Cette propriété lui vaut de nombreuses applications, en tout premier lieu dans l’horlogerie, mais aussi dans la construction électrique et électronique, et dans l’armement (dragueurs de mines).

- Esthétique : C’est, avec l’or, le seul métal nettement coloré (l’or de bijouterie contient d’ailleurs jusqu’à 15 % de cuivre).
La couleur naturelle du cuivre est rose saumon, mais il apparaît souvent rouge par suite de son oxydation superficielle ; cette couleur est recherchée en décoration de même que la couleur jaune du laiton, qui se révèle plus ou moins soutenue suivant le pourcentage de zinc contenu.
Soumis aux intempéries lorsqu’il est utilisé en toiture, le cuivre prend dans un premier temps une couleur brun foncé, puis une patine vert clair très adhérente, qui le protège de toute oxydation ultérieure.

- Propriétés biologiques : Le cuivre est nécessaire à la vie. Les organismes vivants en contiennent 1 à 10mg par Kg. Cela permet d’assurer la formation de l’hémoglobine du sang. Le cuivre détruit les micro-organismes et les bactéries et assainit les canalisations.

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