1.  Introduction

Du fait de ses caractéristiques en termes de fiabilité, de durabilité, de sécurité et de malléabilité le cuivre est utilisé intensivement dans de nombreux secteurs extrêmement variés tels que le bâtiment, l'art,... Nous allons dans ce travail expliquer les principales propriétés de ce métal et quelques unes de ses utilisations dans la construction.

2.  Propriétés du cuivre

2.1  Fiche signalétique

  • Symbole : Cu
  • Poids atomique : 63,54
  • Densité : 8,92 kg/dm3
  • Numéro atomique : 29
  • Rayon atomique (Van der Waals) 0,128 nm
  • Réseaux cristallin : CFC
  • Température de fusion : 1084°C
  • Température ébullition : 2305 à Patm.
  • Résistivité : 1,7347 microohm par cm3 à 20°C
  • Coefficient de dilatation : 1,7 mm/m pour 100 degrés
  • Coefficient de Poisson 0,34 à 20°C
  • Solubilité dans l’eau à 30°C après 29 jours : 180.10-6 g/l
  • Présence moyenne dans l'ensemble de l'écorce terrestre : 55 g à la tonne.
  • Amagnétique.

2.2  Résistance à la corrosion

Le cuivre et ses alliages sont plus nobles que la plupart des autres métaux face à la corrosion et principalement à l’oxydation. En effet ses oxydes, Cu 2O et CuO permettent la formation d’une couche isolante qui ralenti le processus d’oxydation et le protège d’attaque ultérieure. De plus le cuivre est placé en haut de l’échelle galvanique des métaux, ce qui traduit que le risque de corrosion de ce métal face à un autre métal (en présence d’un électrolyte) est faible. Ce sera le cas pour tous les métaux situés en dessous du cuivre dans l’échelle galvanique.

Echelle galvanique

Il existe de nombreux alliages de cuivre plus résistants encore face aux attaques du milieu extérieur. Il suffit d’ajouter certains éléments résistants à la corrosion (nickel, étain) ou d’éléments qui améliorent la formation du film protecteur (aluminium). Mais tout ceux-ci sont bien plus adéquats dans des milieux agressifs (comme l’eau de mer par exemple). L’utilisation du cuivre est amplement satisfaisante pour les eaux ordinaires peu agressives telles qu’il en est pour les tuyauteries de distribution d’eau sanitaire froide ou chaude, ainsi que dans bons nombres d’appareils domestiques ou industriels. Ce métal est donc un matériau durable.

Statue de la liberté
Evier en cuivre

2.3  Aptitude à la constitution d'alliages

Beaucoup d’éléments sont solubles dans le cuivre, on a donc un large choix en ce qui concerne les alliages de celui-ci. Une grande majorité d’entre eux ont des applications d'un intérêt considérable particulièrement le laiton (Cuivre & zinc). Certaines propriétés physiques sont quasiment identiques pour les alliages cuivreux et pour le cuivre pure, dont la masse volumique, chaleurs massiques, coefficient de chaleur linéaire et le module d’élasticité en font partie.

Quelques exemples :

  • Bronze (cuivre & étain)

Un des premiers alliages utilisés par l’homme.

  • Laiton (alliage de cuivre, zinc)

Dont il en existe de nombreux dérivé à propriétés variable.

  • Laiton à l’aluminium CuZn22Al2As

Excellent comportement en eau de mer.

  • Cupro-nickel 90/10 (CuNi10Fe1,5Mn1)

Grande souplesse d’emploi vis‐à‐vis des conditions de service et du milieu.

  • Cupro-nickel 70/30 (CuNi30Fe0,7Mn0,7)

Cet alliage permet de plus hautes vitesses de circulation même en eau polluée.

  • Alliages à base de cuivre et d’aluminium

Usages industriels avec une très grande résistance mécanique et à la corrosion.

  • Cuivre raffiné désoxydé aux phosphore

Particulièrement soudable.

Evier en cuivre

2.4  Conductibilité thermique

Le cuivre est le meilleur conducteur de chaleur usuel. La conductivité thermique est du principalement à 2 choses :

  • Le mouvement des particules porteuses de charges
  • Et l’oscillation des atomes autour de leur position d’équilibre.

Nous savons que dans les métaux le mouvement des électrons est facilité, dans le cas du cuivre cette qualité est proéminente. On peut donc dire que la conductivité thermique est liée à la conductivité électrique, qui sera expliqué plus en détail. On utilise cette propriété principalement pour chauffer ou refroidir rapidement un liquide ou un gaz, donc il est fortement utilisé dans le chauffage.

Evier en cuivre

2.5  Soudabilité

Généralement les matériaux composé de cuivre sont facile a soudé, d’autant plus facile que leur teneur en oxygène est faible (moins sensibles aux atmosphères réductrices). Que ce soit de soudure électrique (bon conducteur électrique), du brasage (bon conducteur thermique) ou de soudage à l'étain le cuivre réagit bien.

Evier en cuivre

2.6  Malléabilité et plasticité

Le cuivre est un métal fortement ductile (élongation à la rupture élevée). Ce qui facilite fortement la mise en œuvre dans tout ce qui est câblages et tuyauteries.

2.7  Points Faibles

Difficilement usinable à l'état pur, il a tendance à ternir et il est possibilité de développer de petites irritations à son contact.

3.  Bibliographie