CUIVRE ET SES ALLIAGES EN BTP

PLAN: Cuivre et alliage: Cuivre et propriétés: Ou et comment on produit le cuivre? Caractéristiques mécaniques Propriétés du cuivre Alliages de cuivre: Usage des alliages en BTP: Recyclage:

Cuivre et alliage: Comment on le produit??? CUIVRE: Le cuivre métal rouge, présent dans la nature sous forme minérale( de sels contenant 30 à 90 % de cuivre). Comment on le produit???

Cuivre et alliage: LA PRODUCTION DU CUIVRE Long processus de transformation avant d’arriver au consommateur final. LA PRODUCTION DU CUIVRE (de son extraction à la production de la cathode), SA TRANSFORMATION en produits semi-finis qui peuvent être soit utilisés directement (ex. tubes pour le bâtiment) soit usinés par les industries utilisatrices et incorporés dans de nombreux produits finis où le cuivre n’intervient que de façon très ponctuelle (processus consommant de l’éléctricité)

Cuivre et alliage: Extraction(des mines) OU ET QUI LE PRODUIT??? La mine à ciel ouvert de Chuquicamata au Chili, la plus grande mine de cuivre à ciel ouvert au monde Chaque jour 630 000 tonnes de roche sont extraites. L'industrie du cuivre représente 40 % des exportations du pays Les principaux producteurs sont le Chili avec 37,3 % (à cause du faible cout d’éléctricité), les États-Unis 8 %, dont les 2/3 en Arizona, le Pérou 7,1 % et l'Indonésie 5,7 %. Premier consommateur est la Chine, qui absorbe 22 % de la production mondiale (3 Mt).

Propriétés mécanique de matériaux métalliques à température ambiante: Masse volumique (t m-3) E (Gpa) Re (limite d’élasticité) Rm (MPa) %A Kc (tenacitéMPa m-1/2) Conductibilité thermique(W/m.K) Coef de dilatationlinéaire(10-6/K) Cuivre 2,7 125 60 400 100 -350 370 17 Alliage de cu 7,5-9 120-150 60-900 250-1000 1-55 10-100 30-160 16-20 Aluminium 70-80 40-620 200-700 5-50 25-350 220-230 24 Acier au carbone(nn traité) 7,8 200 220 15-30 150 47 10-15 PVC 1,3-1,6 2,4-3 40-50 40-60 12-80 2-8 0,12-0, 30 50-250 Propriétés mécanique de matériaux métalliques à température ambiante:

Cuivre et alliage: Caractéristiques mécaniques et physiques: Le coef de dilatation du cuivre est très faible 1,7 mm/m pour 100 degrés Forte résistance (en haute température tel que point de fusion 1083°C)et en haute pression

Cuivre et alliage: Caractéristiques mécaniques et physiques: Durabilité: Lorsqu’on décide de rénover ou de construire c’est à long terme Dans le bâtiment on doit utiliser des matériaux qui traverse le temps sans limite malheureusement il y en a peu (pierre, brique, et cuivre). En effet, grâce à la platine qu’il produit, le cuivre s’auto-protège. Cette patine se stabilise et forme une couche de protection qui n’évolue plus.

Cuivre et alliage: Propriétés du cuivre: meilleur conducteur de l'électricité après l'argent: A une conductivité électrique très élevée industrie électrique, Conductibilité thermique Résistance à la corrosion : le cuivre et ses alliages ne sont pas attaqués par l'eau ni par un grand nombre de produits chimiques ,tel qu’ au contacte de l’eau il y a formation à la surface du cuivre d’une patine vert clair, qui le protège de toute oxydation ultérieure.

Cuivre et alliage: Propriétés du cuivre: Malléabilité et plasticité: c’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 Esthétique (car apparait sous plusieurs couleur) -couleur naturelle :rose saumon -Oxydation rouge, vert Couleurs de décoration Mais Difficilement usinable à l'état purAlliage

Cuivre et alliage: Alliages de cuivre: Afin d’améliorer la résistance mécanique du cuivre et son aptitude à l’usinage on utilise des alliages de cuivre. Ceux là seront plus durs, plus solides et plus résistants à la corrosion que le cuivre pur.(les plus utilisés bronzes et laitons)

Alliages de cuivre: 1 – Laiton: alliage cuivre - zinc de 5 à 45 % Zn Au fur et à mesure que la teneur en zinc augmente, --une aptitude à l'usinage supérieure --la température de fusion -- une diminution de la densité, de la conductibilité thermique et électrique, -- une augmentation du coefficient de dilatation, de la résistance mécanique et de la dureté; --couleur passant graduellement du rouge au jaune nombreuse application esthétiques

Alliages de cuivre: 2 – Bronzes: alliage cuivre -étain de 3 à 20% Sn --excellente aptitude au moulageutilisés comme alliages de fonderie --excellente résistance à la corrosion et un bon coefficient de frottement, leur assurant une grande résistance à l'usure et des caractéristiques mécaniques élevées. -- bonne conductibilité électrique, les désignent naturellement pour la fabrication de tous les ressorts, bagues, rondelles et contacts pour les industries mécaniques, électriques ou électroniques. NB: Aux teneurs plus élevées, les bronzes deviennent fragiles  fabrication des cloches par exemple

Usage des alliages en BTP: Une vaste gamme d’utilisations Presque tous les secteurs industriels font appel aux produits semi-finis en cuivre et nous les utilisons quotidiennement sans le savoir.

Usage des alliages en BTP: Électricité: Le meilleur conducteur de l'électricité après l'argent .A titre d'exemple 95 % des fils conducteurs d'un Airbus sont en cuivre Aluminium :Bonne conductivité, métal léger, moyennement malléable L’aluminum est souvent utilisé dans le transport d'électricité de grande puissance lorsque la section du câble et sa longueur élimine le cuivre, à cause de sa masse spécifique plus élevée . utilisé à la place du cuivre dès que la contrainte poids devient importante : aéronautique, conquête spatiale, etc. Sa relative facilité de casse lors de torsions et de manipulations le rend indésirable en milieu domestique. ACIER Moyenne conductivité, grande résistance à l'étirement, lourd et peu malléable L'acier est utilisé, en général, comme support des câbles en aluminium ou en cuivre dans les câbles décrivant de grandes portées, afin d'assurer une résistance à la traction que l’aluminium ou le cuivre seraient incapables de supporter sans allongement excessif et rupture.

Usage des alliages en BTP: Plomberie: (tubes et raccords) En France une étude a été faite pour remplacer les anciennes canalisation de plomb(qui date de 1950),et pour répondre à la nouvelle prescription sur l’eau potable qui incite une teneur en plomb de 10 µg/l . SOLUTION le remplacement intégral De nombreux critères doivent être examinés avant de choisir le matériau de remplacement des canalisations en plomb. La solution optimale résultera du choix du meilleur compromis.

Bilan comparatif des matériaux de .substitution Le cuivre est alors retenu .C’est le matériau le plus utilisé en distribution sanitaire dans toutes les applications du batîment.

Usage des alliages en BTP: Couvertures: Les arguments en faveur : L'esthétique du cuivre La faible dilatation du cuivre Le coefficient de dilatation du cuivre, 1,68mm/m pour 100°C, est l'un des plus faibles parmi les métaux couramment utilisés en couverture. Cette qualité, alliée à une charge de rupture importante, lui confère une très bonne tenue aux variations de température, Entretien inexistant Les couvertures en cuivre n'ont pas besoin d'être peintes ou vernies et ne nécessitent aucun entretien spécifique La résistance à la corrosion du cuivre et sa solidité lui confèrent une longévité considérable Economie et La facilité de pose

Pourquoi utiliser le cuivre dans le BTP??? Coût: Que ca soit Construire ou rénoveril faut apprécier le cout d’un bâtiment dans le temps. Ainsi: ce graphe nous montre que les autres matériaux sont moins chers à l’achat mais en raison de leur moins bonne qualité ils entrainent des prix de réparation du à leur amortissement ou même de remplacement( car leur duré de vie et beaucoup plus courte que celle du cuivre) Caractéristique de s’entretenir seul

Usage des alliages en BTP: Architecture intérieure: Pour cette application les métaux cuivreux possède 4 qualité essentielles: l’aspect,la résistance à la corrosion, l’aptitude à la déformation et l’aptitude au traitement de surface.

Recyclage Le cuivre est une matière première entièrement recyclable et donc une RESSOURCE RENOUVELABLE pour notre futur Lorsque les produits cuivreux arrivent en fin de vie, le métal contenu n’a rien perdu de ses caractéristiques chimiques et physiques et peut donc être totalement recyclé. On estime en effet que 80% environ du cuivre extrait depuis l’aube de l’humanité est encore utilisé de nos jours, après avoir été fondu et travaillé plusieurs fois. La production mondiale de cuivre secondaire à partir du recyclage s'est élevée à 2 Mt en 2005, soit 13 % de la production totale de ce métal.