Qu’est-ce que le cuivre au béryllium ?
Le cuivre au béryllium (BeCu) est un alliage à base de cuivre contenant de 0,5 à 3,0 % de béryllium.
Il combine la conductivité électrique et thermique élevée du cuivre avec une solidité et une durabilité comparables à celles des aciers spéciaux, ainsi qu’une résistance à la chaleur et à la corrosion.
Les aciers spéciaux sont des alliages de fer qui présentent des propriétés particulières par rapport aux alliages de fer ordinaires. Ils sont synthétisés en ajoutant du nickel, du chrome et d’autres éléments. Le cuivre au béryllium est donc considéré comme ayant le meilleur équilibre de propriétés de tous les alliages de cuivre. En raison de ses excellentes propriétés, le cuivre au béryllium est utilisé comme un composant très fiable dans une variété d’industries.
Utilisations du cuivre au béryllium
Les quatre principales utilisations du cuivre au béryllium sont les suivantes :
1. Matériau pour ressorts conducteurs
Les ressorts conducteurs sont des matériaux qui peuvent conduire l’électricité et qui peuvent être enroulés et utilisés comme ressorts. Le cuivre au béryllium sous forme de plaques ou de fils est hautement conducteur, solide et durable. Ces propriétés sont utilisées comme matériau de ressort conducteur pour les composants électroniques dans les automobiles, les équipements industriels, les téléphones portables et les appareils ménagers.
2. Pièces coulissantes
Les pièces coulissantes sont des matériaux utilisés dans les pièces qui entrent en contact les unes avec les autres. Outre sa grande résistance et sa durabilité, le cuivre au béryllium présente une excellente résistance à l’usure et au grippage par rapport aux matériaux en acier. Il est donc utilisé dans les pièces coulissantes telles que les trains d’atterrissage des avions.
3. Composants d’électrodes pour le soudage par résistance
Le soudage par résistance est une méthode de soudage qui utilise la chaleur de résistance générée lorsque l’électricité est appliquée au métal à souder. Les matériaux d’électrodes pour le soudage par résistance sont des matériaux utilisés pour les électrodes conductrices d’électricité utilisées dans le soudage par résistance.
Outre une conductivité électrique élevée, les matériaux des électrodes de soudage par résistance doivent également être durables en raison de la pression appliquée. Le cuivre au béryllium est utilisé dans l’industrie automobile et d’autres industries comme matériau d’électrode de soudage par résistance en raison de sa haute conductivité, de sa résistance élevée et de sa grande durabilité.
4. Outils de sécurité
Le cuivre au béryllium présente une résistance élevée comparable à celle des aciers spéciaux, tout en étant non inflammable, non magnétique et résistant à la corrosion. Il est donc utilisé dans les pinces et les clés comme outils de sécurité pour prévenir les explosions sur le lieu de travail.
Mécanisme de renforcement du cuivre au béryllium
Le métal contient un grand nombre de défauts d’arrangement atomique appelés dislocations. Lorsque ces dislocations se déplacent dans le cristal, celui-ci se déforme. Par conséquent, pour augmenter la résistance d’un matériau, la migration des dislocations doit être contrôlée afin qu’elles se déplacent le moins possible.
En règle générale, les alliages tels que le fer, le titane et l’aluminium sont traités thermiquement pour augmenter leur résistance. Pour ce faire, l’on utilise les méthodes de renforcement par solution solide et de renforcement par précipitation, les méthodes les plus courantes de renforcement des métaux.
1. Renforcement par solution solide
Le renforcement par solution solide est une méthode de renforcement d’un matériau qui consiste à dissoudre des éléments d’alliage additifs dans les éléments métalliques de la phase de base et à disperser les éléments additifs de manière uniforme dans la phase de base. Lorsque des éléments de tailles différentes sont mélangés, une déformation se produit autour du mélange. En conséquence, la migration des dislocations est inhibée et le métal est renforcé. Dans le cas du cuivre au béryllium, le métal de base est le cuivre et l’élément additif est le béryllium.
2. Renforcement par précipitation
Le renforcement par précipitation est une méthode de renforcement des métaux qui consiste à précipiter des cristaux fins et durs au niveau nanométrique dans les cristaux, ce qui inhibe le mouvement des dislocations. Pour précipiter les cristaux fins, l’on utilise un traitement thermique appelé vieillissement. Les cristaux fins précipitent au fur et à mesure que la durée du traitement thermique de vieillissement augmente. Cependant, il faut faire attention car si le temps de vieillissement est trop long, les cristaux fins deviennent grossiers et, inversement, les cristaux métalliques se ramollissent.
Le cuivre béryllium est également traité thermiquement à des températures et des durées appropriées pour obtenir une résistance et des propriétés comparables à celles des aciers spéciaux.
Autres informations sur le cuivre au béryllium
Réglementation et manipulation du cuivre au béryllium
Comme le cuivre au béryllium contient du béryllium, lon s’inquiète parfois des restrictions à son utilisation en termes d’environnement et de santé. Toutefois, il n’existe actuellement aucune loi ou réglementation restreignant l’utilisation du cuivre au béryllium, et la directive européenne RoHS, la directive VHU et le règlement REACH ne sont pas applicables. Cependant, le béryllium étant lui-même hautement toxique, au Japon, le système PRTR oblige les entreprises à déclarer au gouvernement les volumes d’émission et de transfert, en fonction de la taille de l’entreprise et de la quantité manipulée.
En termes de santé au travail, le cuivre au béryllium est exempté de l’Ordonnance sur la Prévention des Dangers dus à des Substances Chimiques Spécifiées parce que sa teneur en béryllium est inférieure à 3%. Il n’a donc pas d’effets sur la santé dans le cadre d’une utilisation normale. Toutefois, des mesures de protection telles que la ventilation locale et le port de masques anti-poussière sont recommandées pour le soudage, le meulage à sec, le polissage et d’autres processus qui génèrent des fumées et des poussières fines.