cupronickel

Qu’est-ce que le cupronickel ?

Le cupronickel est un alliage à base de cuivre contenant du nickel et d’autres métaux.

Le cupronickel est utilisé dans une grande variété de situation en raison de ses excellentes propriétés telles que la résistance à la corrosion, l’ouvrabilité, la résistance, la dureté, la coulabilité et la belle coloration.

En raison de sa bonne conductivité électrique et de sa résistance à la corrosion, il est utilisé pour le câblage électrique. Il est également utilisé pour les instruments de musique en raison de sa bonne coulabilité, notamment pour les cuivres. Sa belle couleur et sa grande résistance à la corrosion le rendent également adapté à la fabrication de pièces de monnaie et de médailles.

Utilisations du cupronickel

1. Composants électriques et électroniques

Câblage, connecteurs, circuits imprimés, résistances électriques, bobines et transformateurs en sont des exemples.

2. Circuits électriques

Les antennes RFID sont des antennes utilisées dans la technologie RFID (anglais : Radio Frequency Identification) pour transmettre et recevoir des informations à des fréquences radio.

3. Automobile

Radiateurs, composants d’embrayage (par exemple, disques d’embrayage), bornes de batterie, etc. Un disque d’embrayage fait partie du mécanisme d’embrayage qui relie le moteur et la transmission (le mécanisme utilisé pour transférer la puissance du moteur aux roues) dans les véhicules tels que les voitures et les motos, et est utilisé pour transférer la puissance du moteur.

4. Construction

Il s’agit notamment des toits, des murs extérieurs, des poignées de porte et des clôtures métalliques.

5. Échangeurs de chaleur

Il s’agit notamment des turbines à vapeur, des climatiseurs et des congélateurs.

6. Équipements médicaux

Instruments chirurgicaux, articulations artificielles, outils dentaires, etc.

7. Pièces métalliques

Vis, rondelles, ressorts, engrenages, arbres, etc.

8. Décoration

Horloges, luminaires, ornements métalliques, etc.

9. Équipements sportifs

Clubs de golf, raquettes de tennis, cadres de moto, etc.

Types de cupronickel

Deux types de cuponickel sont spécifiés dans la norme japonaise JIS H 3320 : C7060 et C7150. La composition chimique est indiquée dans le tableau ci-dessous (unité : %).

Alliage No.	Cu	Pb	Fe	Zn	Mn	Ni	Autres
C7060	–	0,05 ou moins	1,0 à 1,8	0,50 ou moins	0,20 à 1,0	9,0 à 11,0	Cu+Ni+Fe+Mn supérieur à 99,5
C7150	–	0,05 ou moins	0,40 à 1,0	0,50 ou moins	0,20 à 1,0	29,0 à 33,0	Cu+Ni+Fe+Mn supérieur à 99,5

Propriétés du cupronickel 

1. Couleur

Le cupronickel est un alliage de cuivre et de zinc. Le cuivre et le zinc étant tous deux des métaux, le cupronickel est un matériau à l’éclat métallique. Le cuivre a une couleur rougeâtre à l’état pur mais la couleur peut être blanchie par l’ajout de zinc. Cela donne au cupronickel blanc sa belle couleur blanche. La surface est résistante à l’oxydation, de sorte que l’éclat peut être maintenu pendant une longue période.

2. Facilité de mise en œuvre

En tant qu’alliage de cuivre et de zinc, le cupronickel est un matériau souple et facile à travailler. La structure homogène du cupronickel répartit uniformément les contraintes générées lors de l’usinage et améliore l’ouvrabilité.

Il possède un point de fusion relativement bas et peut être facilement chauffé et remodelé. Cela permet d’utiliser une variété de méthodes d’usinage, y compris le moulage, le forgeage, l’usinage et le découpage.

3. Résistance à la corrosion

Le cupronickel présente une excellente résistance à la corrosion. Cela s’explique par les facteurs suivants. D’une part, lorsque le zinc est oxydé, il forme un film d’oxyde qui renforce l’action protectrice du cuivre contre la corrosion. D’autre part, le zinc agit comme une cathode dans l’alliage de cuivre blanc, entravant la réaction d’oxydation et assurant une protection électrochimique. Enfin, le cuivre blanc présente une excellente résistance à la corrosion en raison de sa grande stabilité dans l’eau et de sa résistance à la corrosion dans l’eau de mer et dans l’eau douce.

4. Conductivité thermique

Le cupronickel est un métal qui présente généralement une conductivité thermique élevée, ce qui signifie que la chaleur est transférée efficacement. Le cupronickel contient également du zinc, qui est un meilleur conducteur thermique que le cuivre. De la sorte, la conductivité thermique globale est plus élevée lorsque le cupronickel contient du zinc. La structure cristalline du cupronickel se caractérise par un arrangement aléatoire de particules sphériques densément disposées, ce qui en fait un bon conducteur de chaleur. La combinaison de ces facteurs confère au cupronickel une excellente conductivité thermique.

5. Conductivité électrique

En tant que métal, le cupronickel présente généralement une conductivité électrique élevée, ce qui lui permet de transférer efficacement l’électricité. Le zinc dans le cuivre blanc a une conductivité électrique plus élevée que le cuivre. Cela contribue à augmenter la conductivité électrique globale. La structure cristalline densément emballée du cuivre blanc permet aux électrons de se déplacer librement, ce qui entraîne une conductivité électrique plus élevée.

6. Solidité, résistance à l’usure

Alliage de cuivre et de zinc, le cupronickel présente un bon équilibre entre la dureté et la flexibilité, ainsi qu’une grande solidité et une excellente résistance à l’usure. Il présente également une structure uniforme, avec de fines particules de cristal disposées de manière aléatoire. Cela permet de répartir uniformément les contraintes et d’améliorer la résistance, tout en récupérant les particules de cristal fin des matériaux d’usure.

Plus précisément, lorsque les matériaux d’usure causés par la friction adhèrent à la surface du cupronickel, les particules cristallines encapsulent le matériau d’usure et empêchent sa progression. Les fines particules cristallines ramassent le matériau d’usure, augmentant ainsi la résistance à l’usure du cuivre blanc. Le cupronickel a une surface lisse et génère moins de chaleur due à la friction, ce qui augmente sa résistance à l’usure.

Autres informations sur le cupronickel

Magnétisme du cupronickel

Le cuivre est faiblement paramagnétique à des températures et pressions normales. Le zinc est également faiblement paramagnétique à des températures et pressions normales mais le cupronickel, un alliage des deux, est un matériau non magnétique.

Ce phénomène est étroitement lié à la conductivité élevée du cupronickel. Lorsqu’un métal est exposé à des ondes électromagnétiques, il en résulte un champ magnétique qui peut générer un courant électrique à l’intérieur du métal (interférence électromagnétique). Cela peut poser problème dans les circuits à haute fréquence, par exemple. Toutefois, le cupronickel ne génère pas de champ magnétique et ne provoque pas d’interférences électromagnétiques. Il est ainsi approprié pour les composants de circuits électriques tels que les circuits à haute fréquence.