Bronze étain et bronze phosphoreux
Ces alliages de cuivre et d’étain ont été les premiers alliages métalliques à être développés par l’humanité, il y a environ quatre mille ans, et ont été utilisés pour les pièces de monnaie, les armes, les outils, les bijoux et les ornements. Ils ont révolutionné le mode de vie de l’homme, ce qui a conduit les archéologues à nommer cette période l’âge du bronze.
À l’époque moderne, des bronzes corroyés ont été développés avec 4-8% d’étain qui sont plus durs, plus forts et plus rigides que les laitons corroyés et, sous forme de bandes et de fils, sont produits avec une combinaison de haute limite d’élasticité et de bonne résistance à la corrosion. L’ajout de petites quantités (0,01-0,45%) de phosphore augmente la dureté, la résistance à la fatigue et la résistance à l’usure, ce qui conduit à leur utilisation dans des applications telles que les ressorts, les soufflets, les tubes flexibles, les attaches, les fixations de maçonnerie, les arbres, les broches de vannes, les engrenages et les roulements.
Les éléments d’alliage avec le cuivre, dans ce cas l’étain et le phosphore, peuvent entraîner une conductivité électrique inférieure à celle du cuivre pur. Le bronze phosphoreux le plus utilisé à des fins électriques contient 0,2% de phosphore et 5% d’étain et a une conductivité électrique de 15% IACS (le cuivre est 100% IACS). Cependant, la combinaison d’une limite d’élasticité élevée, qui donne une bonne force de contact, et d’une bonne résistance à la corrosion font de ce bronze un matériau idéal pour une large gamme de petits connecteurs électriques, d’interrupteurs, de ressorts conducteurs de courant et de barres de rotor. Ces propriétés sont conservées à des températures de fonctionnement élevées.
Les bronzes phosphorés au plomb corroyés (3-4% de plomb) combinent les propriétés ci-dessus avec une usinabilité exceptionnelle et une autolubrification importante, un auto-positionnement et un alignement dans les applications de roulement et une excellente résistance au grippage. Les applications comprennent les rondelles de butée, les coussinets de palier, les cames, les disques d’embrayage, les fixations usinées complexes et autres pièces tournées, les pièces d’horlogerie et d’instrumentation, les engrenages, les pignons, les broches de pompes et de soupapes et les composants gravés.
Les bronzes phosphorés à teneur plus élevée en étain sont disponibles dans toutes les formes coulées courantes. Ils contiennent jusqu’à 13% d’étain et 2,5% de plomb (pour l’usinabilité) et de nickel (pour la résistance et la dureté) et sont largement utilisés pour les roulements et les engrenages.
Métal de cloche
Un bronze phosphoreux avec 20 à 24% d’étain est utilisé depuis des siècles pour le moulage en sable de cloches de tous types telles que les cloches d’église, les cloches à main et les cloches de navires. Les cloches sont soigneusement usinées et polies pour donner les notes exactes requises. Dans l’atmosphère, les cloches se patinent lentement, ce qui protège la surface de toute corrosion supplémentaire, entraînant une très longue durée de vie.
Aluminium Bronze
Ce sont des alliages de cuivre avec 5-12% d’aluminium, certains ayant des ajouts de fer, de nickel, de manganèse et de silicium, disponibles sous forme moulée et corroyée. Ils sont plus solides que les laitons ou les bronzes d’étain et présentent une meilleure résistance à la corrosion grâce à un film d’alumine (Al2O3) dur, adhérent et protecteur. Ils ont une belle couleur dorée, qui ne ternit que très peu avec le temps. Les bronzes d’aluminium sont principalement utilisés dans les applications d’eau de mer, telles que :
- Attaches
- Pompes et composants de vannes
- Raccords de tuyauterie
- Échangeurs de chaleur
- Roulements
- Propulseurs.
Pour les applications marines, ils répondent aux spécifications exigeantes Def Stan (Defence Standard) (anciennement Naval Engineering Standard – NES), et sont largement utilisés pour les applications MOD.
La durabilité et la couleur dorée font du bronze d’aluminium une proposition attrayante pour les architectes, par exemple sous forme de balustrades verticales moulées pour le Sackler Crossing de Kew Gardens, à Londres. L’alliage utilisé pour ce projet était CuAl8Fe3 ; les balustrades ont été polies à la finition requise et cirées in situ.
Bronze d’aluminium de nickel
Parmi les alliages de bronze d’aluminium, le groupe de bronze d’aluminium de nickel est le plus largement utilisé. Ces alliages présentent une résistance élevée, à la corrosion, à l’usure et au grippage et ont été adaptés au fil du temps pour optimiser les performances. Ils peuvent fournir une combinaison de propriétés offrant une alternative économique à d’autres types de systèmes d’alliage, et leurs applications comprennent les roulements de trains d’atterrissage dans les avions commerciaux.
La publication de l’ADC Guide to Nickel Aluminium Bronze for Engineers offre des conseils pratiques aux ingénieurs souhaitant spécifier, concevoir ou produire des composants en nickel aluminium bronze pour la marine, l’aérospatiale et d’autres secteurs.
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Bronze au silicium
C’est un alliage de cuivre avec 3% de silicium et 1% de manganèse. Il présente une bonne combinaison de résistance, de ductilité, de résistance à la corrosion et de soudabilité. Il est utilisé dans des applications architecturales telles que :
- Les ferrures de portes
- Les rails
- Les portes d’église
- Les cadres de fenêtres
- Les charnières
- Les attaches murales
- Le matériel de fixation pour les applications maritimes.
L’alliage est un favori des sculpteurs et des métallurgistes en raison de sa maniabilité, de sa longévité et de sa couleur bronze doré attrayante.
Le bronze de silicium est également largement utilisé pour la quincaillerie marine et les fixations telles que les boulons, les colliers, les vis, les écrous, les rivets et les boulons en U.
Bronze de manganèse et bronze architectural
De par leur composition, ces alliages sont des bronzes mais ont pris le nom de « bronze » en raison de leurs couleurs. Le bronze au manganèse CuZn40Mn1Pb1 (CW720R) est un laiton utilisé pour des applications architecturales où le manganèse conduit à la formation d’une couleur brun chocolat attrayante.
Le terme « bronze architectural » est parfois appliqué à un laiton d’aluminium au plomb CuZn41Pb1Al (CW620N) qui, en raison de l’aluminium, développe un lustre doré attrayant. Comme tous les laitons, cet alliage allie la longévité à un attrait esthétique qui s’améliore avec le temps et donne un sentiment de luxe et de prestige à tout bâtiment, à l’intérieur comme à l’extérieur. Il est disponible sous forme de profilés et de barres rectangulaires et est utilisé pour les cadres de fenêtres, les bardages, les portes et les murs-rideaux. Il est généralement fini par une cire pour maintenir son aspect.
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