Bronze ou cuivre, quelle est la différence ?

Pendant des milliers d'années, le bronze et le cuivre ont été des métaux utiles, avant même l'apparition de l'aluminium et de l'acier. Aujourd'hui encore, ces deux métaux sont largement utilisés dans l'industrie manufacturière moderne. Ces deux métaux sont appelés "métaux rouges" dans l'industrie et, du fait de leur existence ancienne, ils ont servi de point de départ à d'autres métaux sous la forme d'alliages. Toutefois, le bronze est un alliage de cuivre et il peut être difficile de le différencier du cuivre. C'est pourquoi cet article explore le cuivre et le bronze afin d'établir des comparaisons permettant de les différencier. Cet article présente en détail les propriétés physiques, chimiques et mécaniques du cuivre et du bronze.

Tout d'abord, voyons ce qu'est le bronze et le cuivre.

Comme nous l'avons dit précédemment, cet article vise à établir des comparaisons entre le bronze et le cuivre à l'aide de leurs diverses propriétés. Mais avant de différencier le bronze du cuivre, voyons ce que sont le bronze et le cuivre.

Qu'est-ce que le bronze ?

Pour les profanes, le bronze est simplement le résultat de l'ajout d'étain au cuivre, bien qu'il ne contienne pas que de l'étain. Le bronze a été découvert vers 3500 av. J.-C., avant que la méthode chimique exacte ne soit mise au point. Aujourd'hui, le bronze est un alliage de cuivre qui a été défini sur la base des éléments d'alliage et des propriétés d'utilisation.

Le bronze, en tant qu'alliage de cuivre, est composé d'éléments d'alliage autres que le cuivre et l'étain, notamment le manganèse, le plomb, le zinc, le nickel, l'antimoine, le silicium, etc. Cette composition élémentaire du bronze est à l'origine de son amélioration et, par conséquent, les concepteurs de l'industrie ont désormais le choix entre une grande variété de qualités de bronze. Par conséquent, un bronze typique est fragile et apparaît brun rougeâtre/doré avec une faible friction lorsqu'il est en contact avec d'autres métaux.

Qu'est-ce que le cuivre ?

Le cuivre est un métal natif que l'on trouve parfois à l'état libre dans la nature. Des artefacts de ce métal natif ont été découverts pour la première fois dans des régions primitives telles que les Indiens du nord-ouest du Pacifique, dont l'antiquité remonte à environ 5 000 ans avant J.-C. Le cuivre était alors utilisé pour fabriquer des armes, des outils et des applications décoratives. J.-C. À cette époque, le cuivre était utilisé pour la fabrication d'armes et d'outils, ainsi que pour des applications décoratives.

Aujourd'hui, le cuivre a une grande variété d'applications parce qu'il est doux, ductile et malléable, avec une conductivité électrique et thermique très élevée. Il est utilisé dans la construction de bâtiments, comme conducteur de chaleur et d'électricité, et comme constituant pour la production d'autres alliages métalliques. Ces alliages comprennent le bronze, le laiton, le cupronickel et bien d'autres encore. Un morceau de cuivre fraîchement exposé présente une coloration brun-rougeâtre.

Comparons 17 différences entre le bronze et le cuivre

Bronze et cuivre : Composition des éléments

Le bronze et le cuivre peuvent être différenciés en établissant une comparaison à partir de leur composition élémentaire. Le cuivre est un métal de transition non ferreux qui existe à l'état pur. Contrairement au bronze, il s'agit d'un métal naturel qui se prête directement à la transformation. Outre sa présence naturelle, il peut également exister en tant qu'élément d'alliage dans d'autres métaux tels que le bronze.

D'autre part, le bronze, qui est un alliage de cuivre, est constitué de cuivre (Cu) et d'étain (sn) comme composition élémentaire primaire. Outre sa composition primaire, il contient d'autres éléments qui dépendent de sa forme d'alliage :

• Nickel (Ni)
• Plomb (Pb)
• Aluminium
• Phosphore (P)
• Antimoine
• Silicium (Si)
• Cobalt
• Soufre (S)
• Zinc
• Chrome

Bronze et cuivre : Résistance à la corrosion

Pour différencier le bronze et le cuivre, il est possible d'établir des comparaisons en fonction de leur niveau de résistance à la corrosion. Le bronze - un alliage de cuivre - s'oxyde lorsqu'il est exposé à l'air et forme une couche protectrice appelée patine tachetée. Cette réactivité est attribuée à sa teneur en cuivre, ce qui empêche la surface du bronze de se corroder. C'est particulièrement vrai dans un environnement d'eau salée, d'où la raison de son application dans les pièces marines et les accessoires de bateaux. Toutefois, lorsque le bronze est en contact avec des composés chlorés, sa teneur en cuivre se dégrade progressivement au fil du temps. Ce processus est connu sous le nom de "maladie du bronze".

En revanche, le cuivre peut également subir une oxydation pour former une patine tachetée afin d'éviter la corrosion. Comme ces deux métaux ne contiennent pas de fer, on dit qu'ils possèdent une excellente résistance à la corrosion. En conclusion, le bronze est naturellement plus résistant à la corrosion que le cuivre.

Bronze et cuivre : Conductivité électrique

La conductivité électrique d'un métal est la mesure de la quantité de courant générée par la surface cible d'un matériau. Dans l'industrie manufacturière, le cuivre est généralement l'étalon de mesure des matériaux électriques. Cela signifie que la conductivité de ces matériaux est exprimée comme une mesure relative au cuivre. Le cuivre est considéré comme conducteur à 100%, tandis que d'autres indices de conductivité sont exprimés en IACS - International Annealed Copper Standard (norme internationale de cuivre recuit).

En revanche, on dit que le bronze est 15% aussi conducteur que le cuivre. Le bronze est composé principalement de cuivre, mais il a une faible conductivité électrique qui peut être attribuée à la présence d'autres éléments d'alliage.

Bronze et cuivre : Conductivité thermique

La conductivité thermique est une autre mesure permettant de différencier le cuivre et le bronze. C'est la mesure de la manière dont le cuivre et le bronze peuvent être utilisés dans des applications thermiques. La mesure de la conductivité thermique permet de déterminer la quantité d'énergie et la vitesse à laquelle l'énergie peut être transférée. Par comparaison, le bronze est un alliage de cuivre, tandis que le cuivre se présente sous la forme d'un métal.

Les alliages ont une conductivité thermique qui augmente avec la température, tandis que les métaux purs ont une conductivité thermique qui reste la même avec l'augmentation de la température. Le bronze a la conductivité thermique la plus élevée (229 - 1440 BTU-in/hr-ft²-°F) tandis que le cuivre est la moins élevée (223 BTU-in/hr-ft²-°F).

Bronze et cuivre : Point de fusion

Il est très important de tenir compte du point de fusion d'un matériau pour un projet. En effet, au moment de la fusion, un matériau utilisé comme composant d'une machine peut être défaillant. À ce stade, le matériau ne peut plus remplir sa fonction car il est passé de l'état solide à l'état liquide.

En outre, si les matériaux sont considérés pour leur formabilité, le point de fusion de ces matériaux est un élément très important. En effet, plus la température est basse, plus le matériau sera façonnable. Le cuivre a le point de fusion le plus élevé par rapport au bronze. Le cuivre fond à 1084 oC alors que le point de fusion du bronze se situe entre 315 et 1080 °C.

Bronze et cuivre : dureté

La dureté d'un matériau est sa résistance à la déformation plastique locale obtenue par indentation d'une force prédéterminée sur une surface plane. La dureté d'un matériau peut être mesurée à l'aide de l'échelle de dureté Brinell, qui est l'un des tests de dureté les plus courants. Sur cette échelle, le cuivre obtient un score de 35, ce qui est inférieur à celui du bronze, dont le score varie entre 40 et 420. Ce résultat montre que le bronze est beaucoup plus dur que le cuivre. Par conséquent, il est fragile, ce qui le rend plus susceptible de se fracturer que le cuivre.

Si la maniabilité est une exigence pour un projet, le cuivre est un choix parfait. En revanche, si la résistance à l'usure et la solidité sont plus importantes que la maniabilité, le bronze est préférable au cuivre.

Bronze ou cuivre : Poids

La comparaison des poids est également un facteur crucial dans le choix du bronze ou du cuivre pour un projet. Dans une situation où la légèreté est une exigence importante pour la réussite d'un projet, le bronze semble être un choix parfait. Le bronze présente une densité comprise entre 7400 et 8900 kg/mètre cube, ce qui en fait le plus léger des deux. En revanche, le cuivre présente une densité de 8930 kg/mètre cube, ce qui en fait le plus lourd.

Bronze vs Cuivre : Durabilité

La durabilité d'un matériau dépend de sa capacité à être renouvelé, réparé et entretenu. Tout matériau durable doit être capable de s'adapter aux évolutions technologiques, techniques et conceptuelles. Dans cette optique, le bronze est un matériau métallique dur et robuste, qui ne se déforme pas facilement. Il est très résistant à la corrosion en raison de sa capacité à résister à l'eau. En revanche, le cuivre fait preuve d'une grande flexibilité par rapport au bronze. Par conséquent, on peut dire que le bronze est une alternative beaucoup plus solide et durable que le cuivre.

Bronze et cuivre : Usinabilité

L'usinabilité est une note comparative attribuée aux matériaux métalliques pour déterminer comment ils réagissent aux contraintes d'usinage. Ces contraintes d'usinage peuvent inclure l'emboutissage, le tournage, le fraisage, etc. Lorsque l'on compare l'usinabilité du bronze et du cuivre, le cuivre présente une meilleure usinabilité. Cela peut être attribué à la dureté du bronze. Le bronze est dur et étudié, il n'est pas facile à fléchir par rapport au cuivre qui est très flexible.

Par ailleurs, les alliages de cuivre sont plutôt ductiles à l'usinage. En tout état de cause, si l'usinabilité est un objectif dans le choix du bronze ou du cuivre pour un projet, il ne fait aucun doute que le cuivre est un choix parfait.

Bronze et cuivre : Formabilité

La formabilité est la capacité d'un matériau à présenter une déformation plastique sans être endommagé lors de sa mise en forme. À cet égard, le cuivre est réputé avoir une formabilité exceptionnelle qui se manifeste par sa capacité à produire des fils de taille micrométrique avec des recuits de ramollissement minimaux. Cependant, certains bronzes sont formables, notamment le bronze phosphoreux PB1 qui peut être formé à froid à l'aide de techniques de matriçage.

Bronze et cuivre : Soudabilité

Le bronze et le cuivre sont soudables dans leur domaine respectif et peuvent également être assemblés à l'aide d'équipements MIG et de soudage de bronze au silicium. Parmi toutes les qualités de bronze soudables, le bronze sans plomb présente une soudabilité moyenne car il se fissure sous l'effet d'une contrainte. Ce problème peut être évité en utilisant le SMAW.

En revanche, le cuivre sans oxygène et le cuivre désoxydé sont plus faciles à souder. Les méthodes de soudage MIG et TIG sont privilégiées, tandis que les méthodes MMA et oxyacétylénique peuvent être utilisées pour la réparation de composants en cuivre à poils durs.

Bronze et cuivre : Limite d'élasticité

La limite d'élasticité d'un matériau est la contrainte à laquelle une quantité prédéterminée de déformation permanente se produit sur ce matériau. À titre de comparaison, le bronze présente une limite d'élasticité plus élevée que le cuivre. À l'appui de cette affirmation, le bronze présente la limite d'élasticité la plus élevée, à savoir 69,0 - 800 MPa (10000 - 116000 psi), tandis que le cuivre possède une limite d'élasticité de 33,3 MPa (4830 psi).

Bronze et cuivre : Résistance à la traction

Dans l'industrie actuelle, de nombreux fabricants considèrent la résistance du matériau comme l'un des facteurs déterminants pour le choix d'un matériau par rapport à un autre. Ce cas ne fait pas exception à la règle, d'où l'une des raisons de cette comparaison. En comparant les deux matériaux, nous avons découvert que dans une situation où la résistance est requise, le bronze est un choix parfait. La résistance à la traction du bronze varie entre 350 MPa et 635 MPa, tandis que celle du cuivre est de 210 MPa.

Bronze et cuivre : Résistance au cisaillement

La résistance au cisaillement d'un métal est la propriété qui décrit la résistance de ce métal à une charge de cisaillement avant que le composant ne se rompe en cisaillement. La rupture par glissement ou l'action de cisaillement décrite par la résistance au cisaillement se produit normalement parallèlement à la direction de la force agissant sur un plan. En comparaison, le bronze présente la résistance au cisaillement la plus élevée, allant de 35 000 psi à 47 000 psi. En revanche, le cuivre présente la résistance au cisaillement la plus faible (25 000 psi).

Bronze ou cuivre : Couleur

Il peut être difficile de déterminer la couleur du bronze et du cuivre. Les deux métaux sont en quelque sorte brun-rouge, mais on peut les différencier. Le brun-rouge du bronze se caractérise par un or terne tandis que le cuivre fraîchement exposé se caractérise par une couleur rose-orange.

Bronze ou cuivre : Prix

Comme le bronze et le cuivre peuvent exister en différentes qualités, leur prix peut varier. Toutefois, si le prix du bronze et du cuivre peut varier en fonction de la qualité, le cuivre est généralement le plus cher lorsque l'on compare les mêmes matériaux. Le prix réduit du bronze peut être attribué à la teneur réduite en cuivre dans l'alliage de cuivre.

Bronze et cuivre : Applications

Bronze

Le bronze est un alliage de cuivre qui existe sous de nombreuses formes. On le trouve dans un large éventail d'applications. Le bronze est utilisé dans des applications telles que les instruments de musique, les contacts électriques, les hélices de bateaux et les paliers immergés. Certains paliers spécifiques sont fabriqués en bronze en raison de leur excellente résistance au frottement, de leur dureté et de leur résistance à l'usure. Ils sont ainsi utilisés pour les ressorts, les coussinets, les paliers pilotes de transmission automobile, les paliers de petits moteurs électriques et bien d'autres encore.

Le bronze est utilisé pour fabriquer des marteaux, des maillets, des clés et d'autres outils durables, car lorsqu'ils sont frappés contre une surface dure, ils ne produisent pas d'étincelles. Le bronze est largement utilisé pour fabriquer de la laine de bronze pour le travail du bois. Une autre application courante du bronze est la fonte de sculptures en bronze. Celles-ci sont considérées comme la forme la plus élevée de l'art de la sculpture dans la Grèce antique. Le bronze existe en différents alliages et leurs propriétés sont décrites ci-dessous :

863 - Bronze au manganèse

Ce type de bronze est couramment utilisé dans l'industrie pour sa grande solidité et sa résistance à la corrosion. Le bronze au manganèse 863 est une option idéale pour les applications lourdes en raison de sa durabilité et de sa longévité. On le trouve principalement dans des applications telles que les équipements de construction et agricoles. Il est utilisé dans la fabrication des produits suivants :

• Bronze pour les engrenages
• Broches de pont
• Gibs Cams
• Paliers de charge
• Composants des vérins hydrauliques
• Écrous à visser
• Vannes à grande tige

907 Bronze étain

Cet alliage de bronze est très réputé pour sa résistance à la corrosion et ses applications se retrouvent dans l'exposition à l'eau de mer. Le bronze à l'étain 907 est modérément usinable, mais il est très performant dans les applications de résistance à l'usure et à la fatigue. Cette qualité de bronze est utilisée dans la fabrication de

• Bronze pour les engrenages
• Paliers
• Accastillage marin
• Bagues
• Composants de la pompe
• Segments de piston

917 Bronze étain

Le bronze à l'étain 917 est connu pour sa capacité de charge dans un matériau à capacité de charge à mouvement lent et irrégulier. Lorsqu'il est utilisé, il nécessite une lubrification adéquate et est très résistant à la corrosion. Le bronze étain 917 est utilisé dans les applications suivantes :

• Plateaux tournants pour ponts
• Roues dans les entraînements à vis sans fin
• Roulements à faible vitesse et à forte charge
• Engrenages
• Composants de ponts mobiles

955 Bronze aluminium

Le bronze d'aluminium 955 est l'un des alliages non ferreux les plus résistants disponibles sur le marché. Il offre une grande variété d'avantages à ses utilisateurs, tels qu'une dureté et un allongement élevés, une résistance à la compression et une limite d'élasticité supérieures, une résistance à la corrosion de l'eau de mer, une résistance thermique élevée, et bien d'autres encore. Le bronze d'aluminium 955 est l'un des bronzes soudables et usinables les plus recherchés. Il offre des applications dans les domaines suivants :

• Moteur d'avion (sièges, guides de soupapes)
• Bagues
• Agitateurs
• Bronze pour les engrenages
• Composants du train d'atterrissage
• Vers
• Décapage (paniers/crochets)

954 Bronze d'aluminium

Ce type d'alliage de bronze est extrêmement solide et présente une résistance à la corrosion supérieure à celle de tous les autres alliages. C'est pourquoi il est très connu et utilisé dans l'industrie manufacturière aujourd'hui. Le bronze d'aluminium 954 offre une soudabilité accrue, une limite d'élasticité et une résistance à la traction élevées, une résistance à la température, et bien d'autres choses encore. Le bronze d'aluminium 954 est utilisé dans les applications suivantes :

• Engrenages droits
• Paliers
• Décapage (paniers/crochets)
• Vers et engrenages à vis sans fin (faible vitesse/grande résistance)
• Bagues
• Composants des soupapes

Cuivre

Le cuivre est principalement utilisé en tant que métal pur, mais lorsqu'une plus grande dureté est une priorité, il est transformé en bronze ou en laiton. Depuis plus de deux siècles, la peinture au cuivre est utilisée sur les coques de bateaux pour lutter contre la prolifération des plantes et des mollusques. En outre, le cuivre a été utilisé, bien qu'en petites quantités, pour les compléments alimentaires et les fongicides dans l'agriculture. Voici les principales applications du cuivre telles qu'on les trouve dans l'environnement industriel :

Fils et câbles

Comme indiqué au chapitre 2, dans la section relative à la conductivité électrique, le cuivre est toujours utilisé comme étalon de mesure de la conductivité électrique des autres matériaux conducteurs. Il possède une conductivité de 100% alors que les autres matériaux conducteurs sont mesurés par rapport au cuivre.

C'est pourquoi le cuivre reste le conducteur électrique le plus utilisé dans cet espace. Le cuivre est utilisé pour le câblage électrique, bien qu'il soit moins apprécié pour le transport aérien de l'énergie électrique. Il est principalement utilisé dans la transmission, la distribution, la production d'électricité, les télécommunications et les circuits, transformateur de puissanceet une grande variété d'équipements électriques.

Électronique et dispositifs connexes

Le cuivre est utilisé pour remplacer l'aluminium dans les circuits imprimés et les cartes de circuits intégrés en raison de sa conductivité supérieure. Le cuivre est également utilisé dans les dissipateurs de chaleur et les échangeurs de chaleur, car il possède une propriété supérieure de dissipation de la chaleur. Il peut être utilisé dans les électro-aimants, les tubes cathodiques, les tubes à vide, les magnétrons dans les micro-ondes ouvertes, et bien d'autres encore.

Moteurs électriques

Le cuivre a toujours été recherché en raison de son efficacité dans les moteurs électriques. Le cuivre est de plus en plus utilisé dans la fabrication des bobines utilisées dans les moteurs électriques. Dans toute la consommation d'électricité, le moteur et le système entraîné par le moteur prennent jusqu'à 43% à 46%. Cela signifie que le cuivre est très utilisé dans ce domaine.

Architecture

Dès sa découverte, le cuivre a trouvé des applications dans les solins, les voûtes, les portes, les toits, les gouttières, les tuyaux de descente, les portes, les toits, les dômes, les flèches et bien d'autres choses encore. En effet, le cuivre est un matériau architectural durable, résistant à la corrosion et aux intempéries.

De nos jours, le cuivre présente des avantages supplémentaires puisqu'il est utilisé pour le revêtement des murs intérieurs et extérieurs, les joints de dilatation des bâtiments, le blindage contre les radiofréquences, et bien d'autres choses encore. Dans les projets architecturaux, le cuivre est utilisé dans les produits décoratifs d'intérieur, notamment les mains courantes, les luminaires, les comptoirs, les salles de bains et bien d'autres.

Antimicrobien

Une autre utilisation impressionnante du cuivre est l'utilisation antimicrobienne. Il peut être converti en alliages qui offrent des activités antimicrobiennes. L'Escherichia Coli est un exemple de l'éventail d'organismes qu'il peut prévenir. Les pièces fabriquées à partir de cet alliage de cuivre sont principalement utilisées dans le secteur de la santé publique pour la fabrication de tables de lit, d'équipements pour les clubs de santé, d'arceaux de toilettes, d'éviers, de poignées de cartes d'achat et bien d'autres choses encore. Cette application est présente dans des pays tels que le Royaume-Uni, le Japon, les États-Unis, la Chine, la Corée, l'Australie, le Brésil et bien d'autres encore.

Utilisé comme anti-biofouling

Le cuivre est utilisé pour empêcher la croissance de nombreuses formes de vie dans lesquelles il est dit biostatique. En raison de sa nature biostatique, le cuivre est utilisé pour revêtir les pièces des navires afin de les protéger contre les bernacles et les moules. Le cuivre présente une activité antimicrobienne impressionnante, ce qui explique qu'il soit souvent utilisé pour fabriquer des filets destinés à empêcher l'encrassement biologique.

Moyens d'investissement

Le cuivre est aujourd'hui utilisé comme moyen d'investissement en raison de son utilisation croissante dans l'industrie manufacturière. Certains investisseurs stockent désormais le cuivre sous forme de rondelles et de barres métalliques, tandis que d'autres investissent dans son utilisation pour la production de panneaux solaires, de moteurs à turbine et d'autres sources d'énergie renouvelables.

Tableau récapitulatif

Comment faire la différence entre le bronze et le cuivre ?

Le bronze et le cuivre peuvent être différenciés grâce à leur couleur respective. Bien que cela puisse s'avérer délicat, cela peut être fait rapidement.

• Pour différencier le bronze du cuivre, il faut d'abord nettoyer les deux métaux car ils peuvent tous deux développer une patine verdâtre en surface.
• Après le nettoyage, les métaux d'origine deviennent visibles. Pour plus de sécurité, il est conseillé d'utiliser des produits de nettoyage commerciaux pour le cuivre et le bronze.
• Placez les deux métaux sous la lumière blanche ou la lumière du soleil. En effet, le bronze et le cuivre ont tous deux une coloration brun-rougeâtre, mais sont de nuances différentes
• Identifiez les deux métaux - si vous découvrez une couleur rougeâtre caractérisée par une coloration or terne, il s'agit de bronze. En revanche, si le métal rouge-brun est caractérisé par une couleur rose-orange, il s'agit de cuivre.

Bronze et cuivre : F.A.Q

Résumé : Bronze ou cuivre, quel est le meilleur choix pour votre projet ?

Savoir faire la différence entre le bronze et le cuivre permet d'économiser des capitaux considérables. En effet, l'utilisation d'un mauvais métal pour un projet peut s'avérer désastreuse. Toutefois, le choix du meilleur métal entre le cuivre et le bronze dépend toujours des exigences de votre projet. Néanmoins, si vous n'êtes pas sûr de la ligne de conduite à suivre, demandez l'avis d'un expert.

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