Quels sont les métaux non ferreux ? - Un guide complet

Que sont les métaux non ferreux ?

Les métaux non ferreux sont des alliages ou des métaux qui ne contiennent pas de quantités appréciables de fer. Tous les métaux purs sont des éléments non ferreux, à l'exception du fer (Fe), également appelé ferrite du latin "Ferrum", qui signifie "fer".

Les métaux non ferreux ont tendance à être plus chers que les métaux ferreux, mais ils sont utilisés pour leurs propriétés souhaitables, notamment la légèreté (aluminium), la conductivité élevée (cuivre), les propriétés non magnétiques ou la résistance à la corrosion (zinc).

Certains matériaux non ferreux sont utilisés dans les industries sidérurgiques, comme la bauxite, qui est utilisée comme fondant dans les hauts fourneaux. D'autres métaux non ferreux, notamment la chromite, la pyrolusite et la wolframite, sont utilisés pour fabriquer des alliages ferreux. Cependant, de nombreux métaux non ferreux ont des points de fusion bas, ce qui les rend moins adaptés aux applications à haute température.

Il existe un grand nombre de matériaux non ferreux, couvrant tous les métaux et alliages ne contenant pas de fer. Les métaux non ferreux importants comprennent l'aluminium, le cuivre, le plomb, le nickel, l'étain, le titane et le zinc, ainsi que des alliages tels que le laiton.

Métaux précieux tels que l'or, l'argent et le platine et métaux exotiques ou rares tels que le cobalt, le mercure, le tungstène, le béryllium, le bismuth, le cérium, le cadmium, le niobium, l'indium, le gallium, le germanium, le lithium, le sélénium, le tantale, le tellure, le vanadium et le zirconium sont également non ferreux. Ils sont généralement obtenus à partir de minéraux tels que les sulfures, les carbonates et les silicates. Les métaux non ferreux sont généralement raffinés par électrolyse.

La différence entre les métaux ferreux et non ferreux est que les métaux ferreux contiennent du fer. Les métaux ferreux, tels que la fonte ou l'acier au carbone, ont une teneur élevée en carbone, ce qui les rend généralement vulnérables à la rouille lorsqu'ils sont exposés à l'humidité. Ce n'est cependant pas le cas du fer forgé, qui résiste à la rouille grâce à sa pureté, et de l'inox, qui est protégé de la corrosion par la présence de chrome.

Histoire ancienne

Les métaux non ferreux ont été les premiers métaux utilisés par l'homme pour la métallurgie. L'or, l'argent et le cuivre existaient sous leur forme cristalline mais métallique native. Ces métaux, bien que rares, pourraient être trouvés en quantités suffisantes pour attirer l'attention des humains.

Moins sensibles à l'oxygène que la plupart des autres métaux, ils peuvent être trouvés même dans les affleurements altérés. Le cuivre a été le premier métal à être forgé; il était suffisamment mou pour être façonné en divers objets par forgeage à froid et pouvait être fondu dans un creuset. L'or, l'argent et le cuivre ont remplacé certaines des fonctions d'autres ressources, telles que le bois et la pierre, en raison de leur capacité à être façonnés sous diverses formes pour différents usages.

En raison de leur rareté, ces artefacts en or, argent et cuivre étaient traités comme des objets de luxe et manipulés avec beaucoup de soin. L'utilisation du cuivre a également marqué le passage de l'âge de pierre à l'âge du cuivre. L'âge du bronze, qui succède à l'âge du cuivre, est à nouveau annoncé par l'invention du bronze, un alliage de cuivre avec l'étain, un métal non ferreux.

Recyclage et contrôle de la pollution

En raison de leur utilisation intensive, les déchets de métaux non ferreux sont généralement recyclés. Les matières secondaires de la ferraille sont vitales pour l'industrie métallurgique, car la production de nouveaux métaux en a souvent besoin. Certaines installations de recyclage refondent et refondent des matériaux non ferreux; les scories sont collectées et stockées sur place tandis que les fumées métalliques sont filtrées et collectées.

Les ferrailles non ferreuses proviennent de déchets industriels, d'émissions de particules et de déchets technologiques obsolètes (par exemple, des câbles en cuivre).

Utilisations et propriétés

Les métaux non ferreux sont utilisés pour une large gamme d'applications commerciales, industrielles et résidentielles. Cela peut nécessiter une sélection minutieuse des matériaux en fonction de leurs propriétés mécaniques, y compris la facilité avec laquelle le métal peut être façonné et si ces propriétés seront modifiées au cours du processus.

De nombreuses propriétés des métaux ferreux peuvent être trouvées dans les matériaux non ferreux, par exemple, les alliages d'aluminium ou de titane peuvent remplacer l'acier dans certains cas, et les propriétés magnétiques du fer peuvent être imitées par des éléments de cobalt, de nickel ou de terres rares qui ont été alliés.

Cependant, comme les métaux non ferreux sont souvent plus chers, ils ont tendance à être utilisés pour leurs attributs uniques plutôt que simplement pour remplacer l'acier. Ces attributs comprennent des poids plus légers, une conductivité, une résistance à la corrosion et des propriétés non magnétiques. Les métaux non ferreux ont également tendance à être plus mous et plus malléables que les métaux ferreux, ce qui signifie qu'ils peuvent également fournir des applications esthétiques, comme l'or et l'argent.

Les propriétés des métaux non ferreux incluent :

• Facile à fabriquer (y compris l'usinabilité, le moulage et le soudage)
• Haute résistance à la corrosion
• Bonne conductivité thermique et électrique
• Faible densité
• Non magnétique
• Coloré

Métaux et alliages non ferreux courants

Parce qu'ils incluent n'importe quel métal qui n'inclut pas de fer, il existe de nombreux métaux et alliages non ferreux différents.

La liste importante des métaux non ferreux comprend :

• Aluminium,
• Cuivre,
• Responsable,
• Nickel,
• Étain,
• Titane,
• Zinc

• Laiton.
• Or,
• Argent,
• Platine
• Cobalt,
• Mercure,
• Tungstène,

• Béryllium,
• Bismuth,
• Cérium,
• Cadmium,
• Niobium,
• Indium,
• Gallium,

• Germanium,
• Lithium,
• Sélénium,
• Tantale,
• Tellure,
• Vanadium
• Zirconium

Voici quelques-unes des propriétés et des utilisations courantes de certains des métaux non ferreux les plus courants :

1. Cuivre

Utilisé par l'homme depuis des milliers d'années, le cuivre est encore largement utilisé par l'industrie. L'ajout d'alliages de cuivre, de laiton (cuivre et zinc) et de bronze (cuivre et étain) a encore élargi les utilisations de ce métal non ferreux (voir ci-dessous pour plus de détails sur ces alliages).

Les propriétés du cuivre et de ses alliages incluent une conductivité thermique élevée, une conductivité électrique élevée, une bonne résistance à la corrosion et une ductilité élevée.

Ces propriétés ont permis au cuivre et à ses alliages d'être utilisés pour les échangeurs de chaleur et les récipients de chauffage, comme conducteur électrique dans le câblage ou les moteurs, comme matériau de toiture, pour les raccords de plomberie, ainsi que pour les casseroles et les statues. Le cuivre s'oxyde également en vert.

2. Aluminium

L'aluminium est un métal important qui est utilisé dans un large éventail d'applications en raison de son faible poids et de sa facilité d'usinage. Bien qu'il s'agisse d'un matériau relativement coûteux, l'aluminium est également le métal de base de nombreux alliages.

Résistant à la corrosion et bon conducteur de chaleur et d'électricité (quoique moins que le cuivre), ainsi qu'ayant une bonne ductilité et malléabilité, l'aluminium peut nécessiter un recuit car il devient dur après le travail à froid.

L'aluminium léger le rend parfait pour les applications aérospatiales et automobiles ainsi que pour une utilisation marine dans les yachts. L'aluminium se trouve également dans les cadres de vélo, les casseroles et les canettes de boisson.

3. Plomb

Le plomb a été utilisé au cours des siècles pour une gamme d'applications, y compris pour les balles, dans les carburants et même dans la peinture. Cependant, il s'est avéré malsain lorsqu'il était rejeté dans l'atmosphère, tandis que d'autres applications causaient également des dommages aux utilisateurs.

Le plomb est le métal commun le plus lourd et résiste à la corrosion. Il ne réagit pas non plus avec de nombreux produits chimiques et est doux et malléable.

Bien que bon nombre de ses anciennes utilisations ne soient plus autorisées, le plomb est encore largement utilisé pour les batteries, les câbles électriques et les réservoirs d'acide.

4. Zinc

Le zinc a été utilisé pendant des siècles comme élément d'alliage, en particulier pour l'alliage de l'acier à diverses fins, ainsi que pour l'alliage du cuivre pour créer du laiton.

Les matériaux de galvanisation avec des éléments d'alliage leur offrent une plus grande résistance à la rouille, ce qui leur permet d'être utilisés pour les clôtures à mailles losangées, les garde-corps, les ponts suspendus, les lampadaires, les toits métalliques, les échangeurs de chaleur et les carrosseries de voitures. Le zinc est également utilisé comme anode sacrificielle dans la protection cathodique (CP) et comme matériau d'anode pour les batteries. L'oxyde de zinc est également utilisé comme pigment blanc dans les peintures et pour disperser la chaleur lors de la fabrication du caoutchouc.

5. Argent

L'argent est utilisé comme métal précieux depuis des siècles. Avec la conductivité électrique, la conductivité thermique et la réflectivité les plus élevées de tous les métaux, l'argent est également doux et malléable lorsqu'il est chauffé et est très résistant à la corrosion.

Utilisé pour les bijoutiers et la monnaie, l'argent se retrouve également utilisé dans les panneaux solaires, pour la filtration de l'eau, dans les contacts et conducteurs électriques ainsi que pour les vitraux et même dans la confiserie spécialisée.

6. Or

Un autre métal précieux qui a été utilisé pour les bijoutiers et la monnaie, l'or est le plus malléable des métaux en plus d'être ductile et résistant à la corrosion et à de nombreuses autres réactions chimiques.

Sa conductivité électrique a vu l'or utilisé dans les appareils informatiques ainsi que pour le blindage infrarouge, pour la production de verre coloré, pour la feuille d'or et aussi pour la restauration dentaire.

7. Titane

Le titane a été découvert pour la première fois en 1791 et offre une bonne résistance à la corrosion et le rapport résistance/densité le plus élevé de tous les éléments métalliques. Non allié, il est aussi résistant que certains aciers mais moins dense.

Il peut être allié avec des métaux, y compris le fer et l'aluminium, pour créer des alliages solides mais légers pour l'aérospatiale, l'automobile, l'agriculture, l'armée, la médecine et le sport, ainsi que pour les bijoutiers et les téléphones portables.

Quelle est la différence entre les métaux ferreux et non ferreux ?

La réponse simple est que les métaux ferreux contiennent du fer et pas les métaux non ferreux. La réponse plus approfondie est que les métaux ferreux et les métaux non ferreux ont chacun leurs propres propriétés distinctives. Ces propriétés déterminent les applications pour lesquelles elles sont les plus adaptées.

Les métaux non ferreux sont utilisés depuis le début de la civilisation. La découverte du cuivre en 5 000 av. J.-C. marqua la fin de l'âge de pierre et le début de l'âge du cuivre. L'invention ultérieure du bronze, un alliage de cuivre et d'étain, a commencé l'âge du bronze.

L'utilisation des métaux ferreux a commencé vers 1 200 avant JC lorsque la production de fer a commencé à se banaliser. Cela a inauguré l'âge du fer.