Cuivre vs Laiton vs Bronze : différences clés des propriétés et applications

Bien que le cuivre, le laiton et le bronze soient des alliages complètement différents, ils peuvent sembler identiques au premier abord car ils partagent de nombreuses caractéristiques communes, c'est pourquoi ils sont souvent collectivement appelés « métaux rouges ».

Cuivre

La teneur minimale en cuivre de l'alliage de cuivre est de 99,3 %. Ce sont de bons conducteurs thermiques et électriques, couramment utilisés dans les barres omnibus et les connecteurs de fils dans les applications électriques.

Le cuivre est utilisé dans de nombreux produits en raison de son excellente conductivité électrique et thermique, sa bonne résistance, sa bonne formabilité et sa résistance à la corrosion. En raison de leur résistance à la corrosion, les tuyaux et raccords sont généralement fabriqués à partir de ces métaux. Il peut être soudé et brasé, et peut être poli pour lui donner presque n'importe quelle texture et brillance souhaitées.

Le cuivre a également une bonne résistance aux bactéries. Après des tests antibactériens approfondis par l'Agence de protection de l'environnement, il a été constaté que dans les deux heures suivant le contact, 355 alliages de cuivre (dont de nombreux laiton) tuaient plus de 99,9 % des bactéries. Il a été constaté que le ternissement normal ne compromet pas l'effet antibactérien.

Laiton

Le laiton est principalement un alliage composé de cuivre et de zinc. Différentes quantités de zinc ou d'autres éléments peuvent être ajoutées au laiton. Le mélange de ces changements produira une large gamme de caractéristiques et de changements de couleur. L'augmentation de la teneur en zinc confère au matériau une résistance et une ductilité plus élevées. Une teneur élevée en zinc peut améliorer la résistance et la ductilité, tandis que l'ajout de manganèse peut améliorer la résistance à la corrosion. Le plomb est un additif courant dans le laiton qui peut améliorer son usinabilité et d'autres éléments uniques qui composent la catégorie d'alliage de laiton.

La couleur du laiton varie du rouge au jaune, selon la quantité de zinc ajoutée à l'alliage.

Si la teneur en zinc du laiton est entre 32 % et 39 %, son aptitude au travail à chaud augmentera, mais le travail à froid sera limité.

Si la teneur en zinc dans le laiton dépasse 39 % (par exemple, le métal Munz), il aura une résistance plus élevée et une ductilité plus faible (à température ambiante).

Les types courants de laiton disponibles incluent : laiton rouge, laiton jaune, laiton 330, laiton 360, laiton 464, etc.

Caractéristiques du laiton

Comparé au bronze, le laiton a une ductilité plus élevée, ce qui le rend idéal pour les applications nécessitant une haute formabilité. D'autre part, il présente également un point de fusion significativement plus bas (900 °C).

Selon l'alliage, sa densité est d'environ 8,73 g/cm³, et son point de fusion est aussi bas que 900-1000 °C. Le laiton est un conducteur de chaleur important, et il est résistant à la corrosion, en particulier à la corrosion de l'eau de mer dans la pile galvanique. Il a de bonnes propriétés de coulée, est assez durable et attrayant, et en raison de sa teneur élevée en cuivre, il a même certaines propriétés antibactériennes.

L'apparence brillante et dorée du laiton en fait un excellent choix pour les applications décoratives. Son usinabilité et sa durabilité le rendent très approprié comme matière première pour les instruments de musique. La haute résistance à la corrosion exhibée par le laiton le rend approprié pour les applications de plomberie. Similaire au bronze, le laiton est utilisé dans les applications électroniques en raison de son excellente conductivité électrique. (Article connexe : Tout sur l'usinage CNC du laiton)

Bronze

Le bronze est un alliage composé principalement de cuivre et d'autres composants. Dans la plupart des cas, il contient principalement du cuivre et 12 % d'étain, mais l'arsenic, le phosphore, l'aluminium, le manganèse et le silicium peuvent également être utilisés pour créer différentes propriétés dans le matériau. L'alliage produit par ces composants est beaucoup plus dur que le cuivre seul.

La couleur typique du bronze est brun rougeâtre/or foncé et est cassant, mais pas aussi bon que la fonte. Sa densité relative est d'environ 8,8 g/cm³, et il a un faible frottement au contact d'autres métaux. Il conduit facilement la chaleur et le courant, et a un point de fusion dans la plage de 950-1050 °C, selon la teneur en étain. En raison de sa teneur élevée en cuivre, il s'oxyde dans l'air, donnant au bronze une patine distinctement tachetée. Cette oxydation empêche la corrosion du bronze, en particulier dans les environnements d'eau salée.

La haute résistance à la corrosion de l'eau salée permet au bronze d'être utilisé pour les accessoires marins et les pièces sous-marines, ainsi que pour les sculptures qui doivent résister à la dégradation dans l'environnement extérieur. Il a d'excellentes propriétés de coulée et peut être facilement coulé en roulements, pinces, connecteurs électriques, ressorts, etc.

La teinte dorée terne du bronze en fait un matériau populaire pour les sculptures et autres créations artistiques telles que les cloches et les films.

Certains alliages de bronze sont particulièrement adaptés aux applications électriques en raison de leur excellente conductivité électrique.

Le faible frottement métal-métal de ce matériau le rend approprié pour les environnements à haute contrainte tels que ceux subis par les bagues et les roulements.

Différence entre le laiton et le bronze

Les différences de composition matérielle entre le bronze et le laiton entraînent des caractéristiques variables qui les rendent adaptés à différents cas d'utilisation.

Ci-dessous se trouve un tableau comparatif qui mettra clairement en évidence les similitudes et les différences entre les deux métaux : (source : henssgenhardware.com/brass-vs-bronze)

Critère	Laiton	Bronze
Composition	Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc.	Le bronze est un alliage métallique composé principalement de cuivre, généralement avec l'étain comme additif principal, mais parfois avec d'autres éléments tels que le phosphore, le manganèse, l'aluminium ou le silicium.
Propriétés	Malléabilité supérieure au zinc ou au cuivre. Point de fusion bas (900 °C) ; coule quand il est fondu. Combinaisons de fer, aluminium, silicium et manganèse rendent le laiton résistant à la corrosion. Sensible à la fissuration sous contrainte exposé à l'ammoniac. Pas aussi dur que l'acier.	Dur et cassant. Fond à 950 °C mais dépend de la quantité d'étain présente. Le bronze résiste à la corrosion (en particulier la corrosion par l'eau de mer) et à la fatigue métallique plus que l'acier et est aussi un meilleur conducteur de chaleur et d'électricité que la plupart des aciers.
Couleur	Jaune atténué, quelque peu similaire à l'or, mais plus terne.	Brun rougeâtre.
Utilisations	Décoratif ; Applications à faible frottement (serrures, engrenages, poignées de porte, munitions, vannes) ; Plomberie / électronique ; Instruments de musique pour propriétés acoustiques ; Fermetures éclair et usages où il est important d'éviter les étincelles (raccords et outils autour de gaz explosifs), quincaillerie marine et navale	Utilisé dans les accessoires de bateaux et navires, hélices et roulements immergés en raison de la résistance à la corrosion par l'eau salée. Largement utilisé pour les sculptures en bronze coulé ; Roulements, clips, connecteurs électriques et ressorts ; Pour cloches et cymbales de haute qualité.
Histoire	Le laiton était connu pour exister vers 500 av. J.-C.	Le bronze date d'environ 3500 av. J.-C.

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