Qu'est-ce que le cuivre tellure C14500
Le C14500 est un alliage de cuivre à haute -conductivité dans lequel un petit ajout délibéré de tellure est utilisé pour résoudre un problème de fabrication spécifique. Le cuivre pur conduit parfaitement la chaleur et l'électricité, mais s'usine mal : il forme de longs copeaux filandreux qui déchirent la surface usinée, s'emmêlent autour de l'outil et obligent les machines à vis à fonctionner lentement. Le tellure forme une phase de tellurure de cuivre fragile à l'intérieur du métal qui brise le copeau lors de la coupe, de sorte que l'alliage peut être usiné à grande vitesse tout en gardant une conductivité proche de celle du cuivre non allié.
Dans le système UNS, le matériau est désigné C14500, et il est également connu par l'ancienne description du tellure-portant du cuivre à brai résistant. La désignation européenne est CuTeP avec le numéro de matériau CW118C, et elle est normalisée dans les normes de produits en cuivre forgé pour les tiges, les barres et les fils ainsi que dans les spécifications des barres de coupe libre C14500-.
La composition est volontairement épurée. Le tellure est présent à raison d'environ 0,40 à 0,70 % en poids, équilibré par un ajout de phosphore d'environ 0,004 à 0,012 %, le reste étant du cuivre de haute pureté. Le niveau de tellure est maintenu en dessous du point auquel il dégraderait la conductivité, car le but même de cette nuance est d'échanger une très petite quantité de performances électriques contre un gain important d'usinabilité.
Itinéraires de préparation
| Itinéraire | Caractéristiques du processus | Où il est utilisé |
|---|---|---|
| Dépôt électrolytique | Construit l'alliage couche par couche à partir de la solution, offrant ainsi une précision dimensionnelle élevée | Films et revêtements minces sur des formes complexes où une tolérance stricte compte plus que la production en masse |
| Fusion et coulée (fusion) | Le tellure est ajouté au cuivre fondu dans des conditions contrôlées, puis coulé en lingots. | Production en vrac de lingots-de haute pureté pour le laminage, l'extrusion et l'étirage ultérieurs |
| Métallurgie des poudres | Les poudres élémentaires ou pré-alliées sont mélangées, compactées et frittées. | Petits composants et mélanges dont la composition doit être ajustée avec précision |
Le tellure a une faible solubilité dans le cuivre et une forte tendance à s'oxyder, c'est pourquoi la pratique de la fusion est importante : l'ajout se fait normalement tard à chaud, sous une atmosphère protectrice ou un couvercle approprié, et la fusion n'est maintenue que brièvement. Une surchauffe ou des temps de trempage longs permettent à la phase tellurure de grossir, ce qui facilite la rupture des copeaux mais peut réduire la ductilité du produit fini.
Propriétés physiques, chimiques et structurelles
| Propriété | Valeur ou comportement typique | Importance pratique |
|---|---|---|
| Densité | Environ 8,9 g/cm³ | Proche du cuivre pur, la masse des composants est donc prévisible |
| Dureté | Environ 110-140 HV selon le tempérament | Machines proprement tout en se déformant sans se fissurer |
| Conductivité électrique | Au moins 90 % SIGC | Conserve l’essentiel des performances du cuivre pur |
| Conductivité thermique | Environ 355 W/(m·K) | Dissipe la chaleur dans les pièces de soudage par résistance et de contact. |
| Résistance à la corrosion | Mieux que le cuivre non allié dans les atmosphères marines et l'eau de mer | Adapté aux-zones d'éclaboussures et au matériel électrique marin |
| Ductilité et formabilité | Bon, avec une structure fine et uniforme | Permet l'étirage à froid, le forgeage, le refoulement et le pliage |
| Usinabilité | Environ 90 % du laiton de décolletage-sur l'échelle d'évaluation standard | Copeaux courts, bon état de surface, longue durée de vie |
| Structure des phases | Matrice de cuivre avec particules de tellurure de cuivre dispersées | Explique l'action de rupture de puce- |
Performances électriques et thermiques
La conductivité est la propriété qui distingue le C14500 des autres alliages de cuivre à usinage libre. Les ajouts tels que le soufre ou le plomb, qui sont utilisés dans d'autres cuivres de décolletage -, réduisent fortement la conductivité électrique car ils se dissolvent dans le réseau de cuivre et diffusent les électrons. Le tellure se comporte différemment : sa solubilité dans le cuivre solide est extrêmement faible, il laisse donc le réseau presque intact et la majeure partie se trouve dans les particules de tellurure dispersées. Le résultat est un alliage qui reste supérieur à environ 90 % d'IACS tout en offrant le contrôle des copeaux d'une nuance d'usinage libre-.
La conductivité thermique suit le même schéma à travers la relation Wiedemann-Franz entre transport électronique et thermique, c'est pourquoi l'alliage conserve une conductivité thermique de l'ordre de 355 W/(m·K). Cette combinaison de capacité de transport de courant élevée-, d'évacuation de chaleur élevée et d'usinage propre est la raison pour laquelle la nuance est spécifiée partout où une pièce conductrice doit également être produite en grand nombre sur des machines automatiques.
Applications industrielles
Connecteurs et bornes électriques :broches, prises, contacteurs et liaisons de barres omnibus tournées ou fraisées à partir de barres en grand volume.
Soudage par résistance :pointes d'électrodes, supports, shunts et roues de soudage -, où un courant élevé et une évacuation rapide de la chaleur se produisent au même point.
Appareillage et commutateurs :supports de contact, segments de collecteur et composants résistants à l'arc-qui nécessitent une conductivité avec un bon comportement à l'usure.
Electronique et gestion thermique :cadres de connexion, dissipateurs de chaleur, composants de dispositifs à vide et pièces de cavité micro-ondes.
Matériel usiné :buses de coupage plasma, pointes de brasage, corps de vannes et raccords de précision où des filetages fins et des tolérances étroites sont spécifiés.
Dans chacune de ces applications, l'alliage est choisi pour la même raison : le concepteur a besoin de la conductivité du cuivre, mais le processus de production est un usinage automatisé, le matériau doit donc produire un copeau contrôlé et une bonne finition de surface sans opération secondaire.
Limites et priorités de développement
Le tellure est un élément rare et relativement coûteux, et la fusion et la coulée nécessitent un contrôle du processus plus strict que le cuivre ordinaire, de sorte que le C14500 coûte plus cher que le cuivre standard à haute conductivité-. Sa maniabilité à chaud et sa soudabilité sont également plus limitées que celles du cuivre non allié, ce qui restreint son utilisation dans les assemblages soudés et signifie que l'assemblage se fait généralement par brasage ou fixation mécanique plutôt que par soudage par fusion. Les données publiées sur les propriétés de cette nuance sont plus fines que celles des laitons courants, et les priorités pratiques pour une adoption plus large sont donc une réduction des coûts de matière première et de traitement, une optimisation des paramètres de coulée, d'étirage et d'usinage, et un développement ultérieur des processus d'assemblage adaptés au cuivre contenant du tellure.
Foire aux questions
Q : Quelle quantité de tellure le C14500 contient-il ?
L'ajout de tellure est normalement compris entre 0,40 et 0,70 % en poids, avec environ 0,004 à 0,012 % de phosphore et du cuivre de haute pureté-constituant le reste.
Q : Pourquoi l'ajout de tellure améliore-t-il l'usinabilité ?
Le tellure a une très faible solubilité solide dans le cuivre, il précipite donc sous forme de particules de tellurure de cuivre cassantes qui interrompent la puce et empêchent les copeaux longs et filandreux typiques du cuivre pur.
Q : Le tellure réduit-il la conductivité électrique ?
Seulement légèrement. Étant donné que la quasi-totalité du tellure se trouve dans la phase tellurure dispersée plutôt que dans une solution solide, l'alliage répond toujours à une exigence de conductivité d'au moins 90 % IACS.
Q : Quelles sont les principales applications du C14500 ?
Connecteurs électriques, pointes et supports d'électrodes de soudage par résistance, composants de collecteurs et d'appareillage de commutation, grilles de connexion, dissipateurs de chaleur et pièces usinées avec précision telles que des buses à plasma et des pointes de brasage.
Q : Le C14500 peut-il être soudé ?
Le soudage par fusion est difficile et est généralement évité, car la phase tellurure et le phosphore résiduel affectent la qualité de la soudure. Le brasage, le brasage et les joints mécaniques sont les méthodes d'assemblage habituelles.
Q : Comment le C14500 se compare-t-il aux autres cuivres à coupe libre ?
Les ajouts de soufre et de plomb permettent un contrôle similaire des copeaux, mais diminuent beaucoup plus la conductivité. C'est pourquoi le cuivre tellure est préféré lorsqu'une capacité de transport de courant élevée-doit être combinée avec un usinage à grande vitesse-.
