Introduction:
Les alliages cuivre-étain, également connus sous le nom de bronze phosphoreux, sont largement utilisés dans diverses industries en raison de leur excellente combinaison de résistance, de résistance à la corrosion et de propriétés électriques. Parmi ces alliages, CuSn6 et CuSn8 sont deux qualités populaires qui trouvent de nombreuses applications. Cette analyse complète examinera leur composition chimique, leurs propriétés mécaniques, leurs caractéristiques de performance et leurs applications industrielles.
Composition chimique:
CuSn6 contient environ 94 % de cuivre et 6 % d'étain, tandis que CuSn8 contient environ 92 % de cuivre et 8 % d'étain. La légère augmentation de la teneur en étain du CuSn8 entraîne des différences notables dans leurs propriétés.
| Alliage | Cu (%) | Sn (%) | P (%) | Autres éléments (%) |
|---|---|---|---|---|
| CuSn6 | 93,5-95,5 | 5,5-7,0 | 0.01-0.35 | 0,5 |
| CuSn8 | 91,5-93,5 | 7,5-8,5 | 0.01-0.35 | 0,5 |
La teneur en phosphore des deux alliages agit comme désoxydant pendant le processus de fusion et contribue à améliorer les propriétés mécaniques.
Propriétés mécaniques:
La teneur plus élevée en étain du CuSn8 se traduit généralement par une résistance et une dureté supérieures à celles du CuSn6, mais avec une légère réduction de la ductilité.
| Alliage | Résistance à la traction (MPa) | Limite d'élasticité (MPa) | Allongement (%) | Dureté (HB) |
|---|---|---|---|---|
| CuSn6 | 390-520 | 190-310 | 20-40 | 80-120 |
| CuSn8 | 420-550 | 220-340 | 15-35 | 90-130 |
Ces propriétés peuvent varier en fonction du traitement thermique spécifique et des méthodes de transformation utilisées.
Performances à différentes températures :
Les deux alliages présentent de bonnes performances à température ambiante et conservent raisonnablement bien leurs propriétés à des températures élevées.
| Alliage | Température ambiante. | 100°C | 200°C | 300°C |
|---|---|---|---|---|
| CuSn6 | Excellent | Bon | Équitable | Ouvrage écroui par laminage puis stabilisé par traitement thermique à basse température jusqu'au quart de dur |
| CuSn8 | Excellent | Bon | Bon | Équitable |
CuSn8 a tendance à mieux conserver sa résistance à des températures plus élevées en raison de sa teneur plus élevée en étain.
Applications industrielles :
Les deux alliages trouvent des applications dans diverses industries, avec quelques différences basées sur leurs propriétés spécifiques.
| Industrie | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Marin | Hélices, composants de valves | Revêtement de coque, tuyauterie d'eau de mer |
| Électrique | Connecteurs, appareillage de commutation | Ressorts, relais hautes performances |
| Automobile | Douilles, roulements | Anneaux de synchronisation, rondelles de butée |
| Traitement chimique | Composants de la pompe | Raccords résistants à la corrosion |
| Aérospatial | Fixations, supports | Bagues, plaques d'usure |
La résistance supérieure et la résistance à la corrosion du CuSn8 le rendent plus adapté aux environnements exigeants, tandis que la meilleure ductilité et usinabilité du CuSn6 le rendent préférable pour les composants de forme complexe.
Disponibilité de forme et de taille :
Les deux alliages sont disponibles sous différentes formes pour s'adapter à différents processus de fabrication.
| Former | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Feuille | 0.1-10 mm d'épaisseur | 0.1-10 mm d'épaisseur |
| Plaque | 10-100 mm d'épaisseur | 10-100 mm d'épaisseur |
| tige | 5-300 mm de diamètre | 5-300 mm de diamètre |
| Câble | 0.1-10 mm de diamètre | 0.1-10 mm de diamètre |
| Tube | Différentes tailles | Différentes tailles |
Normes de production :
Ces alliages sont produits selon diverses normes internationales :
| Standard | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| ASTHME | B103 | B103 |
| AU | CW452K | CW453K |
| ISO | CuSn6 | CuSn8 |
| DE | 2.1020 | 2.1030 |
| JIS | C5191 | C5210 |
Soudage et assemblage :
Les deux alliages peuvent être soudés à l'aide de diverses méthodes, notamment le soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW), le soudage à l'arc sous gaz métallique (GMAW) et le soudage par résistance.
| Méthode de soudage | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| l'alliage est que le métal fondu et les pièces thermiquement détériorées conservent toujours la même résistance à la corrosion | Excellent | Bon |
| l'alliage est que le métal fondu et les pièces thermiquement détériorées conservent toujours la même résistance à la corrosion | Bon | Bon |
| Les propriétés de soudure et de brasage sont excellentes | Bon | Équitable |
Le CuSn6 présente généralement une meilleure soudabilité en raison de sa plus faible teneur en étain, ce qui réduit le risque de fissuration à chaud.
Usinage et fabrication :
Les deux alliages peuvent être usinés et fabriqués à l’aide de méthodes conventionnelles, mais il existe certaines différences dans leur usinabilité.
| Traiter | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Tournant | Excellent | Bon |
| Fraisage | Bon | Équitable |
| Forage | Bon | Équitable |
| Formant | Excellent | Bon |
La dureté inférieure et la ductilité plus élevée du CuSn6 le rendent généralement plus facile à usiner et à former par rapport au CuSn8.
Traitement thermique:
Les deux alliages peuvent être renforcés par écrouissage et détendus par recuit.
| Traitement thermique | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Température de recuit | 500-650°C | 500-650°C |
| Température de soulagement du stress | 250-300°C | 250-300°C |
Résistance à la corrosion:
Les deux alliages offrent une excellente résistance à la corrosion, notamment dans les environnements marins.
| Environnement | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Eau de mer | Bon | Excellent |
| Ambiance industrielle | Bon | Très bien |
| Eau fraiche | Excellent | Excellent |
La teneur plus élevée en étain du CuSn8 offre généralement une résistance supérieure à la corrosion, en particulier dans les environnements plus agressifs.
Propriétés électriques et thermiques :
Bien qu’ils ne soient pas aussi conducteurs que le cuivre pur, les deux alliages offrent un bon équilibre de propriétés électriques et thermiques.
| Propriété | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Conductivité électrique (% SIGC) | 14-18 | 12-16 |
| Conductivité thermique (W/m·K) | 75-85 | 65-75 |
CuSn6 a généralement une conductivité électrique et thermique légèrement meilleure en raison de sa teneur plus élevée en cuivre.
Considérations relatives aux coûts :
Le coût de ces alliages peut varier en fonction des conditions du marché et des qualités spécifiques.
| Facteur | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Coût des matières premières | Inférieur | Plus haut |
| Coût de traitement | Inférieur | Légèrement supérieur |
| Coût total | Inférieur | Plus haut |
Le CuSn8 est généralement plus cher en raison de sa teneur plus élevée en étain et de ses exigences de traitement légèrement plus complexes.
Conclusion:
CuSn6 et CuSn8 sont des alliages cuivre-étain polyvalents qui offrent un excellent équilibre entre résistance, résistance à la corrosion et aptitude à la fabrication. Bien qu’ils partagent de nombreuses similitudes, leurs différences de composition conduisent à des avantages distincts dans des applications spécifiques. Le CuSn6, avec sa meilleure ductilité et usinabilité, est souvent préféré pour les composants nécessitant une mise en forme complexe ou un usinage approfondi. D'autre part, le CuSn8, avec sa résistance supérieure et sa résistance supérieure à la corrosion, est privilégié pour les applications dans des environnements plus exigeants ou lorsqu'une résistance à l'usure plus élevée est requise.
Le choix entre ces alliages dépend en fin de compte des exigences spécifiques de l'application, notamment des propriétés mécaniques, de l'environnement d'exploitation, des méthodes de fabrication et des considérations de coût. Les ingénieurs et les concepteurs doivent évaluer soigneusement ces facteurs lors du choix entre CuSn6 et CuSn8 afin de garantir des performances et une rentabilité optimales dans leurs applications spécifiques.