Interrogations sur les métaux: le cuivre

Interrogations sur les métaux : Le cuivre

On pourrait avancer que la civilisation a commencé par la fusion du cuivre. Bien que des milliers d’années auparavant, les hommes aient cuit de l’argile pour en faire figurines et des contenants, la fusion nécessitait certaines étapes qui n’étaient pas si évidentes.  Après tout, la cuisson de l'argile, à un certain niveau, peut se faire simplement en laissant tomber de l’argile sur un feu.

Pour faire fondre le cuivre, nos ancêtres devaient :

1. Prendre de la malachite (voir photo) ou un autre minerai de cuivre, la moudre ou la casser en petits morceaux
2. Mélanger la malachite moulue avec du charbon
3. Chauffer le mélange dans un récipient à 1085°C.

Le minerai de malachite

Atteindre cette température avec un feu de bois est pour moi surprenant. Pensez aux jours où vous avez fait griller des burgers. Vous laissez le grill une fois que vous avez fait vos burgers afin que la graisse brûle. Vous revenez 20 minutes plus tard et le grill est à 500°F. Vous pouvez sentir la chaleur. Même tourner le bouton pour couper le gaz est intimidant car la chaleur vous fait reculer. Cette température de 500°F ne représente que 260°C ! Les anciens qui atteignaient 1085°C avec du bois et un soufflet sont vraiment impressionnants. D’ailleurs, une règle pour convertir les degrés Celsius en degrés Fahrenheit de 100°C à 15000°C est que 2XC=F, cette rapide approximation est précise avec une marge d’environ 10 %.

La confluence des trois procédures est non seulement non intuitive mais pensez au nombre de fois où la fusion du minerai ne pouvait atteindre que 900°C et échouait. La fusion du cuivre est devenue une industrie qui a encouragé des installations permanentes et stimulé le commerce, ce qui a encouragé l’écriture et le chiffrement. Un bon fondeur de cuivre gardait son secret afin d’avoir un avantage concurrentiel. Il pouvait gagner plus en fondant du cuivre qu’en faisant n’importe quoi d’autre et il était donc certainement un spécialiste avant l’heure.

En tenant compte de tout cela, je pense que sans la découverte de la fusion du cuivre, nous vivrions encore dans des huttes ou des tipis en utilisant des outils en pierre et en vivant une existence de nomades sans commerce, écriture ni mathématiques. Des exemples appuyant cette thèse sont l’état des indigènes dans les Amériques des années 1400. Ces indigènes n’avaient jamais appris à fondre des métaux et donc n’avaient pas bénéficié des aspects de la civilisation qui en découlent mentionnés ci-dessus.

Aujourd’hui, le cuivre est une substance fondamentale pour l’électronique, étant donnée son excellente conductivité électrique, juste derrière l’argent.  La ductilité du cuivre facilite la formation de traces sur les cartes à circuit imprimé et les trous plaqués du fait qu’il résiste aux craquelures.

De plus, la capacité du cuivre à former un lien électrique et mécanique avec le brasage est un autre trait qui en fait un gagnant en tant que matériau d’assemblage de conduction électrique dans l’électronique moderne.

Le cuivre est utilisé depuis plus de 10 mille ans mais, comme la plupart des métaux, 90 à 95 % a été extrait depuis 1900.  Environ 15 000 000 de tonnes métriques (TM) sont utilisées chaque année, en troisième place derrière l’aluminum avec 22 000 000 TM et l’acier inégalé avec ses 1 000 000 000 TM.

Au cours de la séance suivante, nous parlerons de l’étain et de la façon dont il forme un intermétal avec le cuivre au cours du brasage pour faire de la pâte de brasage, du fil de brasage et des préformes de brasage des éléments cruciaux de l’assemblage électronique.

Au plaisir,

Dr. Ron

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