Produits de la métallurgie des poudres
L'application principale de la poudre de cuivre est le mélange de poudre de cuivre et d'étain pour fabriquer des pièces en bronze. Au début des années 1920, Metal Refining (USMR), située dans la région autonome de Cartwright dans le New Jersey, aux États-Unis, a commencé à produire de la poudre de cuivre électrolytique. Cette usine a une petite surface et un grand réservoir de cathode. Pendant la période de pointe de production, l'usine de poudre produit environ 455 tonnes de poudre de cuivre par mois. Au milieu des années 1980, les fonderies et les raffineries électrolytiques ont été contraintes de fermer. En raison de la fermeture de l'usine de Cartwright, bien que certaines entreprises aient essayé de produire de la poudre de cuivre électrolytique, les États-Unis ne produisaient plus de produits en poudre de cuivre électrolytique. Aujourd'hui, la poudre de cuivre électrolytique est produite en Europe, au Japon, en Russie, en Inde et en Corée du Sud.
Les particules de poudre de cuivre électrolytique ont des caractéristiques dendritiques, la densité de tassement lâche est inférieure à 1 g/cm3 grâce au processus d'ajustement et la résistance à l'état vert est supérieure à 35 MPa. En ajustant le processus de sédimentation et le post-traitement de la poudre, la densité apparente peut être augmentée.
Aux États-Unis, la poudre de cuivre peut être produite par des procédés d'atomisation d'eau et d'atomisation de gaz ainsi que des méthodes d'oxydo-réduction, et sa forme est sphérique ou irrégulière. Les propriétés physiques de la poudre atomisée (telles que : densité apparente, fluidité, taille des particules et résistance à l'état vert) sont liées aux conditions du procédé, telles que : additifs spécifiques, température de fusion, pression d'atomisation, température de réduction et post-traitement de la poudre . Le diamètre médian de la poudre après oxydation et réduction est de 10 microns, la masse volumique apparente est inférieure à 1,5 g/cm3 et la masse volumique à cru est supérieure à 20 MPa. La taille des particules et la température de réduction de la poudre atomisée sont les facteurs clés qui déterminent le produit en poudre.
Les propriétés de la poudre atomisée et redox sont fondamentalement les mêmes que celles de la poudre de cuivre électrolytique en application, à l'exception de l'application de poudre dendritique et d'une très faible densité apparente.
Le traitement des paliers autolubrifiants à base de cuivre et d'étain (avec des pores internes) est une caractéristique unique de la métallurgie des poudres. Ces roulements sont frittés à une certaine densité et la teneur en huile des pores peut atteindre 10 à 30 %. Ces roulements nécessitent une lubrification régulière pour assurer un fonctionnement sûr pendant le cycle de vie de l'équipement. En 1920, les roulements autolubrifiants ont été utilisés pour la première fois dans les voitures Buick. L'utilisation dans d'autres industries est assez importante, changeant l'industrie de l'équipement ménager. La fabrication de roulements autolubrifiants consomme environ 55 % de la production de poudre de cuivre.
Les roulements Cu-Pb et Cu-Pb-Sn sont utilisés dans les automobiles, les turbines, les rondelles de butée et les équipements de pompage industriels. Le matériau de support en acier a remplacé les roulements en bronze coulé et forgé. La poudre est recouverte sur le substrat en acier et une certaine densité est obtenue par frittage et laminage. La porosité du produit final est inférieure à 0,25 %.
La poudre de laiton et la poudre d'alliage nickel-argent sont produites par atomisation. La teneur en zinc de la poudre de laiton est de 10 % à 30 %. Parfois, du plomb est ajouté pour améliorer les propriétés mécaniques. Il a été utilisé dans les serrures, les pointeurs d'instruments et les équipements de conduite. En raison de sa belle couleur, le laiton est utilisé pour les médailles décoratives en métal. Des pièces de métallurgie des poudres de laiton pesant 2,6 kilogrammes ont récemment été utilisées dans des pièces de bras de robot. La pièce frittée avec une densité frittée de 7,7 g/cm3 a une résistance à la traction de 193 MPa et un allongement de 14 %. Un grand nombre de pièces en métallurgie des poudres montre que l'utilisation de la technologie de la métallurgie des poudres pour les matériaux à base de cuivre est très potentielle et créative.
En 2002, l'utilisation mondiale de poudre de cuivre était estimée à 59-64 000 tonnes, l'Amérique du Nord utilisait 22 000 tonnes, l'Europe 18 000 tonnes et les autres pays consommaient 4 500 tonnes. Environ 55% de poudre de cuivre est utilisée pour les pièces en bronze, 13% est mélangée avec de la poudre de fer pour produire des pièces de métallurgie des poudres, 12% est utilisée pour la poudre de frittage par infiltration, 10% est utilisée pour le laiton et 10% est utilisée pour d'autres applications telles que : matériaux de friction, chimie, métaux lourds W-Cu et Mo-Cu, revêtements, peintures, pâtes et encres.
Les sociétés de production de poudre en Amérique du Nord et dans le monde ont été fusionnées et réorganisées. Il y a vingt ans, il y avait principalement huit fabricants de poudre de cuivre en Amérique du Nord. Aujourd'hui, le nombre a été réduit à quatre, ce qui pourrait encore diminuer.
