LM METAUX 08 Flashcards

(81 cards)

1
Q

Aperçu historique quelles dates ? et quoi ?

A

or avant mais l’Âge du cuivre (environ 5000 à 3000 av.
J.-C.). puis l’Âge du bronze (environ 3000 à 1200 av.
J.-C.) puis et l’Âge du fer (à partir d’environ
1200 av. J.-C.) et Au début du XVIIIe siècle, aux prémices de la Révolution
industrielle,
l’amélioration des techniques de fusion jeta les
bases de la production en masse de fonte. et apres a chicage XIXe
siècle, le développement des procédés de fabrication de l’acier
doux entraîna un essor considérable de la production de fer.

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2
Q

Définition Aperçu historique et propriétés de metaux

A

Les métaux représentent 80 % des éléments chimiques du tableau
périodique.
* Grande résistance mécanique
* Longue durée de vie
* Bonne conductivité électrique
* Bonne conductivité thermique
* Résistance à la déformation
* Étanchéité à la vapeur

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3
Q

probleme des metaux ?

A

Comme les métaux résistent mal au feu, il convient d’accorder
une grande attention aux mesures de protection incendie lors
des études et de l’exécution des ouvrages. L’acier, souvent
utilisé en structure, perd sa capacité porteuse à environ 500 °C,
tandis que les structures en métaux légers comme l’aluminium
défaillent déjà à environ 350 °C.

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4
Q

deux types de famille de metaux ?

A

Matériaux ferreux
* Fer
* Fonte
* Aciers
et materiaux non ferreux
Métaux lourds (masse volumique ρ > 5 g/cm3)
− Cuivre
− Plomb
− Étain
− Zinc
− Etc.
Métaux légers (masse volumique ρ < 5 g/cm3)
− Aluminium
− Magnésium
− Titane
− Etc.

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5
Q

Métaux nobles c’est quoi ?

A

On appelle métaux nobles les métaux qui sont particulièrement
résistants à l’action des agents chimiques. Ils sont donc, dans
une large mesure, résistants à la corrosion.

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6
Q

Comptent parmi les métaux nobles :

A
  • l’argent ;
  • l’or ;
  • le platine.
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7
Q

Il existe quelques autres métaux qui, sans être classés parmi
les métaux nobles, Ces métaux sont notamment

A
  • le cuivre ;
  • l’aluminium ;
  • le chrome ;
  • le molybdène ;
    zinc
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8
Q

Extraction des matières premières et fabrication

A

Dans la nature, les métaux se présentent en général sous la
forme de minerais.L’extraction à ciel ouvert ou souterraine de
ces derniers implique de lourdes atteintes au paysage, d’importants
flux de transport et des émissions polluantes considérables. l’obtention du métal primaire à partir
du minerai est un processus très énergivore. De plus, le recours
à de hautes températures et l’utilisation d’acides et de solutions
alcalines comportent des risques pour la santé des ouvriers.
Il convient donc de veiller à ce que les métaux, une fois
entrés dans le circuit économique, soient recyclés le plus systématiquement
possible.

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9
Q

Recyclage des metaux ?

A

Le fait que les métaux soient relativement faciles à récupérer
et que le prix des matières premières soit élevé a favorisé le
développement de filières de recyclage très performantes. La
plupart des métaux peuvent être réutilisés sans pertes de qualité
ou presque. La ferraille est transformée en produits semi-finis
tels que barres et treillis d’armature. Les autres déchets
métalliques sont, eux aussi, collectés et réemployés dans la
production de métaux issus en tout ou partie de matériaux de
recyclage. Faire fondre de la ferraille consomme beaucoup
moins de ressources et d’énergie que de transformer pour la
première fois du minerai en métal. Toutefois, en dépit des
grands progrès accomplis en matière de recyclage, la demande
actuelle ne saurait être satisfaite sans production de métaux
primaires. Dans le bâtiment, par ailleurs, il arrive souvent qu’on
limite la part de métaux recyclés pour des raisons esthétiques.

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10
Q

Protection anticorrosion ?

A

Les métaux sont sujets à la corrosion. Cette dernière affecte
assez vite les éléments en acier exposés à l’air humide s’ils ne
sont pas protégés. Même les éléments en acier galvanisé doivent
être munis d’une protection adéquate. Si l’on envisage de
les revêtir de peinture ou de vernis, il convient, dans un souci
d’écologie, d’opter pour un revêtement à base d’eau, exempt
de solvants et de substances nocives pour la santé et l’environnement.
Il est préférable d’appliquer le revêtement en usine
plutôt que sur le chantier.

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11
Q

Impacts toxicologiques

A

La présence de métaux lourds comme le cuivre, le zinc et le
plomb dans les eaux et les sols peut, même en petites quantités,
représenter un danger pour les organismes vivants. La
toxicité des métaux lourds tient au fait que, à la différence des
composés organiques, ils ne s’éliminent pas facilement, mais
s’accumulent dans les sédiments, les eaux et les organismes
vivants.

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12
Q

Émissions de métaux lourds

A

Lorsque des métaux mis en oeuvre en extérieur sont exposés
aux intempéries, il se peut que la pluie transporte des métaux
lourds nocifs dans les eaux et les sols. Aussi devrait-on renoncer
à utiliser sur de grandes surfaces des métaux comme le
cuivre, le zinc-titane, l’acier galvanisé, le laiton ou le bronze.
Des métaux lourds sont aussi susceptibles de pénétrer dans
l’eau potable et les eaux usées par l’intermédiaire des vieux
réseaux d’alimentation en eau constitués de tuyaux en cuivre
ou en acier galvanisé. Quant aux émissions de métaux lourds
dans l’air, elles sont occasionnées par les procédés métallurgiques
(transformation des minerais, production de fonte brute
et d’acier, travaux de fonderie, etc.).

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13
Q

L’acier dans le bâtiment ou est il utiliser ?

A
  • Poteaux et poutres (profilés laminés)
  • Barres et treillis d’armature pour béton armé
  • Câbles tendus
  • Feuilles d’acier au nickel-chrome pour travaux de
    ferblanterie
  • Divers ouvrages en acier calaminé, acier au nickel-chrome
    ou acier galvanisé (p. ex. garde-corps, robinets, auvents,
    grilles)
  • Profilés de façades, portes et fenêtres
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14
Q

Fabrication de l’acier ? deux types commentz ?

A
  • l’acier primaire, ou acier de première fusion ;

L’acier est fabriqué à partir de fonte brute, obtenue du minerai de fer. La fonte brute est rendue moins cassante par l’ajout d’oxygène, réduisant sa teneur en carbone à moins de 2%. Avant d’être coulée, la fonte subit un traitement adapté à son usage final, y compris l’ajout d’éléments d’alliage pour améliorer sa qualité.

  • l’acier secondaire, ou acier de deuxième fusion
    (acier recyclé).

En Suisse, près de 55% de l’acier utilisé provient de ferraille recyclée, provenant notamment de profilés et d’armatures usagées. Le recyclage de l’acier nécessite environ 70% moins d’énergie que la production d’acier primaire. L’urban mining consiste à recycler efficacement les déchets urbains pour réintroduire les matières premières secondaires dans le cycle de production.

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15
Q

proprietes de l’acier

A
  • Grande résistance mécanique
  • Dureté
  • Aptitude au forgeage
  • Aptitude au soudage
  • Multiples possibilités de façonnage (étirage, laminage,
    estampage, pliage, tournage)
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16
Q

Alliages d’acier c’est quoi ?

A

Un alliage est un produit métallurgique résultant de la combinaison
d’au moins deux métaux. Dans le cas de l’acier – dont la
teneur en carbone ne doit pas dépasser 2 % de masse pour
qu’il puisse être aisément façonné –, l’incorporation d’éléments
d’alliage se révèle souvent indispensable pour conférer
au matériau les propriétés bien spécifiques que requièrent ses
divers emplois dans le bâtiment.

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17
Q

des exemple de allialges envisagables pour l’acier

A
  • Chrome (Cr)
  • Manganèse (Mn)
  • Molybdène (Mo)
  • Nickel (Ni)
  • Plomb (Pb)
  • Soufre (S)
  • Vanadium (V)
  • Tungstène (W)
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18
Q

Parmi les alliages d’acier inoxydables les plus couramment
utilisés figurent notamment :

A
  • Aciers au nickel-chrome (équipements de cuisine,
    ouvrages de ferblanterie)
  • Aciers au nickel-chrome-molybdène (cheminées,
    installations
    sanitaires)
  • Aciers au nickel-chrome-molybdène-
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19
Q

traitements de surfac Quand on soumet l’acier à un traitement superficiel, c’est principalement

A
  • pour des raisons esthétiques ;
  • pour le protéger de la corrosion.
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20
Q

il y a les procedes (2 types )

A

Procédés non métalliques :
* Laquage au four
* Poudrage électrostatique, ou thermolaquage
* Émaillage
* Procédé duplex (alliant procédés métallique et non
métallique)

Procédés métalliques:
* Galvanisation au trempé
* Procédés électrolytiques
* Projection thermique au pistolet à arc électrique

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21
Q

Importance de l’acier ?

A

L’acier est le métal le plus utilisé dans la construction à l’échelle
mondiale. Il permet de réaliser des structures élancées,
légères et économes en matériau, caractérisées par un haut
degré de préfabrication.
Il convient toutefois de ne pas négliger
les mesures de protection incendie nécessaires. L’acier peut
être indéfiniment recyclé sans pratiquement subir de pertes de
qualité, différents alliages pouvant par ailleurs être produits
en fonction des besoins
spécifiques. Les plus grands producteurs
de minerai de fer sont le Brésil, l’Australie, la Chine, la
Russie, l’Inde, l’Ukraine, les États-Unis, l’Afrique du Sud, le
Canada, la Suède, le Venezuela, le Kazakhstan, le Mexique et la
Mauritanie.

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22
Q

Problèmes de l’acier

A

L’acier est sujet à la corrosion. Aussi, tous les éléments en
acier – hormis les aciers d’armature – doivent être galvanisés
et protégés de la corrosion et du lessivage par des mesures
constructives. La fabrication d’acier primaire est très polluante
et gourmande en énergie, raison pour laquelle il convient de
promouvoir l’utilisation systématique d’acier recyclé. La production
d’acier secondaire consomme 70 % d’énergie et rejette
85 % de CO2 en moins que la production d’acier primaire. En
Suisse, le taux d’acier secondaire utilisé est de 100 % pour les
armatures et d’environ 45 % pour les éléments de structure et
les tôles destinées à la construction.

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23
Q

Recommandations pour l’acier

A

En intérieur, il convient de privilégier des matériaux moins
énergivores que l’acier. Les éléments en acier galvanisé exposés
aux intempéries doivent être, de surcroît, protégés par
procédé duplex contre le lessivage des métaux lourds. S’il
n’est pas possible de renoncer à la mise en oeuvre de tôles
d’acier galvanisées sur de grandes surfaces exposées aux
intempéries,
il s’agit de prévoir un filtre à métaux approprié
pour les eaux provenant des toitures et façades concernées.
Dans la mesure du possible, tous les éléments en acier devraient
être traités en usine. Pour protéger du feu les éléments
en acier normaux et galvanisés, on optera pour des peintures
ignifuges écologiques et exemptes d’halogènes.

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24
Q

L’aluminium dans le bâtiment ou ?

A
  • Ouvrages de ferblanterie (placages, blindages,
    garnitures en tôle d’aluminium)
  • Bardages (tôle d’aluminium)
  • Tablettes de fenêtre extérieures (tôle d’aluminium)
  • Portes de garages et d’usines (tôles et profilés)
  • Profilés de portes et fenêtres
  • Équerres d’angle
  • Profilés d’ossature pour cloisons légères
  • Pare-vapeur (feuilles d’aluminium)
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25
fabrication de l'alu quel types
l’aluminium primaire, ou aluminium de première fusion ; * l’aluminium secondaire, ou aluminium de deuxième fusion (aluminium recyclé). Aluminium primaire L’aluminium primaire se fabrique à partir de la bauxite, un minerai dont les principaux gisements se situent en Australie, en Afrique de l’Ouest, en Jamaïque et au Brésil. Dans un premier temps, on soumet la bauxite à un traitement sodique pour en extraire l’alumine – ou oxyde d’aluminium –, à partir de laquelle on produit ensuite l’aluminium par électrolyse ignée. Ce processus consomme beaucoup d’énergie électrique. Aluminium secondaire L’aluminium secondaire se fabrique à partir de déchets et de crasses d’aluminium, qui sont fondus ensemble. Les crasses sont des sous-produits issus de la fabrication et de la transformation de l’aluminium primaire. La fabrication d’aluminium secondaire ne requiert que 5 à 10 % de l’énergie nécessaire à la production primaire. En outre, la quantité de résidus de production générée est 20 fois moindre. Recycler l’aluminium s’avère donc judicieux du point de vue aussi bien économique qu’écologique.
26
Propriétés de l'alu
Grande résistance mécanique * Légèreté * Malléabilité * Aptitude au soudage * Multiples possibilités de façonnage (étirage, laminage, matriçage, pliage) * Bonne conductivité électrique * Bonne tenue aux intempéries
27
Alliages d’aluminium on melange avec quoi
* Cuivre (Cu) * Magnésium (Mg) * Manganèse (Mn) * Silicium (Si) * Zinc (Zn)
28
quel type de alliage pour l'alu 2 types et a quoi sont t'il destine ?
Les premiers sont destinés à être transformés par forgeage (laminage, extrusion) ; les seconds, à être moulés. Alliages de corroyage * Aluman * Anticorodal * Avional * Extrudal * Peraluman Alliages de fonderie * Alufont * Anticorodal
29
Traitements de surface de l'alu
* Traitement de surface chimique * Anodisation * Application d’un revêtement
30
Anodisation c'est quoi ?
L’anodisation – appelée aussi oxydation anodique ou, en Suisse romande, éloxage – consiste à renforcer, par électrolyse, la pellicule d’oxyde qui se forme naturellement sur l’aluminium. D’une épaisseur de 5 à 25 μm selon les exigences, ce film protecteur, incolore et poreux, est apte à absorber des colorants ou pigments, ce qui permet de teinter l’aluminium de manière à ce que la couleur fasse partie intégrante de la couche protectrice.
31
Application d’un revêtement c'est quoi ?
L’application d’un revêtement ne modifie pas la structure superficielle de l’aluminium lui-même. Elle permet de conférer au métal les avantages du revêtement choisi, ce qui élargit encore les possibilités d’utilisation du matériau. Parmi les multiples procédés de revêtement envisageables pour l’aluminium, deux sont particulièrement répandus dans l’industrie du bâtiment, à savoir : * le laquage au pistolet (peinture liquide) ; * le poudrage électrostatique, ou thermolaquage (peinture en poudre). Tant dans le cas de l’anodisation que de l’application d’un revêtement, la pièce d’aluminium à traiter doit être préalablement soumise à une préparation mécanique ou chimique
32
Traitement de surface chimique c'est quoi
Les traitements de surface chimiques étant peu employés dans l’industrie de la construction, il n’y a pas lieu de les décrire ici plus en détail.
33
Importance de l’aluminium
L’aluminium est de loin le métal non ferreux le plus utilisé dans le bâtiment. Il s’agit d’un matériau pérenne, largement résistant à la corrosion et aisé à façonner, à la fois très léger et doté d’une grande résistance mécanique. Si sa fabrication se révèle très polluante et gourmande en énergie, l’aluminium peut être indéfiniment recyclé sans pertes de qualité, la production d’aluminium secondaire ne consommant en outre qu’environ 5 à 10 % de l’énergie nécessaire pour fabriquer de l’aluminium primaire. La part d’aluminium secondaire représente, en moyenne européenne, environ 50 % de la production totale d’aluminium.
34
Problèmes de l'alu
La fabrication d’aluminium primaire est précédée d’un processus d’extraction de matière première très énergivore, et la transformation de la bauxite en aluminium se révèle très polluante. Pour chaque tonne d’aluminium sont en effet produites entre une et six tonnes de boues rouges, des résidus toxiques qui sont encore trop souvent déversés dans les mers et les grands lacs, voire les rivières, avec des conséquences la plupart du temps mortelles pour les écosystèmes touchés. Les procédés métallurgiques de fabrication et de transformation produisent des gaz nocifs pour la flore, la faune et les riverains des usines. La production d’une tonne d’aluminium pur nécessite environ 13’500 kWh d’énergie électrique. Celle d’une tonne d’aluminium secondaire dégage dix tonnes de CO2 en moins, ce qui correspond à une réduction des émissions de 85 %.
35
Recommandations
On utilise souvent de l’aluminium là où d’autres matériaux moins énergivores pourraient rendre les mêmes services. Ainsi, une ossature en bois renferme environ dix fois moins d’énergie grise qu’une en aluminium. Certains emplois de l’aluminium se justifient cependant tout à fait d’un point de vue écologique. Grâce à son excellente résistance à la corrosion, l’aluminium utilisé pour les portes et les fenêtres peut être mis en oeuvre non traité, ou anodisé mais non teinté. Un revêtement ne s’imposera que pour des raisons esthétiques, ou si l’élément concerné est exposé à des solutions alcalines, des acides ou des sels.
36
Le cuivre dans le bâtiment ou ?
L’utilisation du cuivre comme matériau de construction remonte à l’Antiquité. Ses nombreuses propriétés favorables valent à ce métal une bonne réputation. Dans le bâtiment, on y recourt souvent pour fabriquer des conduites de toutes sortes, ainsi que pour réaliser des ouvrages de ferblanterie et de couverture.
37
Principaux éléments de construction en aluminium :
* Fils électriques * Tuyaux pour installations de chauffage et sanitaires * Tôles pour travaux de ferblanterie et couverture * Tôles pour bardages
38
fabrication du cuivre
Comme pour l’acier et l’aluminium, on établit la distinction entre : * le cuivre primaire, ou cuivre de première fusion ; * le cuivre secondaire, ou cuivre de deuxième fusion (cuivre recyclé). Cuivre primaire Le cuivre primaire s’obtient à partir de divers minerais de cuivre, dont le principal est la chalcopyrite. Les minerais concassés sont d’abord enrichis par flottation, puis oxydés en plusieurs étapes dans des fours de grillage. L’oxyde de cuivre est ensuite transformé par réduction en cuivre de première fusion pour la construction, avec un degré de pureté d’environ 98.5 %. Pour pouvoir être utilisé dans l’industrie électrique, ce cuivre doit être débarrassé des impuretés restantes par électrolyse. Cuivre secondaire Le cuivre secondaire se fabrique à partir du cuivre issu de la collecte de produits en fin de vie (déchets électriques, tuyaux récupérés dans de vieux bâtiments, etc.) ainsi que des déchets issus des processus industriels eux-mêmes. La fabrication de cuivre secondaire ne nécessite que 20 % de l’énergie consommée lors de la production de cuivre primaire. À l’heure actuelle, près de la moitié du cuivre utilisé en Europe est issue de la production secondaire. Le cuivre peut être recyclé indéfiniment sans subir de pertes de qualité.
39
proprietes du cuivre ?
Le cuivre employé dans le bâtiment présente en général les propriétés suivantes : * Matériau antibactérien * Mauvaise aptitude au soudage * Excellente conductivité électrique * Excellente conductivité thermique * Malléabilité * Bonne tenue aux intempéries * Multiples possibilités de façonnage (étirage, laminage, matriçage, pliage, forgeage, brasage) * Ductilité
40
Patine c'est quoi
Le cuivre pur présente un éclat métallique et une teinte rougeâtre. Au contact de l’air, il se couvre très rapidement d’une mince pellicule d’oxyde imperméable à l’air et à l’eau, qui rend le métal très résistant à la corrosion. Au fur et à mesure que ce film s’épaissit, le cuivre prend une patine brun-noir tout à fait caractéristique. Lorsque le cuivre est très exposé aux eaux de pluie – par exemple lorsqu’il est mis en oeuvre comme matériau de couverture –, cette couche protectrice continue de se modifier. Il se forme des composés de cuivre alcalins qui génèrent, peu à peu, une patine verte. Cette patine ne doit pas être confondue avec du vert-de-gris.
41
Alliages de cuivre
Il existe plus de 400 alliages de cuivre (ou cupro-alliages) différents, dont chacun présente des propriétés spécifiquement adaptées à un usage particulier. Aucun autre métal n’offre par ailleurs, avec ses alliages, un éventail de teintes aussi large.
42
Les principaux éléments d’alliage sont les suivants : du cuivre
Aluminium (Al) * Étain (Sn) * Nickel (Ni) * Zinc (Zn)
43
Dans le bâtiment, les alliages de cuivre ne jouent pas un rôle prépondérant, mais on les y retrouve néanmoins dans de nombreux domaines. Comptent parmi les cupro-alliages les plus courants :
le bronze (cuivre + étain) ; * le bronze d’aluminium ; * le laiton (cuivre + zinc) ; * le laiton rouge ; * le cupronickel.
44
Traitements de surface du cuivre
Les éléments en cuivre ou alliage de cuivre peuvent faire l’objet de traitements superficiels variés, parmi lesquels on choisira le plus approprié à la fonction de l’élément concerné. Les principaux modes de traitement envisageables sont les suivants : * Décapage * Dépôt d’une couche de protection * Émaillage * Coloration chimique * Patinage artificiel * Polissage − mécanique − chimique − électrolytique Dans le bâtiment, on recourt surtout au patinage artificiel, notamment pour les capteurs solaires, les bardages de façade et les placages de toiture.
45
Importance du cuivre
La demande de cuivre ne cessant d’augmenter au niveau mondial, la question de sa disponibilité et de son recyclage devient toujours plus pressante. L’exemple de l’électromobilité illustre bien le phénomène : si le nombre de voitures électriques augmentait sensiblement au cours des dix prochaines années, les besoins en cuivre pourraient, dans ce seul domaine, être multipliés par neuf – ce métal étant utilisé aussi bien dans les moteurs électriques que dans les batteries. La production de cuivre secondaire ne nécessite qu’environ 20 % de l’énergie requise pour produire du cuivre primaire. À cela s’ajoute le fait que la fabrication d’une tonne de cuivre à partir de matériaux recyclés émet 3.4 tonnes de CO2 en moins, ce qui correspond à une réduction de 62 % par rapport à la production primaire. Au sein de l’Union européenne, le cuivre utilisé provient à 45 % de la production primaire et à 55 % du recyclage. Avec un taux de recyclage d’environ 65 %, toutefois, le potentiel en matière de récupération est loin d’être pleinement exploité.
46
Problèmes du cuivre
Le cuivre et ses alliages sont, de tous les métaux, ceux qui exercent le plus fort impact sur l’environnement (exprimé en unités de charge écologique [UCE]). La très faible teneur naturelle en métal du minerai de cuivre (comprise entre 0.2 et 2.5 % seulement) nécessite, pour obtenir un rendement satisfaisant, des processus de transformation très gourmands en énergie. Au contact de l’air, le métal se couvre d’une patine qui le protège. Dans certaines circonstances, le cuivre peut aussi produire du vert-de-gris toxique. Si de grandes surfaces exposées aux intempéries sont couvertes de cuivre (notamment en toiture), il se peut que des ions de métaux lourds pénètrent dans les sols et les eaux, avec tous les problèmes qui en résultent.
47
Recommandations pour le cuive
Si du cuivre nu est mis en oeuvre sur de grandes surfaces exposées aux intempéries, il convient de filtrer les eaux s’écoulant depuis les toitures et les façades à l’aide d’un filtre à métaux approprié.
48
definition metaux non fereeux
Comme leur nom l’indique, les métaux non ferreux sont les métaux et alliages qui ne contiennent pas de fer. Parmi les métaux non ferreux les plus utilisés dans le bâtiment figurent, outre l’aluminium et le cuivre, les métaux lourds suivants : * Plomb (Pb) * Étain (Sn) * Zinc (Zn)
49
Plomb definition
En raison de sa toxicité, le plomb n’est pratiquement plus utilisé dans le bâtiment ; tout au plus y recourt-on encore pour des emplois spéciaux, en rénovation et dans le domaine de la protection contre les radiations. Il reste toutefois présent dans de nombreux bâtiments anciens, surtout en ferblanterie (étanchéité de la couverture des pans de toiture au niveau des pénétrations, etc.). Les vieilles conduites d’eau potable réalisées en plomb doivent être remplacées dans le cadre d’un concept de rénovation global, intégrant aussi les autres conduites contaminées, la robinetterie et les chauffe-eau.
50
L’étain dans le bâtiment definition
L’étain n’est pratiquement pas utilisé dans le bâtiment à l’état pur. Il est en revanche employé comme élément d’alliage ou à des fins d’étamage (p. ex. dans l’acier étamé). Principaux domaines d’application : * Ouvrages de ferblanterie * Métal d’apport pour brasage * Ustensiles * Revêtement métallique (étamage)
51
Fabrication de l'etain
La principale matière première intervenant dans la production de l’étain est la cassitérite, une espèce minérale composée de dioxyde d’étain, qui se présente sous forme de minerai. L’étain en est extrait au moyen d’un procédé en plusieurs étapes. Aujourd’hui, toutefois, une grande partie de l’étain utilisé est produit par recyclage.
52
Durabilité de l'etain
Les impacts connus de l’étain sur l’environnement interviennent au niveau de la production primaire, qui présente un assez fort potentiel d’émissions de gaz à effet de serre et d’acidification.
53
proprietes de l'etain
* Grande tendreté * Ductilité et malléabilité * Bonne coulabilité * Bonne aptitude au soudage et au brasage L’étain pur présente un éclat métallique et une teinte blanc argenté. Au contact de l’air, il se couvre très rapidement d’une mince pellicule d’oxyde qui le rend très résistant aux altérations.
54
Le zinc dans le bâtiment definition
Dans le bâtiment, le zinc est surtout utilisé comme élément d’alliage – notamment sous forme de zinc-titane, qui est en réalité un alliage de zinc, de titane et de cuivre –, ainsi qu’à des fins de galvanisation. Principaux domaines d’application : * Ouvrages de ferblanterie, bardages et placages de toiture (zinc-titane) * Fils * Revêtement métallique (galvanisation)
55
Fabrication du zinc
Le zinc est un élément très répandu dans la nature, qui se présente principalement sous forme de sphalérite, un minerai de sulfure de zinc composé d’environ 65 % de zinc. Ce dernier peut être obtenu au moyen d’un procédé pyrométallurgique ou d’un procédé hydrométallurgique. Le zinc possédant un point de fusion assez bas, la production primaire nécessite relativement peu d’énergie. Près d’un tiers du zinc utilisé aujourd’hui est issu de la production secondaire.
56
Propriétés du zinc
* Matériau cassant * Aptitude au forgeage, au laminage et à l’étirage * Bonne coulabilité * Bonne aptitude au brasage Le zinc pur présente un éclat métallique et une teinte blanc bleuté. Au contact de l’air, il se couvre très rapidement d’une mince pellicule d’oxyde qui le rend très résistant aux altérations. Le zinc entre en réaction avec la chaux, le plâtre, le ciment et le béton liquides, raison pour laquelle il convient de le protéger pendant les travaux.
57
Durabilité du zinc
impacts connus du zinc sur l’environnement interviennent au niveau de la production primaire, plus précisément au niveau de l’extraction et de la préparation des minerais, qui portent par ailleurs fortement atteinte aux paysages.
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Corrosion – généralités
La corrosion engendre chaque année, dans le monde, des coûts de plusieurs milliards de francs. Il importe donc de comprendre comment les phénomènes de corrosion peuvent se produire, et comment on peut les prévenir.
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Le mot corrosion vient du verbe latin corrodere, qui signifie « ronger ». On distingue deux grands types de corrosion
* La corrosion chimique * La corrosion électrochimique
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Selon l’endroit et le contexte dans lequel la corrosion intervient, on établit, dans le domaine technique, la distinction entre différents types de phénomènes :
* la corrosion de contact ; * la corrosion par piqûres ; * la corrosion uniforme (ou généralisée) ; * la corrosion caverneuse (ou par crevasses) ; * la corrosion fissurante sous contrainte.
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Corrosion chimique c'est quoi
La corrosion chimique est provoquée par la réaction entre deux éléments qui forment, lorsqu’ils entrent en contact, une liaison chimique. Lorsqu’un métal quelconque – à l’exception des métaux nobles – entre en contact avec de l’oxygène, il se forme à sa surface une mince pellicule d’oxyde (oxydation). Dans la plupart des cas, ce film protège le métal sous-jacent des intempéries. Dans le cas des métaux ferreux – et donc aussi de l’acier –, l’oxydation ne se produit que sous l’action de l’eau. La couche d’oxyde de fer qui se forme est peu dense et poreuse, de sorte que les couches de métal sous-jacentes continuent de réagir avec l’oxygène. Si aucune mesure de protection n’est prise, ce processus se poursuit indéfiniment : le métal se détériore progressivement. C’est ce phénomène que l’on appelle, dans le langage courant, la rouille. Les éléments de construction en acier doivent toujours être protégés de la corrosion par des moyens appropriés.
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Parmi les facteurs environnementaux susceptibles de favoriser la corrosion figurent notamment :
* les gaz ; * l’eau ; * l’air humide ; * les sels ; * les acides et les bases.
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Corrosion électrochimique c'est quoi
Dans le cas de la corrosion électrochimique, il n’est pas nécessaire que les deux éléments intervenant dans le processus – la plupart du temps deux métaux – entrent en contact direct l’un avec l’autre pour entrer en réaction. Sous l’action de l’eau, il se crée un courant électrique où le métal le moins noble cède des ions au métal le plus noble, ce qui entraîne la décomposition progressive du premier. Les sels dissous dans l’eau fonctionnent ici comme des électrolytes, sans lesquels le phénomène ne se produirait pas. Il suffit d’un très mince film d’eau pour susciter le processus de corrosion. La corrosion électrochimique concerne tous les métaux. Les pièces de fixation exposées aux intempéries ou à un air très humide doivent être protégées en conséquence. Les pièces de fixation des tôles doivent être d’un métal plus noble que les tôles elles-mêmes.
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Protection anticorrosion on fait quoi
Les phénomènes de corrosion se produisant en général sous l’action de l’eau, les mesures préventives consistent principalement à empêcher que le métal à protéger n’entre en contact direct avec celle-ci, ni avec l’oxygène et les autres substances susceptibles de favoriser le processus. Cela peut se faire en recouvrant le métal d’une fine couche protectrice. Il existe pour cela divers procédés qui sont décrits dans les chapitres consacrés aux différents métaux, ainsi que dans la partie « Métaux plus ».
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De manière très générale, on distingue :
* les procédés métalliques ; * les procédés non métalliques.
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Classement de différents métaux du moins noble au plus noble
noble au plus noble Mg Magnésium Al Aluminium Ti Titane Mn Manganèse Zn Zinc Cr Chrome Fe Fer Ni Nickel Sn Étain Pb Plomb Cu Cuivre Ag Argent Pt Platine Au Or plus noble
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La fonte dans le bâtiment
La fonte est un alliage de fer et de carbone. De nos jours, on l’utilise surtout pour fabriquer des couvercles de regard. La fonte est très résistante à la compression et moins sujette à la corrosion que l’acier normal. Sa teneur en carbone étant toutefois supérieure à 2 %, elle est très cassante et résiste donc mal aux contraintes de traction et de flexion. Du fait de son point de fusion relativement bas et de sa fluidité à l’état de masse en fusion, elle présente une bonne coulabilité, mais ne peut être travaillée par forgeage. En architecture, on parle parfois de « construction en fer » pour désigner les ouvrages en fonte ou en fer puddlé (c’est-à-dire en fonte décarburée) réalisés avant l’apparition de l’acier. Il s’agit toutefois d’un abus de langage.
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La fonte dans l’architecture
Au XIXe siècle, la fonte a beaucoup été utilisée dans l’architecture industrielle et la construction de ponts, ainsi que sous la forme d’éléments de façade. C’est aussi en fonte qu’était en général construite la structure porteuse des serres. Une mauvaise connaissance des propriétés du matériau a toutefois donné lieu, par la suite, à une série d’accidents graves. Ainsi la mauvaise tenue au feu de la fonte, souvent sous-estimée, a-t-elle notamment entraîné, sous l’effet des flammes, la brusque défaillance de la structure de plusieurs usines, qui se sont dès lors effondrées. Avec le développement de l’acier moderne, dont les propriétés sont bien meilleures, la fonte a pratiquement cessé d’être utilisée comme matériau de construction. De nombreuses innovations datant de l’époque de la fonte ont cependant été reprises dans la construction en acier, ce qui a favorisé l’émergence, dans les grandes villes américaines, de l’ère des gratte-ciel à ossature métallique.
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Extraction du fer
Le fer est un élément chimique de symbole Fe, dont le nom vient du latin ferrum. Il est le quatrième élément le plus abondant dans la croûte terrestre continentale, dont il constitue environ 5.6 % de la masse. Cette proportion dépasse même un quart si l’on considère la masse totale de la Terre. Minerai de fer Dans la nature, le fer se présente surtout sous la forme de minerais de fer. Ceux-ci sont des mélanges de roches et de minéraux ferrugineux, qui sont en général des oxydes de fer ou des carbonates de fer. Les trois principaux minéraux ferrugineux sont : * la magnétite (teneur en fer allant jusqu’à 72 %) ; * l’hématite (teneur en fer allant jusqu’à 70 %) ; * la sidérite (teneur en fer allant jusqu’à 48 %). Le minerai de fer peut être extrait aussi bien à ciel ouvert que dans des mines souterraines. Les principaux pays producteurs sont la Chine, l’Australie, le Brésil et l’Inde, qui assurent à eux quatre plus de 80 % de l’extraction mondiale. En Europe, les principaux pays producteurs sont la Russie, l’Ukraine et la Suède.
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Le fer en tant que minéral
Dans la nature, le fer se présente aussi sous sa forme pure (fer natif ou tellurique), la plupart du temps en petites quantités seulement, sous forme de corpuscules ou de paillettes dans la roche environnante. Plus rarement, on trouve le fer natif sous forme de masses plates pouvant peser jusqu’à 25 tonnes. Le fer est donc aussi classé comme minéral.
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Fabrication de la fonte brute
Agglomération Pour produire de la fonte brute à partir du minerai de fer, on soumet d’abord celui-ci à un processus de conditionnement appelé agglomération sur chaîne. Le minerai, mélangé avec du coke, est ici brûlé sur un convoyeur perméable à l’air, jusqu’à ce que les fines de minerai atteignent leur température de frittage (entre 800 et 1400 °C selon le type de minerai) et fondent en surface. Arrivé à l’extrémité de la chaîne, le produit ainsi obtenu, appelé aggloméré, se brise en tombant, suite à quoi il est broyé pour être envoyé au haut-fourneau. Haut-fourneau Le haut-fourneau est alimenté depuis le haut, par couches alternées de coke et d’aggloméré. On y ajoute – en plus d’autres additions – du calcaire, qui lie les impuretés. Au bas du haut-fourneau, on injecte de l’air préchauffé à une température comprise en 1200 et 1300 °C (« vent »), afin d’attiser le feu au sein du fourneau. La combustion du coke dégage du monoxyde de carbone, qui capte l’oxygène dont se compose l’oxyde de fer contenu dans le minerai. Ce processus, appelé réduction, permet d’obtenir la fonte brute liquide qui se forme, à une température d’environ 1800 à 2000 °C, dans la zone de fusion et qui s’accumule dans le creuset. À intervalles réguliers, on fait s’écouler d’abord le laitier, puis la fonte brute, dont la température est d’environ 1450 °C. Les gaz brûlants et toxiques générés au sein du haut-fourneau montent jusqu’au gueulard, où ils sont récupérés pour être épurés. Ils sont ensuite en partie réutilisés pour chauffer l’air injecté dans le haut-fourneau. Près de 90 % des hauts-fourneaux produisent ce qu’on appelle de la fonte blanche, à partir de laquelle on fabrique de l’acier. Les autres installations produisent de la fonte grise, à partir de laquelle on fabrique différentes nuances de fonte.
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Galvanisation à chaud
La galvanisation à chaud compte parmi les procédés de métallisation au trempé. Elle sert à protéger l’acier de la corrosion. La pièce à protéger est d’abord nettoyée selon un procédé en plusieurs étapes, puis immergée dans un bain de zinc en fusion d’une température d’environ 450 °C. Durant le processus de galvanisation, il se forme, sur la surface de contact, une couche très résistante composée d’un alliage de fer et de zinc et, par-dessus, une couche de zinc pur caractérisée par une excellente adhérence. Lorsqu’elle vient d’être déposée, cette couche de zinc présente encore un aspect brillant clair. Au fil du temps, l’oxydation confère à la surface son aspect gris foncé mat caractéristique.
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La galvanisation à chaud peut s’effectuer selon deux procédés :
Procédé discontinu (à la pièce) * Procédé continu (à la chaîne)
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Galvanisation discontinue
On commence ici par fabriquer la pièce en acier à protéger, puis on la galvanise à chaud en entier, sans qu’aucun autre traitement ne soit ensuite nécessaire.
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Galvanisation continue
Ici, de l’acier en plaques minces est immergé dans un bain de zinc en fusion, puis transformé par formage, perforation ou découpage – ce qui détruit la couche de zinc protectrice au niveau des tranches.
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Effet protecteur La galvanisation à chaud protège l’acier sous-jacent de deux manières :
* Protection anticorrosion passive * Protection anticorrosion active
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Protection anticorrosion passive
La protection passive contre la corrosion résulte de l’effet de barrière déployé par le revêtement de zinc, qui protège l’acier sous-jacent de l’action de l’eau et de l’oxygène.
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Protection anticorrosion active
La protection active contre la corrosion résulte de l’effet cathodique du revêtement de zinc. Ce dernier étant un métal moins noble que le métal ferreux qu’est l’acier, il fonctionne, sous l’action de l’eau, comme une anode sacrificielle. Il se produit une corrosion électrochimique lors de laquelle le zinc cède des ions à l’acier, qu’il protège ainsi en se décomposant lui-même peu à peu.
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Thermolaquage
Le thermolaquage, aussi appelé poudrage électrostatique, est un procédé de revêtement auquel on recourt principalement pour l’acier et l’aluminium.
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Anodisation c'est quoi
L’anodisation consiste à transformer la couche supérieure d’une pièce en aluminium, par un procédé électrochimique, en une pellicule d’oxyde protectrice très résistante. Ce procédé est aussi appelé oxydation anodique ou, en Suisse romande, éloxage.
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