Réflexions sur les métaux : Le cuivre
On pourrait affirmer que la civilisation a commencé avec la fonte du cuivre. Bien que des milliers d'années auparavant, les hommes aient cuit de l'argile pour fabriquer des figurines et des récipients, la fonte nécessitait plusieurs étapes non évidentes. Après tout, la cuisson de l'argile, à un certain niveau, peut être réalisée simplement en jetant de l'argile dans un feu.
Pour fondre le cuivre, nos ancêtres devaient.. :
- Prenez de la malachite (voir photo) ou un autre minerai de cuivre, broyez-le ou cassez-le en petits morceaux.
- Mélanger la malachite broyée avec du carbone
- Chauffer le mélange dans une cuve jusqu'à 1 085oC.
Minerai de malachite
Atteindre cette température avec un feu de bois est, à mon avis, stupéfiant. Pensez à ces jours où vous faites griller des hamburgers. Vous laissez le gril allumé une fois les hamburgers cuits, pour brûler la graisse. Vous revenez 20 minutes plus tard et le gril est à 500oF. Vous sentez la chaleur. Même le fait de toucher le bouton pour éteindre le gaz est intimidant, car la chaleur vous fait reculer. Cette température, 500oF, n'est que de 260oC! Les anciens atteignaient 1 085oCavec du bois et des soufflets, ce qui est impressionnant. D'ailleurs, une bonne règle de base pour convertir les degrés C en degrés F de 100oCà 15000Cest que 2XC=F, cette approximation rapide est précise à environ 10 % dans cette plage.
La confluence des trois procédures n'est pas seulement non intuitive, mais il suffit de penser au nombre de fois où la fonderie d'antan ne pouvait atteindre que 900oCet a échoué. J'ai affirmé que si le cuivre fondait à une température d'environ 1 200°C, la civilisation n'aurait jamais vu le jour. Cette température est peut-être un peu trop élevée pour être atteinte avec un feu de bois. La fonte du cuivre a encouragé les recherches sur d'autres métaux, ce qui a finalement abouti à la découverte du traitement du fer, un processus encore moins intuitif que la fonte du cuivre. Je pense donc que le succès du cuivre a été nécessaire à la production de l'acier.
La fonte du cuivre est devenue une industrie qui a encouragé les établissements permanents et stimulé le commerce, ce qui a favorisé l'écriture et le cryptage. Un fondeur de cuivre efficace aurait probablement gardé le secret sur une partie de son travail afin de bénéficier d'un avantage concurrentiel. Il pouvait gagner plus en fondant du cuivre qu'en faisant quoi que ce soit d'autre, il était donc certainement un spécialiste de la première heure.
Compte tenu de tous ces éléments, je pense que sans la découverte de la fonte du cuivre, nous vivrions encore dans des huttes ou des tipis, avec des outils en pierre, et mènerions une existence nomade sans commerce, sans écriture et sans mathématiques. Des exemples à l'appui de cette thèse sont la situation des peuples indigènes des Amériques dans les années 1400. Ces peuples n'avaient jamais appris à fondre les métaux et ne possédaient donc pas non plus les aspects de la civilisation mentionnés ci-dessus.
Aujourd'hui, le cuivre est un matériau de base pour l'électronique, en raison de son excellente conductivité électrique, qui n'est surpassée que par celle de l'argent. La ductilité du cuivre contribue probablement à la formation des pistes de circuits imprimés et des trous de passage plaqués, car il résiste à la fissuration.
En outre, la capacité du cuivre à former une liaison électrique et mécanique avec la soudure est une autre caractéristique qui en fait un matériau d'assemblage conducteur dans l'électronique moderne.
Le cuivre est utilisé depuis plus de 10 millénaires, mais, comme pour la plupart des métaux, 90 à 95 % du cuivre a été extrait depuis 1900. Environ 15 000 000 tonnes métriques (TM) sont utilisées chaque année, en troisième position après les 22 000 000 TM de l'aluminium et les 1 000 000 000 TM inégalés de l'acier.
Dans le prochain article, nous parlerons de l'étain et de la façon dont il forme un intermétallique avec le cuivre pendant le brasage. La pâte à braser, le fil de soudure et les préformes de soudure sont donc des éléments essentiels de l'assemblage électronique.
Santé,
Dr. Ron
