Collage du cuivre et du laiton : préparation de la surface et choix de l’adhésif

Le cuivre et le laiton restent des métaux très prisés dans le domaine de l’ingénierie. Ces deux métaux sont solides et durables, faciles à usiner et très résistants à la corrosion. Dans cet article, nous aborderons les raisons pour lesquelles le cuivre et le laiton sont si appréciés dans l’industrie, les meilleures méthodes pour les assembler (y compris la préparation adéquate des surfaces) ainsi que les adhésifs les plus adaptés au cuivre et au laiton.

Pourquoi les ingénieurs choisissent-ils le cuivre ?

• Une conductivité électrique exceptionnelle. Le cuivre est le deuxième métal le plus conducteur au monde ; seul l’argent le surpasse. Et comme le cuivre est nettement moins cher que l’argent, il s’impose comme le choix naturel pour la distribution d’électricité, le câblage électrique et les échangeurs de chaleur.
• Grande malléabilité. Le cuivre pur est ductile et très malléable. Il peut facilement être plié, étiré ou tréfilé sans se rompre.
• Naturellement résistant à la corrosion. Le cuivre ne rouille pas. Il se recouvre d’une patine verte lorsqu’il est exposé à l’oxygène et à l’humidité, ce qui protège le métal de la dégradation.

Pourquoi les ingénieurs choisissent-ils le laiton ?

• Excellente usinabilité. L’ajout de zinc au cuivre augmente la dureté et la rigidité du laiton, ce qui le rend très facile à couper, à percer et à façonner.
• Résilience mécanique élevée. Le laiton présente une résistance à la traction et une rigidité élevées, ce qui lui permet de résister à des mouvements mécaniques répétés.
• Faible frottement et faible usure. Le laiton présente un faible coefficient de frottement, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications impliquant le contact entre des pièces métalliques, par exemple les engrenages, les roulements et les raccords de vannes.

Vous trouverez ci-dessous quelques applications industrielles courantes du cuivre et du laiton :

• Plomberie et raccords de tuyauterie
• Échangeurs de chaleur
• Composants électriques
• Systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation
• Ferronnerie décorative
• Quincaillerie nautique

Les différences entre le cuivre et le laiton

Vous avez peut-être remarqué que le cuivre et le laiton peuvent se ressembler beaucoup. C’est parce qu’à bien des égards, ils le sont ! Le cuivre est un métal pur et naturel, tandis que le laiton est un alliage (mélange) de cuivre et de zinc. Il existe différentes nuances de laiton présentant des proportions variables de cuivre et de zinc, mais le cuivre est toujours plus présent que le zinc dans le mélange. C’est pourquoi le cuivre et le laiton se ressemblent souvent.

Bien qu’ils soient globalement similaires, le cuivre présente une flexibilité et une conductivité électrique supérieures à celles du laiton, tandis que ce dernier est plus résistant et plus ductile que le cuivre. Ces deux métaux sont résistants à la corrosion et se prêtent très bien à l’usinage.

Nuances de laiton

Le laiton se décline en différentes qualités, c’est-à-dire selon différents rapports de mélange. Vous trouverez ci-dessous une liste des plus courantes.

• Laiton pour cartouches (C26000 / CW505L). Un alliage composé à 70 % de cuivre et à 30 % de zinc, ainsi nommé en raison de son utilisation dans la fabrication des douilles de cartouches. Outre les douilles de munitions, le laiton de cartouche est utilisé dans les échangeurs thermiques, les connecteurs électriques et les éléments décoratifs.
• Laiton à usinage facile (C36000 / CW614N). Un laiton technique très courant. Cette nuance se compose d’environ 62 % de cuivre, 35 % de zinc et 3 % de plomb. L’ajout de plomb améliore encore l’usinabilité déjà élevée de ce métal. Il est souvent utilisé dans la fabrication de vannes, de raccords de tuyauterie et d’autres raccords filetés, ainsi que de composants hydrauliques.
• Laiton naval (C46400 / CW712R). Composé d’environ 60 % de cuivre, 39 % de zinc et 1 % d’étain. L’étain améliore sa résistance à l’eau de mer, d’où son nom. Souvent utilisé dans des applications maritimes.

Préparation de surface du cuivre et du laiton

On pourrait être tenté de penser que le simple fait de choisir la bonne colle pour le cuivre ou le laiton suffit à obtenir une bonne adhérence sur ces métaux. Cependant, comme pour l’aluminium, une préparation adéquate de la surface est essentielle pour garantir une adhérence solide sur le cuivre ou le laiton. Le cuivre et le laiton réagissent tous deux avec l’oxygène pour former une couche d’oxyde (patine), bien que celle-ci soit probablement plus visible sur le cuivre. Dans tous les cas, cette couche doit être éliminée pour garantir un collage de bonne qualité et durable sur l’un ou l’autre de ces métaux. Consultez les étapes ci-dessous pour savoir comment préparer votre cuivre ou votre laiton avant le collage.

Éliminez les impuretés.

Utilisez un solvant pour nettoyer la surface du métal et éliminer l’huile, la graisse, la poussière, les agents de démoulage et autres contaminants. L’isopropanol, l’acétone ou le Permabond Cleaner A conviennent tous à cet usage. Remarque : cette étape à elle seule ne suffit PAS à éliminer la couche d’oxyde.

Éliminez la couche d’oxyde.

Maintenant que votre surface est propre, il est temps d’éliminer la couche d’oxyde présente sur votre cuivre ou votre laiton. La meilleure façon d’y parvenir consiste à procéder à un léger ponçage ou à un sablage. Pour rendre ce processus plus efficace, pensez à utiliser un apprêt de surface. Vous pouvez appliquer l’apprêt Permabond 2K sur la surface métallique avant le ponçage, puis le faire pénétrer à l’aide d’un papier abrasif. Non seulement cela permettra de poncer la surface et d’éliminer la couche d’oxyde, mais l’apprêt 2K ainsi incorporé empêchera la réoxydation de la surface par la suite, ce qui vous laissera beaucoup plus de temps pour effectuer le collage ! Regardez la vidéo ci-dessous pour découvrir comment utiliser l’apprêt Permabond 2K.

Nettoyez à nouveau.

Après le ponçage ou le sablage, nettoyez à nouveau la surface avec un solvant afin d’éliminer tout résidu.

Collez.

Votre cuivre ou votre laiton est désormais prêt pour le collage. N’oubliez pas qu’une nouvelle couche d’oxyde commencera à se former à la surface du métal après ce processus ; par conséquent, plus vous procédez rapidement au collage, meilleurs seront vos résultats. À moins, bien sûr, que vous n’ayez utilisé l’apprêt Permabond 2K – auquel cas vous pouvez prendre votre temps !

Adhésifs pour le cuivre et le laiton

Il existe toute une gamme d’adhésifs permettant de coller le cuivre et le laiton. Le choix de l’adhésif dépend de la nature de votre application : sera-t-elle soumise, par exemple, à des chocs et des vibrations, à des variations de température ou à des conditions météorologiques défavorables ? S’agit-il d’une application filetés ou bien faut-il assembler de grands panneaux entre eux ? Garder ces questions à l’esprit vous aidera à choisir l’adhésif le mieux adapté à votre projet.

Cela dit, tous les types de colle ne conviennent pas au laiton et au cuivre. Nous allons vous présenter ci-dessous certaines des meilleures formules adhésives pour ces métaux.

Adhésifs anaérobies pour le cuivre et le laiton

Les adhésifs anaérobies durcissent en présence de métal et en l’absence d’oxygène. Ils sont très répandus dans la plomberie, les installations de tuyauterie, ainsi que pour les travaux généraux d’entretien et de réparation. Ils sont particulièrement bien adaptés au collage du cuivre et du laiton, car ces deux métaux sont très actifs — non pas au sens traditionnel du terme, c’est-à-dire qu’ils s’oxydent et se corrodent facilement, mais dans la mesure où ils « libèrent » librement des ions métalliques pour déclencher le processus de durcissement d’un adhésif anaérobie. Les métaux fortement alliés, plaqués ou oxydés — comme l’aluminium, l’acier inoxydable ou le titane — ne libèrent pas d’ions à un rythme comparable et mettent par conséquent beaucoup plus de temps à se lier aux adhésifs anaérobies.

Une autre raison pour laquelle les adhésifs anaérobies sont particulièrement adaptés au cuivre et au laiton réside dans leur aptitude à être utilisés dans les applications de tuyauterie. Le cuivre est un métal très répandu dans les installations de plomberie domestiques et professionnelles, et les adhésifs et produits d’étanchéité anaérobies sont parfaits pour assurer l’étanchéité des raccords filetés. Une gamme variée de références est disponible, offrant différentes résistances et homologations pour répondre à vos besoins.

Le Permabond F200 et son cousin à viscosité plus élevée, le Permabond F201HV, adapté à l’hydrogène, sont tous deux d’excellents adhésifs anaérobies pour le cuivre et le laiton. Tous deux sont renforcés et présentent une résistance élevée au pelage et aux chocs. Les modèles F200 et F201 sont homologués WRAS et KTW-BWGL pour l’eau potable, tandis que le F201HV est homologué KIWA pour le contact avec l’hydrogène. Ces adhésifs sont de couleur brune, ce qui leur permet de s’harmoniser parfaitement avec le cuivre ou le laiton. La matrice renforcée au caoutchouc assure un collage robuste et très résistant, offrant une excellente résistance aux vibrations, aux chocs thermiques et aux contraintes de dilatation.

Le Permabond LH197 est un mastic d’étanchéité particulièrement adapté au collage de métaux dissemblables, par exemple le cuivre et l’aluminium. Il est très souple et capable de s’adapter aux différences de dilatation et de contraction thermiques.

En réalité, presque tous les adhésifs anaérobies conviennent parfaitement au collage du cuivre et du laiton ; votre choix dépendra en grande partie des spécificités de votre application.

Adhésifs époxy pour le cuivre et le laiton

Les résines époxy constituent un autre excellent choix d’adhésif pour le laiton et le cuivre. Elles sont particulièrement adaptées au collage structurel et peuvent remplacer le soudage, la soudure tendre ou les fixations mécaniques.

Les avantages liés à l’utilisation des résines époxy pour le collage du cuivre et du laiton résident dans leur résistance élevée au cisaillement, leur bonne capacité à combler les interstices et leur résistance aux vibrations, aux chocs et aux variations de température. Elles sont également idéales pour coller le cuivre à d’autres métaux et à d’autres matériaux, tels que les plastiques et les composites.

Voici quelques exemples d’applications sur le cuivre et le laiton pour lesquelles vous pourriez utiliser une résine époxy : le collage de dissipateurs thermiques, de barres omnibus, de grands panneaux et d’éléments décoratifs en laiton.

Pour le collage du cuivre et du laiton, envisagez d’utiliser des résines époxy telles que le Permabond ET515 et le Permabond ET5428.

Adhésifs acryliques structurels

Si la rapidité de production est une priorité absolue, le Permabond TA459 (associé à l’Initiator 41M) constitue un excellent choix pour le collage du cuivre. Sans acide, il a été conçu pour ne pas corroder les pièces en cuivre sensibles ou d’autres surfaces électriquement conductrices, et présente une vitesse de durcissement très rapide sur les surfaces métalliques actives telles que le cuivre et le laiton. Le Permabond TA437 est un autre adhésif que vous pourriez envisager pour le collage de pièces en cuivre et en laiton, en particulier si votre application est soumise à des températures élevées.

Cyanoacrylates pour le cuivre et le laiton

Les cyanoacrylates (également appelés « superglue ») constituent une bonne solution pour coller le cuivre et le laiton. Ils durcissent extrêmement rapidement (en quelques secondes) et donnent d’excellents résultats sur ces deux métaux, grâce à leurs surfaces chimiquement actives.

Toutefois, en raison de leur vitesse de durcissement très rapide, nous recommandons d’utiliser les cyanoacrylates principalement pour le collage de petites pièces, notamment dans le domaine de l’électronique. Lors du collage d’une surface plus importante, vous n’auriez probablement pas le temps d’aligner correctement les pièces avant que la colle ne durcisse. Si vous essayez d’utiliser une spatule ou un rouleau, la colle finira même par les coller eux aussi !

Foire aux questions (FAQ) sur le brasage du cuivre et du laiton

Peut-on coller du cuivre au lieu de le souder ?

Oui, vous pouvez tout à fait coller du cuivre au lieu de le souder. Les résines époxy et les adhésifs structuraux peuvent souvent remplacer entièrement la soudure sans présenter les risques d’incendie ni les dommages thermiques associés à ce procédé. Les adhésifs permettent également d’assembler des matériaux dissemblables (tels que le cuivre et le plastique), ce que la soudure ne permet pas. Un autre avantage de l’utilisation d’adhésifs est qu’ils assurent une étanchéité à 100 % aux liquides et aux gaz, ce qui est difficile à obtenir avec le soudage ou la soudure (en raison des microperforations et des irrégularités).

Quelle colle convient le mieux au laiton ?

Le choix de l’adhésif le mieux adapté au laiton dépend de l’application. Les adhésifs anaérobies sont idéaux pour les assemblages filetés et cylindriques, tandis que les résines époxy offrent la résistance structurelle la plus élevée. Les adhésifs acryliques sont parfaits pour une production rapide et les cyanoacrylates conviennent aux petites pièces légères.

Faut-il poncer le cuivre et le laiton avant de les coller ?

Ce n’est pas toujours le cas, mais nous le recommandons généralement. Des surfaces propres et dégraissées peuvent suffire pour de nombreux adhésifs, mais un léger ponçage peut améliorer la résistance de l’adhérence en éliminant les oxydes et en augmentant la surface de contact, en particulier pour les applications structurelles. Le papier abrasif au carborundum est préférable au papier de verre, qui peut laisser beaucoup de résidus et s’avère moins efficace.

Les cyanoacrylates adhèrent-ils au cuivre ?

Les cyanoacrylates (colles instantanées) adhèrent très bien au cuivre et durcissent en quelques secondes. Ils conviennent particulièrement au collage de petites pièces en cuivre qui s’emboîtent parfaitement. Pour les pièces plus volumineuses ou soumises à des contraintes plus importantes, il est préférable d’utiliser une colle époxy ou une colle acrylique structurelle.

Les adhésifs anaérobies durcissent-ils plus rapidement sur le cuivre ?

Le cuivre, tout comme le laiton, est l’un des métaux les mieux adaptés à l’utilisation d’adhésifs anaérobies. Sa surface hautement active « cède » facilement des ions métalliques qui, dans un interstice bien ajusté, permettent une vitesse de durcissement très rapide et un développement rapide de la résistance avec un adhésif anaérobie. La vitesse de durcissement du cuivre et du laiton avec des adhésifs anaérobies est supérieure à celle de presque tous les autres métaux.

Une résine époxy permet-elle de coller du cuivre à de l’aluminium ?

Oui. Les adhésifs époxy structurels sont particulièrement adaptés au collage du cuivre et de l’aluminium : ils offrent une résistance élevée tout en contribuant à isoler électriquement les métaux et à réduire le risque de corrosion galvanique.

Faut-il utiliser des amorces pour le cuivre ?

Les apprêts ne sont pas strictement nécessaires pour le collage du cuivre ou du laiton, mais ils peuvent s’avérer utiles après le ponçage. Un apprêt permet d’éviter la réoxydation de la surface et sert de promoteur d’adhérence, contribuant ainsi à renforcer la résistance de la liaison.

Réflexions finales

Le cuivre et le laiton constituent tous deux d’excellents supports pour le collage à l’aide d’adhésifs. Leurs surfaces très réactives en font des « alliés » pour de nombreux types de composés adhésifs et garantissent une liaison solide avec un développement rapide de la résistance. Cela dit, la préparation de la surface reste importante si vous souhaitez obtenir les meilleurs résultats possibles sur le cuivre et le laiton.

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