Le cuivre offre généralement une meilleure conductivité électrique et thermique, l’aluminium une densité nettement inférieure. Pour un guide d’ondes, comparez alliage, géométrie, surface RF, assemblage et conditions d’emploi. Ces différences ne donnent pas un prix ou un supplément de dB/m universel.
1. Conductivité et résistivité
Les tableaux Microwaves101 donnent comme repères pour les métaux purs vers 25°C environ 59,8 MS/m pour le cuivre et 37,7 MS/m pour l’aluminium. La résistivité est l’inverse de la conductivité, soit environ 1,67×10−8 et 2,65×10−8 Ω·m avec ces valeurs.
Alliage, état métallurgique et température changent les résultats. L’échelle IACS est électrique : 100% correspond à environ 58 MS/m à 20°C. Ne mélangez pas directement des valeurs prises à différentes températures.
2. Résistance de surface et pertes RF
Dans le modèle simple d’un bon conducteur non magnétique, Rs = √(πfμ/σ). À géométrie, mode et surface nue lisse identiques, les pertes conductrices suivent cette résistance de surface.
Avec les conductivités précédentes, Rs,Al/Rs,Cu ≈ √(59,8/37,7) ≈ 1,26. Ce rapport concerne ce modèle de pertes conductrices, pas une hausse garantie de 26% des pertes totales de tout assemblage.
Rugosité, brides, réflexion et revêtement interviennent aussi. Une différence de 0,5–2 dB/m n’est pas commune à toutes les bandes. Le dB n’est pas un pourcentage linéaire de puissance perdue.
3. Densité et masse
Les références indiquent environ 8,92 g/cm³ pour le cuivre et 2,70 g/cm³ pour l’aluminium. À volume métallique identique, la masse aluminium vaut environ 30% de la masse cuivre, soit près de 70% en moins.
Les produits peuvent toutefois avoir des parois, brides et renforts différents. Comparez la masse de l’ensemble dessiné : aucune réduction fixe de 30–40% ou 70% n’est une garantie générale.
4. Conduction thermique et dilatation
Les tables des métaux purs donnent vers l’ambiante environ 416 W/(m·K) pour le cuivre et 238 W/(m·K) pour l’aluminium. Les alliages réels peuvent s’en écarter.
Les coefficients linéaires cités sont d’environ 16,6 et 23,0 µm/(m·K). Sur 100 mm avec une variation de 40 K, cela représente environ 0,066 et 0,092 mm de dilatation libre.
Fixations, gradients et échanges thermiques déterminent les contraintes réelles. La seule conductivité thermique ne fixe pas la puissance RF admissible.
5. Oxydation et revêtement
L’aluminium développe un oxyde passivant, mais cet oxyde peut gêner les contacts électriques. La surface du cuivre évolue également. Eau, sel et contacts de métaux différents demandent un traitement approprié.
Un dépôt conducteur peut déterminer la surface RF effective. Épaisseur, adhérence, rugosité et sous-couches comptent. La désignation du métal de base n’explique alors pas à elle seule la perte.
6. Fabrication et assemblage
Usinage, formage, brasage et soudage dépendent de l’alliage et du procédé. Le cuivre est souvent bien adapté au brasage ; l’aluminium nécessite une maîtrise appropriée de sa surface et de l’opération choisie.
Contrôlez déformation, dimensions intérieures, contact et étanchéité si demandée après assemblage. Une conductivité élevée ne compense pas un raccord mal aligné.
7. Coût et réception
Matière, usinage, dépôt, quantité et essais déterminent le prix. Un tarif générique par mètre de WR-90 sans exécution ni conditions ne suffit pas à comparer.
À exigences égales, mesurez bande, réflexion et transmission, et vérifiez masse, température et puissance. Demandez des données sur la pièce finie.
Le cuivre « protège-t-il des ondes »
Un écran conducteur peut réduire un champ selon sa continuité, ses ouvertures, contacts, dimensions et fréquence. Un simple fil de cuivre ou le seul nom du matériau n’assure pas le blindage d’un appareil. Une paroi guidant les ondes et un écran protégeant une enceinte répondent à des géométries différentes.
Sources : conductivités, cuivre et aluminium. Les repères présentés ne remplacent pas les propriétés certifiées du matériau livré.
