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METALLBANK UND METALLURGISCHE GESELLSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT à Francfort S/Main.
La présente invention concerne des nouveaux alliages de cuivre contenant du silicium, ainsi qu'un procédé pour l'amélioration des propriétés des dits alliages, particulièrement par traitement thermique, ou par traitement mécanique, ou par les deux.
La présente invention concerne également des objets ou pro- duits constitués des dits nouveaux alliages, et particulièrement des tubes de condenseurs constitués de ces alliages.
Les alliages de cuivre et de silicium sont généralement connus.
Dans la présente description et les revendications, les termes ou expression "alliages cuivre-silicium" ou "alliages de cuivre et de silicium" désignent d'une manière générale; les alliages con-
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tenant une quantité prédominante de cuivre, jusqu'à 10 % de si- licium et au moins un métal produisant dans l'alliage de cuivre et de silicium un effet de durcissement tel que le nikel, le col- balt, le chrome, le fer etc. Il est à observer que la présence, ou l'addition, dans des buts spéciaux,-d'autres éléments, compre- nant l'étain, le zinc, l'aluminium, larsenic, l'antimoine, le phosphore, le magnésium, le calcium, le titanium, le cérium, etc. ne constitue pas un écartement de la présente invention.
Ces alliages possèdent en général une haute résistance à la traction et une malléabilité ou ductl-lité considérable.
Mais ils sont difficiles à travailler au point de vue trai- tement par martelage, etc. et possédant des qualités défectueuses au point de vue coulée.
Conformément à la présente invention il a été trouvé que ces alliages cuivre-silicium peuvent être considérablement améliorés, lorsqu'on y additionne des métaux qui possèdent, dans les conditions élémentaires, une cohésion très faible, et qui peuvent être assi- milés par les alliages cuivre-silicium seulement en solution solide, ou cristallisée, en faibles quantitéa. Parmi ces métaux le plomb, le cadmium, le manganèse et le thallium sont d'une importance par- ticulière. Les effets principaux obtenus par l'addition de ces mé- taux aux alliages cuivre-silicium sont:
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une augmentation de la ducti--lité, ou malléabilité, et des proprié- tés avantageuses au point de vue martelage et annalogue des dits alliages, une augmentation de la fluidité de ces alliages à l'état fondu, et une augmentation de la résistance potentielle des dits alliages. Un ou plusieurs de ces métaux peuvent être additionnés aux alliages cuivre-silicium, et ceci en quantités jusqu'à 10% correspondamment aux effet que l'on veut obtenir.
Un exemple des nouveaux alliages suivant la présente invention est un alliage d'une composition comme suit:
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Cuivre --¯¯¯¯¯¯¯ 96% ##-# 935% Nickel -¯¯¯¯¯¯¯¯ 2% ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ 2, %
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Silicium ####.# I % ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ i % Cadmium ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯p5 ####### 0 % Manganèse ---------- 0% -------------- 3 %
Il a été constaté en outre qu'on peut donner aux nouveaux alliages suivant la présente invention une résistance finale très élevée à la traction et qu'on peut considérablement améliorer leurs propriétés par un traitement thermique et mécanique conve- nablement combinés.
Par exemple, une billette de la composition susmentionnée est laminée à chaud de la manière usuelle.
Un traitement ultérieur, à froid, par laminage ou étirage, est effectué préférablement après avoir ,étonné ou brasquement refroidi, la pièce. en traitement. A cet effet cette dernière est chauffée à au moins 750 C et ensuite étonnée dans l'eau.
A cette condition la malléabilité ou ductilité des alliages en question est considérablement augmentée.
Il est préférable de ne pas continuer d'usinage à froid jusqu' à obtention de la section finale, mais de l'interrompre un peu avant ce moment. Arrivé à ce point d'interruption la pièce est chauffée à une température de 300 à 600 C, préférablement entre 350 et 450 Ç,après quoi on la laisse lentement refroidir;
Ceci étant fait l'usinage final peut être effectué.
Avec un alliage de 96% de cuivre, 2% de nickel, 1% de sili- cium et 0,5% de cadmium, on obtient après une réduction de section de 75% de la pièce préalablement étonnée, une résistance à la traction d'environ 60 à 70 kg par m/m2 et ceci avec un allongerait de rupture de 7 à 9%.
Après un traitement thermique de deux heures a une tempéra- ture de 350 à 450 C, et après une réduction de section ultérieure
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de 50%, la résistance à la traction augmente à 100 - 110 3<g -par m/m2 tandis que l'allongement de rupture ne subit que la faible chute à environ 5 - 7%.
Le traitement thermique peut aussi être effectué à :'.titre d'alternative, de la manière suivante : après l'usinage principal
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de la pièce préalablement étonnée, comme décrit ci-dessus, la pièce ou matière est chauffée à une température supérieure à 600 C, et est ensuite rapidement refroidie à une température intermédiaire, d'environ 300 - 400 C, après quoi elle est lentement refroidie.
Ensuite elle peut être soumise à l'usinage final.
Les alliages suivant la présente invention sont d'une valeur particulière pour la fabrication des tubes de condenseurs
On sait bien, combien de dérangements sont provoqués par la corrosion des tubes de concenseurs. Le remplacement des tubes dé- fectueux est une source de dépenses très élevées.
La question des tubes de condenseurs dans les constructions marines ou navales est d'une importance toute particulière, vu que d'une manière générale, le rendement d'un navire dépend de la sûreté ou certitude du bon étét et du bon fonctionnement das tubes des condenseurs.
Dans le cas de bateaux de guerre, telles que par exemple les torpilleurs et analogues, le problème devient vital.
Les tubes condenseurs, constitués par les alliages généralement employés---) doivent être soumis à un certain laminage à froid avant d'être assemblés parce que les tubes deux ou recuits qui n'ont pas subi=--un traitement final mécanique, ne posséderaient pas une résis- tance mécanique suffisante, d'autant moins, que la longueur des condenseurs augmente toujours de plus en plus,-et se.plieraient trop facilement, en provoquant ainsi des dérangements.
Cependant, on sait bien, que les tubes étirés au dur ou à froid sont considérablement plus exposés à l'attaque par corrosion que les tubes recuits.
Une des explications de ce phénomène est, qu'en cas de tubes é- turé à froid ou à l'état dur, il se forme des couches possédant des différences de potentiel variables qui font naître des actions elec- trolytiques. Si même le problème n'est pas entièrement résolu au point de vue théorique, il est néanmoins vrai que les matières la- minées ou étirées sont attaquées d'une manière plus vigoureuse et plus inégale, ou non-uniforme, que les matières recuites.
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La présente invention augmente la résistance des condenseurs ou tubes condenseurs, usinés par des procédés mécaniques grâce à l'emploi des alliages décrits plus haut qu'on fait durcie par traitement thermique . Les tubes sont, soit étirés à l'état doux, étonné, en étant ensuite chauffés à une température de 3000 - 450 Ç soit chauffés, après leur usinage, à une température supérieure à 750 $,puis étonnés, et puis réchauffés à une température moins élevée (300 - 450 c Dans la fabrication de tubes de condenseurs ces tubes ne sont préférablement pas soumis au traitement mécanique final mentionné plus haut.
Les tubes de condenseurs, ayant subi ce traitement thermique possèdent un homogénéité complète au point de vue de leur structu re cristalline,et ne présentent aucune tension interne, en dif- férant ainsi d'une manière fondamentale, aussi bien-au point de vue cristallographique, qu'au point' de vue mécanique, des tubes étirés à froid ou à l'état dur.
Au point de vue structure intérieure ils ressemblent en- tièrement aux tubes recuits. Mais grâce au traitement thermique, suivant la présente invention ils obtiennent.une résistance et une rigidité qui est indispensable pour leur utilisation dans des condenseurs.
L'addition de cadmium possède une valeur particulière dans le cas de tubes de condenseurs, vu que la résistance à la corrosion peut être considérablement augmentée par la présence d'une faible quantité de cadmium. Il n'existe pas d'explications rigoureuse- ment scientifiques de cette action protectrice, mais on peut suppo- ser que le cadmium se cristallise d'une manière excessivement fine en formant une couche protectrice recouvrant les surfaces des tu- bes condenseurs.
REVENDICATIONS.
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I) Alliage cuivretisiliciums-caract6risé en ce qu'il est cons- titué d'une quantité prédominante de cuivre et contient : dusi-
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licium, au moins un métal produisant l'effet de durcissement du nickel et du cobalt, et au moins un métal du groupe compre- nant le plomb, le cadmium et le thallium.
2) Alliage cuivre-silicium, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une quantité prédominante de cuivre et contient: du silicium, au moins un métal produisant l'effet de durcisse- ment du nickel et du colbat, et jusqu'à 10% d'au moins un métal du groupe comprenant le plomb, le sadmium et le thallium.
3) Alliage cuivre-silicium,-caractérisé en ce qu'il est constitué d'une quantité prédominante de cuivre et contient: jusqu'à
10% aumoins de silicium produisant l'effet de durcissement du nickel et du colbat, et jusqu'à 10% d'au moins un métal du groupe comprenant le plomb, le cadmium et le thallium.
4) Alliage cuivre-silicium,-caractérisé en ce qu'il est constitué d'une quantité prédominante de cuivre et contient du silicium, du nickel et du cadmium.
5) Alliage suivre-silicium,-caractérisé en ce qu'il est cons- titué d'une quantité prédominante de cuivre et contient du si- licium, du nickel et jusqu'à 10% de cadmium.
6 Alliage cuivre-silicium,-caractérisé en ce qu'il est constitué d'une quantité prédominante de cuivre et contient jusqu'à 10% de silicium , de nickel, et jusqu'à 10% de cadmium.
7) Alliage cuivre-silicium caractérisé en ce qu'il est constitué d'une quantité prédominante de cuivre et contient : 1% de silicium, 2% de nickel et 0,5% de cadmium.
8) Procédé de traitement d'un alliage suivant les revendicat tions précédentes,-caractérisé en ce que l'alliage est étonné, ou soumis à un refroidissement brusque en partant d'une tempéra- ture supérieure à 750 , en étant ensuite soumis à un traitement thermique à une température de 300 à 600
9) Procédé de traitement d'un alliage suivant les revendi- .cations précédentes,-caractérisé en ce que l'alliage est étonné ou soumis à un refroidissement brusque, en partant d'une tempé-
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rature supérieure à 750 en étant ensuite soumis à un traitement thermique à une température de 3000 à 600 , ce traitement thermi- que étant combiné avec un traitement mécanique.
10) Procédé de traitement d'un alliage suivant les revendica- tions précédentes,-caractérisé en ce que l'alliage est étonné, ou soumis à un refroidissement brusque, en partant d'une température supérieure à 750 , en étant ensuite soumis à un traitement mécani que, et ensuite à un traitement thermique à une température de 300 à 600 .
Il) Tubes de condenseurs fabriqués d'un alliage suivant la revendication I.
12) Tubes de condenseurs fabriqués d'un alliage suivant la revendication 2.
13) Tubes de condenseurs fabriqués d'un alliage suivant la revendication 4.
14) Tubes de condenseurs fabriqués d'un alliage suivant la revendication 4.
15) Tubes de condenseurs fabriqués d'un alliage suivant la revendication 5.
16) Tubes de condenseurs fabriqués d'un alliage suivant' la revendication 6.
17) Tubes de condenseurs fabriqués d'un alliage suivant la revendication 7.
RESUME.
L'alliage est constitué d'une quantité prédominante de cuivre et contient: du silicium, au moins un métal produisant l'effet de durcissement du nickel et du cobalt, et au moins un métal du grou- pe comprenant le plomb, le cadmium et la thallium, un tel alliage étant étonné en partant d'une température appropriée, puis soumis à un traitement thermique combiné ou non avec un traitement méca- nique, tubes condenseurs résultant de ce qui précède.