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"ALLIAGE A BASE DE ZINC POUR LE MOULAGE EN COQUILLE "
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tUI4f,. L'ette invention a trait aux alliages à base de -z1;c pour le moulage en coquille et a pour objet un alliage per- fectionné de ce genre.
Les conditions mécaniques afférentes au moulage en coquille exigent que le creuset et le moule soient faits de fer et d'acier. Ces métaux sont sujets à être attaqués par le zinc fondu et l'on a trouvé expérimentalement qu'il faut ajouter au zinc o,25 % au moins d'aluminium dans le but de réduire cette attaque à une valeur assez faible pour assurer une durée raisonnable des appareils.
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Les alliages destinés au moulage en coquille doivent posséder un degré suffisant de fluidité pour pénétrer dans les moules employés et les remplir complètement et il semble que 2 % ou davantage d'aluminium soient nécessaires pour assurer un degré de fluidité adéquate. On sait en outre depuis longtemps que l'aluminium augmente la résistance du zinc à l'extension et , en soi , ceci rend désirable la présence, dans les alliages à base de zinc moulés en coquille, d'une quantité d'aluminium pouvant varier de 2 % à 10 % ou même 15 %.
Les alliages de zinc et d'aluminium contenant moins de 80 % environ d'aluminium subissent une modification de leur structure'comme résultat d'une solidification ordinai- rement appelée "changement de phase" ou -- plus spécialement dans ce cas -- "réaction eutectoide".Ce changement de phase consiste dans la transformation en deux formes ou phases cristallines de la phase unique qui existait précédemment et est accompagné de certains changements des propriétés physi- ques de l'alliage tels que, par exemple, un accroissement de sa densité, de sa dureté et de sa résistance à la traction et une diminution de sa ductilité et de sa résistance au choc. Ce changement de phase peut avoir lieu pendant le refroidissement de l'alliage après la coulée ou peut être retardé ou empêché par certaines influences.
En pareil cac, il peut avoir lieu graduellement au cours d'une période de plusieurs mois aux températures ordinaires.
Un stade secondaire de changement de phase qui se produit quelquefois est le fait que les particules extrême- ment petites dés nouvelles phases engendrées en premier lieu se développent et s'unissent sous forme de particules plus grosses. Ce stade peut être accompagné d'un ramollissement de l'alliage et d'une diminution de sa résistance à la trac- tion et d'un accroissement de la ductilité et de la résis- tance au choc.
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Les alliages de zinc et d'aluminium dont la composi- tion est comprise entre les limites de cette échelle sont aussi soumis 4 un type de désagrégation communément appelé oxydation intercristalline. Dans les cas extrêmes, sous l'in- fluence de la chaleur et de l'humidité, l'oxydation inter- cristalline est susceptible de se propager dans toutes les parties d'échantillons de ces alliages et de provoquer le gonflement, le gauchissement et même une désagrégation com- plète de l'échantillon. L'oxydation intercristalline est associée dans une certaine mesure au changement d.e phase et en dépend partiellement.
Il avait été reconnu jusqu'à ce jour que certains autres métaux exercent , lorsqu'ils sont présents dans ces alliages de zinc et d'aluminium , des effets importants soit sur le changement de phase , soit sur l'oxydation intercris- talline, soit sur les deux. Par exemple, on sait que le cui- vre et le magnésium influencent le changement de phase en ce qui concerne la vitesse à laquelle ce changement se produit, le degré d'achèvement de la réaction ou quelque autre facteur qui n'a pas été complètement déterminé. L'effet particulier produit par le cuivre et le magnésium sur le changement de phase est favorable en ce qu'il augmente la résistance des alliages à l'oxydation intereristalline.
Le plomb, quoique n'ayant pas d'influence marquée sur le changement de phase, diminue très sérieusement la résistance de ces alliages de zinc etd'aluminium l'exydation intercristalline. Le cadmium , quoique ayant un effet certain sur le changement de phase , diminue usuellement la résistance de ces alliages à l'oxydation intercristalline en présence du plomb.
Au cours d'une étude approfondie des alliages à base de zinc pour le moulage en coquille , la demanderesse a découvert qu'on diminue grandement la tendance des alliages de zinc et d'aluminium à subir une oxydation intercristalli- ne par l'élimination d'impuretés nuisibles , notamment du
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,1. (1'1"1 ('i , 1 1''' : . ' 1 . , , , - 1 .1 1 . 1 1 , , - , "1'
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cadmium. On a tiré parti de cette découverte pour établir la composition préférée de l'alliage décrit dans le brevet français ? 615.424 du 29 Avril 1926 à l'aide d'une bonne qualité de zinc , par exemple celle appelée "Horsehead brand ", comme métal de base de l'alliage.
Toutefois, un zinc de grande pureté contient jusqu'à 0,05 % de plomb et , pour produire un alliage qui soit suffisamment protégé contre une oxydation intercristalline en présence de cette quantité de plomb , il est nécessaire d'ajouter à la fois du cuivre et du magnésium étant donné que ces métaux tendent indivi- duellement à retarder ou empêcher l'oxydation intercristal- line et que, lorsqu'ils sont présents conjointement.-, leur effet avantageux est plus ou moins cumulatif.
De nouvelles expériences effectuées sur du zinc contenant notablement moins de plomb qu'il en existe dans le zinc de bonne qualité ont indiqué nettement qu'il existe des possibilités très importantes dans cette direction. La pre- mière découverte importante fut que si le pourcentage de plomb ou d'autres impuretés du zinc (employé pour établir l'alliage à base de zinc ) est inférieur à 0,02 % et que l'étain est sensiblement inexistant ,la présence de 0,1 % de magnésium dans un alliage contenant 4 % d'aluminium (et pas de cuivre) suffit pour empêcher une oxydation intercris- talline et qutun alliage de ce genre possède d'autres propri- étés physiques désirables.
L'avantage que présentait l'élimi- nation du cuivre de cet alliage réside principalement dans l'accroissement de la résistance au choc et dans une meilleu- re conservation de cette résistance au vieillissege, soit à la température ambiante , soit à des températures élevées.
Cette découverte a fait l'objet du brevet français N 684.568 du 7 Novembre 1929 Toutefois, l'élimination du cuivre d'un alliage à 4 % d'aluminium , 3 % de cuivre et 0, I % de magnésium avait comme résultat une résistance plus faible à la traction et ceci pouvait rendre l'alliage moins avantageux dans certaines circonstances .
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La demanderesse a ensuite découvert qu'il n'est pas nécessaire d'éliminer entièrement le cuivre pour obtenir les caractéristiques avantageuses de l'alliage mentionné en der- nier lieu et qu'au contraire des additions de cuivre jusqu'à I % sont accompagnées d'une légère amélioration de la résis- tance à la traction sans qu'il en résulte apparemment des inconvénients corollaires. Cette découverte fait l'objet de la demande de brevet en date du 17 Août 1931 ayant pour titre " ALLIAGE A BASE DE ZINC POUR LE ROULAGE EN COQUILLE " .
La présente invention est basée sur cette découverte que, dans un alliage fabriqué à l'aide de zinc de grande pure- té et contenant de l'aluminium ,par exemple 4 % , la présen- ce d'une faible quantité de cuivre (sans magnésium) , par exemple I % , suffit pour assurer une résistance sensiblement complète à l'oxydation intercristalline .
En comparaison de l'alliage à base de zinc à 4 % d'aluminium et à 0,1 % de ma- gnésium mais sans cuivre préparé avec le même zinc de grande pureté, l'alliage à 4 d'aluminium et à I % de cuivre mais @ sans magnésium présente l'avantage de posséder initialement une résistance au choc plus élevée et une résistance au choc un peu plus élevée après 10 jours d'exposition à de l'air saturé d'humidité à 95 C o Le présent alliage possède aussi une résistance à la traction appréciablement plus élevée après une telle exposition .
Le présent alliage à base de zinc approprié au moula- ge en coquille est par conséquent sensiblement exempt de magné- ' sium et contient de 2 à 10 % d'aluminium et de 0,5 à 2 % de cuivre et est préparé à l'aide d'un zinc de base de grande pureté contenant au moins 99,98 % et , de préférence, 99,99+% de zinc. La composition préférée du présent alliage est la suivante Aluminium 4 % , cuivre I % environ, le reste étant composé de zinc de grande pureté contenant 99,99 + % de zinc.
Ce zinc de grande pureté ne doit pas contenir plus de 0,01 % de plomb plus dadmium. Des résultats très satisfaisants ont été obtenus avec un zinc contenant 99,99+% de zinc, moins de /
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0$003 $1 de plomb , moins de 0,UO3 c, de cadmium et moins de 0,001 % d'étain . Il importe que l'étain soit sensiblement exclu de l'alliage et il ne faut en aucun cas que sa teneur excède 0,001 % environ.
Les tables suivantes font ressortir les propriétés physiques importantes des pièces moulées en coquille à l'aide d'un alliage suivant l'invention .L'alliage n 1 possède la composition décrite dans le brevet français n 615.424 précité ; l'alliage n 2 possède la composition décrite dans le brevet français n 684.568 précité ; l'alliage N 3 possède la composition décrite dans la demande de brevet précitée ;
et l'alliage n 4 possède la composition suivant l'invention,
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<tb> Composition <SEP> des <SEP> alliages
<tb>
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1\T I HO nu N9 3 1\ 4
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<tb> Aluminium <SEP> 4 <SEP> % <SEP> 4 <SEP> "- <SEP> 4 <SEP> % <SEP> 4 <SEP> %
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 3 <SEP> % <SEP> - <SEP> 1 <SEP> M' <SEP> 1 <SEP> %
<tb>
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Magnésium 0, l % z,7 0, l 7 -
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<tb> Qualité <SEP> du <SEP> zinc <SEP> Bonne... <SEP> Grande <SEP> pureté <SEP> Grande <SEP> pureté <SEP> Grande
<tb>
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de base luté 99,99 7' n 99,99 ;:
Zn ..Dureté,, Propriétés des pièces venant d'être moulées
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<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la
<tb>
<tb>
<tb> traction <SEP> 32400 <SEP> 27.500 <SEP> 29.900 <SEP> 28.600
<tb>
<tb>
<tb> (pièces <SEP> plates)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> ,
<tb>
<tb>
<tb> traction <SEP> 32000 <SEP> 26.100 <SEP> 30.200 <SEP> 29.300
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (pièces <SEP> rondes)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> au
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> choc <SEP> 230 <SEP> 280 <SEP> 363 <SEP> 620
<tb>
Propriétés des pièces après 10 jours d'exposition à de la vapeur d'eau à 95 C C
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<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la
<tb> traction <SEP> 19.500 <SEP> 22.100 <SEP> 23.300 <SEP> 24.200
<tb> (pièces <SEP> plates)
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la
<tb> traction <SEP> 23.000 <SEP> 22.300 <SEP> 24.000 <SEP> 25.200
<tb> (pièces <SEP> rondes)
<tb> Résistance <SEP> au
<tb> choc <SEP> 17 <SEP> 300 <SEP> 290 <SEP> 360
<tb>
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<tb> Dilatation
<tb>
<tb> largeur <SEP> 19 <SEP> mm <SEP> 19,5 <SEP> 3,05 <SEP> 2,03 <SEP> 1,52
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Dilatation
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Largeur I2,7 rnrn 17,3 4,07 1,52 I7F3
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.