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tt ALLIAGBS 'T'RQI'1' L'invention est relative aux alliages légers et ul-
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tra..éger8 autoprotégéa contre la corrosion et à leurs procé- dés de fabrication.
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Elle a pour but.- surtout, de rendre ces alliages tels que la protection qu'ils permettent de réaliser soit plus efficace que jusqu'à présent.
Elle consiste, principalement, pour obtenir des alliages légers ou ultra-légers résistant à la corrosion, à donner à ces alliages une structure très fine susceptible de déterminer en surface une multitude de couples galvaniques qui, étant suffisamment rapprochés et régulièrement répartis, puissent provoquer automatiquement la formation rapide d'un film
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protecteur adhérent, uniforme, étanche et susceptible de se cicatriser immédiatement après rupture, cette structure étant analogue à une structure eutectique ou eutectoldale.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après; et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit et qui n'est donné surtout, bien entendu, qu'à titre d'indication.
Selon l'invention, se proposant par exemple d'établir un alliage léger (notamment à base d'aluminium) ou un alliage ultra-léger (notamment à base de magnésium) qui réaiste à la corrosion, on s'y prend comme suit, ou de fagon analogue.
On donne à cet alliage une structure telle qu'elle puisse donner lieu à la formation d'une pellicule protectrice qui se produise automatiquement au début de l'attaque et se renouvelle ensuite, également de façon automatique, en cas de rupture, ladite pellicule étant constituée par des oxydes, des oxychlorures, des sels, produits ensemble ou séparément par la multitude des couples galvaniques existant entre les divers éléments de l'alliage.
Les conditions précédentes sont téalisées si la structure en question est faite telle que les anfaces des électrodes, leur distance, leur répartition, et lea forces électromotrices des pilas élémentaires ainsi constituées et de sens permanenta ou successifs, aient les valeurs les plus fa- vorables pour l'obtention d'un film protecteur adhérent, uniforme, étanche et de formation rapide. Ce film doit avoir une trame extrêmement serrée et constituer à la limite un glacis.
La pratique montre qu'une telle structure, avec des éléments superficiels à la fois très fins et uniformément répartis, doit notamment être analogue à une structure eutecti-
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tique on euteetotdale.
Il semble en outre que, dans le cas où. il s'agit d'un alliage léger à. base d'aluminium et de magnésium, le pourcentage de ce dernier métal doit de préférence être com- pris entre 6% et 15%.
Enfin, les métaux de base seront en principe extrê- mement para, la propagation des impuretés courantes (fer, silicium) étant de préférence inférieure à 0,10%.
Pour obtenir une structure telle que définie ci-dessus, à la fois uniformément et finement divisée, on peut avoir recours à divers procédés, notamment, soit à une addition de métaux répondant à certaines conditions, soit à un traitement thermique défini, ces deux procédés pouvant s'utiliser ensem- ble ou isolément.
En ce qui concerne tout d'abord le procédé consis- tant à prévoir des additions de métaux, ces additions devront notamment répondre, en totalité ou en partie, aux conditions suivantes: être susceptibles. pour de faibles teneurs, de donner naissance à une précipitation à l'état fin, c'est-à-dire à une structure eutectique ou eutectoidale, ce qui semble exiger que le métal ou les métaux d'addition soient susceptibles de former, pour de faibles teneurs et avec l'un au moins des métaux de base, un mélange eutectique; la précipitation pouvant se faire, soit au cours du refroidissement, soit au cours. du revenu dont il sera parlé plus loin, dans le cas. notamment où il existe avant 1'eutectique une solution solide à solubilité variable avec la température;
être facilement oxydables et donner lieu à une couche d'oxydes protectrice (au lieu d'oxydes, les additions pour- raient aussi former des oxychlorures ou sels, en particulier dans le cas de l'attaque par l'eau de mer); et être plus cathodiques que l'aluminium.
Il va de soi que de nombreux métaux peuvent répondre @
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aux conditions précédentes, conduisant à l'effet nouveau caractéristique de l'invention, c'est-à-dire la formation auto- matique d'un film protecteur par là Multiplicité des couples galvaniques dus à la structure en question.
Pour le choix desdits métaux et de leurs proportions, l'homme de l'art pourra, soit se reporter eux renseignements de la littérature technique, notamment à celle relative aux points d'eutexie, soit avoir recours à l'expérience, de façon notamment à déterminer les proportions optima d'après les ré- sultats d'essais de corrosion.
Parmi les métaux d'addition répondant aux susdites conditions, on peut notamment citer le glucinium, le manganèse, le molybdène, le nickel l'antimoine, le titane, le zirconium, soit encore le bore, le bismuth, le cobalt, le chrome, le cadmiant, cette liste n'étant évidemment pas limitative, et! pour ce qui est des proportions à adopter pour obtenir la structure eutectique, on pourra en premier lieu se baser dans chaque cas sur l'examen, soit des diagrammes binaires entre le métal d'addition et l'un ou l'autre des métaux de base -- c'est-à-dire aluminium pour les alliages légers et magnésium pour les alliages ultra-légers --, soit, lorsque c'est possible, des diagrammes ternaires entre trois métaux ou constituants tels que le métal d'addition, l'aluminium et le magnésium.
Il semble cependant que, dans la plupart des cas, il suffira de considérer les diagrammes binaires, étant donné que la présence du troisième métal (magnésium ou aluminium) modifie peu les conclusions que l'on peut tirer des diagrammes binaires.
De toute façon, le choix desdites proportions dépendra évidemment de l'allure des diagrammes, notamment suivant que ceux-ci présentent un eutectique à l'origine, ou le présentent au contraire pour une certaine proportion notable de métal d'addition.
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A supposer donc tout d'abord qu'on choisisse un mé- tal d'addition qui donne un eutectique à l' origine (c'est-à- dire pour des proportions très petites dudit métal), il va de soi que, dans ce cas, on aura à sa disposition une marge relativement importante pour obtenir la structare finement divisée répondant au but cherché, c'est-à-dire nécessaire pour la formation du film auto-protecteur. Il conviendra cependant d'adop- ter de relativement faibles quantités de métal d'addition: il semble notamment à recommander de limiter la proportion à 0,2%.
Parmi les métaux répondant à ces conditions,, on peut citer en particulier le bismuth et le molybdène. pour les métaux d'addition donnant lieu, avec l'aluminium ou le magnésium, à un diagramme binaire présentant un eutectique pour une proportion de métal d'addition notablement différente de zéro, il conviendra d'adopt/er cette proportion, bien qu'on puisse évidemment s'écarter plus ou moins de cette valeur dans certaines limites entre lesquelles la division des particules ou cristaux demeure suffisante pour assurer la continuité du film protecteur.
Ces limites sont: à déterminer par l'expérience dans chaque cas, mais il semble qu'on puisse généralement adopter une marge de - 20% à + 20% de la proportion correspondant à. l'eutectique, voire même de - 30% à 30%. Il en sera ainsi, par exemple, pour les métaux suivants, en regard desquels on a indiqué les valeurs approximatives de la proportion correspondant à l'eutectique du diagramme binaire aluminium-métal d'addition : antimoine 1,1 chrome 0,40 - 0,77 cobalt 1 glucinium 0,90
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manganèse 1,95 titane 0,15 cadmium 5.
Pour le manganèse, la pratique montre qu'on peut descendre notablement en dessous du point d'eutexie, pourvu que l'on demeure en dehors de la solution solide qui correspond à 500 à une proportion de 0,36, tandis que le point d'eutexie est obtenu à 658 pour une proportion voisine de 2.
Pour le chrome, qui présente un eutectique pour Cr = 0,41 et Cr = 0,77 l'allure de la solution solide montre que l'on peut adopter une proportion comprise entre 0,30 et 0,85, malgré qu'il soit préférable de choisir les proportions voisines de 0,77.
Si maintenant il s'agit de métaux donnant lieu à un diagramme ternaire connu, on sait que ces diagrammes, qui se représentent notamment par des surfaces gauches sur une base triangulaire) peuvent comprendre diverses régions dont certaines correspondent au dépôt d'un eutectique binaire et d'autres au dép8t d'un eutectique ternaire, lorsqu'un tel eutectique existe.
On peut alors choisir une proportion correspondant à un eutectique binaire comme précédemment; mais il peut être également avantageux de choisir celle de l'eutectique ternaire, ou s'en rapprocher de façon que les proportions correspondantes soient acceptables.
Dans le cas du nickel, ces considérationsconduisent à choisir la proportion de 3,5%.
En ce qui concerne le zirconium, la pratique montre que l'on peut obtenir l'auto-protection pour les teneurs inférieures à 2 et la présente invention revendique les alliages aluminium-magnésium-zirconium dont les teneurs en zirconium sont comprises entre zéro et 2%, même légèrement supérieures.
Dans ce qui précède, on a envisagé plus spécialement, à titre d'exemple, le cas d'alliages ne comportant qu'un seul
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métal d'addition. Mais si l'en en utilise deux ou davantage, la pratique montre que les proportions desdits métaux, par rapport aux points eutectiques considérés, peuvent être beaucoup plus larges;
c'est ainsi que l'invention s'étendrait aux alliages complexes (toujours à base d'aluminium ou de magnésium ou de ces deux métaux), dans lesquels les proportions des métaux d'addition varieraient dans les limites suivantes chrome < 1 avec titane < 1 bismuth < 1 avec titane ± 1 cobalt < 1 avec titane ± 1 antimoine < 5 avec titane ± 1
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1Ia!Wanèse <. 1 avec titane 1 cadmium < 5 avec titane < 1 et, pour dea alliages contenant du zirconium
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titane 1 avec &irconium ( 3 bismuth < 1 avec zirconium(3
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antimoine < 5 avec zirconium±3 cobalt 2 avec z3rcQniana 3 chrome 1 avec zirconium/ 3 maase 3 avec zirconium <.3 molbdène <1 avec zirconium <- 3 nickel < 5 avec zirconium <3 glueini1l1Dt < avec .a1rco#um.
l.. 3 ou berrlium <2 cconoum<3 cadmium à 5 avec zirconium <. :3 lissera dailleurs aisé, à l'h@mme de l'art, dans chaque cas,partant des proportions d'eutectique et soumettant l'alliage obtenu, de structure eutectique, à des essais de cor- rosion, de déterminer dans quelles proportions il demmre pos- sible de faire varier les proportions des métaux d'addition pour maintenir la formation automatique du film protecteur.
A titre d'exemple, voici les résultats obtenus avec les alliages suivants: 1 ) 7,92% de magnésium, 0,07% de titane, 0,11% de zirconium,
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2 ) lOt58% de magnésium, 0908% de titane, 0085 de zirconium,
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3 ) 8,05% de magnésium, 0,15% de titane, 0,49% de manganèse, 4 ) 9,41% de magnésium, 0,15% de titane, 0,49% demanganèse.
Après deux mois d'immersion et émersion alternées, à 30 minutes d'intervalle, dans l'eau de mer, aucun de ces al- liages ne présente de corrosion sensible. Il en a été de même continue après deux mois d'immersion/dans. l'eau de mer. Dans tous les cas, la surface de l'alliage a fini par se recouvrir d'un voi- le protecteur, plus rapidement formé dans le cas de l'immersion continue.
Les caractéristiques mécaniques sont élevées quand les alliages sont laminés; les résistances à la rupture et le pourcentage d'allongement ont les valeurs suivantes, pour les quatre alliages donnés ci-dessus à titre d'exemple.
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<tb>
Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> Allcngement <SEP> en <SEP> % <SEP>
<tb> le) <SEP> 4lk,7 <SEP> 17,3
<tb> 2 ) <SEP> 45,4 <SEP> 17,
<tb> 3 ) <SEP> 43,3 <SEP> 15,
<tb> 4 ) <SEP> 50 <SEP> 12,3.
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Dans ce qui précède, on a envisagé surtout l'obtention de la structure eutectique par des métaux d'addition dans les proportions conduisant à la formation d'un eutectique.
On peut aussi, comme mentionné ci-dessus, avoir recours à un traitement thermique. Ce traitement consisterait notamment en un revenu destiné à précipiter, sous une forme très divisée, une partie des cristaux du composé aluminiummagnésium (@) qui se trouve en solution solide dans l'aluminium.
La température et la durée du chauffage dépendent à. la fois du pourcentage d'additions ou d'impuretés et de la teneur en magnésium de l'alliage.
Le revenu sera moins poussé dans le cas des fortes teneurs en magnésium, mais, dans chaque cas, la durée et la température du revenu ont une valeur optimum; en particulier, on ne doit pas atteindre la coalescence des graias précipités
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Le revenu sera utilisé ai le lingot ou les tôles laminées ont été refroidies assez rapidement. Mais la structure recherchée pour l'alliage pourra aussi être obtenue directement au moyen d'un ralentissement convenable dans le refroidissement du lingot ou des tôles en cours de laminage, par exemple d'un arrêt de 15 minutes environ à partie de la température supérieure à 300 C environ où les graina peuvent se précipiter.
C'est ainsi qu'on pourrait citer encore, à titre d'exemple d'alliages autoprotégés conformes à l'invention, les suivants: le/ Alliage aluminium-magnésium à 9,5 pour cent de magnésium et 0,16 pour cent de titane. 'Revenu à 270 degrés C pendant une heure.
2 / Alliage aluminiam-magnésium à 9,5 pour cent de magnésium et 0,50 pour cent de manganèse. Revenu à 270 degrés C pendant une heure.
3 / Alliage aluminium-magnésium à 12 pour cent de magnésium et 0,20 pour-cent de titane ou 0,50 pour cent de manganèse- Revenu à. 250 degrés C pendant une heure.
D'une façon générale, le revenu est surtout intéressant pour les alliages d'une teneur en magnésium supérieure à 6%.
S'il s'agit maintenant d'alliages ultra-légers, ces derniers sont à base de magnésium et d'aluminium, le pourcenta- ge de ce dernier métal ne dépassant pas 12%.
Les deux extrémitée du diagramme thermique Mg-Al (fortes teneurs en Al et fortes teneurs en Mg), étant analogues et présentant des solutions solides, avec variation de la solubilité à l'état solide suivant la température, les moyens décrits plus haut restent applicables aux alliages titra-. légers.
Comme plue haut, les métaux de base sont en pr inc i-
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pe à l'état de grandepureté, et la str@cture favorable à la formation du film est obtenue, comme pour les alliages légers, soit par l'addition de métaux répondant aux conditions énoncées précédemment, soit par un revenu ou par un ralentissement dans le refroidissement du lingot ou des toiles, soit par la mise en oeuvre de ces deux moyens.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes d'application ayant été plus spécialement envisagés; elle en embvasse, au contraire, toutes les variantes.