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"Alliage de plomb "
L'invention concerne les alliages de plomb, possé- dant des propriétés les rendant nettement plus aptes que les matières employées à l'heure actuelle à la fabrica- tion des gaines de câbles, des grilles métalliques (pour accumulateurs) etc..
L'invention concerne en général des alliages ternai- res de plomb, calcium et magnésium qui possèdent des pro- priétés physiques extrêmement avantageuses, ainsi que des alliages qui, outre l'alliage de base plomb-calcium- magnésium, contiennent au moins un élément d'alliage sup- plémentaire qui leur confère d'autres qualités recher- chées, tout en conservant en même temps les excellentes qualités physiques que possède l'alliage de base lui-même ou même les accentuant.
L'invention a en particulier pour objet des alliages de plomb, calcium et magnésium dans lesquels la teneur en
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calcium et en magnésium ensemble ne dépasse pas sensi- blement 0,4 % de l'alliage, la teneur en magnésium étant comprise entre un quart et un tiers environ de la teneur en calcium. De préférence, la teneur en calcium et en magnésium est comprise pour chacun de ces métaux entre 0,03 et 0,05 mais on peut aussi employer des alliages dont la teneur en magnésium et en calcium est comprise entre les limites de 0,01 à 0,3 % ou de 0,01 à 0,1%.
On peut ajouter à l'alliage plomb-calcium-magnésium, du cadmium, du cuivre, du mercure et de l'étain, qui tous agissent sur la résistance à la corrosion de l'alliage sans modifier défavorablement la nature fondamen tale phy- sique de l'alliage ternaire. L'addition de cuivre aug- mente modérément la rigidité de l'alliage et accélère son vieillissement, le mercure augmente son éclat et dans une mesure modérée ses propriétés de coulée, l'é- tain augmente sa fluidité et ses propriétés de coulée.La proportion du métal d'addition que l'on peut ajouter à l'alliage pour le modifier ou l'améliorer doit être com- prise entre les limites approximatives de 0,03 à 3% et être au moins égale au triple ou au quadruple En viron de la teneur en magnésium.
Les avantages des alliages suivant l'invention ap- paraissent d'une manière particulièrement nette d'après les données comparatives suivantes concernant divers alliages connus souvent recommandés pour diverses appli- cations spéciales.
Dureté Brinell
EMI2.1
<tb> !,,,étal <SEP> essayé <SEP> :8% <SEP> Sb <SEP> : <SEP> Alliage <SEP> de <SEP> plombavec
<tb>
<tb>
<tb> :0,05% <SEP> Ca; <SEP> 0,03% <SEP> Mg <SEP> + <SEP> 0,05% <SEP> Ca
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<tb> ------ <SEP> ---------------------------- <SEP> --------------------------------- <SEP>
<tb>
<tb> Moulage <SEP> de <SEP> 9,525m/m <SEP> d'épais-
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<tb> seur <SEP> (3/8 <SEP> de <SEP> pouce) <SEP> :12,1 <SEP> : <SEP> 7,0 <SEP> . <SEP> 5,2
<tb>
<tb> le <SEP> même <SEP> vieilli <SEP> pendant <SEP> 21 <SEP>
<tb>
<tb> jours <SEP> à <SEP> 30 C <SEP> :12,9: <SEP> 8,0 <SEP> . <SEP> 13,4
<tb>
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EMI3.1
<tb> le <SEP> même <SEP> chauffé <SEP> pendant
<tb>
<tb> 2 <SEP> heures <SEP> à <SEP> 100 C <SEP> :15,4 <SEP> :
<SEP> 9,5 <SEP> 18,4
<tb>
<tb>
<tb> grille <SEP> fondue <SEP> de <SEP> 2,381m/m <SEP> :
<tb>
<tb> d'épaisseur <SEP> (3/32 <SEP> de <SEP> pouce) <SEP> :11,8 <SEP> : <SEP> 5,0 <SEP> 5,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> même <SEP> vieille <SEP> pendant <SEP> 21
<tb>
<tb> jours <SEP> à <SEP> 30 C <SEP> :13,8 <SEP> : <SEP> 11,4 <SEP> 14,8
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> même <SEP> chauffée <SEP> pendant
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> heures <SEP> à <SEP> 100 C <SEP> :14,0 <SEP> : <SEP> 12,5 <SEP> :
<SEP> 15,4
<tb>
Les données qui précèdent montrent nettement que le nou- vel alliage de plomb, magnésium et calcium est facile à. durcir sans avoir à subir de traitement thermique compliqué et qu'on obtient des valeurs égales ou mêmes meilleures qu'avele mé- tal pour grilles en plomb antimonieux qui lui-même est meil- leur que l'alliage de plomb et de calcium. Les alliages ordi- naires de plomb pour câbles qui contiennent par exemple 1% d'antimoine ou 2% d'étain sont beaucoup trop mous pour qu'il y ait intérêt à introduire dans le tableau les valeurs numéri- ques qui les concernent.
Résistance à la traction (résistance à la rupture) kg/cm
EMI3.2
<tb> Métal <SEP> essayé <SEP> .8% <SEP> Sb <SEP> : <SEP> Alliage <SEP> de <SEP> plomb <SEP> avec
<tb>
EMI3.3
:------------------------------------ :0,03 j Ça 3j Sn . 0,03g + ' : .. 0,05jCa bandes laminées à : 1. ¯¯¯ ¯¯¯
EMI3.4
<tb> froid <SEP> :337,47 <SEP> : <SEP> 365,6 <SEP> 217,95 <SEP> 351,53
<tb>
<tb> les <SEP> mêmes <SEP> vieillies
<tb>
EMI3.5
pendant 3 mois à 300C:316,38 407,78 . 1'7,95 435,9
EMI3.6
<tb> les <SEP> mêmes <SEP> chauffées <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb> pendant <SEP> 1 <SEP> heure <SEP> à
<tb>
EMI3.7
100 C :;95,29 :
414,81 317,95 534,33
Les données qui précèdent font apparaître nettement la supériorité des bandes laminées en plomb, calcium, nagnésium au point de vue de la résistance à la traction et les valeurs élevées de la résistance fournies par une bande laminée simple- ment vieillie à la température ordinaire ou à. une température
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plus élevée sont extraordinaires.
Stabilité de la composition. Dans la plupart des procé- dés de coulée du métal, on doit compter sur un certain pour- centage de chutes, sous forme de jets de coulée, évents, mas- selottes, métal renversé, coulées défectueuses, qu'il faut couler de nouveau, sans leur faire subir de traitement spé- cial, ni perte de métal, pour opérer dans des conditions économiques raisonnables.
Dans la fabrication des grilles pour accumulateurs,le poids du métal à refondre est ordinairement voisin du poids des grilles satisfaisantes obtenues,mais le métal antimonieux pour grilles peut heureusement être refondu à plusieurs re- prises,sans que sa composition subisse de changement très appréciable . L'essai suivant en est une preuve : cet essai a consisté à faire balayer la surface d'un bain de métal (tem- pérature 355 C) pour grille, contenant 7,83% Sb et 0,222% Sn, dans un récipient spécial, par une palette qui tournait à une vitesse de 100 tours par minute exactement pendant 10 minutes.
A la fin de l'essai la composition de l'alliage analysé était 7,77 % Sb et 0,215% Sn. Au cours du même essai effectué avec un alliage de plomb et de calcium qui contenait au début 0,047% de calcium, la teneur en calcium s'était abaissée à 0,023%, ce qui Beprésente une perte de 50 % de l'élément le plus important de l'alliage . Dans un essai semblable, effec- tué avec un alliage de plomb, calcium, magnésium, suivant l'in- vention, contenant 0,047% Ca et 0,020% Mg la teneur en calcium et en magnésium n'a que très légèrement diminué, puisque la composition de l'alliage à la fin de l'essai était de 0,045% Ca et 0,018% Mg. D'une manière similaire, on a fait refondre et coulé deux fois un alliage de plomb, calcium, magnésium,
qui avait été modifié par une addition d'étain (0,05% Ca, 0,02% Mg, 0,26% Sn), sans observer de changement dans sa coin- position, tandis que dans l'alliage de plomb et de calcium traité de la même manière, on avait observé une diminution
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de la teneur en calcium de 0,05 à 0,005%.
Résistance à la fatigue. Le tableau suivant indique la résistance à la fatigue de plusieurs alliages typiques da plomb comparée à celle de l'alliage de plomb-calcium- magnésium modifié par une addition d'étain suivant l'inven- tion.
EMI5.1
<tb> composition <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> fatigue <SEP> (kg/cm2)
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<tb> ------------------------------------------------------------
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<tb> 0,06% <SEP> Ou, <SEP> le <SEP> reste <SEP> Pb <SEP> 53,433
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<tb>
<tb>
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<tb> 8% <SEP> Sb, <SEP> le <SEP> reste <SEP> Pb <SEP> 70,31
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,038% <SEP> Ca, <SEP> le <SEP> reste <SEP> Pb <SEP> 98,43
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> 0,32% <SEP> Sn, <SEP> 0,045% <SEP> Ca, <SEP> 0,
026% <SEP> Mg
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> le <SEP> reste <SEP> Pb <SEP> 154,68
<tb>
Tous ces essais s'appliquent à 20 millions d'alternances et ont été effectués sur une machine à barre rotative tournant à 2000 tours par minute.
Essais d'écoulement. Les données d'écoulement suivantes ont été obtenues au cours d'essais effectués à la température ordinaire pendant des périodes de 1 à 4 ans et font apparaître nettement la supériorité de l'alliage fondamental au magnésium- calcium par rapport à tous les autres.
EMI5.2
<tb>
Alliage <SEP> de <SEP> plomb <SEP> avec <SEP> Ecoulement <SEP> de <SEP> 1% <SEP> en <SEP> Charges <SEP> (kg/om
<tb>
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<tb> ---------------------------------------- <SEP> ---------------
<tb>
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<tb> 2% <SEP> Sn <SEP> 350 <SEP> jours <SEP> 13,358
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> Sb <SEP> 175 <SEP> 16,382
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10% <SEP> Sb <SEP> 220 <SEP> - <SEP> 16,512
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,06% <SEP> Cu <SEP> 240- <SEP> 30,724
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,13% <SEP> Ca <SEP> 1200 <SEP> - <SEP> 40,638
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,03% <SEP> Ca <SEP> 290 <SEP> - <SEP> 49,215
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,045% <SEP> Ca, <SEP> 0,03% <SEP> Mg <SEP> plus <SEP> de <SEP> 1200 <SEP> jours <SEP> 51,465
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Résistance à la corrosion.
La résistance à la corrosion d'une série quelconque d'alliages est très difficile à évaluer parce qu'un alliage qui parait supérieur dans certaines con-
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ditions, peut être inférieur dans d'autres. Par exemple, on a constaté qu'un alliage de plomb avec 0,04% Mg et 0,05% Ca plongé dans l'acide sulfurique, ayant la concentration habi- tuelle de l'acide des accumulateurs possédait une excellente résistance à la corrosion, mesurée par la perte de poids, mais subissait une pénétration particulière de l'acide au bout de 3 mois environ, lorsque la température s'élev ait à 70 C. On a remédié d'une manière absolue à cet inconvénient en ajoutant 0,25% d'étain à l'alliage, addition qui n'a modi- fié en rien ses propriétés physiques .
Au point de vue de la résistance générale 3 la corrosion , un alliage de polmb avec 0,03% Mg, 0,04% Ca et 0,25% Sn s'est montré équivalent à un métal ordinaire pour grilles avec 8% d'antimoine et lui était supérieur au point de vue de son emploi dans les accu- mulateurs, parce qu'il était exempt des inconvénients dûs à la sulfatation et à l'action galvanique qui sont propres à l'emploi du plomb antimonieux comme métal pour grilles.
Pour les câbles, on recommande d'employer l'alliage de base au plomb , magnésium, calcium avec addition de cuivre ou d'étain, étant donné que certaines marques de plomb actuellement sur le marché contiennent les quantités avantageuses du quatrième métal , par exemple un alliage de plomb et cuivre contenant 0,06% de ce dernier élément. Ces sortes de plomb sont employés en général dans le cas où l'alliage doit résister aux acides.
Pour d'autres applications, on peut faire d'autres addi- tions sans sortir des limites de la portée de l'invention.
On voit d'après les indications qui précèdent que les alliages suivant l'invention possèdent des propriétés qui les rendent aptes d'une manière idéale à de nombreuses applications.
En conséquence on peut les employer avec succès à un grand nombre d'autres usages, quoiqu'il ait été principalement ques- tion dans ce qui précède de leurs excellentes propriétés en tant que métal pour grilles d'accumulateurs et métal pour gaines de câbles.
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Les alliages ayant la composition de l'invention sont faciles à fabriquer par les procédés habituels appliqués par les spécialistes à la préparation dtautres alliages de plomb, par exemple en introduisant les quantités nécessaires des éléments d'alliage dans une quantité convenable de plomb fondu , sans qu'il y ait lieu de se préoccuper de l'ordre de succession des additions. Une fois constitués , ces alliages dont la composition est nouvelle peuvent être transformés en gaines de câbles , grilles d'accumulateurs , ou autres pro- duits par les procédés connus pour ces diverses applications.