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"ALLIAGES METALLIQUES"
L'invention concerne les alliages métalliques et en particulier les alliages de zinc, cuivre et manganèse, du type du laiton et a pour objet des alliages améliorés de ce type.
Les alliages suivant l'invention ressemblent d'une manière générale au laiton et au bronze et peuvent être appe- lés d'une manière appropriée laiton ou bronze blanc. La base de ces alliages est le zinc, le cuivre et le manganèse et leurs propriétés caractéristiques, nouvelles et améliorées, sont dues à la présence d'une faible quantité de glucinium.
Outre que le glucinium fait acquérir d'autres propriétés physiques avantageuses aux alliages, il agit à titre d'anti- oxydant en empêchant 1'oxydation des éléments d'alliage, en particulier du manganèse, pendant la préparation de l'alliage et pendant qu'on le refond ultérieurement.
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Les alliages suivant l'invention, dans son accep- tion la plus large, contiennent de 15 à 37,5% de zinc, de 7,5 à 30% de manganèse, de 0,005 à 2% et de préférence de 0,01 à 0,5% de glucinium et au moins 50% à 77% environ de cuivre. Ces alliages sont caractérisés par leurs excellentes propriétés physiques, telles que la résistance à la traction, l'allongement à la traction et la dureté. Des alliages parti- culièrement avantageux suivant l'invention contiennent de 18 à 23% et de préférence environ 21% de zinc, de 15 à 20% et de préférence 18% environ de manganèse, de 0,01 à 0,2% et de préférence environ 0,08% de glucinium et au moins de 53 à 67% environ et de préférence de 57 à 61% de cuivre.
D'autres alliages très avantageux, suivant l'invention, contiennent de 20 à 25% et de préférence 22% environ de zinc, de 7,5 à 12,5% et de préférence-environ 10% de manganèse, de 0,01 à 0,2% et de préférence 0,08% de glacinium et au moins 59% à environ 72% et de préférence de 64 à 68% de cuivre.
Les alliages peuvent aussi contenir de faibles quantités de plomb, par exemple de 0,1 à 3%, sans que ce mé- tal exerce une action nuisible sensible sur le métal coulé.
Comme dans le laiton ordinaire, le plomb fait acquérir à l'alliage des propriétés avantageuses au point de vue de son aptitude à être usiné.
Les alliages suivant l'invention se préparent et se manipulent de préférence dans des creusets en argile- siliciure de carbone et en charbon-silicure de carbone. On peut employer des creusets en acier pour la refonte, sans risque de contamination excessive par le fer, mais ils doivent être évités dans la préparation de l'alliage. Les creusets en oxydes réfractaires, tels que l'alumine ou la ma- gnésie, peuvent aussi être employés.
Pour préparer l'alliage, on fond'd'abord ensemble le cuivre et le glucinium, celui-ci sous forme d'un agent de durcissement de cupro-glucinium ou d'alliage contenant en- viron 4% de glucinium et on les amène à une température suf- fisamment élevée pour qu'ils ne se solidifient pas lorsqu'on y ajoute ensuite les autres éléments d'alliage. Puis, on ajou- te le manganèse par petites portions, jusqu'à ce que la tota- lité de l'addition soit dissoute. Il convient à ce moment d'ajouter une faible quantité de borax pour dégager l'oxyde éventuel de la surface du métal fondu (bain).
La quantité de borax est de préférence inférieure à celle qui est nécessaire pour former une couche fondue continue, la solution la plus avantageuse consistant à former des globules de borax fondu,
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qui dissolvent l'oxyde de la surface ou forment un flux avec lui, puis se rassemblent au voisinage de la paroi du creuset en laissant libre la portion centrale dans laquelle peuvent être faites les autres additions: Le borax, ayant ainsi débarrassé la surface du bain, on ajoute le zinc et on agite le bain tout entier pour obtenir une composition unif orme.
Pais on laisse reposer le bain pendant quelques minutes pour permettre aux oxydes entraînés d'atteindre la surface, oa enlève l'écume et on coule.
On peut employer pour préparer les alliages suivant l'invention des plaques de cathodes en cuivre électrolytique ou tout autre cuivre de bonne qualité du commerce. Le zinc est de préférence un métal de qualité supérieure contenant 99,,99% de zinc. Le manganèse électrolytique est la forme que l'on choisit de préférence pour cet élément, Quoiqu'on emploie de préférence des métaux d'une très grande pureté, on peut obtenir des alliages possédant des propriétés satis- faisantes avec des métaux ou alliages du commerce de pureté appropriée.
Les alliages suivant l'invention fondent à une tem- pérature comprise entre 800 et 950 C environ, température qui dépend dans une large mesure de la teneur en cuivre, et qui est d'autant plus élevée que cette teneur est plus forte, et ils se coulent extrêmement bien. Par exemple, l'alliage contenant 21% de zinc, 18% de manganèse, 0,1% de glucinium et le complément étant en principe du cuivre, fond vers 850 C et peut être coulé à une température comprise entre 875 et plus de 1000 C.
L'intervalle des températures de coulée auquel on donne la préférence est compris entre 875 et 925 C. Cet allia- ge peut être coulé très.facilement en sable dans les moules en sable vert normal, courants dans l'industrie de la fonderie, suivant les pratiques courantes de moulage et de coulée dans l'industrie. Le retrait de l'alliage pend,ant la solidifi- cation est considérable, comme dans un grand nombre d'allia- ges industriels coulés en sable et les procédés de traite- ment de ces alliages sont bien connus et appliqués dans la pratique de la fonderie industrielle. La tolérance de retrait des modèles pour l'alliage est de 15,6 mm/m. La densité est de 8,19 kg/dm3.
Un avantagé remarquable de l'alliage coulé en sable consiste dans le fait que le sable n'adhère pas à la pièce moulée et peut être facilement enlevé en la se- couant ou par un jet d'air. La plupart des alliages de fonde- rie industriels doivent être décapés au jet de sabie pour é- liminer de leur surface le sable brûlé. Les alliages suivant
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l'invention peuvent être coulés, non seulement en sable, mais encore en coquilles ou en coquille sous pression. ' les alliages suivant l'invention conservent par- faitement leur composition au cours de la fabrication et de la refonte. Les alliages de zinc, manganèse et cuivre, sans glucinium, se recouvrent d'une pellicule épaisse d'oxyde brun, qui est de l'oxyde manganeux (MnO) et sont de traite- ment difficile.
L'incorporation aux alliages suivant l'in- ventioa du glucinium, à titre d'anti-oxydant, empêche d'une manière efficace l'oxydation de la surface de l'alliage et la perte de manganèse à la refonte, ainsi qu'il ressort de l'exemple suivant :
On prépare 2,0 kg d'un alliage de composition syn- thétique de 60% de cuivre, 21% de zinc, 18,5% de manganèse et 0,5% de glucinium. On prépare l'alliage en fondant le cui- vre avec un agent de durcissement de cuivre à 0,2% de gluci- nium. On abaisse la température du bain à 950 0 et on ajoute le zinc. On abaisse la température à 900 C et on coule une plaque de 50 x 101 x 6,3 mm, des gueasets et des pièces coulées dans l'eau.
On refond les gueusets, on élève la tem- pérature à 900 C et on coule comme précédemment les pièces dans l'eau et des gueusets. On répète cette opération jusqu'à ce que l'alliage ait été refondu quatre fois en tout. Les chiffres donnés par l'analyse sont les suivants :
Analyse
EMI4.1
<tb> Etat <SEP> Cuivre <SEP> Manganèse <SEP> Glucinium <SEP> Observations
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<tb> Avant <SEP> refonte <SEP> 61,7% <SEP> 13,9% <SEP> 0,08% <SEP> Non <SEP> oxydé <SEP> et
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<tb> blanc
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<tb> xydé
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<tb> Refondu <SEP> deux <SEP> fois <SEP> - <SEP> 13,6% <SEP> - <SEP> Oxydé <SEP> davanta-
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<tb> Refendu <SEP> trois <SEP> fois <SEP> - <SEP> 13,3 <SEP> Oxydé <SEP> davanta-
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<tb> Refondu <SEP> quatre <SEP> fois <SEP> 12,7% <SEP> 0,
01% <SEP> Oxydé <SEP> défini-
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Les alliages suivant l'invention possèdent des pro- priétés avantageuses de résistance à la corrosion. Par exem- ple, ils résistent à l'action de l'eau de mer, des acides et alcalis dilués, mieux que la plupart des types de laiton et de bronze actuellement connus.
Ils peuvent concurrencer les bronzes, y compris les bronzes à l'étain et à l'aluminium et dans certains cas,
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leur sont supérieurs. Ils peuvent être laminés ou travaillés mécaniquement de toute autre'manière. Ceux qui contiennent de 15 à 25% de zinc et de 10 à 20% de manganèse et, plus particulièrement de 18 à 23% de zinc et de 15 à 20% de manga- nèse.ressemblentà l'argentan et, une fois laminés, peuvent être traités de la même manière.que l'argentan, par exemple dans la fabrication des couverts de table,-qui-peuvent être recouverts d'une couche d'argent électrolytique.