BE571324A

BE571324A -

Info

Publication number: BE571324A
Authority: BE

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   La présente invention concerne un mode de préparation de membranes poreuses par évaporation sous vide du   zin   d'un laiton ou d'un maillechort. 



   Des micrographies en coupe des membranes de laiton ont montré au demandeur que le zinc diffuse   préférentiellement   par les joints de grains. Il lui est donc apparu nécessaire, pour produire des membranes, de partir d'un laiton à grains fins et réguliers, et de conserver des grains très stables au cours de l'opération d'évaporation du zinc. 



   Il est connu que les grains d'un laiton pur sont gros. Le demandeur a observé que ces grains continuent à grossir au cours de l'opération   d'évapora-   tion et que lamembrane subit en même temps un retrait qui obstrue les espaces intergranulaires où s'étaient formées des porosités. Il lui est donc apparu né- cessaire d'accélérer la diffusion et l'évaporation du zinc, et d'empêcher le grossissement du grain. 



   Le demandeur a constaté, en outre, d'une part, que l'introduction dans le laiton d'éléments pentavalents (phosphore, arsenic, antimoine) accélère la diffusion du zinc ainsi que son évaporation et, d'autre part, que l'introduction de certains éléments (phosphore et nickel en   paticulier)   affine le grain de l'alliage. Le nickel n'étant pas volatil comme le phosphore, permet, en outre, de conserver la finesse et la stabilité du grain au cours de l'évaporation du zinc. 



   La présente invention, due aux travaux de MM. Georges CHAUDRON du Centre d'Etude de Chimie Métallurgique de   Vitry   Michel CARON, Georges CANO, de la Société d'Electro-Chimie, d'Electrométallurgie et des Aciéries Electriques d'Ugine, a donc pour objetessentiel un procédé de préparation de membranes poreuses par évaporation sous vide du zinc d'un laiton ou d'un maillechort, ce procédé étant caractérisé principalement par le fait que l'on utilise la propriété des éléments pentavalents, phosphore, arsenic, antimoine, d'accélérer la diffu- sion et l'évaporation du zinc, ainsi que, de préférence, la propriété du nickel d'affiner le grain du laiton. 



   En outre, après incorporation de ces éléments à l'alliage destiné à la préparation de ces membranes, il conviendra de faire subir aux bandes d'alliage préalablement laminées une série de traitements thermiques favorisant la ségré- gation des éléments d'addition pentavalents aux joints des grains, après quoi il restera à soumettre lesdites bandes, ou les membranes découpées dans celles-ci, à un chauffage sous vide pour obtenir l'évaporation du zinc. 



   D'une façon générale, le laiton utilisé contiendra de 30 à 40% de zinc, de préférence 35f. 



   La mise en oeuvre du procédé qui vient d'être spécifié peut compren- dre notamment les opérations suivantes : a) on effectue une coulée en source de l'alliage à une température comprise entre 900 et 1100 C, de préférence à 1000 C pour le laiton, et entre 950 et   1150 C,   de préférence à 1075  pour le mallechort;

   b) on procède ensuite à un laminage à froid comportant plusieurs passes séparées par des recuits-intermédiaires à des températures de 500 à   700 C,   de préférence à   600 C.   c) on recuit les bandes ainsi obtenues sous atmosphère d'azote, d' abord à des températures comprises entre 200 et   300 C,   de préférence à   250 C,   puis à des températures comprises entre 300 et 500 C, de préférence à   400 C;   d) enfin, après dégraissage et décapage, on place les bandes pendant environ 10 à 30 minutes, de préférence 15 minutes, dans un four où l'on maintient une température comprise entre 600 et 700 C, de préférence 650 C, et un vide de l'ordre de 10-4 mm de mercure.

   Ce four comporte,des régions refroidies où se condense le zinc. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   On va décrire ci-après, conformément à l'invention, un exemple plus détaillé des opérations   successives,lesquelles   doivent être effectuées avec le plus grand soin pour aboutir à la fabrication de membranes poreuses susceptibles d'être utilisées par exemple à une séparation   isotopique   par diffusion gazeuse. 



  Ces opérations sont données à titre illustratif et non limitatif, mais sont con- sidérées comme faisant partie de l'invention, étant entendu que toutes opérations équivalentes pourront aussi bien être utilisées sans sortir du cadre de celle-ci. 



   Comme déjà signalé, il est avantageux de partir d'un alliage cuivre-   zinc à 35% environ de zinc ; vitesse de diffusion du zinc est en effet plus   grande dans le cas d'un laiton riche   en:-zinc   et il faut opérer sur un laiton a. 



  La fusion initiale est effectuée de telle manière que les pertes en zinc par évaporation soient aussi réduites que possible. On fond d'abord au four à haute fréquence des lingots d'alliages cuivre-zinc-nickel et de petits lingots d'allia- ges mères cuivre-phosphore à environ 2% de phosphore ou cuivre-antimoine à environ 25%   d'antimoine.   



   Les compositions ci-après sont données à titre d'exemple préféré : 
 EMI2.1 
 
<tb> I <SEP> II <SEP> III
<tb> 
<tb> Cu <SEP> 61,8 <SEP> % <SEP> 59,6 <SEP> % <SEP> 50,95 <SEP> %
<tb> 
<tb> Zn <SEP> 35 <SEP> % <SEP> 35 <SEP> % <SEP> 35 <SEP> %
<tb> 
<tb> Ni <SEP> 3 <SEP> % <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 13 <SEP> %
<tb> 
<tb> Sb <SEP> 0,16 <SEP> % <SEP> 0,32% <SEP> 0,3 <SEP> %
<tb> 
 
 EMI2.2 
 p 0,04 % 0,08% 0,75% 
On effectue une coulée en source de l'alliage dans une lingotière en fer soigneusement potéyée à l'alumine dite "24 heurçs". Les laitons (alliages des types I et II ci-dessus) sont coulés à   1000 C,   tandis que les laitons à plus forte teneur en nickel ou maillechorts (alliage du type III) sont coulés à 1075 C dans la lingotière préalablement chauffée à 800 C. 



   Les lingots parallélipipédiques ainsi obtenus sont forgés. 



   Leur épaisseur est réduite de 2,5 cm à 2 cm. Ils subissent alors un recuit d'homogénéisation de 24 heures à   700 C.   " 
On procède ensuite à un laminage à froid comportant plusieurs passes. 



  Des recuits intermédiaires sont effectués à 600 C pour l'alliage I et à 650 C pour les alliages II et III. On obtient ainsi des bandes de 0,2 mm d'épaisseur sur un laminoir dégrossisseur. On opère ensuite sur un laminoir   finisseur.   Par exemple, pour le laiton I, après un recuit de 10 minutes à   600 C,   on lamine jusqu'à 0,1 mm. On recuit pendant 5 minutes à 600 C et on lamine jusqu'à 0,05 mm. 



  On recuit à nouveau pendant 5 minutes à 600 C et on lamine à l'épaisseur de 0,02 mm. On recuit enfin à 600 C et l'on trempe à l'eau. 



   La bande de laiton subit alors, sous atmosphère d'azote, un recuit de 2 heures à 250 C et de 2 heures à 400 C. Ce traitement qui est une des carac- téristiques les plus importantes du procédé selon l'invention, a pour but d'éli- miner les tensions et surtout de favoriser la ségrégation des additions   pentavalen-'   tes aux joints des grains. Ce traitement doit être effectué dans des conditions très précises pour éviter un appauvrissement excessif des cristaux. 



   Les bandes de laitons ainsi préparées sont dégraissées, par exemple avec un détergent sulfoné, rincées à grande eau, mouillées à l'alcool et décapées anodiquement pendant 20 à 30 secondes sur leurs deux faces. 



   On les place alors dans un four où l'on maintient une température voisine de 650 C et un vide de l'ordre de 10-4 mm de mercure. Le débit de la pompe à vide doit être suffisant pour permettre l'évacuation rapide des vapeurs de zinc au voisinage de la bande de laiton. Le four à vide servant à l'aspiration comporte des régions refroidies par une circulation d'eau et sur lesquelles se dépose le zinc. Pour le laiton I ( et à titre d'exemple non limitatif) le temps 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 de traitement sous vide est de 1/4 d'heure à   650 C   pour une membrane de 0,015 mmi   d'épaisseur.   Dans ces conditions, le laiton perd environ   85%   du poids de zinc qu'   il contenait. Les rayons des pores obtenus varient entre 100 et 500 angströme. 



  Le débit d'air à travers la membrane est compris entre 70 et 140 x 10- molécule   gramme d'air/cm2/min. pour un cm de mercure de différence de pression entre les deux faces, de la membrane.   @@     @     @     @   à 
Comme il a déjà été indiqué, toutes ces opérations doivent être soignées et, en particulier, tant pour la fonderie que pour le laminage, il faut observer les conditions qui permettent d'obtenir des bandes de laiton de haute qualité, comparable au meilleur laiton fabriqué pour l'horlogerie. Les métaux utilisés pour la fusion initiale doivent être très purs. Par exemple, le cuivre utilisé est de qualité dite de haute conductibilité et exempte d'oxygène, le zinc titre 99,99%, le nickel est du nickel "Mond". Des traces d'impuretés peuvent compromettre les résultats. 



   La fusion et la coulée doivent être conduites très soigneusement, les températures étant contrôlées. 



   Le laminage doit être effectué sur des laminoirs de précision, l'épaisseur des bandes devant rester constante sur toute l'épaisseur de la membrane. 



   Le métal doit conserver une composition et une structure parfaitement homogènes tout au long des opérations métallurgiques. Après le recuit final, on doit obtenir une bande de laiton à grains fins (10 microns environ) et régulier. 



   REVENDICATIONS. 



   1. Procédé pour la préparation de membranes poreuses par l'évapora- tion, notamment sous vide, du zinc à partir d'un alliage du genre des laitons, caractérisé par le fait que l'on incorpore à l'alliage au moins un élément pen- tavalent, tel que le phosphore,l'arsenic, l'antimoine, pour accélérer la diffu- sion et l'évaporation du zinc.

Claims

2. Procédé selon revendication 1, caractérisé par le fait que l'on incorpore à l'alliage au moins un élément ayant pour but d'affiner-, le grain de l'alliage, en particulier du nickel.

3. Procédé selon revendication 1 ou 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on utilise un laiton contenant 30 à 40% de zinc, de préférence 35%.

4. Procédé selon revendication 1, caractérisé par le fait que 1' alliage choisi contient 0,15 à 0,35% d'antimoine.

5. Procédé selon revendication 1, caractérisé par le fait que 1' alliage choisi contient 0,03 à 0,8% de phosphore.

6. Procédé selon revendicationsl et 2, caractérisé par le fait que l'alliage choisi contient 2 à 15% de nickel ou davantage.

7. Procédé selon revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'alliage a substantiellement la composition suivante : Cu 61,8%; Zn 35 % ; Ni 3% ; Sb 0,16 % ; P 0,04%.

8. Procédé selon revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'alliage a substantiellement la composition suivante ; Cu 59,6%; Zn 35%; Ni 5%;Sb 0,32%;P 0,08%.

9. Procédé selon revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'alliage a substantiellement la composition suivante : Cu 50,95%; Zn 35%; Ni 13% ; Sb 0,3%; P 0,75 %. .

10. Procédé selon revendication 1 ou 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on soumet l'alliage, avant le traitement d'évaporation du zinc, à des <Desc/Clms Page number 4> traitements thermiques favorisant la ségrégation des éléments d'addition aux @ joints des grains.

11. Procédé selon revendication 1 ou 1 et 2, caractérisé par le fait que l'alliage est coulé en source à une température de l'ordre de 900 à 1100 , de préférence 1000 pour un laiton ordinaire, et de l'ordre de 950 à 1150 , de préférence 1075 , pour un laiton ou maillechort contenant des proportions nota- bles de nickel.

12. Procédé selon revendications 10 et 11, caractérisé par le fait que l'on procède, après coulée et refroidissement, à un laminage à froid en plusieurs passes séparées par des recuits intermédiaires à des températures de l'ordre de 500 à 700 , de préférence à 600 .

13. Procédé selon revendications 10 à 12, caractérisé par le fait que, partant de lingots de 2 cm d'épaisseur recuits après forgeage, on lamine à froid en plusieurs passes avec recuits intermédaires pour atteindre une épaisseur de 0,2 mm et on ramène successivement cette épaisseur à 0,1 mm, 0,05 mm et 0,02 mm par d'autres passes dans un laminoir finisseur, toujours avec recuits.

14. Procédé selon revendication 13, caractérisé par le fait qu'après trempe à l'eau, on procède, sous atmosphère nettre, à au moins deux recuits suc- cessifs, respectivement à une température de l'ordre de 200 à 300 , puis à une température de l'ordre de 300 à 500 .

15. Procédé selon revendication 1 et suivantes, caractérisé parle fait qu'après recuit final les grains du laiton sont réguliers et de l'ordre de 10 microns.

16. Procédé selon revendications 10 à 15, caractérisé par le fait que les bandes de laiton, après finition, sont dégraissées et décapées anodique- ment.

17. Procédé selon revendications 1 et suivantes, caractérisé par le fait que l'évaporation du zinc se fait par traitement dans un four à une tempé- rature de l'ordre de 600 à 700 , pendant 10 à 30 minutes, de préférence 15 minu- tes, sous un vide de l'ordre de 10-4 mm de mercure, le zinc se condensant dans une région refroidie du four.

18. Membrane poreuse obtenue par le procédé selon revendications 1 et suivantes, caractérisée par le fait que le laiton initial a perdu environ 85% du poids de zinc qu'il contenait.

19. Membrane poreuse obtenue par le procédé selon revendications 1 et suivantes, caractérisé parle fait que les rayons des pores varient entre 100 et 500 angstrôms.

20. Membrane poreuse obtenue par le procédé selon revendications 1 et suivantes, caractérisé par le fait que le débit d'air à travers une telle membrane pour 1 cm de mercure de différence de pression entre les deux faces, est compris entre 70 et 140 x 10-7 molécule gramme par centimètre carré et minute.