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"Procédé de fabrication d'un produit métallique composé et produit obtenu"
La présente invention est/relative à un procédé de fa- brication d'un produit métallique composé, consistant en une matière ferreuse et en une matière cuprifère, et elle se rappor- te plus particulièrement à un procédé amélioré d'application de cuivre ou d'un alliage de cuivre en fusion sur une matière fer- reuse, telle que le fer, l'acier et la fonte, grâce à un procédé
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d'immersion à étapes , utilisant deux bains , ou trois ou plus encore, de ce métal en fusion pour réaliser des produits métalli- ques composés, La liaison ainsi formée entre les constituants métalliques et les conditions de surface de la face plaquée,
sui- - @ v ant la présente invention,sont si bonnes , du fait du procédé au moins double d'immersion, que la ductilité , notamment l'ap- titude au laminage, et la résistance à la corrosion du produit composé sont fortement améliorées,
La présente invention est basée sur la découverte que le nouveau procédé au moins double de revêtement aura pour résul- t tat la présence d'une quantité moindre de particules instables de fer dans la couche de liaison, particules qui ont été intro- duites sous la forme d'un eutectique lors de l'application du premier revêtement de cuivre,
Le but principal de la présente invention est de pro- curer un procédé amélioré de réalisation de la matière composée définie ci-dessus,
qui soit exempte de particules instables de fer dans la couche de liaison cuprifère,
Un autre but de la présente invention est de réaliser des matières composées qui soient excellentes sous de nombreux rapports d'aptitude à être travaillées, par exemple un emboutissa- ge profond, , un laminage à cnaud et à froid, un laminage en fils, un découpage, etc.
Un autre but de l'invention est de préparer une matière composée qui ait la résistance du fer ou de l'acier, ainsi que la résistance à la corrosion et à l'usure par frottement, ainsi que d'autres caractéristiques du cuivre ou des alliages de cuivre.
Un autre but encore de l'invention est de préparer les matières telles que définies ci-dessus, en prévoyant des frais réduits.
L'invention sera décrite encore plus complètement ci- après avec référencé aux dessins annexés,
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La figure 1 est une représentation schématique du développement du procédé suivant l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe transversale , mon- trant une matière de base formée de fer, d'acier ou de fonte, qui a été revêtue de cuivre ou d'un alliage de cuivre suivant une première phase opératoire.
La figure 3 est une vue en coupe transversale, montrant une matière à double revêtement, englobant les caractéristiques de la présente invention,
Des procédés pratiques suivant l'invention sont décrits ci-après.
Du cuivre ou un alliage de cuivre en fusion est conser- vé dans deux récipients ou plus pour métaux en fusion, récipients qui sont enfermés dans une atmosphère non oxydante, de préférence une atmosphère réductrice.
Après le prétraitement supposant une finition de la surface, une matière de base formée en fer, enacier ou en fonte, est immergée dans un fondant liquide pour la préparation du dépla-' cement de la matière de base dans le premier bain contenu dans le premier récipient,
Le premier bain se trouvant dans le premier récipient est maintenu à une température d'environ 50 à 100 C au-dessus de la température du second bain se trouvant dans le second réci- pient, tandis que le métal en fusion se trouvant dans le dernier récipient est maintenu à une température inférieure ' d'environ
50 à 200 C par rapport au premier bain.
Lorsqu'on utilise trois récipients ou plus, la diminution totale de la température du bain en considérant les récipients les uns après les autres peut se situer dans la gamme susdite, c'est-à-dire de 50 à 200 C.
La matière de base est transférée dans le premier ré- cipient et immergée dans le métal en fusion pendant 2 à 4 secon- des pour infiltration, la durée d'immersion étant choisie sui- vant la forme , les dimensions et la composition de la matière
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de base.
Après refroidissement jusqu'à une température de l'or- dre de 700 à 600 C de préférence de 750 c , par un dispositif de refroidissement, la matière de base revêtue du revêtement primaire est alors transférée dans le second récipient et immer- gée dans le second bain de métal, dans lequel la durée de séjour de la matière de base comportant le revêtement primaire est plus courte que la durée de séjour dans le premier récipient, celle-ci étant de 1 à 30 secondes. Lorsqu'on utilise trois bains, ou même quatre ou plus encore, la durée de séjour de la matière revêtue dans chaque bain peut être de plus en plus courte.
Les phases de l'opération suivant la présente invention peuvent être considérées comme illustrées d'une façon générale par la figure 1. La matière de base enroulée est représentée par la référence 1 du côté gauche de cette figure 1. Cette matière a été préalablement traitée en la faisant passer à travers un dispositif de nettoyage électrique et un fondant liquide (non représentés).
La matière de base enroulée est guidée par des rou- leaux d'alimentation 2, un dispositif de refroidissement 7 et des rouleaux de passage pelliculaire 12, à travers le premier bain 5 se trouvant dans le premier récipient 4, et à travers un second bain 9 se trouvant dans le second récipient. 8, ces récipients comportant des dispositifs ,chauffants convenables 6 et 10,la matière passant ensuite dans une zone de refroidisse- ment 11.
Les références 13 désignent des thermomètres appropriés prévus dans une atmosphère non oxydante, de préférence réduc- trice,
Lorsqu'on utilise un bronze d'aluminium comme matière de revêtement, la répartition des températures le long du four peut être contrôlée de la façon suivante :
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EMI5.1
<tb> Zone <SEP> de <SEP> préchauffage <SEP> 700 <SEP> - <SEP> 800 C
<tb>
<tb> Premier <SEP> bain <SEP> 1300 <SEP> - <SEP> 850 C
<tb>
<tb> Second <SEP> bain <SEP> : <SEP> 1200 <SEP> - <SEP> 750 C
<tb>
<tb> Refroidissement <SEP> : <SEP> zone <SEP> a <SEP> ; <SEP> 800 <SEP> - <SEP> 700 C
<tb>
<tb> zone <SEP> b <SEP> :
<SEP> 600 <SEP> - <SEP> 500 C
<tb>
<tb> zone <SEP> o <SEP> 500-400 C
<tb>
<tb> zone <SEP> d <SEP> 400 <SEP> - <SEP> 300 C <SEP> o
<tb>
La phase comportant le premier bain en fusion de la présente invention est semblable à certaines des phases connues dans la fabrication d'un acier aluminisé et dans d'autres pro- cédés de revêtement par immersion. Cependant, lorsque les procé- dés connus de revêtement par immersion sont appliqués pour réa- liser des couches de cuivre ou d'alliages de cuivre, des particu- les instables de fer sont introduites fréquemment depuis la ma- tière de base dans la couche de cuivre déposée sur cette matière de base.
En particulier, lorsqu'un bronze d'aluminium doit être appliqué grâce à un procédé connu , la matière de base , c'est-à- dire du fer , de l'acier ou de la fonte sera activée à la surface et, on même temps, le cuivre ou l'alliage de cuivre en fusion se diffusera ou pénétrera dans la couche superficielle de la ma- tière de base. La couche superficielle activée sera alors rompue le long du plan de glissement des cristaux limites recristallisés, ce qui produira des particules de fer rompues. Les particules de fer libres ainsi produites peuvent passer transversalement dans la première couche revêtue. Les particules de fer se trouvant dans cette première couche ne donneront pas lieu à une réaction péritectique mais formeront une phase eutectique avec la matière de revêtement.
Après le premier processus de revêtement, la couche de liaison est sujette à comporter des défauts de certaines portions non soudées, du fait de mauvaises opérations de nettoyage et du fait dé poches de gaz provenant de la matière en fusion.
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L'épaisseur de la première couche peut être réglée pour être de l'ordre de 30à 40 microns. Lorsqu'il est soumis à un procédé de laminage, le produit revêtu de la technique anté- rieure limite la réduction du fait de l'épaisseur limitée de la couche formée et il est par conséquent d'un coût élevé.
Suivant la présente invention, on réalise une seconde phase d'application de couche par immersion ou même plus de deux phases. Les grains de cristaux de fer instables , introduits dans , la première couche , sont réduits en nombre et en dimensions et ils sont également stabilisés graduellement après l'application de la seconde couche ou des couches ultérieures. De plus, la première couche réalisée avec des particules indésirables de fer est recouverte totalement par les couches ultérieures qui sont appliquées à des températures relativement basses, c'est-à-dire sous des conditions imperméables pour les particules de fer.
En réglant les facteurs, tels que le nombre et la température des bains, ainsi que la durée de séjour de la matière de base dans ces bains, l'épaisseur totale du revêtement formé suivant la pré-' sente invention peut être réglée à volonté.
Lorsqu'on utilise du fer ou un acier ductile comme matière de base, le produit composé ainsi formé peut être laminé à chaud et/ou à froid avec possibilité d'un rapport important de réduction et, par conséquent, le coût de production du produit final peut être nettement abaissé.
Les résultats d'expériences réalisées pour l'étude du présent procédé sont illustrés car les figures 2 et 3 des dessins annexés.
Spécimens utilisés pour les expériences : i) matière ferreuse (métal de base) : SS41
1,6 mm x 150 mm x 220 mm; 10 spécimens chaque fois ii) matière ferreuse (métal de base ) : SS41
16 mm de diamètre X 750 mm; 600 spécimens chaque fois
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iii) matière cuprifère (métal pour le revêtement) : coulée de bronze d'aluminium symbolisée par AlBC2 (JIS H5114 , qui correspond à la spécification ASTM B148-521 BS 14001 et DIN 1714).
La figure 2 montre une matière soumise à essai , qui ne comporte qu'une seule couche et qui a été obtenue en faisant passer le spécimen d'acier à travers le premier bain de métal fondu Le spécimen de fer 20 est revêtu de Fe + AIBC (Fe + Cu) 21, qui a été recouvert d'une couche supplémentaire de AIBC + Fe (Cu + Fe) 22.
La figure 3 montre une matière pourvue d'une double couche suivant la présente invention, la seconde couche ou les couches supplémentaires étant appliquées sur la première couche représentée sur la figure 2. La couche extérieure est formée de AIBC (Cu) et porte la référence 23.
Les résultats d'essais de laboratoire sur les produits composés obtenus suivant la présente invention sont donnés ci- après.
Ces résultats ont été obtenus en partant de spécimens d'essai, qui consistaient en plaques d'acier SS41 et en revête- ments de AIBC2 prévus sur les deux faces des plaques , avec un laminage prévoyant une réduction de 50%.
(1) dureté (dureté Vickers) couche superficielle (AIBC): en moyenne 107,5 couche d'acier (SS41) : en moyenne 100,8 couche intermédiaire (couche de liaison) en moyenne 250,8 (microns de dureté Vickers) (2) épaisseur de la couche revêtue :
0,05 - 0,07 mm (3) test d'exfoliation : aucune exfoliation de la matière revêtue n'est observée lors
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des tests de flexion pour les spécimens de plaques revêtues.
Les dimensions des spécimens étaient 10mm en largeur, épaisseur de 0,8 mm. Type de test forte flexion (1800).
(4) test de choc :
A. résultats de tests utilisant des pièces d'essai sans pro- cédé de recuit (i) tests grace à la machine d'essai de Du Pont: ( 1 kg 1/2 :5,0 cm) Certaines craquelures ont été observées à la surface concave et également suivant le bord convexe (ii) tests grâce à la machine d'essai à la coupelle d'Erickson s certaines craquelures ont été observées après que les pièces d'essai ont été enfoncées d'environ
5 à 7 mm.
Cependant, aucune exfoliation de la matière de revêtement n'est observée dans les deux types d'essais de choc .
B. Résultats de tests utilisant des pièces d'essai avec un un procédé de recuit consistant en un chauffage à 850 C pendant 30 minutes et ensuite un refroidissement au four.
Aucune craquelure n' 'est observée dans les deux tests réalisés suivant .A(i) et ..A(ii).
(5) Test de porosité t une lixiviation du Fe n'était pas observée après les tests au ferroxyle.
(6) Test de corrosion
A. Test de pulvérisation de saumure suivant JIS Z2371 : Aucune substance ne s'accumulait à un endroit quelconque des sur- faces après 3 heures d'exposition à la pulvérisation. Cette résis- tance à la corrasion peut correspondre à "CAS 8".
B. Test d'exposition à l'extérieur Les spécimens étaient parfaitement résistants aux tests d'intem- péries .
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(7) Etudes microscopiques
La limite de la face de l'alliage de cuivre montre une forme dé- étiquetée. Le revêtement est adhérent.
REVENDICATIONS
1. Un procédé de fabrication d'un produit métallique composé , ayant une bonne aptitude à être travaillé et consistant en une matière de base ferreuse choisie dans le groupe comprenant le fer, l'acier et la fonte, et en une matière de revêtement cu- prifène choisie dans le groupe comprenant le cuivre et les allia- ges du cuivre, ce procédé comprenant le passage de la matière de base ferreuse à travers un permier bain en fusion de la matière cuprifère, ce bain étant prévu dans une atmosphère non oxydante, de préférence réductrice, en même temps qu'un second bain de métal en fusion, le premier bain étant maintenu à une température supé- rieure d'environ 50 à 100 C.
de préférence de 85 C, à celle du second bain , et la durée de séjour de la matière de base ferreuse dans le premier bain se situant dans les limites de 2 à 40 secon- des, le refroidissement de la matière de base ferreuse de manière à l'abaisser jusqu'à une température d'environ 700 à 800 C, de préférence de 750 C, grâce à un dispositif de refroidissement, et ensuite la passage de la matière de base ferreuse à travers le second bain de la même matière cuprifère pendant une période de 1 à 30 secondes.