CH631742A5 - Alliage d'aluminium pour articles emailles. - Google Patents

Alliage d'aluminium pour articles emailles. Download PDF

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CH631742A5
CH631742A5 CH554878A CH554878A CH631742A5 CH 631742 A5 CH631742 A5 CH 631742A5 CH 554878 A CH554878 A CH 554878A CH 554878 A CH554878 A CH 554878A CH 631742 A5 CH631742 A5 CH 631742A5
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CH
Switzerland
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alloy
enamel
enamelled
aluminum
aluminum alloy
Prior art date
Application number
CH554878A
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Inventor
Michel Deleuze
Francois-Regis Boutin
Daniel Marchive
Original Assignee
Crans Forges
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J36/00—Parts, details or accessories of cooking-vessels
    • A47J36/02—Selection of specific materials, e.g. heavy bottoms with copper inlay or with insulating inlay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent

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Description

631742
2
REVENDICATION
Alliage à base d'aluminium, destiné notamment à la fabrication d'articles émaillés, caractérisé par la composition suivante, en poids:
- Si: 1 à 1,5%
- l'un au moins des éléments du groupe Fe-Ni-Co, en quantité totale comprise entre 0,3 et 2%
- l'un au moins des éléments du groupe Mo-Nb-Ta en quantité totale comprise entre 0,05 et 1 %
- au moins un élément, choisi parmi le chrome et le zirco-nium, en quantités respectives suivantes:
Cr: 0,05 à 0,2%
Zr : 0à0,5%
- Cu : < 0,2%
- Mg: <0,01%
- le reste étant de l'aluminium et des impuretés.
La présente invention est relative à un alliage d'aluminium destiné notamment à la fabrication d'articles émaillés, par exemple des ustensiles culinaires.
Les alliages utilisés jusqu'à présent pour l'émailiage sont essentiellement le 1050 (aluminium à 99,5%) et le 3003 (alliage aluminium-manganèse à 1 % de Mn) selon les désignations de l'Aluminium Association.
L'utilisation de l'aluminium 1050 assure une bonne tenue de l'émail mise en évidence par les différents tests auxquels les articles émaillés sont habituellement soumis. Mais, comme il est nécessaire de recuire l'article pour l'émaillage, sa faible résistance mécanique à l'état recuit ne permet pas la fabrication d'articles robustes, sauf à utiliser des épaisseurs fortes, ce qui conduit à un coût prohibitif.
L'utilisation d'un alliage aluminium-manganèse tel que le 3003 assure une meilleure rigidité aux articles émaillés après recuit, mais cela se fait au détriment de la tenue en service de l'émail déposé. De plus, la transformation de cet alliage nécessite des traitements thermiques appropriés, en particulier, ime homogénéisation et un recuit intermédiaire qui sont compliqués et coûteux.
Le but de la présente invention est d'éviter ces inconvénients et de procurer un alliage ayant des caractéristiques satisfaisantes à l'état recuit et assurant une excellente tenue à l'émail déposé, tout en évitant l'adjonction d'éléments dangereux ou interdits par les normes en vigueur au contact des substances alimentaire^ _
L'alliage pour émaillage selon l'invention a la composition suivante (en poids):
- Si : 1 à 1,5%
— l'un au moins des éléments du groupe Fe-Ni-Co en quantité totale comprise entre 0,3 et 2%
- l'un au moins des éléments du groupe Mo-Nb-Ta en quantité totale comprise entre 0,05 et 1 %
- au moins un élément, choisi parmi le chrome et le zirco-nium, en quantités respectives suivantes:
5
Cr : 0,05 à 0,2%
Zr:0à0,5%
- Cu : < 0,2%
- Mg: <0,01%
io - le reste étant de l'aluminium avec les impuretés habituelles.
L'addition de silicium confère à l'alliage une bonne rigidité à l'état recuit. Cette addition est préférable à celle de magnésium car cet élément a un rôle défavorable pour l'accrochage de la 15 couche d'émail sauf à effectuer un traitement chromatant qui n'est pas autorisé pour les articles culinaires. De même le cuivre est proscrit par les nonnes françaises relatives aux articles ménagers.
L'addition de silicium doit être limitée. En effet, les alliages îoclassiques aluminium-silicium dans lesquels la teneur en silicium varie entre 5 et 13% ne se prêtent pas à l'emboutissage et ne pourraient être utilisés que pour certains accessoires non emboutis tels que manches, pièces de jonction, etc...
Les recherches entreprises par la requérante ont mis en évi-25dence le rôle favorable, quant à l'adhérence de l'émail, des éléments Fe, Ni et Co d'une part, et des éléments Mo, Nb et Ta, d'autre part, la combinaison entre les éléments de l'un et de l'autre groupe étant particulièrement favorable.
La combinaison Fe-Mo est la plus intéressante tant pour des 30 raisons économiques que pour les caractéristiques mécaniques des alliages à l'état recuit.
Le chrome et le zirconium n'ont pas d'effet sensible sur l'adhérence de l'émail mais améliorent les caractéristiques mécaniques.
35 II est assez fréquent dans les ustensiles culinaires d'associer une couche d'émail à l'extérieur et une couche anti-adhésive à l'intérieur, par exemple du FIFE. Aucun des éléments mentionnés n'a d'effet défavorable sur l'adhérance de la couche de PTFE. Il faut simplement éviter le titane ou maintenir cet éle-to ment à une teneur très faible, car il peut nuire à l'adhérence du PTFE.
L'élaboration des alliages suivant l'invention ne pose aucun problème particulier à l'inverse des alliages Al-Mn, pour lesquels l'introduction du manganèse est toujours délicate. La 45 transformation, en particulier le laminage en tôles et feuiîlards, est tout à fait comparable à celle d'un alliage 1050.
50
Exemple
On à élaboré les quatre alliages suivants avec les compositions indiquées au tableau I:
Alliage
Si
Fe
Ni
Mo
Cr
Cu
Mg
Ti
Zr
1
1,18
0,74
—
—
0,15
<0,01
<0,01
<0,02
—
2
1,19
0,71
—
0,51
0,15
<0,01
<0,01
<0,02
-
3
1,18
0,73
0,75
0,20
0,15
<0,01
<0,01
<0,02
—
4
1,26
0,75
-
0,52
0,15
0,18
<0,01
<0,02
0,16
Le premier alliage ne comporte que du fer mais pas de molybdène et il est donné à titre de comparaison. Les trois autres alliages sont conformes à l'invention.
Les alliages étudiés ont été en plaques de 70 X 380 X 1000 mm.
La gamme de transformation a été la suivante: —réchauffage: 8 h à 500 °C —laminage à chaud jusqu'à 12 mn
- laminage à froid jusqu'à 3 mn
— recuit: 6 h à 450 °C.
On a effectué sur une face un émaillage après décapage en 60 bain alcalin (immersion pendant 5 mn dans du phosphate triso-dique à 5 % à 75 °C), rinçage et séchage. La fritte a été séchée 2 mn dans une étuve à 150 °C puis l'échantillon a été porté à 560 °C pendant 30 mn.
65 Après refroidisement des échantillons, un pliage de la tôle sur elle-même a été réalisé et l'aspect, après pliage, a été comparé à des échantillons étalons.
Pour l'échantillon 1, l'émail après pliage couvre bien le mé-
3
631742
tal sauf dans quelques zones très petites, de surface inférieure à 1 mm2 (qualité bonne).
Pour les trois autres échantillons, le métal est encore entièrement recouvert par de l'émail (qualité très bonne).
Les échantillons émaillés ont été également soumis aux tests 5 normalisés d'écaillage, en particulier le SPALL TEST selon la spécification ASTM C 486, consistant dans une immersion prolongée dans une solution aqueuse à 5 % d de chlorure d'ammonium ou à 1 % de chlorure d'antimoine avec des résultats excellents. 10
Alliage Etat recui Après émaillage
Eo,2
R
A
Eo,2
R
A
1
4,7
12,0
44,1
4,6
14,5
37,3
2
5,2
12,6
45,0
5,8
15,1
36,9
3
4,8
12,4
40,7
5,2
16,0
33,6
4
6,2
14,6
34,5
6,8
17,4
31,7
La limite élastique à 0,2%, E0,2 et la résistance à la rupture R sont mesurées en hectobars. L'allongement A est mesuré en %. Les résultats mettent en évidence l'intérêt de l'addition de molybdène qui permet à la fois une amélioration de caractéristi- 2s ques mécaniques, en particulier après les traitements thermiques d'émaillage et de revêtement de PTFE, et de la tenue de
On a préparé également des échantillons revêtus d'une couche d'émail, d'une couche de PTFE et des échantillons revêtus d'une couche d'émail sur une face et d'une couche de PTFE sur l'autre face.
On a mesuré les caractéristiques de traction:
- après recuit
- après émaillage seul
- après revêtement de PTFE seul
- après émaillage + revêtement de PTFE
Les résultats sont rassemblés dans le tableau II:
Après revêtement PTFE
Après émaillage
+ PTFE
-
Eo,2
R
A
EO,2
R
A
4,4
12,1
43,5
4,3
12,8
42,8
5,4
12,9
45,6
5,0
13,5
42,6
4,9
13,0
40,5
5,0
13,5
37,5
6,4
14,9
32,9
6,4
15,2
31,5
l'émail.
Enfin, on peut ajouter que les articles fabriqués à l'aide de ces alliages présentent une bonne résistance à la déformation mise en évidence par les tests d'ovalisation et de secouage selon la norme française NF D 21 501. Cette résistance à la déformation est supérieure à celle de l'alliage 3003.
C
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