CH99989A - Procédé pour fabriquer des pièces en alliages d'aluminium et de silicium. - Google Patents

Description

  Procédé pour fabriquer des pièces en alliages d'aluminium et de silicium.    La, présente invention a pour objet un  procédé pour fabriquer des pièces en alliages  d'aluminium et de silicium, visant à amélio  rer les propriétés physiques de ces pièces,  plus spécialement au point de vue de la ré  sistance à la traction et -de la ductilité. Sui  vant l'invention, on prépare un alliage d'a  luminium et de silicium en fusion, on lui  incorpore au moins un métal alcalin, tel que,       par    exemple, du sodium ou du potassium       métallique,    et on amène la masse fondue, par  coulée ou autrement, à se solidifier avec une  quantité du métal alcalin suffisante pour       affecter    favorablement la structure de l'al  liage.  



  Une     variation    considérable est admissible  clans les proportions des métaux de l'alliage.  En général, avec une teneur en silicium jus  qu'à environ 10 %, la, résistance de l'alliage  à, la traction, lorsqu'il est coulé dans un  moule ordinaire en sable, est augmentée par  rapport à un alliage sans addition de métal  alcalin, sans nuire à la faculté d'allongement.  



  Le procédé suivant l'invention peut être  réalisé,     .par    exemple, de la manière suivante:    On     prépare    un alliage d'aluminium et de'  silicium, contenant de 5 à 15 % de silicium,  approximativement. Ceci peut être fait, par  exemple, en agitant du silicium métallique  dans de l'aluminium fondu à une tempéra  ture d'environ 750 à<B>800'</B> C. A l'alliage à  cette température, on ajoute un métal alca  lin comme le sodium ou le potassium, ou plu  sieurs de ces métaux, et l'on agite vigoureu  sement la masse, après quoi on la coule dans  un moule. Une très faible quantité de so  dium ou de potassium suffit\, par exemple  environ 0,1 %, mais on obtient de meilleurs  résultats avec du sodium et du potassium en  semble, par exemple environ 0,05 % de cha  cun de ces métaux.

   Pour atteindre les meil  leurs résultats, le mélange par agitation doit  être rapide; et la coulée doit être effectuée  promptement. La teneur en silicium est de  préférence     comprise-    entre 6 et 15 %, la te  neur de 8 à 13 % étant habituellement la  meilleure. Avec la proportion mentionnée en  premier lieu, des barres rondes ou éprou  vettes coulées ,dans le sable, possédant une  longueur de 50 mm et un diamètre de      12,5 mm, ont montré une résistance à la     trae-          tion    d'environ 1750 kg par     cm"    et un     allon-          ,rement    de 12 à 14<B>%</B>.

   Avec -du fer entrant  clans la constitution de l'alliage, il est dési  rable que la teneur en fer soit maintenue  basse, de préférence inférieure à<B>0,6</B> %, bien  que dans des cas     exceptionnels    une teneur  en fer de 1,5 % puisse ne pas être trop élevée,  si la ductilité ne présente pas une grande  importance.  



  II a. été observé que si on laisse l'alliage,  après que l'addition du métal alcalin a eu  lieu au repos, à l'état fondu, il est     sujet,    à       subir    un changement qui     empêche        d'obtenir     les meilleurs propriétés dans des pièces cou  lées; par suite, dans le cas où l'on coule la       masse    fondue, la coulée devra     être    effectuée  sans retard inutile après qu'on a. atteint la  température convenable pour     la,    coulée,       700"    C environ.

   Il est impossible de spéci  fier d'une manière déterminée le temps     qu'on          petit    laisser s'écouler avant cette coulée, tout  en atteignant les avantages du procédé sui  vant l'invention, étant donné que ce facteur  dépend principalement des propriétés que l'on       désire    obtenir pour des pièces coulées. Avec  une proportion     acerfie    de métal alcalin, il  peut s'écouler un temps plus long avant la  dite coulée     sans    détriment pour le produit,  niais il est avantageux que celle-ci ait lieu       promptement    pour qu'il reste dans l'alliage  une quantité de métal alcalin suffisante pour  affecter favorablement la. structure de l'al  liage.

   En effet, il n'y a pas lieu de croire  que tout le métal alcalin ajouté doive se re  trouver dans la pièce coulée. Une partie con  sidérable de ce métal alcalin est     perdue.    La  quantité perdue     petit    cependant être réduite  par l'addition du sodium et du potassium ou  autre métal alcalin sous la forme d'un alliage       aivec    un métal lourd, par exemple du zinc: il a  été constaté que dans ce cas, une addition  de 0,02      6    du métal alcalin permet d'obtenir  <B>If,</B> même résultat qu'une proportion de 0,1.  du métal alcalin ajouté directement.  



  Dans quelques cas, l'addition, à l'alliage,  d'un métal ou de métaux susceptibles de for  mer des solutions solides dans l'aluminium,    comme par exemple le cuivre et le zinc, est  avantageuse. Ainsi, la présence de     cui\-          jusqu'à        environ   <B>0,5</B>     'ô    détermine une action  favorable sur la, résistance à la     traction.     L'addition     clc,    cuivre jusqu'à la,     proporl.ïo      de 0,3 %     donne    le maximum de cette amélio  ration au point de     vite    de la résistance<B>)</B> la,

    traction     sans        abaissement    sensible de la duc  tilité.     Cependant,    la     teneur    en cuivre     petit     être accrue jusqu'à 4 ou 5 avec une     anté]io-          ration    marquée clans les propriétés     phi-siquf-s     (le l'alliage, en employant un procédé de mou  lage en coquille ou     traitement    thermique ap  proprié, par exemple tel que décrit dans le       brevet    suisse no     99990.    En général, lorsque  le cuivre existe en quantité relativement  grande, il est habituellement avantageux de  réduire la.

   teneur en silicium, une proportion  de 3 à. 10     "o        cl(,        silicium    étant     généralenier@t     une teneur convenable.  



  L'examen microscopique des alliages for  més montre que     l'addition    des     métaux    alca  lins mentionnés     ci.-des.c#us        produit    un     chan@e-          ment-    dans la     strncinre    de l'alliage, ce     elian-          (M'ment        consistant    en une réduction     marquée     clans les dimensions des particules de sili  cium et en une dispersion plus grande de  celles-ci.

   Ainsi, dans un alliage, coulé dans  un moule en sable, contenant du silicium  mais sans sodium ou potassium, le silicium  se trouve sous forme (le grandes plaques ou  aiguilles, tandis qu'avec     l'addition    de l'un ou       l'autre    de ces     métaux    alcalins, ou des     deus,     le silicium prend 12 forme de particules très  petites, habituellement arrondies ou sphéri  ques, bien     rfpartics    à travers la masse de  l'eutectique.

   L'addition de ces métaux alca  lins paraît     c4galement    altérer la. composition  de l'alliage     eutectique        aluminium-silicium.     Sans     métal    alcalin, l'alliage eutectique con  tient environ 11 à. 1     \?    % de silicium..

   Des       alliages    lentement solidifiés et non traités,       contenant-    moins     que        cette    proportion (le si  licium, consistent en     eutectique    plus un     excès     d'aluminium, et les alliages contenant plus  <B>(le</B> silicium que la. proportion mentionnée,  consistant en     eutectique    plus un excès de  silicium.

   D'autre part, lorsqu'on ajoute les      métaux alcalins mentionnés ci-dessus, il y a       dea    limites de composition comprises entre 11  et 15 % (le silicium, limites entre lesquelles  l'alliage peut se comporter comme un mé  lange     eutectique,    un mélange     hypo-eutecti-          que,    ou un     inélangc@        h3-per-eul;

  ectique.    Il a  également     6116        .constaté    que le changement  dans la, composition de l'eutectique est habi  tuellement     a,ccompahné    par un abaissement  (lit point de solidification, dans certains cas,       jusqu'à    12   C en dessous de celui -de l'alliage       eutectique    normal     aluminium-silicium.     



  Dans la description précédente, il a. été       spécifié    que le métal alcalin a été ajouté sous  forme métallique, cette     expression    étant em  ployée en vue d'exclure l'emploi des métaux  sous la forme d'un sel. On n'a cependant pas  en vue d'exclure l'addition     c111    ou des mé  taux alcalins en     alliage    avec ou en combi  naison chimique avec un autre métal ou d'au  tres métaux; et, en effet, il a. été constaté par  les inventeurs que dans certains cas, il est  particulièrement avantageux d'ajouter un  alliage consistant en zinc (98     %)    et sodium  (? %) comme expliqué plus complètement  ci-après.  



  Comme spécifié ci-dessus, il peut se     pro-          (luire    une perte     considérable    (le métal alcalin       a,    la suite de l'introduction du métal alcalin  léger et â bas point de fusion, sous forme  pitre, dans l'alliage     d'aluminium-silicium    en       fusion.    Cette perte peut être réduite et d'au  tres avantages peuvent être atteints, par l'em  ploi (l'un     alliage    de sodium ou -de potassium,  ou (les deux, avec un métal lourd. Par exem  ple, on peut     préparer    un alliage de sodium  el: de zinc, contenant     environ    2     %    de sodium.

         Cl(-Il    alliage résiste très bien- à l'oxydation, et       sa,        teneur    en métal alcalin n'exige pas de       liréea,iitions    spéciales pour sa manipulation.  Comme .cet alliage possède un point de fu  sion relativement élevé, il se dissout lente  ment     ;clans    l'alliage     d'aluminium-silicium    en  fusion, et peut être saisi avec une paire de  pincettes et être complètement incorporé dans  l'alliage par agitation.

   Des alliages de so  dium ou de potassium, ou des deux, avec    d'autres métaux lourds, peuvent être utilisés       aii    lieu et place des métaux alcalins purs, -de  la     manière    décrite, chaque fois .que la présence  de la quantité du métal d'alliage ainsi ajouté  n'est pas nuisible. Le choix- du métal lourd  à employer en alliage avec le métal alcalin  est déterminé en partie par son action sur les  propriétés de l'alliage final résultant. La  quantité d'alliage de métal alcalin exigée  dépend :de sa teneur en métal alcalin, et de  l'efficacité de son utilisation.

   Comme     spéc-          fié    plus haut, dans le cas d'un alliage     so-          dium-zinc,    il a été constaté que l'emploi d'une  quantité de cet alliage assez grande pour in  troduire 0,02 %     @de    sodium était suffisant pour  donner des résultats satisfaisants.  



  On admet habituellement que la classe des  métaux alcalins comprend le lithium, sodium,  potassium, rubidium, et     caesium.    De ces mé  taux, seuls le sodium et le potassium sont  très communs et peuvent être obtenus     è,    un  prix raisonnable et en quantité commerciales.  Dans beaucoup de ses propriétés, le lithium  se rapproche plus fortement des métaux al  calins-terreux que du sodium et du potas  sium; il a été constaté par les inventeurs que  le lithium ne produit pas si bien l'effet voulu  sur les alliages     d'aluminium-siliciuni.    Pour  le moment présent du moins, le rubidium et  le     caesium    sont trop rares pour être em  ployés pratiquement d'une manière commer  ciale, pour le procédé suivant l'invention.  



  Des pièces coulées, faites au moyen d'al  liages     d'aluminium-silicium    avec     addition    de  métal alcalin, comme décrit ci-dessus, se sont  montrées particulièrement appropriées pour  des procédés de laminage et de forgeage,  aussi bien à chaud qu'à froid. En général,  la structure plus fine, produite par l'addition  de métal alcalin, améliore la qualité des  alliages chaque fois qu'on désire     obtenir    un  accroissement de la résistance à la traction et  de     la,    ductilité.

Claims (1)

1. REVENDICATION: Procédé pour fabriquer des pièces en alliages d'aluminium et de silicium, carac- térisé en ce qu'on prépare un alliage d'alu minium et de silicium en fusion, qu'on lui incorpore au moins un métal alcalin et qu'on amène la masse fondue à se solidifier avec une quantité de métal alcalin suffisante pour affecter favorablement la structure de l'al liage. SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce que du sodium métallique est incorporé dans l'alliage en fusion. Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce que du potassium métallique est incorporé dans l'alliage en fusion.

   3 Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce que le métal alcalin est ajouté à l'alliage en fusion dans la proportion de 0,1 % approximativement. q Procédé suivant la. revendication, carac térisé en ce que du sodium et du potas sium métalliques sont ajoutés à l'alliage en fusion dans une proportion non supé rieure à 0,05 % environ de chacun (le ces métaux.

   <B>a à</B> Procédé suivant; la revendication, carac- térisé en ce qu'on se sert d'un alliage d'aluminium avec une quantité de 3 environ à 15 % environ de silicium. (ï Procédé suivant la revendication et la sous-revendication 5, caractérisé en ce qu'on se sert d'un alliage d'aluminium avec 8 à. 13 % de silicium. 7 Procédé suivant la revendication et la sous-revendication 5, caractérisé en ce que le métal alcalin est ajouté à l'alliage en fusion dans une proportion non supé rieure à 0,1 % environ.

   8 Procédé suivant la revendication, carac térisé en -ce qu'on se sert d'un alliage d'a luminium contenant du cuivre et environ 3 à 10 ô de silicium. 9 Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce qu'on se sert d'un alliage d'a luminium ne contenant pars moins de 3 ô environ, ni plus de 15 % environ de sili cium, et du cuivre dans une proportion non supérieure ù, 0,5 % environ.

   10 Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce qu'on ajoute a. l'alliabe d'alu minium et de silicium. en deliors du métal alcalin, un métal susceptible de formc>r une solution solide dans l'aluminium. 11 Procédé suivant la. revendication, carac térisé en ee qu'on ajoute le métal alcalin sous forme d'un allia.gc. avec un métal lourd. 12 Procédé suivant la. revendication et la sous-revendication 1.1, caractérisé en ce qu'on ajoute le métal alcalin sous forme d'un alliage de sodium avec du zinc à rai son de 2 % de sodium environ.