FR2843128A1 - Alliage cuivreux, sans nickel, du type cuivre, manganese, silicium - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un nouvel alliage à base de cuivre, de manganèse, silicium, sensiblement sans nickel.Cet alliage est caractérisé en ce qu'il comprend, en poids, une proportion en cuivre qui est le solde à 100 %, une proportion en manganèse, qui est comprise entre 5 et 25 %, une proportion en silicium, qui est supérieure à 0.3% et inférieure ou égale à 5 %.Cet alliage trouve une utilisation en tant qu'alliage de remplacement aux alliages cuivreux comportant du nickel, dans le domaine de la lunetterie, bijouterie fantaisie, maroquinerie, boutonnerie métallique, coutellerie et couverts, monnaie et médailles.
Description
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La présente invention concerne essentiellement un alliage à base de
cuivre, manganèse, silicium et sensiblement sans nickel.
La présente invention concerne un nouvel alliage de cuivre, manganèse, silicium présentant la propriété de durcissement structural par
traitement thermique.
Cet alliage est particulièrement avantageux pour une utilisation en
contact avec la peau.
Selon une autre caractéristique de l'invention, cet alliage est avantageusement obtenu par les moyens classiques de fabrication et de transformation. Plus précisément, la présente invention concerne essentiellement un nouvel alliage de cuivre, manganèse, silicium contenant une proportion en cuivre, qui est le solde de la proportion à 100 %, et une proportion en manganèse qui est inférieure à 25 %, une proportion en silicium, qui est inférieure à 5 %; les pourcentages étant exprimés en pourcentage en
poids de la composition totale.
La présente invention concerne encore l'utilisation de cet alliage dans Ilndustrie, tel que notamment l'industrie de la lunetterie, bijouterie fantaisie, maroquinerie, boutonnerie métallique, coutellerie et couverts,
monnaie et médailles, dispositifs médicaux et de chirurgie.
La présente invention concerne encore l'utilisation de cet alliage comme alliage de substitution aux alliages, notamment alliages cuivreux, comportant du nickel, évitant ainsi la présence de nickel, qui provoque
chez certaines personnes des allergies.
La présente invention concerne encore l'utilisation de cet alliage
pour ses propriétés de conductivité électrique.
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ETAT DE LA TECHNIQUE
Les alliages cuivreux sont utilisés pour leurs caractéristiques mécaniques, cependant les alliages cuivreux comprenant du nickel sont de par les nouvelles normes en vigueur interdits à la mise sur le marché pour des applications prolongées en contact avec la peau, lorsqu'ils libèrent du
nickel à un taux > à 0,5 pg/cm2/semaine.
Différents industriels ont cherché à substituer ces alliages cuivreux avec nickel par des alliages cuivreux, sensiblement sans nickel, ayant les 1 0 mêmes caractéristiques mécaniques et une ductilité similaire ou comparable. Plusieurs brevets portent sur des alliages de substitution aux
alliages cuivreux comportant du nickel.
Dans le brevet DE 198 07 551, les inventeurs visent notamment à fournir un alliage de cuivre-étain sans nickel. Cependant cet alliage ne présente pas les propriétés de durcissement structural par traitement thermique compte tenu de sa faible teneur en manganèse (0,05 à 4 %)., Cet alliage est de plus décrit comme étant de couleur jaune, ce qui est
contraire au but de la présente invention.
Dans le brevet EP 1 061 148 qui vise à fournir un alliage cuivre-zinc sans nickel, l'alliage ne présente également pas les propriétés de durcissement structural par traitement thermique compte tenu de la faible
teneur en silicium (0 à 0,3 %).
D'autres alliages cuivreux sans nickel sont également décrits dans - le brevet EP 568 094, mais le pourcentage de silicium est faible (0 à 0,3 %) et il est mentionné la présence de nickel, ce qui est contraire à la présente invention;
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- Le brevet EP 532 929, mais l'alliage comporte également une faible teneur en silicium ainsi qu'une faible teneur en manganèse (0,4 à 1,3 % Mn); - Le brevet EP 621 346, mais la présence d'aluminium est élevée (4 à
8%).
Ces brevets ne permettent pas d'obtenir l'alliage de la présente invention.
BUTS DE L'INVENTION
La présente invention a pour but principal de résoudre le nouveau problème technique qui consiste à fournir un nouvel alliage à base de cuivre-manganèse-silicium, sensiblement sans nickel, à durcissement
structural, notamment par traitement thermique.
La présente invention a encore pour but principal de résoudre le nouveau problème technique qui consiste à fournir un alliage sensiblement sans nickel comme alliage de substitution aux alliages cuivreux
comportant du nickel.
La présente invention a encore pour but principal de résoudre le nouveau problème technique qui consiste à fournir un alliage cuivreux sans nickel de couleur sensiblement blanche, notamment durcissable par traitement thermique, notamment pour être mis en contact,
éventuellement prolongé, avec la peau.
La présente invention a encore pour but de fournir un alliage sans
nickel de couleur sensiblement blanche.
La présente invention a encore pour but de fournir un alliage à hautes résistances mécaniques telles que la résistance à la rupture ou la
dureté Vickers.
La présente invention a encore pour but de fournir un alliage également compatible avec les moyens d'élaboration et de transformation
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classiques, tels que notamment l'étirage, le tréfilage, le laminage et la
coulée continue et semi-continue.
La présente invention a encore pour but de fournir un alliage également compatible avec les moyens de mise en forme classique, tels que notamment le pliage, l'emboutissage, le découpage, la frappe à froid, le matriçage, etc.
DESCRIPTION DETAILLEE DE LINVENTION
L'invention concerne un alliage cuivre, manganèse, silicium, sensiblement sans nickel, dont les propriétés mécaniques sont améliorables par durcissement structural, notamment par traitement thermique. Cet alliage possède de hautes caractéristiques mécaniques, telle que la résistance à la rupture ou la dureté Vickers. Les inventeurs entendent par " sensiblement sans nickel ", le fait que le nickel n'est pas ajouté dans le procédé de fabrication de l'alliage, cependant il se peut que l'alliage comporte du nickel à l'état d'impureté, l'idéal étant qu'il n'en
comporte pas.
Selon un premier aspect, l'invention concerne un alliage cuivre, manganèse, silicium, caractérisé en ce qu'il comprend, en poids, une proportion en cuivre qui est le solde à 100 %, une proportion en manganèse, qui est comprise entre 5 et 25 %, une proportion en silicium,
qui est supérieure à 0,3 et inférieure ou égale à 5 %.
L'alliage doit contenir une teneur en silicium supérieure à 0,3 % pour avoir la propriété du durcissement structural par traitement thermique, notamment visant à précipiter les composés du type MnxSiy, qui correspond à une phase riche en manganèse et silicium. Les inventeurs ne peuvent à ce jour pas caractériser ces composés de manière
plus précise, notamment quant à la valeur de x et y.
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Avantageusement l'alliage comprend de l'étain, de préférence dans
une proportion comprise entre 0,1 et 8 % en poids.
L'étain favorise la formation d'une phase delta (6) à l'état brut de coulée. Avantageusement la proportion en poids en manganèse est
comprise entre 5 et 20 %, de préférence de 7 à 15 %.
Avantageusement la proportion en poids en silicium est supérieure à 0,3 et inférieure ou égale à 3 %, de préférence comprise entre 0,5 et
2 %. Cette proportion peut être de 0,35%, par exemple.
Avantageusement la proportion en poids en étain est comprise
entre 0,1 et 3 %, de préférence comprise entre 1 et 2 %.
Selon un mode de réalisation avantageux, l'invention concerne un alliage cuivre, manganèse, silicium, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
1 5 88% de cuivre; 7% de Manganèse; 3% d'étain; 2% de silicium.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'invention concerne un alliage cuivre, manganèse, silicium, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
84% de cuivre; 15% de Manganèse; 1% de silicium.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'invention concerne un alliage cuivre, manganèse, silicium, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
84.5% de cuivre; 15% de Manganèse; 0.5% de silicium.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'invention concerne un alliage cuivre, manganèse, silicium, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
83% de cuivre; 15% de Manganèse; 1% d'étain; 1% de silicium.
6 2843128
Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'invention concerne un alliage cuivre, manganèse, silicium, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
82% de cuivre; 15% de Manganèse; 2% d'étain; 1% de silicium.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'invention concerne un alliage cuivre, manganèse, silicium, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
81% de cuivre; 15% de Manganèse; 3% d'étain; 1% de silicium.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'alliage comprend du zinc, de préférence dans une proportion inférieure à environ 25 %, et/ou de l'aluminium, de préférence dans une proportion inférieure à environ 3 %, et/ou du fer, de préférence dans une proportion inférieure à environ 5 %, et/ou du magnésium, de préférence dans une proportion inférieure à environ 1 %, et/ou du plomb, de préférence dans une 1 5 proportion inférieure à environ 1 %, et/ou du tellure, de préférence dans
une proportion inférieure ou égale à 1 %.
Avantageusement, l'alliage présente une phase riche en manganèse
et en silicium.
Avantageusement, l'alliage est sensiblement sans nickel.
Avantageusement l'alliage, à l'état brut de coulée, présente une
structure biphasée, comportant une phase riche en manganèse et silicium.
Avantageusement l'alliage, à l'état brut de coulée, présente également une phase de type ô lorsque de l'étain est présent dans les
proportions de l'invention.
On peut notamment élaborer des lingots vérifiant ces compositions dans un four par exemple un four Balzers sous atmosphère contrôlée. Ces lingots, obtenus par coulée statique, ont permis de réaliser une
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caractérisation métallurgique (dureté Vickers, structure, malléabilité) de
l'état brut de coulée.
Selon un second aspect, la présente invention concerne un procédé
de fabrication de l'alliage précédemment décrit.
Avantageusement ce procédé de fabrication comprend le mélange des divers constituants afin d'obtenir l'alliage de la présente invention
dans les proportions décrites ci-dessus.
Avantageusement, l'alliage de la présente invention est compatible avec les moyens d'élaboration et de transformation classiques, tels que notamment l'étirage, le tréfilage, le laminage et la coulée continue et semi-continue. Avantageusement, l'alliage de la présente invention est compatible avec les moyens de mise en forme classique, tels que notamment le pliage, l'emboutissage, le découpage, la frappe à froid, le matriçage, etc. Avantageusement, cet alliage (I'alliage de la présente invention) a subi un cycle de transformation pour être durci, lors de son procédé de fabrication. Ce cycle de transformation peut contenir une ou plusieurs étapes de traitement thermique et/ou une ou plusieurs étapes de traitement mécanique. Cet alliage peut être caractérisé techniquement par
ce cycle de transformation.
Les états métallurgiques sont ceux connus par l'homme de l'art:
par exemple états TB, TD, TF et TH.
Etat TB: traitement thermique de mise en solution, qui peut être intermédiaire dans la gamme de transformation et qui peut correspondre à un état de livraison en fonction de l'utilisation du client. Etat TF: état TB + traitement thermique de précipitation, qui ne se pratique qu'au stade final afin d'augmenter les propriétés mécaniques
du produit à livrer.
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Etat TD: état TB + écrouissage de x%.
Etat TH: état TD + traitement thermique de précipitation.
Avantageusement, le procédé de fabrication de cet alliage comprend un traitement thermique d'homogénéisation. De manière avantageuse ledit traitement thermique d'homogénéisation comprend une élévation de température comprise entre 700 et 9000C, de préférence à environ 7500C, pendant une période supérieure ou égale à 3 heures, de manière préférée 4 heures. De manière avantageuse ledit traitement thermique d'homogénéisation est suivi d'un refroidissement rapide, par exemple la vitesse de refroidissement est supérieur à environ 50C par secondes. Ce refroidissement rapide peut être une trempe à l'air ou une
trempe à l'eau.
Avantageusement, le procédé de fabrication de cet alliage comprend un traitement thermique de mise en solution. Lors de ce traitement thermique la phase riche en Mn et Si dudit alliage est mise en solution dans la matrice. Il en résulte un abaissement des propriétés mécaniques du matériau, notamment la dureté, la charge de rupture, la limite élastique et une augmentation de l'allongement ce qui permet de le travailler de nouveau à froid (comme par exemple le laminage, l'étirage, la frappe à froid, l'emboutissage, etc.). De manière avantageuse ledit traitement thermique de mise en solution comprend une élévation de température supérieure ou égale à 6000C, de préférence supérieure ou égale à 7000C, pendant une période d'au moins 10 minutes, de manière préférée pendant 1 heure, suivie d'un refroidissement rapide, tel que par
exemple une trempe, par exemple une trempe à l'eau ou à l'air.
De manière avantageuse, ledit procédé de fabrication de cet alliage comprend au moins un traitement thermique de précipitation. Ce traitement thermique de précipitation conduit avantageusement à l'effet de durcissement structural. Lors de ce traitement thermique de précipitation la phase riche en Mn et Si est précipitée. Il en résulte une augmentation des propriétés mécaniques du matériau, notamment de la
dureté, de la charge de rupture, de la limite élastique.
Avantageusement, le traitement thermique de précipitation est caractérisé par exemple par une élévation de température comprise entre 300 et 5000C, de préférence comprise entre 350 et 4500C, pendant une période de 2 à 4 heures, de manière préférée de 3 heures, suivie d'un refroidissement qui est indifférent quant à sa nature. Le type de
refroidissement n'a pas d'importance majeure pour le résultat à obtenir.
Avantageusement le procédé de fabrication de cet alliage comprend au moins une trempe. Cette trempe peut être effectuée à l'eau ou à l'air,
par exemple.
Avantageusement le procédé de fabrication de cet alliage comprend
au moins une opération de laminage.
Avantageusement le laminage permet d'écrouir cet alliage, de préférence à 100%, il est possible de laminer (ou d'écrouir) jusqu'à 260 %. De manière avantageuse, cette opération peut être insérée entre le traitement thermique de trempe et le traitement thermique de
précipitation.
Avantageusement, cet alliage possède une faible conductivité électrique, par exemple de 3 % maximum par rapport à celle du cuivre
(pourcentage en symbole I.A.C.S.).
On mesure également la conductivité électrique en pourcentage I.A.C.S. de l'alliage (International Annealed Cooper Standard), échelle de comparaison basée sur la conductivité électrique du cuivre pur, qui fait
% I.A.C.S.
L'alliage de la présente invention possède une couleur sensiblement blanche, tout à fait comparable aux alliages traditionnellement utilisés
contenant du nickel.
L'absence de nickel permet d'être en conformité avec l'arrêté relatif à l'interdiction de mise sur le marché de certains produits contenant du nickel, paru au Journal Officiel N0165, page 11068, du 19 juillet 2000, ce qui autorise son utilisation, lors de contact avec la peau, notamment
lorsque ce contact est prolongé.
Selon un troisième aspect, l'invention concerne l'utilisation d'un 1 0 alliage tel que décrit précédemment ou obtenu par un procédé de fabrication tel que décrit précédemment, pour la fabrication partielle ou complète de produits, articles, pièces destinées à être mis en contact plus
ou moins prolongé avec la peau.
Avantageusement, ledit alliage peut être utilisé dans le domaine de la lunetterie, bijouterie fantaisie, maroquinerie, boutonnerie métallique,
coutellerie et couverts, monnaie et médailles.
Avantageusement, ledit alliage peut être utilisé pour la fabrication partielle ou complète de montures de lunettes, branches et cercles de lunettes notamment, boucles d'oreilles, chaînes de cou et de chevilles, colliers, bagues, gourmettes, boucles de ceinture, fermoirs de sac à mains, boutons à rivets, rivets, fermetures à glissière, mitres de couteau,
cuillères, fourchettes, pièces de monnaie et médailles commémoratives.
Selon un quatrième aspect, l'invention concerne l'utilisation d'un alliage tel que décrit précédemment ou obtenu par un procédé de fabrication tel que décrit précédemment, pour la fabrication partielle ou complète d'au moins une pièce d'un dispositif médical, tel qu'un dispositif de chirurgie, par exemple appareils médicaux et de chirurgie, tels
qu'agrafes d'épithélialisation et chirurgicales.
i1 *. Pour bon nombre de ces articles, la mise en forme est obtenue le plus souvent par découpage, emboutissage et frappe à froid, comme le matriçage, pour obtenir des décors, et est facilitée par la bonne ductilité à
l'état de mise en solution des phases riches en manganèse et silicium.
Selon un cinquième aspect, l'invention concerne l'utilisation d'un alliage tel que décrit précédemment ou obtenu par un procédé de fabrication tel que décrit précédemment, dans les domaines de l'électrotechnique et de l'électricité, notamment sous forme de résistance, shunts, et/ou éléments chauffants, et/ou utilisé pour sa bonne aptitude au
soudage par résistance par point ou à mollette.
Dans les exemples, toute caractéristique qui apparaîtra être nouvelle par rapport à un état de la technique quelconque fait partie intégrante de la présente invention et la protection est recherchée dans sa fonction et sa généralité. Notamment, les plages de température et de durée des traitements thermiques sont données à titre d'exemple; l'homme de l'art saura ajuster ces différents paramètres afin d'obtenir les
propriétés souhaitées.
D'autre part, dans la description et les revendications, tous les
pourcentages sont donnés en poids, la température est en degré Celsius
et la pression est la pression atmosphérique, sauf indications contraires.
EXEMPLES 1 à 7 SELON LA PRESENTE INVENTION
La préparation de l'alliage, dans les différentes proportions de ses constituants, peut être effectuée, par exemple, par l'élaboration d'un lingot d'environ 1 kg dans un four balzers sous atmosphère contrôlée. Ces lingots sont obtenus par coulée statique et sont référencés dans le tableau
I ci-après par le numéro de lingot qui correspond au numéro de l'exemple.
Ces lingots subissent alors le cycle de transformation suivant:
12 2843128
- traitement thermique de mise en solution à 700 0C pendant 1 heure suivi d'un refroidissement rapide à l'eau (état de TB); - traitement de laminage (ou d'écrouissage) (état TD); - traitement thermique de précipitation, à une température de 350, 400, 450 ou 500 OC pendant une période de 3 heures, précédé d'une opération d'écrouissage (état TH) Les duretés Vickers des différentes compositions d'alliage selon la présente invention sont exposées ci-après dans le tableau II en fonction de l'état métallurgique. Les résultats exprimés en dureté Vickers (HV). A titre illustratif de l'augmentation de la dureté obtenue par un traitement de précipitation, les inventeurs ont indiqué les duretés Vickers obtenues dans l'état TF, c'est à dire après traitement thermique de précipitation, à une température de 350, 400, 450 ou 500 OC pendant une période de
3 heures.
Les inventeurs entendent par " précipitation ", le fait d'effectuer un
traitement thermique de précipitation.
Tableau I: Composition des lingots No Cu Mn Zn Sn Si Fe AI Dureté Taux d'écrouissage Lingot (%) (%) (%) (%) (%) (%) Vickers (HV) Structure possible avant criques Phase type ô 1 87 7 0 3 3 0 0 116,5 +phase riche 40% en Mn Si idem
2 88 7 0 3 2 0 0 109,5 90%
Phase riche en 3 84 15 0 0 1 0 0 128,5 Mn et Si > 100% Phase riche en 4 84,5 15 0 0 0,5 0 0 96 Mn et Si > 100% Phase type ô 83 15 0 1 1 0 0 131,5 + phase riche > 100% en Mn Si 6 82 15 0 2 1 0 0 138 Idem > 100% 7 81 15 0 3 1 0 0 137 Idem > 100% Tableau Il: Dureté Vickers de l'alliage dans différents états métallurcigues: Etat brut de Etat trempé suivi d'un traitement thermique de précipitation (TF) après: traitement thermique de trempe (Etat TB) Etat trempé (TB) suivi d'un écrouissage (Etat TD) Etat trempé avec écrouissage de 100% suivi d'un traitement thermique de précipitation (Etat TH) après: NO 7000C - 1h Précipitation Précipitation Précipitation Précipitation écrouissage Précipitation Précipitation Précipitation puis de3hà de3hà de3hà de3hà delOO% de3hà de3hà de3hà trempe 350OC 4000C 4500C 5000C 3500C 4000C 4500C
2 86,5 182,5 190 158,5 138 225 285 244,5 218
3 86 131 210 209,5 174 205,5 263 268 247
4 80 117,5 164 156 128 202 225 229 212
89 128,5 211 210 177 212 269 268 237
6 93 136 210 210 172,5 224,5 269 276,5 242
7 99,5 136 214 206 171 236,5 269 276,5 244,5
l 5 2843128
EXEMPLE 8 SELON LA PRESENTE INVENTION
La préparation de l'alliage, par exemple de l'alliage NI 3, peut être élaborée de façon industrielle, par exemple pour élaborer un lingot d'environ 2,5 tonnes (format 200 x 400 mm) par coulée semi-continue. La fusion est effectuée dans un creuset alumineux chauffé par induction à
11500C à partir du cuivre cathode, manganèse électrolytique et cuprosilicium.
Après éboutage le lingot a été préchauffé à environ 850 OC dans un four à gaz. Le laminage à chaud s'est effectué sur un laminoir réversible en 15 passes afin d'obtenir une bande de 11,5 mm d'épaisseur. Cette bande de largeur 400 mm a été ensuite fraisée à 10,5 mm et laminée à
froid à 3,5 mm, ce qui représente un écrouissage de 200 %.
La mise en solution des phases riches en manganèse et silicium a été effectuée par le traitement thermique de trempe dans un four à passage sous atmosphère contrôlée, à une température de 700OC, suivi d'un refroidissement à l'eau. A partir de cet état métallurgique (état brut de traitement thermique de trempe), il a été possible de vérifier que les duretés obtenues, dans les différents états métallurgiques TB, TD, TF et
TH, correspondent bien aux valeurs du tableau II de l'exemple 3 ci20 dessus.
EXEMPLE 9 SELON LA PRESENTE INVENTION
L'alliage de l'exemple N03 traité thermiquement à 750-7700C, pendant une demi-heure, suivi d'un refroidissement rapide permet d'obtenir une dureté d'environ 85 Vickers. A partir de cet état trempé ou lors du traitement thermique, les phases riches en manganèse et silicium ont été mises en solution, la ductilité de l'alliage permet d'être écroui de plus de 200 %; l'alliage peut donc supporter les déformations importantes
d'un matriçage à froid par exemple.
16 2843128
A l'issue de la déformation à froid, la précipitation des phases riches en manganèse et silicium, par traitement thermique de précipitation de 3 heures à 410-4200C, suivi d'un refroidissement lent, confère à la pièce
finie une dureté d'environ 270 Vickers.
EXEMPLE 10 à 14 SELON LA PRESENTE INVENTION
Il peut être effectuer, à titre illustratif, les cycles de transformations suivants afin d'obtenir l'alliage de la présente invention dans l'état 1 0 métallurgique souhaité:
EXEMPLE 10 SELON LA PRESENTE INVENTION
L'alliage peut subir par exemple le cycle de transformation suivant pour
être obtenu à l'état TB.
l 5 cycle de transformation Elaboration d'un lingot 400 x 200 x 3500 Traitement d'homogénéisation entre 750 et 8500C pendant 3 à 6 heures, refroidissement indifférent Laminage à chaud de 200 mm à 11 mm Laminage à froid de 11 mm à 3 mm (environ 260 % d'écrouissage) Traitement thermique de mise en solution Laminage de 3 à 1.5 mm (écrouissage 100%) Traitement thermique de mise en solution Le lingot a une épaisseur de 1.5 mm et un état TB. Les dureté Vickers des différentes compositions de l'alliage de la présente invention
correspondent aux valeurs du tableau II pour cet état métallurgique.
17 2843128
EXEMPLE 11 SELON LA PRESENTE INVENTION
L'alliage peut subir par exemple le cycle de transformation suivant pour
être obtenu à l'état TH.
cycle de transformation Elaboration d'un lingot 400 x 200 x 3500 Traitement d'homogénéisation entre 750 et 8500C pendant 3 à 6 heures, refroidissement indifférent Laminage à chaud de 200 mm à 11 mm Laminage à froid de 11 mm à 3 mm (environ 260 % d'écrouissage) Traitement thermique de mise en solution Laminage de 3 à 1.5 mm (écrouissage 100%) Traitement thermique de précipitation Le lingot a une épaisseur de 1.5 mm et un état TH. Les dureté Vickers des différentes compositions de l'alliage de la présente invention
correspondent aux valeurs du tableau II pour cet état métallurgique.
EXEMPLE 12 SELON LA PRESENTE INVENTION
L'alliage peut subir par exemple le cycle de transformation suivant pour
être obtenu à l'état TD.
cycle de transformation Elaboration d'un lingot 400 x 200 x 3500 Traitement d'homogénéisation entre 750 et 8501C pendant 3 à 6 heures, refroidissement indifférent Laminage à chaud de 200 mm à 11 mm Laminage à froid de 11 mm à 3 mm (environ 260 % d'écrouissage) Traitement thermique de mise en solution Laminage de 3 à 1.5 mm (écrouissage 100%) Le lingot a une épaisseur de 1.5 mm et un état TD. Les dureté Vickers des différentes compositions de l'alliage de la présente invention
correspondent aux valeurs du tableau II pour cet état métallurgique.
EXEMPLE 13 SELON LA PRESENTE INVENTION
L'alliage peut subir par exemple le cycle de transformation suivant pour
être obtenu à l'état TF.
cycle de transformation Elaboration d'un lingot 400 x 200 x 3500 Traitement d'homogénéisation entre 750 et 8500C pendant 3 à 6 heures, refroidissement indifférent Laminage à chaud de 200 mm à 11 mm Laminage à froid de 11 mm à 3 mm (environ 260 % d'écrouissage) Traitement thermique de mise en solution Laminage de 3 à 1.5 mm (écrouissage 100%) Traitement thermique de mise en solution Traitement thermique de précipitation Le lingot a une épaisseur de 1.5 mm et état TF. Les dureté Vickers des différentes compositions de l'alliage de la présente invention
correspondent aux valeurs du tableau II pour cet état métallurgique.
EXEMPLE 14 SELON LA PRESENTE INVENTION
L'alliage peut subir par exemple le cycle de transformation suivant pour
être obtenu à l'état TD.
cycle de transformation Elaboration d'un lingot 400 x 200 x 3500 Traitement d'homogénéisation entre 750 et 8500C pendant 3 à 6 heures, refroidissement indifférent Laminage à chaud de 200 mm à l1 mm Laminage à froid de 11 mm à 3 mm (environ 260 % d'écrouissage) Traitement thermique de mise en solution Laminage de 3 à 1 mm (écrouissage 200%) Traitement thermique de mise en solution Laminage de t à 0.3 mm (écrouissage 230%) 1 0 Traitement thermique de mise en solution Laminage de 0.3 à 0.25 mm (écrouissage 20%) Le lingot a une épaisseur de 0.25 mm et un état TD. Les duretés Vickers des différentes compositions de l'alliage de la présente invention
1 5 correspondent aux valeurs du tableau II pour cet état métallurgique. EXEMPLE 15 SELON LA PRESENTE INVENTION
Essai de conductivité électrique Les alliages, tels que décrits aux exemples i à 7, sont soumis à des essais de conductivité électrique afin de vérifier leur adaptation dans les domaines de l'électrotechnique et de l'électricité. Ceci permet également de caractériser ces alliages selon leur état métallurgique. Les essais électriques consistent à calculer la valeur de résistivité électrique, grandeur qui détermine le comportement de l'alliage. On mesure également la conductivité électrique électrique en % I.A.C.S. de l'alliage (International Annealed Cooper Standard), échelle de comparaison basée sur la conductivité électrique du cuivre pur, qui fait 100% I.A.C.S. Les valeurs des conductivités dans le tableau III sont données en fonction de la composition et de l'état métallurgique. Les numéros de lingots
correspondent à ceux du tableau I des exemples 1 à 7.
Tableau III: Conductivité électrique de l'alliage en % I.A.C.S en fonction de l'état métallurgique.
Etat TB après: Etat TF après: Etat TD après: Etat TH après: 700 OC Précipitation Précipitation Précipitation Précipitation écrouissage N 1h puis de 3 H à de 3 H à de 3 H à de 3 H à 100% Précipitation Précipitation Précipitation trempe 350 C 400 OC 450 C 500 OC de3Hà350 de3Hà400 de3Hà450 eau OC OC OC
2 3.8 5.8 5.4 5.4 5.2 3.95 6.65 6.5 6.3
3 2.8 3.8 4 3.9 3.7 2.9 4.3 4.4 4.3
4 3 3.5 3.65 3.6 3.4 3.15 3.9 3.9 3.9
2.75 3.6 3.9 3.8 3.6 2.8 4.1 4.3 4.2
6 2.7 3.5 3.7 3.6 3.45 2.75 3.95 4 4
7 2.65 3.4 3.6 3.55 3.4 2.75 3.8 3.95 3.9
22 2843128
Claims (27)
1. Alliage cuivre, manganèse, silicium, caractérisé en ce qu'il comprend, en poids, une proportion en cuivre qui est le solde à 100 %, une proportion en manganèse, qui est comprise entre 5 et 25 %, une proportion en silicium, qui est supérieure à 0,3 et inférieure ou égale à %.
2. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de l'étain, de préférence dans une proportion comprise entre 0,1 et 8 % en
poids.
3. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion en poids en manganèse est comprise entre 5 et 20 %, de préférence de
7 à 15 %.
4. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion en poids en silicium est supérieure à 0,3 et inférieure ou égale à 3 %, de
préférence comprise entre 0,5 et 2 %.
5. Alliage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la proportion en poids en étain est comprise entre 0,1 et 3 %, de préférence comprise
entre 1 et 2 %.
6. Alliage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
88% de cuivre; 7% de Manganèse; 3% d'étain; 2% de silicium.
7. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
84% de cuivre; 15% de Manganèse; 1% de silicium.
8. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
84.5% de cuivre; 15% de Manganèse; 0.5% de silicium.
23,
9. Alliage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
83% de cuivre; 15% de Manganèse; 1% d'étain; 1% de silicium.
10. Alliage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
82% de cuivre; 15% de Manganèse; 2% d'étain; 1% de silicium.
11. Alliage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en proportion en poids environ:
81% de cuivre; 15% de Manganèse; 3% d'étain; 1% de silicium.
12. Alliage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11,
caractérisé en ce qu'il comprend du zinc, de préférence dans une proportion inférieure à environ 25 %, et/ou de l'aluminium, de préférence dans une proportion inférieure à environ 3 %, et/ou du fer, de préférence dans une proportion inférieure à environ 5 %, et/ou du magnésium, de préférence dans une proportion inférieure à environ 1 %, et/ou du plomb, de préférence dans une proportion inférieure à environ 1 %, et/ou du
tellure, de préférence dans une proportion inférieure ou égale à 1 0/%.
13. Alliage selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'il présente une phase riche en manganèse et en
silicium.
14. Alliage selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'il est sensiblement sans nickel.
15. Procédé de fabrication de l'alliage, tel que défini à l'une quelconque
des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un
traitement thermique d'homogénéisation.
16. Procédé, selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit traitement thermique d'homogénéisation comprend une élévation de température comprise entre 700 et 9000C, de préférence à environ 7500C, pendant une période supérieure ou égale à 3 heures, de manière préférée
4 heures, éventuellement suivie d'un refroidissement rapide.
17. Procédé, selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce qu'il
comprend au moins un traitement de mise en solution.
18. Procédé, selon l'une quelconque des revendications 15 à 17,
caractérisé en ce que ledit traitement de mise en solution comprend une élévation de température supérieure ou égale à 6000C, de préférence supérieure ou égale à 7000C, pendant une période d'au moins 10 minutes,
de manière préférée pendant 1 heures, suivie d'un refroidissement rapide.
19. Procédé, selon l'une quelconque des revendications 15 à 18,
caractérisé en ce qu'il comprend au moins un traitement thermique de précipitation.
20. Procédé, selon l'une quelconque des revendications 15 à 19,
caractérisé en ce que ledit traitement thermique de précipitation l 5 comprend une élévation de température comprise entre 300 et 5001C, de préférence comprise entre 350 et 4500C, pendant une période de 2 à 4
heures, de manière préférée de 3 heures, suivie d'un refroidissement.
21. Procédé, selon l'une quelconque des revendications 15 à 20,
caractérisé en ce qu'il comprend au moins une trempe.
22. Procédé, selon l'une quelconque des revendications 15 à 21,
caractérisé en ce qu'il comprend au moins une opération de laminage ou d'écrouissage.
23. Utilisation d'un alliage, tel que défini à l'une quelconque des
revendications 1 à 14 ou tel qu'obtenu par un procédé tel que défini à
l'une quelconque des revendications 15 à 22, pour la fabrication partielle
ou complète de produits, articles, pièces destinées à être mis en contact
plus ou moins prolongé avec la peau.
24. Utilisation selon la revendication 23, dans le domaine de la lunetterie, bijouterie fantaisie, maroquinerie, boutonnerie métallique,
coutellerie et couverts, monnaie et médailles.
25. Utilisation selon la revendication 23 ou 24, caractérisée en ce ledit alliage peut être utilisé pour la fabrication de montures de lunettes, branches et cercles de lunettes notamment, boucles d'oreilles, chaînes de cou et de chevilles, colliers, bagues, gourmettes, boucles de ceinture, fermoirs de sac à mains, boutons à rivets, rivets, fermetures à glissière, mitres de couteau, cuillères, fourchettes, pièces de monnaie et médailles
1 0 commémoratives.
26. Utilisation d'un alliage tel que décrit selon l'une quelconque des
revendications 1 à 14, ou tel qu'obtenu par un procédé tel que défini à
l'une quelconque des revendications 15 à 22, pour la fabrication partielle
ou complète d'au moins une pièce d'un dispositif médical, tel qu'un dispositif de chirurgie, par exemple appareils médicaux et de chirurgie tels
qu'agrafes d'épithélialisation et chirurgicales.
27. Utilisation d'un alliage tel que décrit selon l'une quelconque des
revendications 1 à 14, ou tel qu'obtenu par un procédé tel que défini à
l'une quelconque des revendications 15 à 22, caractérisée en ce que ledit
alliage est utilisé dans les domaines de l'électrotechnique et de l'électricité, notamment sous forme de résistance, shunts, et/ou éléments chauffants, et/ou utilisé pour sa bonne aptitude au soudage par résistance par point
ou à mollette.
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|---|---|---|---|
| FR0209656A FR2843128A1 (fr) | 2002-07-30 | 2002-07-30 | Alliage cuivreux, sans nickel, du type cuivre, manganese, silicium |
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Applications Claiming Priority (1)
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