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REVENDICATIONS
1. Matériau métallique composite, caractérisé en ce qu'il comprend une âme conductrice de la chaleur constituée d'une couche de cuivre pur ou allié et d'une ou deux couches d'aluminium pur ou allié, ladite âme représentant la majeure partie de l'épaisseur du matériau, et au moins une couche extérieure d'acier inoxydable soudée à l'aluminium du côté opposé à celui du cuivre.
2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une couche de cuivre prise en sandwich entre deux couches d'aluminium et une couche d'acier inoxydable soudée à l'une desdites couches d'aluminium.
3. Matériau selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'âme est constituée d'une couche de cuivre prise en sandwich entre deux couches d'aluminium, et en ce que cette âme est ellemême prise en sandwich entre deux couches d'acier inoxydable.
4. Procédé de fabrication du matériau selon la revendication 1, caractérisé par les opérations comprenant le décapage des surfaces de contact du cuivre et de l'aluminium, l'empilage des feuilles et leur laminage avec un taux de réduction de l'épaisseur compris entre 20 et 70%, et un traitement thermique à une température comprise entre 315 et 430oC pour provoquer une diffusion entre les métaux différents des feuilles.
La présente invention concerne les matériaux métalliques composites ou sandwich et plus particuliérement un sandwich d'aluminium et d'acier inoxydable à âme de cuivre.
Les matériaux métalliques composites à deux ou trois couches sont couramment employées dans l'industrie. On fabrique par exemple des ustensiles de cuisson en acier inoxydable à fond de cuivre ou à âme d'aluminium. Ces articles existent depuis quelque temps et connaissent un grand succès commercial. Le reproche que l'on peut faire à ces matériaux est leur conductibilité thermique insuffisante qui empêche une répartition rapide et uniforme de la chaleur sur toute la surface de l'ustensile. En résumé, les structures métalliques feuilletées sont globalement supérieures aux métaux simples, mais il est possible de les améliorer.
C'est précisément ce que vise la présente invention en proposant le nouveau matériau métallique composite défini dans la revendication 1 et le procédé de fabrication de ce matériau défini dans la revendication 4.
Le cuivre n'étant pas apparent dans le matériau selon l'invention, il n'y a pas d'oxydation inesthétique, comme sur les ustensiles à fond de cuivre. Cependant, grâce à la présence d'une âme de cuivre, la répartition de la chaleur est plus rapide et plus uniforme qu'avec un sandwich d'aluminium et d'acier inoxydable.
En résumé, le matériau de l'invention associe les propriétés thermiques du cuivre et de l'aluminium à l'excellente résistance de l'acier inoxydable à la corrosion et à l'abrasion.
Dans le cas d'ustensiles de cuisson, la structure feuilletée de l'invention tend à réduire la tendance des aliments à attacher au fond de la casserole ou de la poêle. Dans le passé, on avait tenté de résoudre ce problème en appliquant à l'intérieur de l'ustensile une couche synthétique antiadhérence, généralement du polytétrafluoréthyléne. La structure feuilletée de l'invention permet d'obtenir des propriétés d'antiadhérence équivalentes avec une bien meilleure résistance à l'abrasion.
Des essais comparatifs ont été effectués pour déterminer les propriétés thermiques des différents métaux et ensembles de métaux qui sont utilisés dans la fabrication des ustensiles. La même méthode d'essai a été appliquée dans chaque cas. La source de chaleur était un brûleur à gaz du type bec Bunsen placé à une distance fixe sous chaque ustensile et alimenté avec un débit de gaz constant. La flamme dirigée au centre du fond de l'ustensile formait une zone de chauffe circulaire d'environ 7,5 cm de diamètre. Pour relever les températures, des thermocouples étaient fixés à l'intérieur de l'ustensile, jusque sur son rebord avec un espacement radial d'environ 13 mm. Tous les ustensiles utilisés étaient des poêles à frire de 25 cm de diamètre de formes similaires.
Au vu de ces résultats, on remarque d'abord l'excellente conductibilité thermique de l'aluminium simple et des sandwiches aluminium-acier inoxydable et cuivre-aluminium-acier inoxydable. En raison de l'excellente conductibilité thermique du cuivre pur, on prendra sa valeur comme base (100%). L'aluminium pur vient en second rang avec une conductibilité thermique relative de l'ordre de 57%. La fonte employée pour la fabrication des ustensiles de cuisson a une conductibilité d'environ 16,6% et l'acier au carbone utilisé comme âme dans le sandwich acier inoxydableacier au carbone décrit dans les brevets des EUA N s 2718690 et 2758368 a une conductibilité de 15,1%. L'acier inoxydable type 304 ou 18/8 (18% de chrome et 8% de nickel) a une conduc tibilité thermique d'environ 3,83% de celle du cuivre pur.
Les céramiques et le verre peuvent être considérés comme des isolants avec des conductibilités inférieures à 1% de celle du cuivre.
On pourrait calculer directement la conductibilité thermique d'une structure feuilletée soudée à partir des épaisseurs de ses couches et de la conductibilité thermique des métaux utilisés.
Cependant, dans les ustensiles de cuisson, I'épaisseur ou la masse des feuilles métalliques successives est un facteur important et il est préférable de ne pas utiliser des épaisseurs inférieures à 1,2 mm.
Des essais culinaires ont été effectués par la méthode suivante pour déterminer les propriétés d'antiadhérence de divers matériaux. A cet effet, des ustensiles similaires sont placés sur un brûleur à gaz, ou une plaque électrique, muni d'un thermostat en contact avec le centre géométrique du fond de l'ustensile. L'intérieur de l'ustensile est légèrement enduit d'huile de cuisson, puis saupoudré de farine dont l'excédent est enlevé par gravité. Il reste donc une pellicule de farine qui recouvre toute la surface intérieure de l'ustensile. L'ustensile est ensuite posé sur le brûleur ou la plaque chauffante dont le thermostat est réglé à 1770 C. Au bout de 2 mn l/27 on enlève l'ustensile de la source de chaleur et on observe la coloration de la farine.
L'ustensile est ensuite placé dans un évier et rincé sous un jet d'eau à environ 43 C et sous une pression d'environ 2,5 bars. Le temps nécessaire pour éliminer toute la farine de l'intérieur de l'ustensile est pris comme mesure de sa propriété d'antiadhérence. La coloration de la farine indique les zones de concentration de chaleur par un brunissement plus ou moins prononcé. Dans les ustensiles qui ont une bonne conductibilité thermique, la farine conserve pratiquement sa couleur d'origine. Le tableau suivant donne les résultats obtenus corrigés pour ramener tous les essais à une épaisseur de base de 3,2 mm.
Matériau Couleur Temps de
la farine rinçage (s)
1. Cu/A1/Inox (3,2 mm) ............ Crème 22
2. Aluminium/PTFE (3,2 mm)...... Crème 23
3. Aluminium (3,2 mm) ............ Crème 25
4. Inox/Al (3,2 mm)................ Crème 29
5. Inox/Al/Cu/Al/inox (2,8 mm) Crème 33
6. Inox/A1/Inox (2,8 mm) ........... Doré 37
7. Inox avec fond Al (Inox: 0,9 mm,
Al 2,3 mm) Brun 48
8. Acier revêtu de céramique (2,2 mm) Brun 39,4
9. Inox, âme d'acier au carbone Brun
(1,4 mm) ............................. foncé 63 10. Verre haute température ......... Brun
foncé 105
Les propriétés d'antiadhérence des sandwiches acier inoxydable-aluminium-cuivre sont très supérieures à celles de toutes les autres surfaces métalliques ou vitrifiées. Pour les revêtements synthétiques (PTFE), les propriétés d'antiadhérence s'améliorent avec l'épaisseur et sont équivalentes à celles des sandwiches de l'invention pour une épaisseur d'aluminium de 3,2 mm. A épaisseur égale, des sandwiches cuivre-aluminium-acier inoxydable ont des propriétés d'antiadhérence supérieures à celles de l'aluminium revêtu de PTFE et les sandwiches acier inoxydable-aluminiumcuivre-aluminium-acier inoxydable ont des propriétés d'antiadhérence du même ordre que l'aluminium revêtu du PTFE. C'est sur le plan des propriétés thermiques que les structures sandwiches de l'invention sont les plus remarquables.
Dans ce qui suit, le mot feuille désigne une feuille ou une tôle de métal généralement livrée en bobine.
L'âme de la structure de l'invention est en cuivre plaqué d'aluminium sur une ou deux fasces. Cette âme bimétallique est ensuite recouverte d'acier inoxydable sur sa ou ses faces d'aluminium. On peut utiliser de l'aluminium sensiblement pur, notamment les types 1100, 3003, 3004, ou un alliage d'aluminium. On obtient d'excellents résultats avec un aluminium type 1145 plaqué sur une ou deux faces d'aluminium type 1100, 3003 ou 3004. Les feuilles d'aluminium et de cuivre doivent être dégraissées et traitées sur leurs deux faces pour éliminer tous les oxydes, ce qui n'est pas nécessaire avec l'acier inoxydable. Le produit de l'invention peut être fabriqué en deux temps en préassemblant une âme composite constituée d'une feuille de cuivre revêtue sur l'une de ses faces ou sur les deux d'une feuille d'aluminium.
L'ensemble est soudé à froid par compression, par exemple en une ou plusieurs passes de laminage produisant un taux de réduction d'épaisseur de 40 à 80%. Après cela, I'âme composite est de préférence soumise à un traitement thermique destiné à améliorer le soudage des feuilles. L'âme composite d'aluminium et de cuivre est chauffée en même temps que la ou les feuilles d'acier inoxydable à une température comprise entre environ 150 et 4300 C, puis l'ensemble est laminé soit en une passe avec un taux de réduction de 20 à 70%, soit en deux passes avec un taux de réduction de 5% dans la première cage et de 10 à 25% dans la seconde cage. La structure laminée est réchauffée à une température comprise entre 315 et 430"C de préférence autour de 370"C, pour favoriser la diffusion entre les couches métalliques adjacentes.
Cette opération de diffusion permet d'améliorer le soudage entre les trois métaux différents et assure en outre une certaine détente des contraintes.
Le produit résultant peut être transformé en ustensiles de cuisine par une opération d'emboutissage profond.
Une autre variante du procédé consiste à préassembler une âme en cuivre revêtue d'aluminium sur une ou deux fasces, puis à appliquer une feuille d'acier inoxydable sur la ou chaque feuille d'aluminium. En pratique, les feuilles d'aluminium et de cuivre sont dégraissées et désoxydées avant d'être mises en contact, puis on les chauffe entre 150 et 3700 C avant de les laminer avec un taux de réduction de 30 à 70%. L'âme de cuivre et d'aluminium est ensuite soumise à un traitement thermique de diffusion. La ou les surfaces d'aluminium sont ensuite convenablement nettoyées et reçoivent une ou deux feuilles d'acier inoxydable.
Pour cette opération, I'âme composite et la ou les feuilles d'acier inoxydable sont chauffées entre environ 150 et 430"C, puis laminées en deux passes avec un taux de réduction de 2 à 5%, pour la première, et de 5 à 25%, pour la seconde. En variante, le laminage peut se faire en une seule passe avec un taux de réduction de 20 à 70%.
Le produit est ensuite soumis à un traitement thermique de recuit et de diffusion à une température de l'ordre de 370" C.
Dans une troisième variante du procédé, on décape mécaniquement une ou deux feuilles d'aluminium, on les chauffe entre 150 et 430"C et on les applique sur l'une des faces ou les deux d'une feuille de cuivre à la température ambiante, puis on lamine l'ensemble en une ou deux passes, comme décrit précédemment.
L'âme composite d'aluminium et de cuivre peut être soumise à un traitement thermique de diffusion. L'âme composite est ensuite placée entre des feuilles d'acier inoxydable et l'ensemble est laminé, puis recuit dans les conditions précédemment décrites.
Une quatrième variante consiste à préparer une âme composite constituée d'une feuille de cuivre et d'une ou deux feuilles d'aluminium soudées à froid ou à chaud, comme décrit dans la première version du procédé de l'invention. L'âme composite est ensuite revêtue d'acier inoxydable sur sa ou ses surfaces d'aluminium et l'ensemble est laminé en une ou deux passes avec un taux de réduction de 30 à 70%. La structure laminée est ensuite soumise à un traitement thermique destiné à améliorer l'adhérence mutuelle du cuivre, de l'aluminium et de l'acier inoxydable.
Dans une cinquième variante, toutes les feuilles de cuivre, d'aluminium et d'acier inoxydable de la structure sont dégraissées - et désoxydées par abrasion ou brossage, sauf pour l'acier inoxydable qui n'exige pas de tels traitements. Les pièces sont chauffées séparément ou ensemble à une température comprise entre environ 150 et 430"C, puis laminées en une ou deux passes. Le taux de réduction d'épaisseur est 20 à 70% dans le premier cas, et environ 5% à la première passe et 10 à 25% à la seconde passe dans le second cas. La structure est ensuite soumise à un traitement thermique entre 315 et 430"C (de préférence à 370"C) pour assurer une bonne diffusion entre les couches adjacentes de métaux différents.
Pour illustrer clairement le procédé, on va maintenant décrire quelques exemples d'application.
Exemple 1:
Une feuille de cuivre de 0,25 mm d'épaisseur nettoyée à la brosse métallique est placée entre deux feuilles d'aluminium type 1100 de 1,9 mm chacune qui ont également été décapées. Le sandwich obtenu est laminé avec un taux de réduction de 50 à 65% qui donne une âme composite d'environ 1,3 mm d'épaisseur.
L'âme composite est ensuite prise en sandwich entre deux feuilles d'acier inoxydable type 304 de 0,25 mm chacune. L'ensemble est porté à une température de 370"C, puis laminé une première fois à une épaisseur de 1,65 mm, et une seconde fois à une épaisseur finale de 1,3 mm. Le produit obtenu est ensuite réchauffé à 370"C pendant un temps suffisant pour produire une bonne diffusion sur toute la surface de contact mutuel des feuilles de métal. Ce traitement tient lieu de recuit et le produit peut être embouti pour fabriquer des casseroles plus ou moins profondes et des poêles à frire.
Pour avoir une surface de cuivre et l'autre d'acier inoxydable, il suffit de partir d'une âme formée d'une feuille de cuivre et d'une feuille d'aluminium obtenue par le procédé ci-dessus.
Exemple 2:
Une feuille de cuivre de 0,25 mm convenablement décapée est placée entre deux feuilles d'aluminium type Alclad 3003 de 3,2 mm d'épaisseur, également décapées. L'ensemble est porté à 232" C, puis laminé une première fois avec un taux de réduction d'environ 2% et une seconde fois pour obtenir une épaisseur finale de 2,8 mm. Il est ensuite réchauffé à 370"C pour produire une diffusion entre les métaux différents. Le produit obtenu est découpé en flans formés par emboutissage profond.
Pour obtenir une surface d'acier inoxydable et l'autre d'aluminium ou de cuivre, il suffit d'omettre la seconde feuille d'acier inoxydable dans le procédé ci-dessus.
Exemple 3:
On prépare un sandwich constitué d'une feuille de cuivre de 0,25 mm d'épaisseur et de deux feuilles d'aluminium type 1100 de 1,9 mm d'épaisseur chacune. Les surfaces en contact des feuilles de cuivre et d'aluminium sont décapées à la brosse métallique.
Deux feuilles d'acier inoxydable type 304 de 0,25 mm chacune sont décapées et sont appliquées sur les feuilles d'aluminium.
L'ensemble est ensuite chauffé à 370"C, puis laminé jusqu'à une épaisseur de 3,0 mm. Le produit résultant est ensuite réchauffé à 370 C pendant un temps suffisant pour permettre la diffusion entre les surfaces des couches métalliques adjacentes. Ce traitement tient lieu de recuit et on peut obtenir par emboutissage profond différents ustensiles de cuisson, tels que des casseroles et des poêles à frire.
Une structure à cinq couches constituée d'une âme de cuivre plaquée sur ses deux faces d'aluminium et prise en sandwich entre deux feuilles d'acier inoxydable permet de réaliser des ustensiles qui combinent la résistance de l'acier inoxydable à la corrosion et à l'abrasion et l'excellente conductibilité thermique du cuivre et de l'aluminium.
En supprimant la feuille d'acier inoxydable supérieure, on obtient une structure à quatre couches dont la surface d'aluminium peut être vitrifiée ou revêtue d'une matière synthétique. On peut également en faire des disques à fixer sous le fond des ustensiles classiques pour améliorer la répartition de la chaleur.
Avec une structure à trois couches constituée d'une feuille de cuivre, d'une feuille d'aluminium et d'une feuille d'acier inoxydable, on peut fabriquer des ustensiles à fond de cuivre qui sont à la fois décoratifs et excellents conducteurs de la chaleur. La surface intérieure de l'ustensile possède évidemment les propriétés de l'acier inoxydable.
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CLAIMS
1. Composite metallic material, characterized in that it comprises a heat conducting core consisting of a layer of pure or alloyed copper and one or two layers of pure or alloyed aluminum, said core representing the major part of the thickness of the material, and at least one outer layer of stainless steel welded to aluminum on the opposite side to that of copper.
2. Material according to claim 1, characterized in that it comprises a layer of copper sandwiched between two layers of aluminum and a layer of stainless steel welded to one of said layers of aluminum.
3. Material according to claim 2, characterized in that the core consists of a layer of copper sandwiched between two layers of aluminum, and in that this core is itself sandwiched between two layers of steel stainless.
4. A method of manufacturing the material according to claim 1, characterized by the operations comprising pickling the contact surfaces of copper and aluminum, stacking the sheets and laminating them with a rate of reduction in thickness between 20 and 70%, and a heat treatment at a temperature between 315 and 430oC to cause diffusion between the different metals of the sheets.
The present invention relates to composite metallic or sandwich materials and more particularly to a sandwich of aluminum and stainless steel with a copper core.
Two or three layer composite metal materials are widely used in industry. For example, cookware is made of stainless steel with a copper base or an aluminum core. These items have been around for some time and have been very successful commercially. The criticism that can be made of these materials is their insufficient thermal conductivity which prevents rapid and uniform distribution of heat over the entire surface of the utensil. In summary, laminated metal structures are generally superior to simple metals, but there is room for improvement.
This is precisely what the present invention aims at by proposing the new composite metallic material defined in claim 1 and the method for manufacturing this material defined in claim 4.
Since copper is not visible in the material according to the invention, there is no unsightly oxidation, as with utensils with a copper base. However, thanks to the presence of a copper core, the distribution of heat is faster and more uniform than with a sandwich of aluminum and stainless steel.
In summary, the material of the invention combines the thermal properties of copper and aluminum with the excellent resistance of stainless steel to corrosion and abrasion.
In the case of cooking utensils, the laminated structure of the invention tends to reduce the tendency of food to attach to the bottom of the pan or pan. In the past, attempts have been made to resolve this problem by applying a non-stick synthetic layer, generally polytetrafluoroethylene, to the interior of the utensil. The laminated structure of the invention makes it possible to obtain equivalent non-stick properties with much better abrasion resistance.
Comparative tests have been carried out to determine the thermal properties of the different metals and sets of metals which are used in the manufacture of utensils. The same test method was applied in each case. The heat source was a Bunsen burner type gas burner placed at a fixed distance under each utensil and supplied with a constant gas flow. The flame directed at the center of the bottom of the pan formed a circular heating zone of approximately 7.5 cm in diameter. To read the temperatures, thermocouples were fixed inside the utensil, up to its rim with a radial spacing of about 13 mm. All the utensils used were 25 cm diameter frying pans of similar shapes.
In view of these results, we first notice the excellent thermal conductivity of simple aluminum and aluminum-stainless steel and copper-aluminum-stainless steel sandwiches. Due to the excellent thermal conductivity of pure copper, its value will be taken as the base (100%). Pure aluminum comes second with a relative thermal conductivity of around 57%. The cast iron used to make cooking utensils has a conductivity of about 16.6% and the carbon steel used as the core in the stainless steel and carbon steel sandwich described in US Patents Nos. 2718690 and 2758368 has a conductivity 15.1%. Type 304 or 18/8 stainless steel (18% chromium and 8% nickel) has a thermal conductivity of around 3.83% of that of pure copper.
Ceramics and glass can be considered as insulators with conductivities less than 1% of that of copper.
We could directly calculate the thermal conductivity of a welded laminated structure from the thicknesses of its layers and the thermal conductivity of the metals used.
However, in cooking utensils, the thickness or mass of successive metal sheets is an important factor and it is preferable not to use thicknesses less than 1.2 mm.
Culinary tests were carried out by the following method to determine the non-stick properties of various materials. For this purpose, similar utensils are placed on a gas burner, or an electric plate, provided with a thermostat in contact with the geometric center of the bottom of the utensil. The inside of the pan is lightly coated with cooking oil, then sprinkled with flour, the excess of which is removed by gravity. So there is a film of flour that covers the entire interior surface of the cookware. The utensil is then placed on the burner or the hot plate, the thermostat of which is set at 1770 C. After 2 min l / 27 the utensil is removed from the heat source and the coloring of the flour is observed.
The utensil is then placed in a sink and rinsed under a jet of water at about 43 C and under a pressure of about 2.5 bar. The time required to remove all the flour from the interior of the cookware is taken as a measure of its non-stick property. The coloring of the flour indicates the zones of heat concentration by a more or less pronounced browning. In utensils that have good thermal conductivity, the flour practically retains its original color. The following table gives the results obtained corrected to reduce all the tests to a base thickness of 3.2 mm.
Material Color Time of
flour rinse (s)
1. Cu / A1 / Inox (3.2 mm) ............ Cream 22
2. Aluminum / PTFE (3.2 mm) ...... Cream 23
3. Aluminum (3.2 mm) ............ Cream 25
4. Stainless steel / Al (3.2 mm) ................ Cream 29
5. Stainless steel / Al / Cu / Al / stainless steel (2.8 mm) Cream 33
6. Stainless steel / A1 / Stainless steel (2.8 mm) ........... Gold 37
7. Stainless steel with Al bottom (Stainless steel: 0.9 mm,
Al 2.3 mm) Brown 48
8. Ceramic coated steel (2.2 mm) Brown 39.4
9. Stainless steel, Brown carbon steel core
(1.4 mm) ............................. dark 63 10. High temperature glass ........ Brown
dark 105
The non-stick properties of stainless steel-aluminum-copper sandwiches are much superior to those of all other metallic or vitrified surfaces. For synthetic coatings (PTFE), the non-stick properties improve with the thickness and are equivalent to those of the sandwiches of the invention for an aluminum thickness of 3.2 mm. For equal thickness, copper-aluminum-stainless steel sandwiches have non-stick properties superior to those of aluminum coated with PTFE and stainless steel-aluminum-copper-aluminum-stainless steel sandwiches have non-stick properties of the same order as aluminum coated with PTFE. It is in terms of thermal properties that the sandwich structures of the invention are most remarkable.
In what follows, the word sheet designates a sheet or sheet of metal generally delivered in a reel.
The core of the structure of the invention is made of copper plated with aluminum on one or two fascias. This bimetallic core is then covered with stainless steel on its aluminum face or faces. One can use substantially pure aluminum, in particular types 1100, 3003, 3004, or an aluminum alloy. Excellent results are obtained with aluminum type 1145 plated on one or two faces of aluminum type 1100, 3003 or 3004. The aluminum and copper sheets must be degreased and treated on both sides to remove all the oxides, which is not necessary with stainless steel. The product of the invention can be manufactured in two stages by pre-assembling a composite core consisting of a copper sheet coated on one of its faces or on both with an aluminum sheet.
The assembly is cold welded by compression, for example in one or more rolling passes producing a thickness reduction rate of 40 to 80%. After that, the composite core is preferably subjected to a heat treatment intended to improve the welding of the sheets. The aluminum and copper composite core is heated at the same time as the stainless steel sheet or sheets to a temperature of between approximately 150 and 4300 ° C., then the assembly is rolled either in one pass with a reduction rate. from 20 to 70%, ie in two passes with a reduction rate of 5% in the first cage and from 10 to 25% in the second cage. The laminated structure is heated to a temperature between 315 and 430 "C, preferably around 370" C, to promote diffusion between the adjacent metal layers.
This diffusion operation improves the welding between the three different metals and also ensures a certain relaxation of the stresses.
The resulting product can be transformed into kitchen utensils by a deep drawing operation.
Another variant of the process consists in preassembling a copper core coated with aluminum on one or two fascias, then applying a sheet of stainless steel on the or each sheet of aluminum. In practice, the aluminum and copper sheets are degreased and deoxidized before being brought into contact, then they are heated to between 150 and 3700 ° C. before being laminated with a reduction rate of 30 to 70%. The copper and aluminum core is then subjected to a diffusion heat treatment. The aluminum surface (s) are then suitably cleaned and receive one or two sheets of stainless steel.
For this operation, the composite core and the sheet or sheets of stainless steel are heated to between 150 and 430 "C, then rolled in two passes with a reduction rate of 2 to 5%, for the first, and 5 at 25%, for the second. Alternatively, rolling can be done in a single pass with a reduction rate of 20 to 70%.
The product is then subjected to an annealing and diffusion heat treatment at a temperature of the order of 370 "C.
In a third variant of the process, one or two aluminum sheets are mechanically etched, they are heated to between 150 and 430 "C and they are applied to one or both sides of a copper sheet at room temperature , then laminate the assembly in one or two passes, as described above.
The aluminum and copper composite core can be subjected to a diffusion heat treatment. The composite core is then placed between sheets of stainless steel and the assembly is laminated, then annealed under the conditions described above.
A fourth variant consists in preparing a composite core consisting of a copper sheet and one or two aluminum sheets welded cold or hot, as described in the first version of the process of the invention. The composite core is then coated with stainless steel on its aluminum surface (s) and the assembly is rolled in one or two passes with a reduction rate of 30 to 70%. The laminated structure is then subjected to a heat treatment intended to improve the mutual adhesion of copper, aluminum and stainless steel.
In a fifth variant, all the copper, aluminum and stainless steel sheets of the structure are degreased - and deoxidized by abrasion or brushing, except for stainless steel which does not require such treatments. The pieces are heated separately or together to a temperature between about 150 and 430 "C, then rolled in one or two passes. The thickness reduction rate is 20 to 70% in the first case, and about 5% at the first pass and 10 to 25% in the second pass in the second case. The structure is then subjected to a heat treatment between 315 and 430 "C (preferably at 370" C) to ensure good diffusion between the adjacent layers of metals different.
To clearly illustrate the process, we will now describe some examples of application.
Example 1:
A 0.25 mm thick copper sheet cleaned with a wire brush is placed between two type 1100 aluminum sheets of 1.9 mm each which have also been pickled. The sandwich obtained is laminated with a reduction rate of 50 to 65% which gives a composite core of approximately 1.3 mm thick.
The composite core is then sandwiched between two sheets of type 304 stainless steel of 0.25 mm each. The whole is brought to a temperature of 370 "C, then laminated a first time to a thickness of 1.65 mm, and a second time to a final thickness of 1.3 mm. The product obtained is then reheated to 370" C for a time sufficient to produce good diffusion over the entire mutual contact surface of the metal sheets. This treatment takes the place of annealing and the product can be stamped to make more or less deep pans and frying pans.
To have a copper surface and a stainless steel surface, it suffices to start from a core formed by a copper sheet and an aluminum sheet obtained by the above process.
Example 2:
A 0.25 mm copper sheet suitably pickled is placed between two Alclad 3003 type aluminum sheets 3.2 mm thick, also pickled. The whole is brought to 232 "C, then laminated a first time with a reduction rate of approximately 2% and a second time to obtain a final thickness of 2.8 mm. It is then reheated to 370" C to produce diffusion between different metals. The product obtained is cut into blanks formed by deep drawing.
To obtain one surface of stainless steel and the other of aluminum or copper, it suffices to omit the second sheet of stainless steel in the above process.
Example 3:
A sandwich is prepared consisting of a 0.25 mm thick copper sheet and two type 1100 aluminum sheets of 1.9 mm thick each. The contact surfaces of the copper and aluminum sheets are etched with a wire brush.
Two type 304 stainless steel sheets of 0.25 mm each are pickled and applied to the aluminum sheets.
The assembly is then heated to 370 "C, then laminated to a thickness of 3.0 mm. The resulting product is then reheated to 370 C for a time sufficient to allow diffusion between the surfaces of the adjacent metal layers. treatment takes the place of annealing and various cooking utensils, such as pots and pans, can be obtained by deep drawing.
A five-layer structure consisting of a copper core plated on its two aluminum faces and sandwiched between two sheets of stainless steel allows the creation of utensils that combine the resistance of stainless steel to corrosion and abrasion and excellent thermal conductivity of copper and aluminum.
By removing the upper stainless steel sheet, a four-layer structure is obtained, the aluminum surface of which can be vitrified or coated with synthetic material. You can also make discs to fix under the bottom of conventional utensils to improve the distribution of heat.
With a three-layer structure made of copper foil, aluminum foil and stainless steel foil, utensils with copper bottom can be made which are both decorative and excellent conductors of the heat. The interior surface of the cookware obviously has the properties of stainless steel.