BE1008479A3 - Alliage de zinc coulable en chambre chaude. - Google Patents

Abstract

L'alliage contient 12-30 % Al, 5-20 % Cu, 0,01-2 % Si, 0-1 % Mg, 0-1 % Ti, 0-0,5 % Cr, 0-1 % Mn, 0-0,5 % Nb et 0-01 % d'un métal des terres rares ou d'un mélange de métaux des terres rares, le reste étant du zinc et les impuretés inévitablement présentes dans le zinc et dans les éléments d'alliage précités. Cet alliage présente une bonne résistance au fluage à l'état coulé.

Description

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   ALLIAGE DE ZINC COULABLE EN CHAMBRE CHAUDE. 



  La présente invention rapporte à un alliage à base de zinc contenant Al et Cu, coulable sous pression dans une machine à chambre chaude. 



  Un tel alliage est décrit dans le   do : ument"SAE technical-per séries   930788. ACuZinc : improved zinc alloys for die casting application, M. D. Hanna and M. S. Rashid. International Congress and Exposition Detroit, Michigan, March 1-5,1993". Cet alliage connu, appelé "ACuZinc   5"est   constitué de 5,0-6, 0% de Cu, 2,8-3, 3%   d'Al   et 0,025- 0,05% de Mg, reste Zn (tous les pourcentages donnés dans la présente demande de brevet sont des % en poids). La résistance au fluage de cet alliage, quoique sensiblement supérieure à celle des alliages Zamak ou ZA coulés depuis longue date en chambre chaude, est encore relativement faible. 



  Le but de la présente invention est de fournir un alliage tel que défini ci-dessus, qui présente une meilleure résistance au fluage que l'alliage connu précité. 



  A cet effet, selon l'invention l'alliage contient 12-30% d'Al, 5-20% de Cu, 0,01-2% de Si, 0-1% de Mg, 0-1% de Ti, 0-0,5% de Cr, 0-1% de Mn, 0-0,5% de Nb et 0-0,1% d'un métal des terres rares tel que Y ou d'un mélange de métaux des terres rares, le reste étant du zinc et les impuretés inévitablement présentes dans le zinc et dans les éléments d'alliage précités. 



  En effet, il a été trouvé d'une part qu'un tel alliage présente à l'état liquide une si faible agressivité vis-à-vis des aciers qu'il est coulable en chambre chaude et d'autre part qu'il présente à l'état coulé une bonne résistance au fluage. 



  L'alliage selon l'invention contient avantageusement 12-20%   d'Al   en combinaison avec 5-13% de Cu ou 25-30%   d'Aï   en combinaison avec 15-20% 
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 de Cu, et préférentiellement 15-17% d'Al en combinaison avec 8-10% de Cu ou 25, 5-28, 5% d'Al en combinaison avec 15-18% de Cu. 



  La teneur préférentielle en Si est de 0,1-1%. 



  Il est souhaitable que le Zn, Al et Cu, utilisés pour fabriquer l'alliage, aient une pureté de respectivement      99,995%,      99,97% et    >    99,99%, parce qu'il a été trouvé que la présence dans l'alliage 

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 d'impuretés influence défavorablement sa fluidité et ses propriétés mécaniques. 



  Lorsque l'alliage contient un métal ayant une très grande affinité pour l'oxygène, tel que par exemple Y, au moins une partie de ce métal peut être orésente à l'état oxydé. 



  L'excellente résistance au fluage de l'alliage selon l'invention est illustrée par la description ci-dessous d'une série d'essais comparatifs, dont les résultats sont donnés dans le diagramme cijoint. 



  On a testé deux alliages connus, Zamak 5 et ACuZinc 5, et deux alliages selon l'invention, qui seront désignés ci-après par"X27"et   "X28",   Composition de ces alliages : - Zamak 5 : 4% Al, 1% Cu, 0,04% Mg, reste Zn ;
ACuZinc 5 : 3% Al, 5,5% Cu, 0,04% Mg, reste   Zn ;   
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 X27 : 17% Al, 9, 5% Cu, 0, 5% Si, reste Zn ; X28 : 27% Al, 16, 5% Cu, 0, 1% Si, reste Zn. On a coulé des éprouvettes de ces alliages dans une machine à chambre chaude. 



  Les conditions générales de coulée étaient comme   suit :   temps de cycle : 12 secondes - température du bain :   420-520oC   - pression exercée sur le métal : 50 MPa - vitesse du piston   : 1,   2 m/s - diamètre de buse   : 9,   5 mm - température du moule :   180-2500C   La forme et les dimensions de ces éprouvettes sont celles prescrites par le Comité Technique des Producteurs Européens de Zinc pour les éprouvettes à utiliser dans l'essai de traction des tôles et feuilles en zinc et en alliages de zinc. 



  Les éprouvettes ont été soumises à l'essai de fluage à   100. C   sous une charge de 40   MPa.   Les courbes de fluage, donnant l'allongement (en%) mesuré en fonction du temps (en heures), sont représentées au diagramme ci-joint. 

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 On voit que les alliages selon l'invention résistent beaucoup mieux au fluage que les alliages connus. 



  Les alliages selon l'invention se distinguent non seulement par leur bonne résistance au fluage, mais encore par leur dureté élevée, comme cela ressort du tableau ci-dessous donnant la dureté à l'état coulé des alliages X27 et X28 et d'une série d'alliages connus. 



   Tableau 
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<tb> 
<tb> Alliage <SEP> Dureté <SEP> Brinell
<tb> (62,5 <SEP> kgf)
<tb> Zamak <SEP> 3 <SEP> (1) <SEP> 82
<tb> Zamak <SEP> 5 <SEP> 91
<tb> ACuZinc <SEP> 5 <SEP> 119
<tb> ACuZinc <SEP> 10 <SEP> (2) <SEP> 145
<tb> ZA <SEP> 12 <SEP> (3) <SEP> 110
<tb> ZA <SEP> 27 <SEP> (4) <SEP> 115
<tb> X27 <SEP> 149
<tb> X28 <SEP> 185
<tb> 
 (1) 4% Al, 0,001% Cu, 0,04% Mg, reste Zn ; coulable en chambre chaude. 



   (2) 3,5%   Al,   10,5% Cu, 0,04% Mg, reste Zn ; coulable en chambre froide. 



   (3) 4%   Al,   0,85% Cu, 0,022% Mg, reste Zn ; coulable en chambre chaude. 



   (4) 26% Al, 2,5% Cu, 0,015% Mg, reste Zn ; coulable en chambre froide. 



  La présente invention se rapporte également à un procédé de fabrication d'articles en un alliage à base de zinc contenant Al et Cu par coulée sous pression dans une machine à chambre chaude, ce procédé étant caractérisé en ce que l'alliage est l'alliage de l'invention. 



  Comme l'alliage de l'invention est coulable en chambre chaude, il est forcément coulable en chambre froide et en gravité. 



  La présente invention se rapporte donc également à un procédé de fabrication d'articles en un alliage à base de zinc contenant Al et Cu par coulée sous pression dans une machine à chambre froide ou par coulée en gravité, ce procédé étant caractérisé en ce que l'alliage est l'alliage de l'invention. 



  La présente invention se rapporte en outre à l'utilisation de l'alliage selon l'invention comme matériau antifriction.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS 1. Alliage à base de zinc contenant Al et Cu, coulable sous pression dans une machine à chambre chaude, caractérisé en ce qu'il contient 12-30% d'Al, 5-20% de Cu, 0,01-2% de Si, 0-0,1% de Mg, 0-0,5% de Ti, 0-0, 5% de Cr, 0-1% de Mn, 0-0,5% de Nb et 0-0, 1% d'un métal os d'un mélange de métaux des terres rares, le reste étant du zinc et les impuretés inévitablement présentes dans le zinc et les éléments d'alliage précités.
2. 2. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient 12-20% d'Al et 5-13% de Cu.
3. 3. Alliage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il contient 15-17% Al et 8-10% Cu.
4. 4. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient 25-30% d'Al et 15-20% de Cu.
5. 5. Alliage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il contient 25,5-28, 5% Al et 15-18% Cu.
6. 6. Alliage selon l'une quelconque des revendications 1-5, caractérisé en ce qu'il contient 0,1-1% de Si.
7. 7. Alliage selon l'une quelconque des revendications 1-6, caractérisé en ce que Zn, Al et Cu ont une pureté de respectivement 2 99,995%, 2 99,97% et 2 99,99%.
8. 8. Procédé de fabrication d'articles en un alliage à base de zinc contenant Al et Cu par coulée sous pression dans une machine à chambre chaude ou dans une machine à chambre froide ou par coulée en gravité, caractérisé en ce que l'alliage est l'alliage selon les revendications 1-7.
9. 9. Utilisation de l'alliage selon les revendications 1-7 comme matériau antifriction.