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" Alliage de ¯zincet son procédé de fabrication" .
La. présente invention se rapporte a un nouvel alliage de zinc amélioré et plus particulièrement à un alliage nouveau et amélioré de zinc et d'un métal a point de fusion relativement élevé tel que le zirconium, le titane, le vanadium, le chrome, le columbium, le molybdène, le tantale, le tungstène et l'ura- nium. L'invention se rapporte aussi à un alliage-mère utilisé dans la production de l'alliage ci-dessus à base de zinc et à un procédé nouveau et amélioré de production de cet alliage-more et de l'alliage de zinc final.
Dans le passé, divers alliages de zinc et de métaux à point de fusion élevé, particulièrement de titane, ont été propo- ses. En général ces alliages contiennent aussi une petite propor- tion d'un métal aisément allié tel que le cuivre. Dans la prépa- ration de ces alliages il est courant de préparer d'abord un alliage-mère ou intermédiaire par coulée d'une brame de l'alliage- mère et concassage de la brame pour former une matière d'une dimension pouvant être commodément introduite dans un bain de zinc fondu, dans le but de fabriquer l'alliage final.
Un des problèmes dans la production d'alliages par la méthode citée ci-deesus est que les alliages sont généralement:
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de caractère hétérogène, avec de grandes régions de ségrégation ou d'agglomérats dans la matrice de zinc du métal à point de
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fusion plue élevé et/ou de divers composes intermétalllqoea formés entre le métal à point de fusion élevé et le zinc. Ces difficultés dans une grande mesure sont dues au fait que le métal à point de fusion élevé a généralement un point de fusion supérieur au point d'ébullition du zinc. les alliages sont d'une utilité limitée parce qu'ils ne[ possèdent pas la combinaison désirée de propriétés physiques,
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comme une résistance mécanique, ductilité, résistance autluage, ; É etc. élevées. Bien que certaines das Insuffisances des alliages puiasen* erre corrigées à un certain degré en employant des pro-t cesauz spéciaux de laminage et de recuit et/ou par un contrôle , soigné dea stades de traitement, ces techniques n'ont pas été
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considérées' '4mie une solution complète du problème.
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Cosigne ber-a des insuffisances et inconvénients ci-dessus* il est inattendu et surprenant de découvrir un pro- cédé nouveau et amélioré de production d'un nouvel alliage de zinc et d'un métal à point de fusion élevé qui non seulement remédie à ces difficultés, mais aussi apporte des avantages et , bénéfices non obtenables auparavant, par exemple, comme le pru-
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cédé de l'invention conduit k la production d'un alliage homo- j gêne à base de zinc, une plus grande souplesse et eimpllfica- tion des opérations de production est possible.
En outre 1'al liage de l'invention requiert de plus petites quantités des constituants d'alliage pour l'obtention de propriétés physiques '
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éu.v&n=, Ct3 qui simplifie l'opération d'alliage. De ce fait, on réalise des économies de matlèze et de frais de production.
Conformément à la présence invention on apporte un al- liage à base de zine comprenant une dispersion substantielle-
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ment uniforme d'un métal alâie,b3.e en fine dimension de partieu- j le dans une matrice de zinc, ce métal aillât)! ayant un point
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de fusion supérieur au point d'ébullition du aine. toujours en accord avec la présente invention, on ap- porte un procédé de fabrication d'un alliage à base de lino, qui consiste à introduire dans une masse fondas de sine un métal alliable ayant un point de fusion supérieur au point d'ébulli- tion de ladite masse fondue,
à disperser substantiellement uni- formément oe métal alliable dans ladite masse tondue et à re- froidir rapidement la masse fondue pour produire un alliage substantiellement homogène à base de sine contenant une disper- sion substantiellement uniforme de fines particules dndit métal alliable dans une matrice de zinc.
Selon la présente invention également, un alliage non- veau et amélioré a base de zinc renfermant au moins un métal à point de fusion élevé consiste en une dispersion substantielle- ment uniforme de particules fines d;an métal à point de fusion élevé (qui peut être un composé intermetallique) dans une matri- ce de zinc.Cet alliage est produit en introduisant dans une masse.
fondue de zinc un alliage-mère comprenant une dispersion substantiellement uniforme de fines particules d'un métal à point de fusion élevé dans une matrice de zinc, en maintenant le mélange de zinc fondu et d'alliage-mère à une température élevée jusque oe que l'alliage-mère soit substantiellement dispersé complètement dans le zinc fondu, et en refroidissant la masse fondue pour la solidifier et produire la dispersion substantiel- lement uniforme de particules fines de métal à point de fusion élevé dans la matrice de zinc.
L'alliage-mère employé est produit en introduisant dans une masse fondue de zinc un pourcentage supérieur du métal à point de fusion élevé à ce qui est désiré dans l'alliage final, en dispersant substantiellement le métal à point de fusion éle- vé dans le zino fondu et en refroidissant rapidement la masse fondue résultante pour former un alliage-mère homogène dans lequel le mécal a point de fusion élevé constitue une disper- sion substantiellement uniforme de particules de petite dimen-
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sien dans une matrice de zinc*
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le métal à point de fusion élevé allié Au zinc conformé- j ment à 3, 'In vaut ion possède de préférence un point de fusion OU96-i rieur au point d'ébullition du ai,nh, etsot-à-dire supérieur à environ le'OO"G.
Des métaux approprias à point de fusion élevé sont le zircontumx le titane, le vanadium le chrome> le colum- biuatj le molybdène, le tantale, le tungstène, l'uranium, etc.
Des matières mentionnéeze le tungstène possède un des points de s
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fusion le plus élevé , de l'ordre d'environ $400* 0. le métal à 't
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point de fusion élevé peut être Introduit dans la, masse fondue
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de zinc pour former l'al3iare.uère sous une l'onne appropriée quelconque telle que des mo"6a*4.,r, des barreee etc. Avantageuse-
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ment la dimension du métal à point de fusion élevé incorpora dans!
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la masse fondue est relativement petite pour faciliter la dis- t paroien rapide du p-5tal dans le zinc fondu. Da préférence la proportion du métal à point de fusion élevé dans 1 al liage-mère
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est inférieure à environ 5jo en poids.
Dans la production tant"- 4? l'alliage-mere que de l'allia-! ge final fabrique, Il convient d'employer du sine de grande purer té, à savoir d'une pureté de l'ordre d'environ 99,9%a. le zinc (le cette pureté est mou et ductile et sil reoristallise à une tempe- j
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rature basse.
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Dans la formation de ta.,3.tgemére, le zinc pur est chauffer de préférence dans un four à induction, à une tempéra- ture supérieure a son point de fusion, à savoir supérieure à 30" C< ïînsaite, tandis que la masse fondue est maintenue au-des-
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eus de son point de fusion et en dessous d'environ son point
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d'ébullition (00110), le mêtal à point de fusion élevé est In-
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troduit dans la masse fondue.
De préférence la température du
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zinc fondu au cours de l'incorporation du métal est maintenue ruz au-dessus du poinc de liquidue des constituante lntermétalliquee à point de fusion le plue élevé (périteotlques) formés dans
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l'opération d'alliage, tout en maintenant la masse fondue en- dessous du point d'ébullition du zinc, Avantageusement la tempé- rature de la masse fondue est maintenue dans l'intervalle d'environ 650 à 815 C.
Comme mentionné plus haut, la masse fondue est maintenue à. la température élevée jusqu'à ce que le métal à point de fusion élevé soit uniformément dispersé ou dissous dans la masse fondue.
Si on le désire les opérations de fusion et d'alliage peuvent être effectuées sous une couverture de fondant, bien que ceci ne soit pas essentiel.
Après que le métal à point de fusion élevé s'est disper- sé de manière substantiellement uniforme dans le zinc fondu,on peut effectuer la solidification de la masse fondue. conformaient à la présente invention ceci est accompli en refroidissant uni- formément et rapidement la masse fondue.
Avantageusement l'allia- ge fondu est subdivisé en masses relativement petites qui peuvent être refroidies rapidement par de l'eau ou par un autre milieu de refroidissement, Par exemple on peut verser 1'alliage-mûre fondu à travers un dispositif genre tamis pour rompre la masse fondue en gouttelettes relativement petites ou masses que l'on fait alors tomber dans un réservoir d'eau froide.Avantageusement l'eau de refroidissement est maintenue en circulation pour rédui- re à un minimum les variations de température de l'eau. En raison de la masse relativement petite de chaque gouttelette d'alliage et de la grande différence de température entre la gouttelette et l'eau de refroidissement,
la chaleur est rapidement extraite de la gouttelette et le métal à point de fusion élevé est cristallisé sous forme d'une dispersion substantiellement uni- forme de particules très finesdans toutela matrice de zinc.
Les gouttelettes solidifiées ou nodules sont séparés de l'eau et sèches préalablement à l'utilisation dans la production de produits alliés finals.
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la formation du produit allié final est semblable à celle de l'alliage-mère, sauf que le constituant alliabla lnoor- poré dans le zinc fondu est 1 'alliage-mère et non le métal à point de :fusion élevé.
Du zinc pur est fondu et avantageusement maintenu à une température légèrement supérieure au point de fusion du zinc, par exemple à environ 480 C à 540 C, et les pe- tites masses d'alliage-mère sont introduites dans le zinc fonda, D'autres ingrédients d'alliage, par exemple du cuivre, peuvent aussi être introduits dans le zinc fondu si on le désire, soit sous la forme de métal pur ou d'un alliage-mère.
Après que l'alliage-mère a été dispersé substantielle- ment complètement dans le zinc fonda pour former une masse fon- due homogène, on refroidit l'alliage fondu pour solidifier l'al. liage. Avantageusement cette solidification peut être accomplie ; une fois de plus par l'emploi d'un milieu de refroidissement tel que l'eau.
De préférence la proportion du milieu de refroi- dissement relativement à la quantité de l'alliage fondu est eu!- fisamment grande pour que se produise une solidification substan- tiellement instantanée, en sorte que le métal à point de fusion ! élevé soit solidifié au sein de la matrice de zino sous forme de ; particules très fines uniformément dispersées soit du métal ou des composes intermétalliques avec le zinc. 'On apparat.:
de coulée en continu constitue un moyen commode pour refroidie rapt dement l'alliage fondu. le nouvel alliage homogène à base de zinc produit oonfor- mément à l'invention possède un certain nombre de caractéristi- ques physiques uniques en raison de la dispersion substantiel- lement uniforme du métal à point de fusion élevé sous tome de particules très petites dans la matrice de sine.comme les parti ouïes du métal à point de fusion élevé sont d'une dimension extrêmement petite,
le nombre de particules dispersées dans la < matrice de zinc est substantiellement plue grand que ce qui serait le cas si on y dispersait des particules de plus grande
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dimension. En conséquence il ne faut qu'une quantité minimum du métal à point de fusion élevé pour obtenir les propriétés physiques améliorées dans l'alliage.
De même, parce qu'il ne faut que la quantité minimum du métal à point de fusion élevé pour obtenir le niveau élevé désiré des propriétés physiques, le processus d'alliage du métal à point de fusion élevé dans le zinc est beaucoup plus simple que s'il fallait de plus gran- des quantités du métal à point de fusion élevé, étant donné que, à mesure que la proportion du métal à point de fusion élevé aug- mente, il devient plus difficile d'allier le métal avec le zinc. les caractéristiques physiques améliorées des alliages produits conformément à l'invention apparaissent aisément dans les alliages dans lesquels le titane et le cuivre sont combinés avec le zinc.
Autrefois on considérait essentiel d'incorporer plusieurs % de cuivre dans l'alliage en sorte que suffisamment de titane puisse être allié avec le zinc, dans le but d'obtenir un niveau élevé de résistance au fluage et de résistance méca- nique. Plus récemment il a été proposé que le titane puisse s'allier avec le zino même aveo de plus petites Quantités de cuivre, de l'ordre de 0,5 à 1 ou 2%. Les tentatives pour réduire la proportion de cuivre et de titane dans l'alliage de zinc sans affecter défavorablement les propriétés physiques ont compliqué le problème parce qu'il était nécessaire d'utiliser d'autres constituants d'alliage tel que le chrome et/ou le manganèse.
Par contre, lesalliages de la présente invention requièrent seulement de très petites quantités de cuivre, de l'ordre d'environ 0,15 ou de 0,2% à 0,5% en poids et de titane de l'ordre d'environ 0,06 à 0,3% ou 0,35% pour produire des alliages ayant des propriétés physiques remarquables. Si on le désire on peut utiliser de plus grandes quantités de cuivre allant jusqu'environ 2%, et de titane allant jusqu'environ 0,5%, à la condition d'appliquer le procédé de l'invention dans la
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production de ces alliages. ! t
Le tableau suivant montre les propriétés physiques d'al- liages typiques de 1'invention.
Dans le tableau, l'épaisseur est ; l'épaisseur de oalibre donnée en pouces: la dureté est ou bien la dureté au Sclérscope ou la dureté Bockwell sur 1 'échelle 15T, comme ceci est désigné; la ductilité dynamique est donnée en pouces ( 1 pouce 25,4 mm): la résistance à la traotion à la rup ture est donnée à la fois longitudinalement ou parallèlement à la' direction de laminage et transversalement ou perpendiculairement à la direction de laminage, en livres par pouce carré (1 livre par pouce carré * 0,07 kg/cm2), la limite élastique est exprimée de la même manière et le pourcemtage d'allongement exprimé en' pourcentages sur 2 pouces est donné de la même manière.
On n'ef- feotue aucun traitement herm!que à la suite du laminage pour tous les alliages, cités. les alliages de la présente invention conviennent parti. culièrement pour l'emploi comme plaques lithographiques à cause de la dispersion uniforme de particules fines du métal à point de fusion élevé dans la matrice de zinc. Comme le zinc en général s'use plus facilement au cours du processus de grainage en lais- sant les particules du métal à point de fusion élevé et/ou des composés intermétatlliques à découvert, il peut en résulter une non -uniformité si les particules sent grandes. Or, si le métal à point de fusion élevé et/ou les composés intermétalliques sont en une dimension de particule très fine comme dans l'alliage de la présente invention, le grainage laissera une surface uniforme et produira un détail net dans la plaque finie.
Comme montré par la description détaillée et les exem- ples spécifiques qui précèdent, la présente invention apporte une nouvelle composition d'alliage et un procédé nouveau et amé- lioré de production de cet alliage. la composition et le procédé de l'invention non seulement surmontent beaucoup des difficultés des alliages et procédés déjà connus, proposés précédemment,mais permettent aussi maintenant de profiter des bénéfices et avan- tages supplémentaires,
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TABLEAU I.
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<tb>
Analyse <SEP> chimique <SEP> **
<tb> Alliage <SEP> (la <SEP> balance <SEP> est <SEP> du <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> Limite <SEP> élastique <SEP> Allongement
<tb>
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Alliage Ou zinc) . Epais- * Du- , Ductilité traction à la rupture (livres/pouce (dl Allongement No. % en % en seur reté dynamique (livres/pouce carré) carr4 ' (en % sur 2 pouces) poids poids pouces) (en (pouces) . Long. Transv. Lonp;. Transv. Lon. Transv. - ######poids poids pouces) len ¯¯¯¯¯(pouces) Long. Transv. Long. Transv. Long. # Transv.
1. 0,31 0,105 OP0140 21 0 p 2,94 26.100 37.800 16.200 21.300 38,0 21,25 2. 0,265 0,113 0,0140 21 0,zgz z7.100 36.750 17.300 18.$00 2095 10 5 0,24 0,114 osOl4O 23 0,292 26.300 37.900 17-500 20.200 31 25 20 O,z7 0,139 OP0120 zz o,z7 z7.3oo 39.950 ?7.60o 22.450 33:25 26:75 0,19 0:205 0,115 57,5 ----- 2B.OOO 26:950 11.250 18.400 z7,o 10,0 6. 0,215 0,215 0,017 67,6 0,247 30.650 41.250 20.150 26.180 15,5 1698 7. 0,25 0,23 0,01.5 65,z o,z9z 28-590 35.000 18-580 22.500 14,o 47,75 8. o,z5 0,27 0,0167 63,1 O,z93 28.870 38-720 17.160 24.000 13,9 ,6 9.
O,z7 'il 0,0155 6z, 0,311 z7.550 36.190 17.290 22.800 28,0 Il,0
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<tb> 10. <SEP> 0,25 <SEP> 0,30 <SEP> 0,0170 <SEP> 62,4 <SEP> 0,280 <SEP> 27.700 <SEP> 37.230 <SEP> 17.440 <SEP> 23.140 <SEP> Il,6 <SEP> 9,5
<tb> Alliages <SEP> N <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> au <SEP> Scléroscope; <SEP> N <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> à <SEP> l'échelle <SEP> 15 <SEP> T <SEP> Rockwell.
<tb>
** <SEP> Taux <SEP> de <SEP> contrainte <SEP> de <SEP> 0,11 <SEP> pouce <SEP> par <SEP> pouce <SEP> après <SEP> la <SEP> limite <SEP> élastique.
<tb>
*** <SEP> 0,2 <SEP> % <SEP> de <SEP> décalage <SEP> - <SEP> taux <SEP> de <SEP> contrainte <SEP> de <SEP> 0,014 <SEP> pouce <SEP> par <SEP> pouce <SEP> par <SEP> minute.
<tb>
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Le procédé de l'invention pexmet une simplification et une plus grande souplesse des opérations de production d'alliages. De même l'alliage de l'invention possède des proprié- tés physiques d'un niveau élevé malgré que de plus petites quan- tités des constituants d'alliagesoient employées. Ces avantages permettent des économies de matière et de fraie de production.
Il ressort de la description qui précède de l'invention que diverses modifications dans les matières particulières et procédures décrites peuvent être apportées en restant à la por- tée de l'invention. Par exemple, on peut employer d'autres moyens pour le refroidissement rapide de la masse fondue, par exemple les méthodes connues de coulée avec réfrigératio, C'est pourquoi on ne désire pas que l'invention soit limitée aux matières et procédures spécifiques décrites en détail ci-dessus, sauf comme re@@is par les revendications suivantes.
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"Zinc alloy and its manufacturing process".
The present invention relates to a novel and improved zinc alloy and more particularly to a new and improved alloy of zinc and a relatively high melting point metal such as zirconium, titanium, vanadium, chromium, zinc. columbium, molybdenum, tantalum, tungsten and uranium. The invention also relates to a parent alloy used in the production of the above zinc-based alloy and to a new and improved process for the production of this more alloy and the final zinc alloy.
In the past, various alloys of zinc and high melting point metals, particularly titanium, have been proposed. Usually these alloys also contain a small amount of an easily alloyed metal such as copper. In preparing such alloys it is common to first prepare a parent or intermediate alloy by casting a slab of the parent alloy and crushing the slab to form a material of a size which can be conveniently. introduced into a bath of molten zinc, in order to manufacture the final alloy.
One of the problems in the production of alloys by the method cited above is that the alloys are generally:
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heterogeneous in character, with large regions of segregation or agglomerates in the zinc matrix of the point metal.
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higher melting and / or various intermetalllqoea compounds formed between the high melting point metal and zinc. These difficulties are to a large extent due to the fact that the high melting point metal generally has a melting point higher than the boiling point of zinc. alloys are of limited utility because they do not [possess the desired combination of physical properties,
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such as mechanical strength, ductility, creep resistance,; É etc. high. Although some deficiencies in puiasen * alloys are corrected to some degree by the use of special rolling and annealing pro- tections and / or by careful control of the processing stages, these techniques have not been
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considered '' 4mie a complete solution of the problem.
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Cosigne ber-has of the above shortcomings and drawbacks * it is unexpected and surprising to find a new and improved process for producing a new alloy of zinc and a high melting point metal which not only overcomes these difficulties, but also brings advantages and, benefits not previously obtainable, for example, as the prudent
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As a result of the invention results in the production of a homogeneous zinc-based alloy, greater flexibility and simplicity of production operations is possible.
In addition, the alloy of the invention requires smaller amounts of the alloying constituents to achieve physical properties.
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éu.v & n =, Ct3 which simplifies the alloying operation. As a result, savings in material and production costs are made.
In accordance with the present invention there is provided a zine-based alloy comprising a substantial dispersion.
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uniform ment of an alâie metal, b3.e in fine dimension of part- j le in a matrix of zinc, this metal will go)! having a point
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melting above the boiling point of groin. still in accordance with the present invention, there is provided a method of manufacturing a lino-based alloy, which consists in introducing into a molten mass of sine an alloyable metal having a melting point above the boiling point. tion of said melt,
substantially uniformly dispersing the alloyable metal in said sheared mass and rapidly cooling the melt to produce a substantially homogeneous sine-based alloy containing a substantially uniform dispersion of fine particles of the alloyable metal in a zinc matrix .
Also according to the present invention, an improved non-calf and improved zinc alloy containing at least one high melting point metal consists of a substantially uniform dispersion of fine particles of a high melting point metal (which may be an intermetallic compound) in a zinc matrix. This alloy is produced by introducing into a mass.
molten zinc a parent alloy comprising a substantially uniform dispersion of fine particles of a high melting point metal in a zinc matrix, maintaining the mixture of molten zinc and parent alloy at an elevated temperature until the parent alloy is substantially completely dispersed in the molten zinc, and cooling the molten mass to solidify it and produce the substantially uniform dispersion of fine particles of high melting point metal in the zinc matrix.
The parent alloy employed is produced by introducing into a zinc melt a higher percentage of the high melting point metal than is desired in the final alloy, substantially dispersing the high melting point metal in the alloy. molten zino and rapidly cooling the resulting melt to form a homogeneous parent alloy in which the high melting point mecal constitutes a substantially uniform dispersion of small particles.
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his in a zinc matrix *
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The high melting point metal alloyed with zinc in accordance with 3, the ion preferably has a melting point below the boiling point of al, nh, and that is, greater than about the'OO "G.
Suitable high-melting point metals are zirconium, titanium, vanadium, chromium> colum- biuatj, molybdenum, tantalum, tungsten, uranium, etc.
Of the materials mentioned, tungsten has one of the points of s
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highest fusion, on the order of about $ 400 * 0. the metal at 't
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high melting point can be introduced into the melt
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zinc to form al3iare.uère in any suitable form such as mo "6a * 4., r, bars etc.
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The dimension of the high melting point metal incorporated into!
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the melt is relatively small to facilitate rapid breakdown of the p-5tal in the molten zinc. Preferably the proportion of the high melting point metal in the parent alloy
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is less than about 5j by weight.
In the production of both the parent alloy and the final alloy produced, sine of high purity, namely of a purity of the order of about 99, should be used. , 9% a. Zinc (the purity this is soft and ductile and if reoristallized at a tempe- j
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low rature.
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In forming the temperature, the pure zinc is preferably heated in an induction furnace to a temperature above its melting point, i.e. above 30 ° C., while the bulk fondue is kept above
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had from its melting point and below about its point
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boiling point (00110), the metal with a high melting point is In-
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produced in the melt.
Preferably the temperature of the
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molten zinc during metal incorporation is maintained above the liquid point of the highest melting point intermetallic constituents (periteotes) formed in
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the alloying operation, while maintaining the melt below the boiling point of zinc, Advantageously the temperature of the melt is kept in the range of about 650 to 815 C.
As mentioned above, the melt is held at. the high temperature until the high melting point metal is uniformly dispersed or dissolved in the melt.
If desired, the melting and alloying operations can be carried out under a flux blanket, although this is not essential.
After the high melting point metal has dispersed substantially uniformly in the molten zinc, solidification of the melt can be effected. according to the present invention this is accomplished by uniformly and rapidly cooling the melt.
Advantageously the molten alloy is subdivided into relatively small masses which can be cooled rapidly by water or other cooling medium. For example, the molten ripe alloy can be poured through a sieve-like device to break up. the melt into relatively small droplets or masses which are then dropped into a cold water tank. Advantageously, the cooling water is kept circulating to minimize variations in water temperature. Due to the relatively small mass of each alloy droplet and the large temperature difference between the droplet and the cooling water,
heat is rapidly removed from the droplet and the high melting point metal crystallizes as a substantially uniform dispersion of very fine particles throughout the zinc matrix.
The solidified droplets or nodules are separated from the water and dried prior to use in the production of final alloy products.
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the formation of the final alloy product is similar to that of the parent alloy except that the alloyed component in the molten zinc is the parent alloy and not the high melting point metal.
Pure zinc is melted and advantageously maintained at a temperature slightly above the melting point of zinc, for example at about 480 C to 540 C, and the small masses of the parent alloy are introduced into the molten zinc. Other alloying ingredients, for example copper, can also be introduced into the molten zinc if desired, either as the pure metal or as a parent alloy.
After the parent alloy has been dispersed substantially completely in the molten zinc to form a homogeneous melt, the molten alloy is cooled to solidify al. binding. Advantageously, this solidification can be accomplished; again by the use of a cooling medium such as water.
Preferably the proportion of the cooling medium relative to the amount of molten alloy is sufficiently large so that substantially instantaneous solidification occurs, so that the metal has a melting point! high is solidified within the zino matrix as; very fine uniformly dispersed particles of either metal or intermetallic compounds with zinc. 'We appear:
Continuous casting provides a convenient means for cooling down the molten alloy. The novel homogeneous zinc-based alloy produced according to the invention has a number of unique physical characteristics due to the substantially uniform dispersion of the high melting point metal in the form of very small particles in the mixture. sine matrix, as the gills of the high melting point metal are extremely small in size,
the number of particles dispersed in the zinc matrix is substantially greater than what would be the case if particles of larger size were dispersed therein
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dimension. Accordingly, only a minimum amount of the high melting point metal is required to achieve the improved physical properties in the alloy.
Likewise, because only the minimum amount of the high melting point metal is needed to achieve the desired high level of physical properties, the process of alloying the high melting point metal into zinc is much simpler than if larger quantities of the high melting point metal were required, since as the proportion of the high melting point metal increases, it becomes more difficult to alloy the metal with the zinc . the improved physical characteristics of the alloys produced in accordance with the invention are readily apparent in the alloys in which titanium and copper are combined with zinc.
In the past, it was considered essential to incorporate several% copper in the alloy so that enough titanium could be alloyed with the zinc, in order to achieve a high level of creep resistance and mechanical strength. More recently it has been proposed that titanium can alloy with zino even with smaller amounts of copper, of the order of 0.5 to 1 or 2%. Attempts to reduce the proportion of copper and titanium in the zinc alloy without adversely affecting the physical properties have complicated the problem because it was necessary to use other alloy constituents such as chromium and / or manganese.
In contrast, the alloys of the present invention require only very small amounts of copper, on the order of about 0.15 or 0.2% to 0.5% by weight and titanium on the order of about. 0.06 to 0.3% or 0.35% to produce alloys with outstanding physical properties. If desired, larger amounts of copper up to about 2%, and titanium up to about 0.5% can be used, provided the process of the invention is applied in the process.
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production of these alloys. ! t
The following table shows the physical properties of alloys typical of the invention.
In the table, the thickness is; the thickness of the fiber given in inches: the hardness is either the Scleroscope hardness or the Bockwell hardness on the 15T scale, as referred to; dynamic ductility is given in inches (1 inch 25.4 mm): tensile strength at fracture is given both longitudinally or parallel to the rolling direction and transversely or perpendicular to the rolling direction, in pounds per square inch (1 pound per square inch * 0.07 kg / cm2), the yield point is expressed in the same manner and the percent elongation expressed as percentages over 2 inches is given in the same manner.
No hermetic treatment is effected except following rolling for all the alloys mentioned. the alloys of the present invention are particularly suitable. especially for use as lithographic plates because of the uniform dispersion of fine particles of the high melting point metal in the zinc matrix. Since zinc in general wears out more easily during the graining process by leaving particles of the high melting point metal and / or intermetallic compounds uncovered, non-uniformity can result if the particles smell. large. However, if the high melting point metal and / or the intermetallic compounds are in a very fine particle size as in the alloy of the present invention, the graining will leave a uniform surface and produce sharp detail in the finished plate.
As shown by the foregoing detailed description and specific examples, the present invention provides a new alloy composition and a new and improved method of producing this alloy. the composition and the process of the invention not only overcome many of the difficulties of the alloys and processes already known, proposed previously, but also now make it possible to take advantage of the additional benefits and advantages,
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TABLE I.
EMI9.1
<tb>
Chemical <SEP> analysis <SEP> **
<tb> Alloy <SEP> (the <SEP> balance <SEP> is <SEP> from <SEP> Resistance <SEP> to <SEP> the <SEP> Elastic <SEP> limit <SEP> Elongation
<tb>
EMI9.2
Alloy or zinc). Thick- * Du-, Tensile Ductility at Break (pounds / inch (dl Elongation No.% in% dynamic retention (pounds / square inch) squar4 '(in% over 2 inches) weight weight inches) (in (inches ). Transv. Length Lonp ;. Transv. Lon. Trans. - ###### weight weight inches) len ¯¯¯¯¯ (inches) Transv. Length Transv. Length Length # Transv.
1.31 0.105 OP0140 21 0 p 2.94 26.100 37.800 16.200 21.300 38.0 21.25 2. 0.265 0.113 0.0140 21 0, zgz z7.100 36.750 17.300 18. $ 00 2095 10 5 0.24 0.114 osOl4O 23 0.292 26.300 37.900 17-500 20.200 31 25 20 O, z7 0.139 OP0120 zz o, z7 z7.3oo 39.950? 7.60o 22.450 33:25 26:75 0.19 0: 205 0.115 57.5 ----- 2B .OOO 26: 950 11,250 18,400 z7, o 10.0 6.215 0.215 0.017 67.6 0.247 30.650 41.250 20.150 26.180 15.5 1698 7.25 0.23 0.01.5 65, zo, z9z 28-590 35,000 18-580 22,500 14, o 47.75 8.o, z5 0.27 0.0167 63.1 O, z93 28,870 38-720 17,160 24,000 13.9, 6 9.
O, z7 'il 0.0155 6z, 0.311 z7.550 36.190 17.290 22.800 28.0 Il, 0
EMI9.3
<tb> 10. <SEP> 0.25 <SEP> 0.30 <SEP> 0.0170 <SEP> 62.4 <SEP> 0.280 <SEP> 27.700 <SEP> 37.230 <SEP> 17.440 <SEP> 23.140 < SEP> Il, 6 <SEP> 9.5
<tb> Alloys <SEP> N <SEP> 1 <SEP> to <SEP> 4 <SEP> to <SEP> Scleroscope; <SEP> N <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 10 <SEP> to <SEP> the scale <SEP> 15 <SEP> T <SEP> Rockwell.
<tb>
** <SEP> Rate <SEP> of <SEP> constraint <SEP> of <SEP> 0.11 <SEP> inch <SEP> by <SEP> inch <SEP> after <SEP> the <SEP> limit <SEP > elastic.
<tb>
*** <SEP> 0.2 <SEP>% <SEP> of <SEP> offset <SEP> - <SEP> rate <SEP> of <SEP> constraint <SEP> of <SEP> 0.014 <SEP> inch < SEP> by <SEP> inch <SEP> by <SEP> minute.
<tb>
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The process of the invention pexmet a simplification and a greater flexibility of the alloy production operations. Likewise the alloy of the invention has physical properties of a high level despite the fact that smaller amounts of the alloying constituents are employed. These advantages allow savings in material and production spawning.
It will be apparent from the foregoing description of the invention that various modifications in the particular materials and procedures described can be made within the scope of the invention. For example, other means may be employed for the rapid cooling of the melt, for example the known methods of refrigeration casting. Therefore, it is not intended that the invention be limited to the specific materials and procedures described in detail above, except as reflected by the following claims.