Alliage<B>à</B> base de zinc. La présente invention a pour objet un allia--e <B>à</B> base de zinc propre<B>à</B> êt-re coulé. en coquilles.
Les exi-ences mécaniques de l'opération de coulage en coquilles nécessitent la cons truction d'un creuset et d'une coquille en fer et acier. Ces métaux sont sujets<B>à</B> être atta qués par le zinc fondu et l'expérience a, montré que 0,25% au moins d'aluminium doit être ajouté ait zinc, dans le but de dimi nuer cette attaque d'une façon suffisante pour assurer aux appareils une durée de vie raisonnable. Les alliages destinés au coulage en coquilles doivent avoir un degré de flui dité suffisant pour couler convenablement dans les coquilles utilisées et pour les remplir complètement; une proportion de 2% d'alu minium ou davantage, apparaît nécessaire<B>à</B> l'obtention d'un degré de fluidité adéquate.
On sait depuis longtemps que l'aluminium ï aun -mente la résistance <B>à</B> la- fraction du zinc et sa présence. est de ce fait désirable, dans les alliages pour coulage en coquilles, en quan tités allant de 2<B>à</B> 107o et même<B>-à 15%.</B> Les alliages zinc-aluminium contenant moins de<B>80 70</B> d'aluminium environ, subis sent un changement de structure après la solidification.
qui est communément connu sous le nom de ,changement de phase" ou plus spécialement, dans ce cas, sous le nom de ,réaction eutectoïde". Ce changement de phase consiste dans la formation de deux formes ou phases cristallines<B>à</B> partir d'une phase primitivement 4axistante, il est accom pagné généralement dans les alliages connus indiqués ci-dessus, de certains changements des propriétés physiques de ceux-ci tels que, par exemple, une augmentation de la densité, de la dureté, de la résistance<B>à</B> la traction et une -diminution de la ductilité et de la ré sistance au choc. Ce changement de phase peut se produire durant le refroidissement de l'alliage, après le coulage, on peut être retardé ou empêché par certaines influences.
Dans de tels cas, il peut avoir lieu graduellement pendant une période de plusieurs mois<B>à</B> la température ordinaire.
Un stade secondaire du changement de phase, qui se produit quelquefois, réside dans la croissance ou la coalescence des particules extrêmement petites des nouvelles phases for mées en premier lieu, en particules plus grandes. Ce stade peut être accompagné d'un amollissement et d'une diminution de la ré sistance<B>à</B> la traction, ainsi que d'une aug mentation de la ductilité et de la résistance au <B>choc.</B>
Les alliages zinc-aluminium -dont la co-m- position est comprise dans les limites ci- dessus, peuvent éoalement être sujets<B>à</B> un type de désintégration que l'on nomme géné- ralement ,oxydation intercristalline". Dans les cas extrêmes, sous l'influence de<B>la,</B> clia- leur et de l'humidité,
l'oxydation intercris- talline peut pénétrer complètement dans des échantillons de ces alliages et en provoquer le o-onflement, le o-auchissement et même la eD Zn désintégration complète. L'oxydation inter- cristalline est en quelque sorte associée au changement de phase et en dépend en partie.
<B>E</B> a été reconnu jusqu'ici que certains autres métaux, lorsqu'ils sont présents dans ces alliages zinc-aluminium, exercent des effets importants, soit, sur le changement de phase, soit sur l'oxydation intercristalline, soit sur les deux. On sait, par exemple, que le cuivre et le magnésium exercent une in fluence sur le changement -de phase, soit en ce qui concerne la vitesse<B>-à</B> laquelle il a lieu, soit en ce qui concerne, J'achèvement com plet de la réaction, soit encore<B>à</B> d'autres points de vue non complètement connus.
L'effet particulier produit sur le changement de phase, par le cuivre et le magnésium agit favorablement en augmentant la résistance des alliages<B>à</B> l'oxydation iniercristalline. Le plomb, tout en n'exerçant pas une influence marquée sur le changement de phase, dimi nue très sérieusement la résistance de ces alliages zinc-aluminium <B>à</B> l'oxydation inter- cristalline.
Le cadmium, quoiqu'il ait un certain ef fet sur le changement de phase, diminue or dinairement, en présence du plomb, la résis tance de ces alliages<B>à</B> l'oxydation intercris- talline. Au cours d'une étude des alliages<B>à</B> base de zinc, pour coulage en coquilles, on a trouvé que la tendance des alliages zinc- aluminium <B>à</B> subir l'oxydation intercristalline est fortement diminuée en éliminant les im puretés nuisibles telles que le plomb, l'étain, et dans certaines conditions le cadmium.<B>Il</B> a été tiré avantage de ce fait,
dans la compo sition préférée de Falliage décrit dans le bre vet des Etats-Unis d'Amérique de Peirce et Anderson no <B>1596761</B> du<B>17</B> août<B>1926,</B> en utilisant du zinc métallique très pur (Hor- sehead brand) comme zinc de base de l'al liage.
q-e-Denda.nt, ce zinc très pur contient 0,05% de plomb et pour préparer un alliage suffisamment exempt d'oxydation intercris- talline, en présence de cette quantité de plomb, il est nécessaire d'ajouter du cuivre et du magnésium vu que ces métaux tendent in dividuellement<B>à</B> retarder ou empêcher l'oxy dation intercristalline et étant donné que, lorsqu'ils sont présents ensemble, ils ont des effets avantageux additionnels.
Des expériences, poursui-vies avec du zinc contenant moins de plomb qu'il n'y en a dans le zinc très pur, ont montré d'une façon<B>dé-</B> finitive qu'il<B>y</B> avait d'importantes possibili tés dans cette direction. La. première décou verte importante a été que, si le pourcentage de plomb et autres impuretés dans le zinc métallique utilisé pour préparer l'alliage<B>à</B> base de zinc, était inférieur<B>à</B> 0,02<B>%,</B> l'étain étant pratiquement absent., la présence de <B>0J %</B> dp, magnésium dans un alliage conte nant 4% d'aluminium (et sans cuivre) était suffisante pour empêcher l'oxydation inter- cristalline;
on a découvert en outre qu'un tel alliage avait d'autres propriétés physiques désirables. L'avantage obtenu par l'élimina tion du cuivre de cet alliage, a résidé tout d'abord dans une augmentation de la, résis tance an choc, avec une meilleure conserva tion de cette résistance au choc lors du vieil lissement, soit<B>à</B> la température ordinaire, soit <B>à</B> des températures élevées.
Cette découverte constitue la base du brevet suisse no <B>148193</B> du<B>%6</B> décembre<B>1929.</B> Cependant, l'élimination du cuivre de l'alliage<B>à</B> 4% d'aluminium, <B>3</B> /Oo' de cuivre,<B>0J</B> ro de magnésium a pour ré sultai de diminuer la résistance<B>à</B> la traction, ce qui peut a-baisser la valeur de Falliage dans certaines circonstances.
On a découvert ensuite qu'il n'est pas né- ces##aire d'éliminer entièrement le cuivre pour obtenir les caractéristiques avanta- 01effles de Palliace mentionné en dernier lieu'. Au contraire, on a trouvé que des additions de cuivre, jusqu'à 251L sont accompagnées d'une légère augmentation de la résistance<B>à</B> la traction, apparemment sans désavantages correspondants. Cette découverte forme la base du brevet no <B>160809.</B>
La présente invention est basée sur la découverte que, dans un alliage formé par du zinc métallique de grande pureté et contenant de l'aluminium, par exemple 45,o, la présence d'une petite quantité de cuivre (sans magné- Sium), par exemple<B>1 %,</B> est suffisante pour donner une résistance pratiquement complète <B>à</B> l'oxydation intercristalline et que des teneurs en cuivre quoique passablement plus faibles ont<B>déjà</B> une influence sensible pour donner de la résistance<B>à</B> ladite oxyda tion.
Comparé avec Falliage <B>à</B> base de zinc (sans cuivre) contenant 4% d'aluminium, <B>0J</B> /Io' de magnésium, préparé avec du zinc ayant le même degré de haute pureté, l'al- lia,re contenant 4<B>%</B> d'aluminium et<B>1 %</B> de cuivre (sans magnésium) a l'avantage de pré senter une résistance au choc, initiale, plus élevée, avec une résistance au choc un peu plus élevée après dix jours d'exposition<B>à</B> de l'air saturé d'humidité,<B>à 95 0 C.</B> Le nouvel allia-e a aussi une résistance<B>à</B> la traction sensiblement plus élevée après une telle ex position.
L'alliac,e <B>à</B> base de zinc, selon la présente invention, est donc pratiquement exempt de magnésium et contient de 2<B>à 10%</B> d'alumi nium, de préférence<B>2-5 %,</B> de<B>0,0 5 à</B> 2<B>%</B> de cuivre, pas<B>plus</B> de 0,01 <B>%</B> de<B>plomb</B> et (le cadmium ensemble, constituant des impure tés, le solde étant du zinc pur, toute autre impureté étant en quantité négligeable.
Il est entendu que cet alliage peut être absolument exempt de plomb et de cadmium, ou peut ne contenir que l'un de ces métaux, en proportion inférieure<B>à 0,01%.</B>
La composition préférée de l'alliage de l'invention est: environ 4% d'aluminium, en viron 17o de cuivre, le solde étant du zinc métallique de grande pureté titrant plus de <B>99,99 %</B> de zinc. Ce zinc métallique de grande pureté ne doit pas contenir plus de<B>0,01 %</B> de plomb et de cadmium. On a obtenu des ré sultats très satisfaisants avec du zinc m6talli- que contenant au moins<B>99,99%</B> de zinc, moins de<B>0,003 %</B> de plomb, moins de <B>0,003 %</B> de cadmium et moins de<B>0,001 %</B> d'étain.
L'étain doit être pratiquement exclu de l'alliage et dans aucun cas sa teneur ne peut dépasser environ<B>0,001 %.</B> Les tables qui suivent illustrent les propriétés physiques les plus importantes des alliages pour cou- lace en coquilles, selon l'invention.
L'alliage no <B>1</B> a lacomposition indiquée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no <B>1596761;</B> l'alliage no 2 a une composition selon le bre vet suisse no 148193; l'alliage no <B>3</B> a une -composition selon le brevet suisse no <B>1160809;</B> et Palliace no 4 a une composition conforme <B>à</B> la présente invention.
EMI0003.0039
<I>Composition.</I>
<tb> Alliage
<tb> <B>1</B> <SEP> agie <SEP> Al#1iage <SEP> <B>#O <SEP> IN <SEP> 96761 <SEP> No</B> <SEP> 148193 <SEP> I.Ovet
<tb> AIlia <SEP> <B>9 <SEP> <I>NO <SEP> 3</I></B> <SEP> Alliaàe
<tb> <B>NO <SEP> 1 <SEP> <I>NO</I></B> <SEP> 2
<tb> B <SEP> <B>J#</B> <SEP> B <SEP> t <SEP> is <SEP> Brevet <SEP> suisse <SEP> <B><I>NO</I></B> <SEP> 4
<tb> revet <SEP> Brevet <SEP> suisse <SEP> <B>NO <SEP> 160809</B> <SEP> de <SEP> Pinvention
<tb> <B>NO <SEP> 1596761 <SEP> NO <SEP> 148193</B> <SEP> <U>cas <SEP> <B>1</B></U>
<tb> Aluniiiiiuin <SEP> 40 <SEP> <B>0/0</B> <SEP> 4,0 <SEP> % <SEP> 4 <SEP> <B>0 <SEP> 0/,</B> <SEP> 4,o <SEP> <B>0/0</B>
<tb> <B>lO <SEP> ()/, <SEP> l'o <SEP> 0/0</B>
<tb> Cuivre <SEP> <B>3:
0 <SEP> 0/0</B>
<tb> Maguésium <SEP> <B>0'l <SEP> 0/0 <SEP> 0,1 <SEP> 0/0 <SEP> 0,1 <SEP> 0/,</B>
<tb> Qualité <SEP> <B>dit</B> <SEP> Zille <SEP> graride <SEP> pureté <SEP> grande <SEP> pureté <SEP> grande <SEP> pureté
<tb> de <SEP> base <SEP> très <SEP> pur <SEP> <B>99,99 <SEP> 0/0</B> <SEP> zinc <SEP> <B>99,99 <SEP> 0/0</B> <SEP> ziric <SEP> <B>99,99 <SEP> 1'/o</B> <SEP> zinc
EMI0004.0001
<I>Propriétés <SEP> tel <SEP> que <SEP> coulé.</I>
<tb> <B><I>NO <SEP> 1 <SEP> NO</I></B> <SEP> 2 <SEP> <B><I>NO</I> <SEP> 3</B> <SEP> NO <SEP> 4
<tb> Résistance <SEP> <B>à</B> <SEP> la <SEP> traction <SEP> pour <SEP> 3'M <SEP> <B>2770,8 <SEP> 300,2,8 <SEP> 2869,3,</B>
<tb> éprouvettes <SEP> plates.
<SEP> (46200-) <SEP> (39400) <SEP> (42,700) <SEP> (40800)
<tb> Résistance <SEP> <B>à</B> <SEP> la <SEP> traction <SEP> pour <SEP> 8i206,8 <SEP> <B>2-623,1 <SEP> 3031 <SEP> 293'9#6</B>
<tb> éprouvettes <SEP> rondes. <SEP> (45600) <SEP> <B>(37300:)</B> <SEP> (4310,0) <SEP> (418001)
<tb> Résistance <SEP> au <SEP> choc. <SEP> 2,314 <SEP> <B>2,786 <SEP> 3,62;
2 <SEP> 6,172</B>
<tb> <B>(10#8) <SEP> (13(#) <SEP> (169) <SEP> (2,88)</B>
EMI0004.0002
<I>Propriétés <SEP> après <SEP> <B>10</B> <SEP> jours <SEP> dajis</I> <SEP> la <SEP> vapeur <SEP> <B>à <SEP> <I>95 <SEP> 0 <SEP> C.</I></B>
<tb> Résistance <SEP> <B>à</B> <SEP> la <SEP> traction <SEP> pour <SEP> <B>1955 <SEP> 22,22,3 <SEP> 2348,9</B> <SEP> 2426,2
<tb> éprouvettes <SEP> plates. <SEP> <B>(27800) <SEP> (3,16,00)</B> <SEP> (38400) <SEP> (34500,)
<tb> Résistance <SEP> <B>à</B> <SEP> la. <SEP> traction <SEP> pour <SEP> <B>23,06,6</B> <SEP> 2243.,3 <SEP> 2419,2 <SEP> 2i5 <SEP> <B>3 <SEP> 1, <SEP> 7</B>
<tb> éprouvettes <SEP> rondes. <SEP> <B>(3-2800) <SEP> (31900)</B> <SEP> (34400) <SEP> <B>(3,6000)</B>
<tb> Résistance <SEP> au <SEP> choc.
<SEP> <B>0,171</B> <SEP> 3,043 <SEP> <B>2,936</B> <SEP> 3,643
<tb> <B>(8)</B> <SEP> (142) <SEP> <B>(137) <SEP> (170)</B>
<tb> Dilatation <SEP> largeur <SEP> <B>1,955</B> <SEP> cm <SEP> <B>0,1930, <SEP> 0,0305 <SEP> 0,02-0,3, <SEP> 0,,()152,</B>
<tb> <B>(3/1</B> <SEP> pouce). <SEP> <B>(0,0076)</B> <SEP> (0,0012) <SEP> <B>(0,0008) <SEP> (0,0006)</B>
<tb> Dilatation <SEP> largeur <SEP> <B>1,27</B> <SEP> cm <SEP> <B>0,1727 <SEP> 0,10106 <SEP> 0,0152 <SEP> 0,0178</B>
<tb> (1/2 <SEP> pouce). <SEP> <B>(0,0068) <SEP> (0,0016) <SEP> (0,0006) <SEP> (0,0007)</B> La résistance<B>à</B> la traction est indiquée en kilogrammes par centimètre carré pour les; éprouvettes plates et rondes. La résistance au clioa est indiquée en kilogrammes par cen timètre carré.
La dilatation linéaire est indi quée en millimètres pour des sections de 1,9M <B>cm</B> (3/4 de pouce) et 1,2.7 cm (1/?, pouce) de largeur.
On a indiqué entre parentlièses dans les tableaux les, valeurs correspondantes en livres par pouce carré pour la résistance<B>à</B> la trac tion, en livres-pieds par pouce carré pour la résistance au choc, et en pouces pour la dila tation linéaire.