Procédé de protection d'alliages d'aluminium. On sait que l'un des moyens de lutter contre les attaques d'un métal soumis soit à un milieu corrosif, soit seulement aux intem péries, consiste à le recouvrir -d'une couche de protection consistant en métal moins noble que lui; c'est ainsi qu'est réalisée la protec tion du fer par le zinc pour les tôles ,galva nisées", et la protection du duralumin par l'aluminium pour le ,Vedal", l',alclad".
La détermination des couches de protection à utiliser est souvent difficiile; c'est le cas en particulier pour la protection de certains alliages d'aluminium renfermant 72@ à 97,5 d'Al, 0,5 à<B>15%</B> de Zn, 1,55 à 7 % de Mg, 0,3- à 5 % de Cu, et d'alliages d'aluminium renfermant 72, à 97,5% d'Al, 0,5 à<B>15%</B> de Zn, 1,55 .à 7 % de Mg, du cuivre et du nickel ensemble jusqu'à 5 %, la teneur en cuivre étant d'au moins 0,3 %.
Ces alliages peuvent contenir en outre certains éléments d'addition connus pour affiner le grain et améliorer la plasticité, tels que V, Ti, Zr, Mn, etc., le total de ces éléments d'addition étant compris en tre 0,01 et 11o de l'alliage. Ces alliages ont (les caractéristiques très élevées, mais présen tent l'inconvénient d'être assez sensibles à la corrosion.
La demanderesse a constaté le fait sur prenant qu'une couche extérieure, constituée par un alliage d'aluminium moins noble et contenant au moins <B>92%</B> d'aluminium et 0,5 à 6 % de zinc, assure la protection de ces al liages contre l'attaque par un milieu corro- sif ou l'attaque par les intempéries.
La présente invention .concerne par suite un procédé de protection d'alliages d'alumi nium contenant 72; à 97,5 % d'aluminium, 0,5 à 15 % de zinc, 1,5,5 à 7 % -de magnésium, 0,3 à 5 % de cuivre, caractérisé en ce :qu'on opère de telle façon que ces alliages présentent une couche extérieure constituée par un alliage d'aluminium moins noble contenant au moins <B>9</B> 2i% d'aluminium et 0,5 à 6 % de zinc.
Ce procédé est applicable en particulier à des alliages .d'aluminium comprenant 72 à 97,5 ro d'aluminium, 0,5 à<B>15%</B> de zinc, 1,55 à 7 % de magnésium, du cuivre et du nickel formant ensemble jusqu'à 5%, la teneur en cuivre étant d'au moins 0,3 %.
La. couche de protection en alliage alumi nium-zinc peut avantageusement contenir au moins l'un des éléments connus pour favori ser l'obtention ou le maintien du grain fin au cours de l'élaboration (fusion, coulée), au cours des traitements thermiques et des dé formations mécaniques, tels que de petites quantités de V, Ti, Zr, Mn, etc., ensemble ou séparément, mais en quantités inférieures à 0,5 % pour chacun de ces éléments et en quantités totales inférieures à 2%.
Il en résulte que la couche de protection est dans ce cas ,constituée par un alliage d'aluminium contenant 92 à 99,49 % d'alumi nium, 0,5 à 6 % de zinc, et 0,01 à 2 % d'élé ments d'addition affinant le grain.
Les éléments entrant dans la composition de l'alliage constituant la. couche de protec tion ci-dessus définie (aluminium, zinc, élé ments d'affinage du grain) pourront être les métaux usuels du commerce; lorsqu'on vou dra assurer une incorrodabilité marquée de la couche, on utilisera des métaux les plus purs dits "métaux raffinés", c'est-à-dire à très faible teneur en impuretés, ces métaux titrant plus de 99,90%.
La couche d'alliage de protection de la composition spécifiée ci-dessus peut être for mée sur les lingots ou pièces à l'un quel- conque des stades de fabrication: elle peut être formée sur l'alliage de base soit avant toute opération de transformation, soit après les diverses opérations de transformation (filage, forgeage, laminage, ete.), soit sur les produits demi-finis entre certaines opérations de transformation.
Le procédé de protection s'applique non seulement à la fabrication des pièces obtenues par des procédés de transformation m6eani- que (filage, forgeage, laminage, etc.), procé dés utilisant soit des lingots, soit des produits demi-fins, mais s'applique également aux cas de pièces de fonderie, c'est-à-dire aux pièces coulées utilisées après usinage (ébarbage, per çage, fraisage, etc.) plus ou moins complexe.
On peut souder une couche de protection de la composition indiquée aux lingots ou pièces d'alliages coulés ou transformés par l'un quelconque des procédés de soudure con nus. Ci-dessous quelques exemples non limi tatifs: La couche de protection peut être fixée au lingot au cours des opérations de fonderie en logeant convenablement dans le sable ou dans la coquille utilisée des pièces d'alliage de protection de forme choisie, le procédé de coulée pouvant être l'un des procédés connus plus ou moins perfectionnés.
On peut souder la :couche d'alliage de pro tection en employant simplement la pression qui se produit dans les divers procédés de transformation (filage, forgeage, laminage, etc.) ou à la fois cette pression et la chaleur.
On peut aussi former la couche d'alliage de protection en pulvérisant par un procédé connu l'alliage de protection soit à la sur face d'un lingot coulé destiné @à être trans formé par l'un des moyens connus (filage, forgeage, estampage, etc.), soit à la surface de pièces destinées à être utilisées brutes de coulée, soit encore à la surface d'ébauches destinées à subir un complément de transfor mation par un procédé connu (filage, for geage, laminage, etc.),
soit encore à la sur face des pièces finies obtenues par des pro- cédés connus (filage, forgeage, laminage, etc.).
On peut encore former la couche de pro tection soit par un procédé électrolytique, soit encore par un procédé chimique tel que la précipitation en surface ou cémentation, c'est- à-dire par une modification de la composition de la partie superficielle de l'alliage de base par action de sels, métaux, alliages, composés intermétalliques ou mélanges de ces diffé rents corps.
Ces modifications peuvent être faites sur les lingots, pièces coulées en sable ou en coquille, produits finis ou demi-finis.
Soit dans le but de faciliter la soudure in time de la couche de protection avec la pièce d'alliage de base à protéger, soit pour modi fier dans un sens déterminé la diffusion, en tre les couches, des éléments d'alliage au cours d'un traitement thermique tel que men tionné ci-après, soit pour toute autre raison, on pourra interposer, entre la couche ,de pro tection et l'alliage de base, une couche mé tallique intermédiaire de composition diffé rente de l'un et l'autre alliages, par exemple une couche d'aluminium de pureté choisie.
Les pièces, produits finis ou demi-finis obtenus peuvent être soumis aux traitements thermiques améliorants convenant à l'alliage de base. Ces traitements ont été décrits dans le brevet suisse no 229887, pour "Alliage d'aluminium".
Le traitement de mise en solu tion pourra éventuellement être prolongé jus qu'à diffusion presque complète entre la cou- che de protection et l'alliage de base, ou entre la couche de protection, la couche intermé diaire et l'alliage de base, ou entre la couche intermédiaire et l'une ,des deux autres cou ches, si cela est nécessaire pour assurer la cohésion convenable des couches entre elles, en vue, par exemple, d'importantes déforma tions, plastiques ou non, à faire subir ensuite à la pièce ainsi traitée; ou encore pour augmenter les caractéristiques mécaniques moyennes du produit composite.
Par "diffusion presque complète", il faut entendre, dans le cas où il existe une couche intermédiaire, une diffusion des éléments de l'alliage -de base à travers cette couche jus qu'un peu au delà du contact avec la couche de protection; dans le -cas d'une simple couche de protection, la diffusion des éléments de l'alliage de base s'arrête toujours à une cer taine distance de la surface, de sorte que la région superficielle conserve la même compo- o sinon et continue à former une couche de pro tection.
Pour donner une idée seulement de l'effi cacité du procédé au point de vue protection contre la corrosion, on citera, à titre d'exem ple, le fait d'expérience suivant: On a préparé une tôle de 1 mm d'épais seur avec un alliage ayant la composition:
EMI0003.0022
Fe <SEP> - <SEP> <B>0,60%</B>
<tb> Si <SEP> 0,60%
<tb> Mg <SEP> â.,2'0
<tb> Cu <SEP> 1,90
<tb> Zn <SEP> 6,20%
<tb> Ni <SEP> <B>0,70%</B>
<tb> Ti <SEP> 0,201%
<tb> A1 <SEP> le <SEP> reste.
Elle a donné comme caractéristiques, après trempe à 475 et revenu de 24 heures à 120 :
EMI0003.0023
Charge <SEP> de <SEP> rupture <SEP> = <SEP> <B>55</B> <SEP> kg/mm'
<tb> Allongement <SEP> = <SEP> 14,7 Après maintien au brouillard salin pen dant 3 mois, les charges de rupture des di verses éprouvettes ont été très variables: entre 25 et 40 kg/mmz et les allongements sont devenus si petits qu'il est impossible de les mesurer. Leur examen micrographique montre qu'il s'est produit une corrosion inter- cristalline importante.
On a préparé une tôle du même alliage de 1. mm d'épaisseur, mais recouverte des deux côtés d'environ 5 % de l'épaisseur d'un al liage d'aluminium à 31% de zinc. Traitée dans les mêmes conditions que ci-dessus, cette tôle a donné les caractéristiques suivantes:
EMI0003.0035
Après 3 mois de séjour au brouillard sa lin, on a obtenu:
EMI0003.0036
Charge <SEP> de <SEP> rupture <SEP> = <SEP> 50 <SEP> kg/mm2
<tb> Allongement <SEP> = <SEP> 13,5
Process for protecting aluminum alloys. It is known that one of the means of combating the attacks of a metal subjected either to a corrosive medium, or only to the weather, consists in covering it - with a protective layer consisting of a less noble metal than itself; this is how the protection of iron by zinc is achieved for the galvanized sheets ", and the protection of duralumin by aluminum for, Vedal", l ', alclad ".
Determining which layers of protection to use is often difficult; this is the case in particular for the protection of certain aluminum alloys containing 72 @ to 97.5 of Al, 0.5 to <B> 15% </B> of Zn, 1.55 to 7% of Mg, 0.3- to 5% Cu, and aluminum alloys containing 72, 97.5% Al, 0.5 to <B> 15% </B> Zn, 1.55 .7% Mg, copper and nickel together up to 5%, the copper content being at least 0.3%.
These alloys can also contain certain addition elements known to refine the grain and improve plasticity, such as V, Ti, Zr, Mn, etc., the total of these addition elements being between 0.01 and 11o of the alloy. These alloys have (very high characteristics, but have the disadvantage of being quite sensitive to corrosion.
The Applicant has noted the surprising fact that an outer layer, consisting of a less noble aluminum alloy and containing at least <B> 92% </B> aluminum and 0.5 to 6% zinc, provides the protection of these alloys against attack by a corrosive medium or attack by bad weather.
The present invention therefore relates to a method of protecting aluminum alloys containing 72; with 97.5% aluminum, 0.5 to 15% zinc, 1.5.5 to 7% -de magnesium, 0.3 to 5% copper, characterized in that: that one operates in such a way that these alloys have an outer layer consisting of a less noble aluminum alloy containing at least <B> 9 </B> 2i% aluminum and 0.5 to 6% zinc.
This process is applicable in particular to aluminum alloys comprising 72 to 97.5 ro aluminum, 0.5 to <B> 15% </B> zinc, 1.55 to 7% magnesium, copper and nickel together forming up to 5%, the copper content being at least 0.3%.
The protective layer of aluminum-zinc alloy can advantageously contain at least one of the elements known to favor the obtaining or the maintenance of the fine grain during production (melting, casting), during treatments. thermal and mechanical deformations, such as small amounts of V, Ti, Zr, Mn, etc., together or separately, but in amounts less than 0.5% for each of these elements and in total amounts less than 2% .
As a result, the protective layer in this case is constituted by an aluminum alloy containing 92 to 99.49% aluminum, 0.5 to 6% zinc, and 0.01 to 2% aluminum. additional elements refining the grain.
The elements entering into the composition of the alloy constituting the. protective layer defined above (aluminum, zinc, grain refining elements) may be the usual metals of commerce; when you want to ensure a marked incorrodability of the layer, the purest metals called "refined metals" will be used, that is to say with a very low content of impurities, these metals containing more than 99.90%.
The protective alloy layer of the composition specified above can be formed on the ingots or parts at any of the manufacturing stages: it can be formed on the base alloy either before any processing operation. transformation, either after the various processing operations (extrusion, forging, rolling, etc.), or on semi-finished products between certain processing operations.
The protection process applies not only to the manufacture of parts obtained by mechanical transformation processes (extrusion, forging, rolling, etc.), process using either ingots or semi-fine products, but also 'also applies to the case of foundry parts, that is to say to the castings used after machining (deburring, drilling, milling, etc.) more or less complex.
A protective layer of the composition indicated may be welded to ingots or parts of alloys cast or processed by any of the known welding methods. Below are some non-limiting examples: The protective layer can be fixed to the ingot during foundry operations by suitably accommodating in the sand or in the shell used protective alloy parts of the chosen shape, the casting process which may be one of the more or less sophisticated known processes.
The protective alloy layer can be welded by simply employing the pressure which occurs in the various transformation processes (spinning, forging, rolling, etc.) or both this pressure and heat.
The protective alloy layer can also be formed by spraying the protective alloy by a known process either on the surface of a cast ingot intended to be transformed by one of the known means (extrusion, forging, stamping, etc.), either on the surface of parts intended to be used as cast, or also on the surface of blanks intended to undergo further processing by a known process (extrusion, forging, rolling, etc. ),
or also on the surface of the finished parts obtained by known processes (extrusion, forging, rolling, etc.).
The protective layer can also be formed either by an electrolytic process or by a chemical process such as surface precipitation or cementation, that is to say by a modification of the composition of the surface part of the base alloy by the action of salts, metals, alloys, intermetallic compounds or mixtures of these different substances.
These modifications can be made on ingots, sand or shell castings, finished or semi-finished products.
Either with the aim of facilitating the in-time welding of the protective layer with the base alloy part to be protected, or to modify in a determined direction the diffusion, between the layers, of the alloying elements during 'a heat treatment as mentioned below, or for any other reason, it is possible to interpose, between the protective layer and the base alloy, an intermediate metal layer of composition different from one and the other alloy, for example an aluminum layer of chosen purity.
The parts, finished or semi-finished products obtained can be subjected to improving heat treatments suitable for the base alloy. These treatments have been described in Swiss Patent No. 229887, for "Aluminum Alloy".
The solution treatment may optionally be extended until almost complete diffusion between the protective layer and the base alloy, or between the protective layer, the intermediate layer and the base alloy, or between the intermediate layer and one of the other two layers, if this is necessary to ensure the proper cohesion of the layers between them, in view, for example, of significant deformations, plastic or not, to be subjected thereafter to the part thus treated; or again to increase the average mechanical characteristics of the composite product.
By "almost complete diffusion" is meant, in the case where there is an intermediate layer, a diffusion of the elements of the base alloy through this layer until a little beyond contact with the protective layer. ; in the case of a single protective layer, the diffusion of the elements of the base alloy always stops at a certain distance from the surface, so that the surface region retains the same composition otherwise and continues to form a protective layer.
To give an idea only of the effectiveness of the process from the point of view of protection against corrosion, the following experimental fact may be mentioned by way of example: A sheet of 1 mm thickness was prepared. with an alloy having the composition:
EMI0003.0022
Fe <SEP> - <SEP> <B> 0.60% </B>
<tb> If <SEP> 0.60%
<tb> Mg <SEP> â., 2'0
<tb> Cu <SEP> 1.90
<tb> Zn <SEP> 6.20%
<tb> Ni <SEP> <B> 0.70% </B>
<tb> Ti <SEP> 0,201%
<tb> A1 <SEP> the <SEP> remains.
It gave as characteristics, after quenching at 475 and tempering for 24 hours at 120:
EMI0003.0023
Load <SEP> of <SEP> breaking <SEP> = <SEP> <B> 55 </B> <SEP> kg / mm '
<tb> Elongation <SEP> = <SEP> 14.7 After being kept in a salt spray for 3 months, the breaking loads of the various test pieces were very variable: between 25 and 40 kg / mmz and the elongations became so small that it is impossible to measure them. Their micrographic examination shows that significant intercrystalline corrosion has occurred.
A sheet of the same alloy 1 mm thick, but coated on both sides with about 5% of the thickness of a 31% zinc aluminum alloy was prepared. Treated under the same conditions as above, this sheet gave the following characteristics:
EMI0003.0035
After 3 months of staying in the mist, we obtained:
EMI0003.0036
Load <SEP> of <SEP> breaking <SEP> = <SEP> 50 <SEP> kg / mm2
<tb> Elongation <SEP> = <SEP> 13.5