CH628686A5

CH628686A5 - Alliages de cuivre a haute conductibilite electrique et a caracteristiques mecaniques elevees.

Info

Publication number: CH628686A5
Application number: CH237978A
Authority: CH
Inventors: Jean Paul Guerlet; Claude Niney
Original assignee: Louyot Comptoir Lyon Alemand
Priority date: 1977-03-09
Filing date: 1978-03-06
Publication date: 1982-03-15
Also published as: DE2809561A1; SE7802567L; FI69118B; YU56478A; IT7867488A0; GB1562870A; FI780762A; FI69118C; DE2809561C2; US4427627A; SE444456B; ES467720A1; YU40030B; IT1107813B

Description

La présente invention concerne un alliage de cuivre qui possède simultanément une haute conductibilité électrique et thermique, de bonnes caractéristiques mécaniques et une température de restauration élevée.

Dans les faits, ces exigences sont contradictoires, l'élévation de la température de restauration et des propriétés mécaniques du cuivre se faisant en général par ajout d'éléments dont un des effets est également d'abaisser la conductibilité électrique.

Le plus souvent, les utilisateurs de ces alliages acceptent un compromis plus ou moins avantageux, car il se trouve que, parmi les alliages connus à ce jour, aucun ne réunit un ensemble de propriétés entièrement satisfaisant:

— soit que les alliages élaborés ne possèdent pas, du triple point de vue ci-dessus évoqué, un ensemble de caractéristiques complètement satisfaisant,

— soit que les alliages élaborés tendent vers un bon compromis de propriétés mécaniques et électriques, mais ont d'autres inconvénients qui résident généralement dans les difficultés d'élaboration, de fabrication ou de traitement.

C'est ainsi que les alliages qui doivent leurs propriétés mécaniques essentiellement à la présence de Be, Zr, Cr sont difficiles à élaborer et coûteux, et que ceux qui doivent leurs propriétés essentiellement à la présence de Fe, Cd, Ag sont peu performants.

L'alliage qui fait l'objet de l'invention possède un ensemble de propriétés susceptible de pallier tous les inconvénients ci-dessus mentionnés. Il se distingue des alliages antérieurement connus par le fait qu'il offre simultanément:

— une conductibilité électrique élevée: 75 à 95% IACS,

— une conductibilité thermique également élevée supérieure à 90% de la conductibilité du cuivre pur,

— des caractéristiques mécaniques élevées, capables d'atteindre 50 à 55 daN/mm2 de charge à la rupture mesurée en traction pour des produits laminés, et de dépasser ces valeurs pour des produits tréfilés ou étirés,

— une température de restauration commençante élevée pouvant atteindre 500° C et même, dans certains cas, dépasser cette valeur.

De plus, l'alliage de cuivre qui fait l'objet de l'invention ne doit ses propriétés à aucun élément d'addition dont le prix soit prohibitif ou dont la présence soit susceptible d'amener des difficultés d'élaboration, de fabrication ou d'utilisation.

Un tel ensemble de propriétés est obtenu en incorporant au cuivre une addition de 0,1 à 0,5% en poids de cobalt et de 0,04 à 0,25% en poids de phosphore.

Les compositions préférées contiennent de 0,05 à 0,12% de phosphore et de 0,15 à 0,35% de cobalt.

De plus, à l'intérieur de ces fourchettes, les alliages donnent de meilleurs résultats si les compositions en Co et P sont telles que le rapport en poids

Co P

est compris entre 2,5 et 5. Il a été noté qu'à l'intérieur de cette fourchette, les alliages ayant un rapport

Co P

compris entre 2,5 et 3,5 environ avaient une température de restauration encore plus élevée que les autres.

Dans les alliages selon l'invention, on peut remplacer une partie du cobalt par du nickel et/ou du fer. On a en effet remarqué que, de façon générale, la présence de Ni et/ou de Fe n'améliore jamais très sensiblement les propriétés des alliages ni ne présente d'inconvénients importants dans la mesure où le pourcentage en poids Ni + Fe n'est pas supérieur à 0,15%. En outre, la teneur en Ni ne doit pas dépasser 0,05% et la teneur en Fe 0,1%.

Ainsi, les alliages selon l'invention pourront contenir, outre le cuivre,

— de 0,1 à 0,4% en poids de cobalt,

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— de 0,04 à 0,25% en poids de phosphore,

— jusqu'à 0,15% en poids de Ni + Fe avec une limitation de la teneur en nickel à 0,05% et de la teneur en fer à 0,1 %.

Parmi ces alliages, les meilleures caractéristiques sont obtenues lorsque la teneur en Co est comprise entre 0,12 et 0,3% et la teneur en phosphore entre 0,05 et 0,12%, et si le rapport en poids de

Co + Ni 4- Fe P

est compris entre 2,5 et 5.

De plus, il a été remarqué qu'une addition de Mg, Cd, Ag, Zn, Sn, pris séparément ou en combinaison, améliore les propriétés mécaniques et la tenue à la restauration des alliages ci-dessus définis sans nuire pour autant aux caractéristiques physiques, notamment à la conductibilité électrique.

Ces éléments peuvent être ajoutés dans les proportions suivantes en poids:

— Mg: de 0,01 à 0,35%

— Cd: de 0,01 à 0,70%

— Ag: de 0,01 à 0,35%

— Zn: de 0,01 à 0,70%

— Sn: de 0,01 à 0,25%.

Combinés entre eux, le total de l'addition obtenue avec ces différents éléments ne doit pas excéder 1 %. De préférence, on utilisera les éléments ci-dessus énumérés dans les proportions suivantes:

— Mg: 0,01 à 0,15% en poids

— Cd: 0,01 à 0,25% en poids

— Ag: 0,01 à 0,15% en poids

— Zn: 0,01 à 0,2% en poids

— Sn: 0,01 à 0,1% en poids.

De préférence, l'addition obtenue en combinant plusieurs éléments n'exécera pas 0,5% en poids.

Une variante des alliages selon l'invention contient donc, outre le cuivre,

— 0,1 à 0,5% de cobalt,

— 0,04 à 0,25% de phosphore,

et l'un des éléments choisis parmi Mg, Cd, Zn, Ag, Sn, dans des teneurs allant pour Mg de 0,01 à 0,35%, Cd de 0,01 à 0,7%, Agde 0,01 à 0,35%, Zn de 0,01 à 0,7%, Sn de 0,01 à 0,25%, ou bien plusieurs éléments de la liste comprenant Mg, Cd, Zn, Ag, Sn,

pourvu que les limitations ci-dessus fixées soient respectées et que leur total n'excède pas 1 %.

Parmi ces alliages, ceux qui sont préférés et qui donnent les meilleures caractéristiques contiennent, outre le cuivre,

— 0,15 à 0,35% de Co,

— 0,05 à 0,12% de P,

et l'un des éléments choisis parmi Mg, Cd, Ag, Zn, Sn dans des teneurs allant pour Mg de 0,01 à 0,15%, Cd de 0,01 à 0,25%, Ag de 0,01 à0,15%, Zn de0,01 àO,2%,Snde0,01 à0,l%,oubien plusieurs éléments de la liste Mg, Cd, Ag, Zn, Sn, pourvu que les limites ci-dessus fixées soient respectées et que leur total n'excède pas 0,5%.

Naturellement, dans ces variantes des alliages selon l'invention, on gardera de préférence des teneurs en Co et P telles que le rapport

Co P

en poids reste compris entre 2,5 et 5.

Il reste également éventuellement possible de remplacer une partie du cobalt par du nickel et/ou du fer à condition de respecter les limitations précédemment fixées pour ces deux éléments et que le rapport

Co + Ni + Fe P

reste de préférence compris entre 2,5 et 5. A l'intérieur de cette fourchette, les alliages possédant un rapport

Co + Ni + Fe P

compris entre 2,5 et 3,5 ont une température de restauration supérieure aux autres.

Il a été relevé que, si on utilise des teneurs en Co et en P inférieures à celles prévues pour les alliages selon l'invention, les qualités des matériaux obtenues ne sont pas satisfaisantes du fait d'une déficience des qualités mécaniques et d'une température de restauration trop faible. Par contre, un dépassement des teneurs fixées en Co et/ou P dans l'invention conduit à une baisse sensible des propriétés électriques.

Il a également été noté que les propriétés des alliages ne sont plus tout à fait satisfaisantes lorsque le rapport en poids

Co P

n'est plus compris entre 2,5 et 5. Ces effets apparaissent en général un peu moins lorsque les alliages contiennent Mg, Cd, Ag, Zn et Sn et, parmi ceux-ci, surtout Cd, Mg et Ag.

D'autre part, il a été noté qu'une addition des éléments Mg, Cd, Ag, Zn, Sn, pris seuls ou en combinaison, renforce les propriétés mécaniques et relève la température de restauration sans nuire sensiblement aux autres propriétés des alliages. Cependant, un dépassement des teneurs fixées dans le cadre de l'invention conduit à un abaissement de la conductibilité électrique. Cet effet est plus particulièrement marqué avec Zn, Sn, Mg.

Il a également été noté que, si l'on utilise les éléments Mg, Cd, Ag, Zn et Sn à des teneurs inférieures à 0,01 %, les alliages ainsi fabriqués ne présentent pas d'améliorations sensibles.

Il est bien entendu que les alliages selon l'invention peuvent contenir des impuretés à l'état de traces, ou contenir en faibles proportions un élément désoxydant autre que ceux ci-dessus mentionnés.

Les alliages selon l'invention bruts de fonderie et/ou laminés à froid pourraient être directement utilisés comme conducteurs électriques et thermiques.

Toutefois, on peut améliorer de façon substancielle leurs caractéristiques mécaniques et électriques ainsi que leur température de restauration au moyen de traitements thermiques et de cycles de déformations.

L'invention vise donc également un procédé de traitement d'un alliage écroui conforme à l'invention, caractérisé en ce que l'on effectue au moins un recuit entre 500 et 700° C suivi d'un écrouissage.

Suivant une variante, l'invention vise également un procédé de traitement d'un alliage écroui conforme à l'invention, caractérisé en ce que l'on effectue une mise en solution de l'alliage ainsi obtenu entre 700 et 930° C. On refroidit brusquement l'alliage, de préférence par trempe, et on effectue un écrouissage. Pour ce dernier procédé, on effectue un traitement de revenu à environ 500° C que l'on intercale de préférence entre la mise en solution et l'écrouissage ultérieur.

Selon une autre variante de la présente invention, il est possible d'effectuer la mise en solution pendant une opération de déformation à chaud. Les alliages selon l'invention sont alors préchauffés à 800-950° C environ, déformés à chaud par laminage ou extrusion et trempés après formage à chaud alors qu'ils sont encore à une température supérieure à 600° C environ. On pratique, sur les produits ainsi obtenus, un écrouissage et un traitement de revenu vers 500° C environ que l'on intercale de préférence entre la trempe et l'opération d'écrouissage.

Il convient de souligner que c'est après un traitement de mise en solution suivi d'un traitement de revenu et d'un écrouissage que les alliages selon l'invention présentent les meilleures caractéristiques.

Les avantages et caractéristiques des alliages selon l'invention apparaîtront à la lecture des exemples suivants donnés à titre illustratif. Tous les pourcentages des constituants de l'alliage sont donnés en pourcent en poids par rapport au poids total de l'alliage.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

628 686

4

Tous les taux d'écrouissage qui sont indiqués sont calculés selon la formule:

S0 — S (-^ x 100)

S0 = section du produit avant déformation, S = section du produit après déformation.

Les grosseurs et indices de grains ont été évalués selon la norme Afnor 04-104, les essais de traction faits selon le projet de norme Afnor A 03-301 de février 1971, et les duretés mesurées selon le procédé Vickers, généralement sous charge de 5 ou 10 kg.

Exemple 1:

Dans le cadre d'une fabrication industrielle, on fond en atmosphère légèrement oxydante, dans un creuset de pisé siliceux, trois alliages notés A, B et C de composition donnée dans le tableau I.

L'alliage A est conforme à l'invention, alors que les alliages B et C ne le sont pas. Après désoxydation par un élément adéquat autre que le phosphore, on coule des lingots. Ces lingots sont ultérieurement réchauffés à 930° C et laminés à chaud en vue de ramener leur épaisseur de 120 à 9,4 mm.

A la sortie du laminoir à chaud, les alliages sont trempés alors qu'ils sont encore à une température de 700° C. Après surfaçage, l'alliage est laminé à froid en vue de ramener son épaisseur de 8,6 à

2.2 mm, et il est recuit à différentes températures pendant 1 Zi h. Les mesures de dureté Vickers et d'indice de grain obtenues après traitement sont reportées dans le tableau II.

Il apparaît d'après ce tableau que la température de restauration de l'alliage A à l'état trempé est supérieure à la température de restauration des alliages B et C.

Pour l'alliage C, il apparaît un grossissement important du grain à 800° C.

Exemple 2:

On reprend les alliages A, B et C de l'exemple 1 à l'état écroui, à épaisseur 2,2 mm. Les alliages A, B, C sont recuits pendant 1 h à 700° C, et ce traitement est suivi d'un écrouissage par laminage à froid jusqu'à 1,3 mm. Les alliages sont de nouveau recuits à 700° C pendant 1 h, refroidis au four et de nouveau écrouis par laminage à froid jusqu'à une épaisseur variable.

Les caractéristiques mécaniques et physiques sont alors mesurées et reportées dans le tableau III, en fonction du taux d'écrouissage.

L'alliage A, seul conforme à l'invention, est celui qui possède le meilleur compromis de propriétés mécaniques et électriques. En revanche, l'alliage B a des propriétés électriques faibles et l'alliage C a les caractéristiques mécaniques les plus faibles sans avoir une conductibilité électrique très élevée.

Exemple 3:

On reprend les alliages A, B et C de l'exemple 2 à l'état recuit, à

1.3 mm d'épaisseur. Ce recuit a été fait à 700° C et a été suivi d'un refroidissement au four. Lesdits alliages sont ensuite laminés jusqu'à une épaisseur de 0,45 mm, ce qui représente un écrouissage de 65%, et on les recuit à nouveau à différentes températures pendant 1 h.

On mesure sur les alliages ainsi obtenus les propriétés mécaniques qui sont reportées dans le tableau IV, en fonction de la température de recuit.

C'est l'alliage A qui conserve le meilleur compromis entre la conductibilité électrique et la tenue à la restauration. Ce résultat est particulièrement marqué après séjour pendant 1 h à 400° C.

Exemple 4:

Un alliage D de composition:

Co: 0,27% q0

P: 0,074% (rapport -—= 3,07)

Cu: solde est fondu, coulé et laminé à chaud dans les mêmes conditions que les alliages A, B et C de l'exemple 1. Après laminage à chaud, l'alliage D

est surfacé puis laminé à froid jusqu'à une épaisseur de 2,2 mm. Il est ensuite mis en solution à 850° C environ pendant un temps court et refroidi brusquement.

Après mise en solution, l'alliage D subit un traitement de revenu de l'A h à 535° C. Il est ensuite relaminé à des épaisseurs variables. On donne dans le tableau V les caractéristiques obtenues pour les différents taux d'écrouissage.

Exemple 5:

L'alliage D est repris à l'état trempé, puis revenu, puis écroui de 16,6,33,3,50 et 66,7% dans les conditions déjà définies dans l'exemple précédent. Les échantillons ainsi obtenus sont recuits pendant 1 h à 400,450, 500, 550 et 600° C, ce qui permet d'évaluer leur tenue à la restauration. Les résultats obtenus sont reportés dans le tableau VI.

On constate que l'alliage D selon l'invention conserve, même après un séjour à haute température, un excellent compromis de propriétés électriques et mécaniques.

Exemple 6:

On élabore les alliages N° 1 à 9, dont les compositions en pourcent sont données dans le tableau VII dans le cadre d'une expérimentation de laboratoire, dans un creuset en graphite sous atmosphère d'argon, sous la forme de lingots de 1 kg environ.

On lamine à froid lesdits lingots et l'on effectue un recuit de 30 min à 700° C. On déforme de nouveau lesdits alliages par laminage et l'on prélève des éprouvettes écrouies respectivement de 16,6,33,3, 50 et 66,7%.

On mesure les caractéristiques mécaniques et la conductibilité électrique des alliages ainsi obtenus. Les valeurs trouvées sont reportées dans le tableau VIII en comparaison de celles de l'alliage N° 9 conforme à l'invention, mais ne contenant aucun élément d'addition supplémentaire.

Exemple 7:

Les alliages de l'exemple 6, dont les compositions ont été données dans le tableau VII, pris à l'état écroui par laminage de 66,7% défini à l'exemple 6, sont recuits pendant 1 h à différentes températures. On mesure après recuit les caractéristiques mécaniques et la conductibilité électrique. Les valeurs trouvées sont reportées dans le tableau IX en comparaison de celles fournies par l'alliage N° 9 ne contenant que Co et P.

Lorsqu'on pratique des recuits jusqu'à une température ne dépassant pas 300° C, la différence de comportement entre les alliages comportant ou ne comportant pas d'addition de Ag, Cd, Zn, Sn, Mg n'est pas très sensible.

Des différences très nettes apparaissent lorsqu'on pratique des recuits entre 400 et 500° C. A ces températures, les alliages ayant reçu une addition supplémentaire d'un des éléments Ag, Cd, Sn, Zn, Mg conservent des propriétés mécaniques supérieures à celles obtenues avec l'alliage N° 9 contenant uniquement une addition de Co et de P.

Ces résultats révèlent que les alliages de 1 à 8 ont une meilleure tenue en température et montrent qu'ils sont d'une utilisation plus avantageuse pour la réalisation de pièces devant subir des échauffe-ments.

Exemple 8:

On élabore les alliages Nos 10 à 15, dont les compositions sont données dans le tableau X ci-après dans le cadre d'une expérimentation de laboratoire, dans un creuset de graphite sous atmosphère d'argon, sous la forme de lingots de 1 kg environ.

On lamine à froid lesdits lingots et on effectue un recuit de 30 min à 700° C. On déforme de nouveau lesdits alliages jusqu'à ce que l'on atteigne un écrouissage, toujours calculé par la formule:

de 50%.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

628 686

A ce stade, on effectue un traitement de mise en solution de 5 min à 920" C et on trempe les échantillons. On écrouit ensuite lesdits échantillons de 16,6,33,3,50,66,7 et 80% et on effectue un traitement de revenu entre 450 et 550° C. On relève les duretés Vickers sous 10 kg des échantillons ainsi obtenus. Les résultats sont portés dans le tableau XI.

Les valeurs de dureté obtenues en combinant les effets d'un traitement de durcissement aux effets d'un écrouissage font apparaître un net avantage aux alliages ayant reçu une addition supplémentaire de Cd, de Zn, de Mg ou de Ag par rapport à l'alliage N° 15 ne contenant que Co et P, notamment en ce que la dureté atteinte est supérieure.

Exemple 9:

Les alliages Nos 10 à 15 mis en solution, écrouis selon la méthode utilisée à l'exemple 8 et revenus à une température choisie de manière à atteindre une conductibilité électrique et un durcissement maximaux, sont ensuite exposés pendant 1 h à des températures variant entre 400 et 600° C. On évalue de la sorte la perte de caractéristiques mécaniques pour les alliages Nos 10 à 15 préalablement écrouis et revenus lors de sollicitations possibles par élévation prolongée de la température. Les résultats reportés sur le tableau XII sont les chiffres de duretés Vickers sous 10 kg mesurées après séjour de 1 h à la température de l'essai. On constate que la perte de caractéristiques mécaniques est limitée jusqu'à 550° C, mais qu'elle est plus rapide pour l'alliage N° 15 au-dessus de 550° C que pour les alliages Nos 10 à 14.

Exemple 10:

Dans un test de production industrielle, on élabore sous forme d'une billette de diamètre de 120 mm un alliage de composition: Co: 0,22

P: 0,070 Co

Mg: 0,047 Rapport—= 3,14

Cu: solde en prenant pour précaution d'utiliser des alliages mères Cu-Co, Cu-P et Cu-Mg.

Cette billette est tronçonnée en éléments de longueur 600 mm et extrudée à chaud à température de 850° C et à un diamètre de 8 mm (soit un rapport d'extrusion de 225). Le fil obtenu est refroidi brusquement, immédiatement après extrusion, et se trouve ainsi trempé.

On pratique sur le fil obtenu un traitement de revenu de 2 h à 550° C et on déforme à froid. Les caractéristiques mécaniques et physiques obtenues sont reportées dans le tableau XIII, en fonction du taux d'écrouissage.

Exemple 11:

Au cours d'un essai industriel, on élabore sous forme d'un lingot d'épaisseur 150 mm un alliage de composition:

Co: 0,23

P: 0,073 Co

Mg: 0,078 Rapport— = 3,15

Ce lingot est préchauffé à 930° C et laminé à chaud jusqu'à une épaisseur de 8 mm. Il est ensuite laminé à froid jusqu'à 1,6 mm d'épaisseur et traité pour être durci. Ce traitement comporte une mise en solution de très courte durée à 900° C et un revenu de 2 h à 550° C. L'alliage est ensuite relaminé jusqu'à 1,2 mm d'épaisseur.

A ce stade, les laminés obtenus présentent les caractéristiques suivantes:

R: 43-50 daN/mm2 E: 36-39 daN/mm2 A%: 3-5

HV: 141-154 daN/mm2 IACS%: 82-86

Avec le laminé ainsi obtenu, on réalise des pièces de forme par découpage à la presse. Ces pièces de forme sont assemblées par brasage au moyen d'un poste haute fréquence et avec un métal d'apport de composition:

Ag

Cu

Zn

Cd

45% 15% 16% 24%

dont l'intervalle de fusion est donné pour approximativement 605-620°C.

On contrôle par mesure de dureté que les pièces de forme gardent les propriétés de l'état traité écroui, après cycle de brasage.

Distance de la zone brasée

HV avant brasage

HV après brasage

Revers de la surface brasée

141-154

102-104

3 mm

142-154

114-118

6 mm

150-154

122-127

9 mm

142-144

140-137

Tableau I

Alliage

Composition

Rapport Co Co + Ni + Fe

Co

Ni

Fe

Zn

P

ou

p p

A

0,15

0,016

0,003

0,058

3,13

B

0,11

0,09

0,087

2,30

C

0,12

0,055

0,028

6,25

Tableau II

Température de

Dureté HV sous 10 kg

Indice de grain selon Afnor A 04-104

traitement

A

B

C

A

B

C

Ecroui

135

152

128

—

400° C

151

128

•—

—

500° C

135

100

77

—

600° C

77

75

68

8

7-8

800° C

51

55

35

7

6-7

1-2

628686

6

Tableau III

Taux d'écrouissage

Charge de rupture (daN/mm2)

Limite élastique (daN/mm2)

Allongement (%)

Dureté Vickers sous10 kg

Conductibilité IACS (%)

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

tel quel

26,3

27

24,6

9,8

10

7,8

47

40

48

59

60

54

80

62,5

73

24%

35,6

36,4

33,5

34,8

35,3

32,5

8

11

8

119

109

75

62,5

73

32%

38,7

38,8

36,1

37,4

38

35

4

6

5,5

124

122

116

76,5

65

73

47%

41,1

41,8

38,7

40,3

40,8

37,5

3

5

128

130

122

83

69

80

57% '

42,7

43,2

41

41,8

42,2

39

3

2

4

129

132

125

87,5

72

83,5

65%

44,1

44,8

42

42,8

43,2

40,5

2

4

128

135

125

84

67

80

75%

45,8

46,1

43,3

43,5

44,1

40,8

2

2,5

3,5

131

137

124

84

69

81

Tableau IV

Température de recuit

Charge de rupture (daN/mm2)

Limite élastique (daN/mm2)

Allongement (%)

Conductibilité IACS (%)

CO

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

100

45,4

47,2

43,4

45,5

41,9

1,1

0,6

1,0

78

67

73

200

44,7

46,5

42,1

41,9

45,5

40,1

1,3

0,8

1,4

78

67

74

300

42,1

43,3

40,6

38,9

39,6

38,7

4,3

3,2

3,5

79

67

75

400

37

41,2

29,1

30,3

36,8

18

6,6

7,8

21,8

88

70

79

500

29,6

29,2

28,1

14,8

15,6

13

33

31,6

30,1

88

76

82

600

28,9

27,9

27,2

13

11,7

34,5

35,4

33,8

86

74

83

700

27,6

26,8

25,1

13

11,2

10,3

33,3

35,3

36,3

86

72

79

800

26,2

23,5

9,9

10,2

10

28,7

13

13,9

78

68

Tableau V

Taux d'écrouissage (%)

R

(daN/mm2)

E

(daN/mm2)

HV

A (%)

Conductibilité IACS (%)

16,6

38

32,1

118

8

85

33,3

43,5

38,5

135

4

84

50

47,5

41,5

144

3

84

66,7

50,5

44

151

2,5

85

R: charge à la rupture en daN/mm2

E: limite élastique en daN/mm2

HV: dureté Vickers sous 10 kg en daN/mm2

A: allongement

IACS: conductibilité IACS

Tableau VI

Ecroui 16,6%

Ecroui 33,3%

Ecroui 50%

Ecroui 66,6%

rp / «

(°C)

R

E

HV

A

IACS

R

E

HV

A

IACS

R

E

HV

A

IACS

R

E

HV

A

IACS

(%)

400

38

29,8

115

15

89

40

36

129

9

87

43,3

40

138

8

87

44,1

39,2

129

8

86

450

37,5

29,1

116

16,5

89

39,2

34

129

10,5

87

42

36

135

11

87

40

31,2

124

16

86

500

36,8

28

113

18

89

38

30,2

125

13

88

38

28

125

15

86

33,4

20,8

100

28

88

550

35,7

26,1

107

19,3

89

36

22

110

17,5

89

34

20,4

97

22

89

30

16

85

35

89

600

33

21,2

98

23

88

30,8

14,8

83

25,5

88

30

14

75

31

87

29,2

13,9

77

37,5

87

R: charge à la rupture en daN/mm2

E: limite élastique en daN/mm2

HV: dureté Vickers sous 10 kg en daN/mm2

A: allongement

IACS: conductibilité IACS

628 686

Tableau VII

No

Cu

Co

P

Cd

Mg

Ag

Zn

Sn

Rapport ~~~

1

solde

0,23

0,057

0,26

4,03

2

solde

0,23

0,065

0,31

3,54

3

solde

0,24

0,050

0,47

4,8

4

solde

0,27

0,083

0,081

3,25

5

solde

0,25

0,081

0,21

3,09

6

solde

0,25

0,086

0,099

2,91

7

solde

0,25

0,074

0,34

3,38

8

solde

0,25

0,059

0,21

4,24

9

solde

0,24

0,051

4,70

Tableau Vili

Ecroui 16,6%

Ecroui 33,3%

Ecroui 50%

Ecroui 66,7%

JN° alliage

R

E

A

HV

IACS

R

E

A

HV

IACS

R

E

A

HV

IACS

R

E

A

HV

IACS

(%)

1

33,1

30,5

18

108

85

38,7

34,5

4

121

83

42,5

39,2

3

86

45,7

43

2

130

84

2

34,6

31,1

18

111

85

39,7

35,6

4

122

84

43,5

40,4

2,5

130

84

44,6

39,9

1,5

135

81

3

35,6

31,9

16

114

86

40,5

33,6

4,5

122

82

44,2

38,8

2,5

132

85

46

38,8

2

141

84

4

33,3

30,5

12

107

82

38,8

34,8

4

119

82

43,1

39

2,5

128

82

44,6

38,9

2

134

81

5

37,3

32,6

12

116

78

43

40,2

3,5

130

77

46,7

39

2,5

139

76

49,4

42,6

2

141

76

6

32,6

29,4

14

106

81

38,8

36,4

3,5

117

82

41,3

36,5

2

123

80

43,3

38,9

1,5

130

81

7

31,8

28,6

18

102

83

37,7

33,8

4

118

83

41,6

36,4

2,5

122

80

43,3

39,8

2

129

82

8

33,5

30,1

14

109

78

40

34,5

4

123

78

44

40,6

2,5

133

77

45,5

41

2

140

76

9

30,3

28,7

18

101

80

37

34

4

113

81

41,4

38

2,5

122

80

43,7

40,5

2

128

79

R: charge à la rupture en daN/mm2

E: limite élastique en daN/mm2

HV: dureté Vickers sous 10 kg en daN/mm2

A: allongement

IACS: conductibilité IACS

Tableau IX en fin de brevet

Tableau X

No

Cu

Co

P

Cd

Mg

Ag

Zn

Rapport -~~-

10

solde

0,23

0,078

0,11

2,95

11

solde

0,22

0,081

0,25

2,72

12

solde

0,22

0,067

0,068

3,28

13

solde

0,25

0,076

0,06

3,29

14

solde

0,20

0,058

0,09

3,45

15

solde

0,25

0,055

4,54

Tableau XI

Revenu à 450° C après

Revenu à 500° C après

Revenu à 550° C après

N°

écrouissage selon ci-dessous

écrouissage selon ci-dessous alliage

16,6

33,3

50

66,7

80

16,6

33,3

50

66,7

80

16,6

33,3

50

66,7

80

%

10

110

130

139

141

147

114

130

145

154

161

124

134

141

131

11

112

130

139

153

157

128

133

142

150

131

117

128

139

132

106

12

111

124

138

153

161

120

130

138

155

154

122

125

140

138

103

13

114

131

149

148

164

130

142

154

160

163

118

126

145

138

139

14

121

142

147

157

168

126

144

156

161

160

121

124

145

142

131

15

110

129

131

145

138

112

127

129

139

106

110

113

118

99

75

628686

8

Tableau XII

1 h à 400°C

1 hà450°C

1 h à 500°C

1 hà 550°C

1 h à 600°C

alliage

16,6

33,3

50

66,7

16,6

33,3

50

66,7

16,6

33,3

50

66,7

16,6

33,3

50

66,7

16,6

33,3

50

66,7

%

10

128

132

135

151

124

129

141

153

121

132

134

141

111

121

120

91

11

129

137

140

145

125

134

141

147

129

132

145

125

128

125

113

108

111

105

88

12

128

137

136

147

125

134

142

146

124

128

144

134

117

127

139

129

108

111

121

91

13

127

141

148

159

129

139

155

158

128

137

157

155

125

127

139

133

106

115

120

119

14

127

139

148

161

133

141

155

160

134

138

151

150

122

128

135

126

112

114

121

100

15

112

124

134

141

111

128

135

139

113

127

134

136

110

126

130

111

108

112

100

77

Tableau XIII

Taux d'écrouissage S0-S

— x 100

So

(%)

R

E

A (%)

HV

IACS (%)

40

49,8

18,8

7

138

82

52

50,2

21,9

4

145,5

83

70

53,6

31,1

2,5

154

81

82

55,6

45,9

2

159

80

R: charge à la rupture en daN/mmz

E: limite élastique en daN/mm2

HV: dureté Vickers sous 10 kg en daN/mm2

A: allongement

IACS: conductibilité IACS

Tableau IX

N°

Recuit 1 h à 200° C

Recuit 1 h à 300° C

Recuit 1 h à400°C

Recuit 1 h à 500° C

Recuit 1 h à 600° C

alliage

R

E

A

HV

IACS

R

E

A

HV

IACS

R

E

A

HV

IACS

R

E

A

HV

IACS

R

E

A

HV

IACS

(%)

1

46

41,1

3,5

130

85

43,6

39,7

5

132

91

37,4

27,2

10

115

91

32,2

17,6

30,5

86

91

30,8

15,2

31

83

94

2

44,2

38,8

3,5

132

87

42,4

37,5

6

131

87

36,6

26,3

16,5

116

85

32,7

21,1

28

102

90

30,6

16,6

30

81

91

3

46

41,2

3

132

87

43,4

38,6

6

134

86

35,8

26,1

12

103

85

35

20

26

97

91

32

14,6

28

83

93

4

42

35,8

3

135

85

39

32

4

134

85

35

25,3

18,5

106

91

30,7

14,5

30

85

86

29,6

11,7

32,5

80

91

5

46,1

37,9

2

149

78

43,2

35,4

10

142

79

37,2

24,3

20

113

80

32

14,3

34

86

81

31,9

14,2

32

85

80

6

40,9

34,1

2,5

131

85

39,2

33,8

7

127

86

30,7

15,5

25

80

91

28,4

12,2

31

72

91

28

11,1

31

71

89

7

41,6

35,9

2,5

127

83

38,9

30,6

6

124

85

29,5

13,1

31,2

90

89

28,8

12,1

35

80

89

27,9

11,2

36

75

85

8

43,1

37,2

2

139

77

41

34,8

7

132

78

34,2

23,4

20,5

94

81

30,5

11,5

31

84

81

29,3

12,1

40

77

80

9

42,6

40,2

2

124

80

42,3

37,4

3

124

80

26,7

10,4

36,5

70

83

26,5

9,8

38,5

64

82

26,3

9,5

37

62

80

R: charge àia rupture en daN/mm2

E: limite élastique en daN/mm2

HV : dureté Vickers sous 10 kg en daN/mm2

A: allongement

IACS: conductibilité IACS

Claims

628 686

1. Alliage de cuivre, caractérisé en ce qu'il comporte:

0,10 à 0,50% en poids de cobalt,

0,04 à 0,25% en poids de phosphore,

le reste étant du cuivre.

2. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: 0,15 à 0,35% en poids de cobalt,

0,05 à 0,12% en poids de phosphore.

2

REVENDICATIONS

3. Alliage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport en poids du cobalt au phosphore est compris entre 2,5 et 5.

4. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre jusqu'à 0,15% en poids de nickel et/ou de fer, la teneur en Ni n'étant pas supérieure à 0,05%, la teneur en fer n'étant pas supérieure à 0,1 % et la teneur en cobalt n'étant pas supérieure à 0,4%.

5. Alliage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte: 0,12 à 0,30% en poids de cobalt,

0,05 à 0,12% en poids de phosphore.

6. Alliage selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on choisit les pourcentages en poids de Ni, Co, Fe et P de façon que le rapport du poids Ni + Co + Fe sur le poids de phosphore soit compris entre 2,5 et 5.

7. Alliage conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un élément choisi parmi 0,01 à 0,35% de Mg, 0,01 à 0,7% de Cd, 0,01 à 0,35% de Ag, 0,01 à 0,7% de Zn et 0,01 à 0,25% de Sn, la teneur totale desdits éléments ne dépassant pas 1%.

8. Alliage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément choisi parmi 0,01 à 0,15 de Mg, 0,01 à 0,25% de Cd, 0,01 à 0,15% de Ag, 0,01 à 0,2% de Zn et 0,01 à 0,1 % de Sn, la teneur totale desdits éléments étant comprise entre 0,02 et 0,5%.

9. Alliage selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'élément choisi est Mg et Cd ou leur mélange.

10. Procédé de traitement d'un alliage écroui conforme à l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on effectue au moins un recuit à une température comprise entre 500 et 700° C, suivi d'un écrouissage.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on réalise une mise en solution de l'alliage ainsi obtenu entre 700 et 930" C, on refroidit brusquement l'alliage et on effectue un écrouissage.

12. Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que l'on profite d'une opération de déformation à chaud pour effectuer la mise en solution à chaud, et en ce que l'on refroidit brutalement l'ébauche obtenue alors qu'elle se trouve être à une température encore supérieure à 600° C.

13. Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que l'on effectue en outre un traitement de revenu à environ 500° C.

14. Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que l'on effectue la mise en solution entre 700 et 930° C et effectue un refroidissement brusque par trempe.

15. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'après ledit traitement de recuit et d'écrouissage, on effectue en outre une mise en solution conforme à l'une des revendications 11 à 13.

16. Procédé selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que l'on réalise au préalable sur le lingot brut de fonderie au moins une déformation à chaud et au moins une déformation à froid en vue d'obtenir ledit alliage écroui à traiter.

17. Procédé selon l'une des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que ledit alliage écroui à traiter provient d'un lingot fondu en atmosphère non oxydante ou d'un lingot fondu en atmosphère oxydante, et désoxydé par un élément autre que le phosphore et le cobalt.