FR2838454A1 - Alliages cuivreux durcissables sans beryllium a hautes caracteristiques mecaniques pour le decolletage - Google Patents

Alliages cuivreux durcissables sans beryllium a hautes caracteristiques mecaniques pour le decolletage Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un nouvel alliage à base de cuivre, nickel, étain.Cet alliage est caractérisé en ce qu'il comprend en poids, une proportion en cuivre qui est le solde à 100 %, une proportion en nickel comprise entre 1 et 10 %, une proportion en étain comprise entre 1 et 10 % et une proportion en tellure inférieure ou égale à environ 2 %.Cet alliage trouve une utilisation pour la fabrication d'une partie ou de la totalité de pièce, notamment de pièce mécanique pour l'industrie aéronautique, spatiale, électromécanique, électronique, horlogerie, mécanique de précision, connectique, téléphonie.

Description

marquée d'un groupement de détection.
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La présente invention concerne essentiellement un alliage à base de
cuivre, de nickel et d'étain, de préférence sensiblement sans bérylllum.
Plus précisément, la présente invention concerne essentiellement un nouvel alliage de cuivre, de nickel et d'étain contenant une proportion en cuivre qui est le solde de la proportion à 100 %, une proportion en nickel comprise entre et 20 %, une proportion en étain comprise entre
et 10 %, et une proportion en tellure inférieure à 2 %.
Cet alliage est particulièrement avantageux pour la fragmentation de copeaux sans diminuer les propriétés mécaniques et physiques de base
des pièces obtenues après usinage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, cet alliage est avantageusement obtenu par les moyens classiques de transformation,
lors de son procédé de fabrication.
La présente invention concerne encore l'utilisation de cet alliage dans l'industrie, telle que notamment l'industrie aéronautique, spatiale, électromécanique, électronique, horlogerie, mécanique de précision,
connectique, téléphonie.
La présente invention concerne encore l'utilisation de cet alliage comme alliage de substitution aux alliages notamment de cuivre comportant du bérylllum et du plomb, évitant ainsi la présence de
béryllium très toxique.
La présente invention concerne encore l'utilisation de cet alliage
2s pour ses propriétés de conductivité électrique.
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ETAT DE LA TECHNIQUE
Les alliages cuivre-nickel-étain ont fait l'objet dès le début des années 1970 de plusieurs brevets, notamment déposés par la WESTERN
ELECTRIC COMPANY, en particulier pour leur dureté élevée et homogène.
(WESTERN ELECTRIC COMPANY Certificat d'addition FR 2 351 185;
brevet dinvention FR 2 202 165).
Le brevet FR 2 202 165 vise notamment à éviter 1'utilisation des cuivres au bérylllum, connu pour sa toxicité et par son coût de traitement spécial pour diminuer cette toxicité. Ce brevet décrit également q'une certaine quantité déterminé de travail à froid avant le vieillissement accro^'t
notablement la vitesse de réaction de transformation spinodale.
Le certificat d'addition FR 2 351 185, rattaché au précédent brevet, précise que l'on peut travailler de la même façon en ajoutant des éléments tels que Fe, Zn, Mn, Zr, Nb, Cr. Al et Mg; et que cette addition de tels " quatrième >> éléments est intéressante pour la réduction du coût, I'amélioration du travail à chaud, I'augmentation de la résistance mécanique ou de la ductilité, et la réduction de l'importance du travail à froid nécessaire à l'obtention de la structure spinodale. Ces alliages sont notamment connus pour leur application dans le domaine de l'industrie électrique, pour la fabrication notamment de fils, ressorts, connecteurs et
éléments de relais.
Le brevet FR 2 661 922 de TREFIMETAUX concerne un procédé de fabrication d'u n prod uit fin i ou sem i-fi ni constitué d'un a l l iage à base de cuivre, de nickel et d'étain, ayant subi une décomposition spinodale, dont
le but est d'éviter la ségrégation de 1'étain, lors de la fabrication.
Le procédé comporte une seule étape de solidification rapide du métal liquide ainsi que l'obtention d'ébauche (demi-produit) apte à être transformé à chaud et à froid. Cette invention a également pour but d'améliorer l'usinabilité de l'alliage. La ségrégation de l'étain est
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notamment évitée par l'utilisation d'un procédé de puivérisation-dépôt. Le produit final obtenu est soumis à un traitement thermique de revenu, qui
assure le durcissement par décomposition spinodale.
Depuis une quinzaine d'années, CLAL MSX fabrique et commercialise un alliage cuivre-nickel-étain à durcissement structural par décomposition spinodale sous le nom de Nicaflor 1000@, de composition CU8,5%,Ni9%,Sn6%. Cette particularité métallurgique, qu'est la décomposition spinodale, lui confère: - d'excellentes propriétés mécaniques obtenues par écrouissage et traitement thermique de revenu, - une excellente aptitude à la déformation à froid,
- une bonne conductivité électrique.
Cet alliage particulier est notamment utilisé dans des industries spécifiques, telles la lunetterie, 1'horlogerie, la connectique, etc. Les pièces usinées à partir de cet alliage sont essentiellement obtenues par découpage, estampage, pliage ou corroyage. De telles pièces obtenues par décolletage ne sont en revanche pas utilisables pour de telles industries. o Il existe aujourd'hui des alliages à base de cuivre au bérylllum, qui sont des alliages adaptés à la fragmentation de copeaux, particulièrement
adaptés à l'industrie du décolletage.
Les alliages particuliers à base de cuivre, nickel et étain utilisés pour leurs hautes propriétés mécaniques et physiques sont difficilement utilisables dans 1'industrie du décolletage, la fragmentation de leurs copeaux étant moins bonne que celle des alliages de cuivre au bérylllum
additionnés de plomb.
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La présente invention vise à fournir un alliage cuivre-nickel-étain dont les propriétés mécaniques et physiques sont comparables à celles des alliages de la même famille, mais dont l'usinage peut étre fait par décolletage. s La présente invention vise également à fournir un alliage cuivre nickel-étain dont les propriétés mécaniques et physiques permettent son utilisation dans le domaine de l'industrie électrique, notamment de la connectique. BUTS DE LlNVENTION Ainsi, la présente invention a pour but de fournir un nouvel alliage à
base de cuivre-nickel-étain, pouvant être usiné par décolletage.
La présente invention a encore pour but principal de fournir un
alliage dont le copeau se fragmente bien.
La présente invention a encore pour but de fournir un alliage compatible avec les procédés de fabrication en coulée continue et semi continue. La présente invention a encore pour but de fournir un alliage également compatible avec les moyens de transformation classique, tels
que notamment l'étirage, le tréfilage et le laminage.
La présente invention a pour but de fournir un alliage ayant une conductivité électrique satisfaisant aux normes imposées par l'industrie de l'électrique, notamment la conne*ique, en particulier la connectique coaxiale. La présente invention a encore pour but de fournir un alliage
sensiblement sans béryllium, puisque le béryllium est toxique.
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DESCRIPTION DETAILLEE DE LINVENTION
Selon u n premier aspect, l'invention concerne u n al liage cu ivre, nickel, étain, caractérisé en ce qu'il comprend, en poids, une proportion en cuivre qui est le solde à 100 %, une proportion en nickel comprise entre environ et 10 %, une proportion en étain comprise entre environ 1 et %, et une proportion en tellure inférieure ou égale à environ 2 %, et
contenant des nodules de tellure.
Principe de l'amélioration d'usinabilité: Lorsque l'on ajoute du tellure dans un bain liquide de cuivre ou d'alliage de cuivre, il y a formation d'un composé de Cu2Te au moment de
la solidification.
Le point de fusion congruente du composé Cu2Te, appelé tellurure
de cuivre, est d'environ 10 C.
Il s'ensuit qu3 l'état solide on obtient des nodules de tellurure de cuivre insolubles dans la matrice cuivre. Ces nodules sont à l'origine de la
fragmentation des copeaux lors de l'usinage.
Avantageusement, cet alliage est caractérisé en ce que la proportion en cuivre est le solde à 100 %, la proportion de nickel est comprise entre environ 5 et 9 %, celle en étain est comprise entre environ
4 et 6 % et celle en tellure est inférieure à environ %.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la teneur en tellure doit étre au moins de 0,2 % pour favoriser la fragmentation des
copeaux obtenus lors du décolletage et étre inférieure à 0,5 % en poids.
Une teneur préférée en tellure étant comprise entre environ 0,2 et 0,3 %
en poids.
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Avantageusement, cet alliage est caractérisé en ce qu'il comprend, en poids: - cuivre solde à 100 % - nickel 1 à 10 % - étain à 10 % - tellure inférieur ou égal à environ 2 % - plomb inférieur à environ 3 % - sélénium inférieur à environ 2 % - bismuth inférieur à environ % - arsenic inférieur à environ 0,5 %
- sulfure de manganèse inférieur à environ 2 %.
Avantageusement, cet alliage est caractérisé en ce que la concentration en nickel est d'environ 7,5 %, la proportion en étain est d'environ 5 %, et la proportion en tellure est comprise entre environ 0,2 et s 0,3 %; en permettant ainsi d'améliorer les propriétés mécaniques, par exemple charge à la rupture, limite d'élasticité, et la conductivité électrique. Avantageusement, cet alliage est caractérisé en ce que la proportion en cuivre est ie solde d'environ 85 %, la proportion en nickel est d'environ 9 %, celle en étain est d'environ 6 %, et celle en tellure est
inférieure à environ 1%.
Avantageusement, cet alliage est caractérisé en ce qu'il est additionné d'une proportion de plomb inférieure à environ 3 %, et/ou de sélénium inférieure à environ 2 %, et/ou de bismuth inférieure à environ %, et/ou d'arsenic inférieure à environ 0,5 %, et/ou de sulfure de
manganèse inférieure à environ 2 %.
Avantageusement, cet alliage est caractérisé en ce que les nodules de tellure, notamment sous forme de Cu2Te, sont insolubles dans la
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matrice cuivre-nickel-étain, favorisant ainsi l'usinabilité de cet alliage,
notamment par une amélioration de la propriété de décolletage.
Avantageusement, cet alliage est caractérisé en ce qu'ii est
sensiblement sans bérylllum.
Avantageusement, cet alliage est caractérisé en ce que sa composition chimique est compatible avec la coulée continue et semi continue. Avantageusement, cet alliage est caractérisé en ce que ses caractéristiques mécaniques sont indiquées dans les deux tableaux ci après: - après mise en solution et écrouissage ETAT Rm en Mpa RpO.2 en Mpa A % Hv Mise en solution et % d'écrouissage 460 - 500 370 - 480 > 7 140 160 Mise en solution et > 150 % d'écrouissage 730 - 860 630 - 780 < 3 > 270
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- après mise en solution, écrouissage et traitement de revenu à 365 C pendant 3 heures ETAT Rm en Mpa RpO.2 en Mpa A % Hv Mise en solution, % d'écrouissage 780 - 840 550 - 750 > 10 230 - 280 et revenu Mise en solution et > 150 % d'écrouissage 950 -1100 910 -1000 < 11 300 - 330 et revenu Avantageusement, cet alliage est caractérisé en ce que son
pourcentage d'IACS est d'environ 13 % à l'état revenu.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un alliage décrit tel que précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend la fabrication de l'alliage par un procédé de coulée continue comprenant une première étape de fonte de la composition d'alliage jusqu'à l'obtention de la proportion respective des éléments la composant, et une deuxième étape de soutirage continue de l'alliage fondu. Avantageusement, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce que l'alliage fondu est dans un premier temps introduit dans un four de maintien à une température inférieure ou égale à 1300 C, ledit four comprenant sensiblement à sa partie inférieure une ouverture communiquant au moins provisoirement avec un système d'extraction comprenant un dispositif de mise en forme de l'alliage comprenant une filière proprement dite refroidie par un circuit de refroidissement et un
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d ispositif d'extraction par traction de l'all iage sol id ifié; dans u n deuxième temps, I'alliage est extrait du four de maintien, de manière continue dans
la filière o il est refroidi et prend la forme d'une ébauche solide.
Avantageusement, I'invention concerne un procédé caractérisé en ce que la vitesse d'extraction ou de ti rage du dispositif d 'extraction est asservie à la température de l'ébauche solide au voisinage de la sortie de la filière, de préférence la température d'asservissement de l'ébauche solide sortant de la filière est fixée à une température de consigne de refroidissement, par exemple environ 700 C, de sorte que lorsque la température de l'ébauche solide est supérieure à la température de consigne ou une plage de température de consigne, la vitesse de tirage est diminuée, et lorsque la température de l'ébauche solide est inférieure à la température de consigne, ou à la plage de température de consigne, la vitesse de tirage est augmentée, en permettant ainsi de réaliser un profil de cycle de refroidissement permettant d'éviter sensiblement la
ségrégation de l'étain au sein de l'alliage.
Avantageusement, I'invention concerne un procédé caractérisé en ce que le procédé de coulée continue comprend une extraction réalisée selon un cycle << MARCHE - ARRET " permettant d'éviter sensiblement la o ségrégation de l'étain au sein de l'alliage, ledit alliage se solidifiant dans la
filière, la température de sortie dudit alliage étant d'environ 700 C.
Selon une caractéristique avantageuse, ce procédé de coulée continue comprend l'étape de formation d'une ébauche de fonderie, avantageusement ayant un faible diamètre ou une faible épaisseur; par exemple, un diamètre généralement inférieur à environ 60 mm, encore mieux de l'ordre de 25 mm; par exemple, une épaisseur généralement
inférieure à 25 mm, et de préférence de l'ordre de 15 à 20 mm.
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Selon un mode de réalisation actuellement préféré, la température de refroidissement et la vitesse d'extraction seront généralement comprises dans les fourchettes suivantes: A/ dans le cas o la filière présente une forme adaptée pour former une ébauche de fonderie de forme relativement circulaire présentant un diamètre non supérieur à 25 mm: - I'extraction, obtenue selon un cycle " MARCHE - ARRET >>, est de vitesse moyenne de 120 millimètres/minute avec: - un temps de MARCHE de l.7 secondes - un temps d'ARRET de: 0.3 secondes - Nombre de cycles: 30/ min - Température (T) de sortie: environ 700 C B/ dans le cas o la filière présente une forme adaptée pour former une ébauche de fonderie de forme relativement circulaire présentant un diamètre non supérieur à 60 mm: - I'extraction, obtenue selon un cycle " MARCHE - ARRET >>, est de vitesse moyenne de 14 millimètres/minute avec: - un temps de MARCHE de 5 secondes - un temps d'ARRET de: 1 secondes - Nombre de cycles: 10/ min - Température (T) de sortie: environ 700 C C/ dans le cas o la filière présente une forme adaptée pour former une ébauche de fonderie sous forme de bandes ayant une épaisseur non supérieure à 30 mm: - I'extraction, obtenue selon un cycle " MARCHE - ARRET ", est de vitesse moyenne de 60 millimètres/minute avec: un temps de MARCHE de 1.5 secondes - un temps d'ARRET de: 0.5 secondes Nombre de cycles: 30/ min
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- Température (T) de sortie: environ 700 C Avantageusement, ce procédé est caractérisé par l'obtention de barres, notamment de fils ou profilés, et/ou des bandes, notamment des
bandes en rouleaux, des planches, des lingots ou des toles.
s Selon un troisième aspect, I'invention concerne l'utilisation de l'alliage précité, ou tel qu'obtenu par le procédé de fabrication précité, pour la fabrication d'une partie ou de la totalité de pièce, notamment de pièce mécanique, pour l'industrie aéronautique, spatiale, électromécanique, électronique, horlogerie, mécanique de précision,
connectique, téléphonie.
Avantageusement, cette utilisation est caractérisée par l'usinage de cet alliage, comprenant notamment des étapes de découpe, estampage,
pliage, persage, corroyage et/ou décolletage.
Avantageusement, cette utilisation de l'alliage précité, ou tel qu'obtenu par le procédé de fabrication précité, est caractérisée par son
utilisation dans l'industrie du décolletage.
- Avantageusement, cette utilisation de l'alliage précité, ou tel qu'obtenu par le procédé de fabrication précité, pour la fabrication de pièce mécan iq ue, notam ment du type con necteu r, en pa rticu l ier connecteur coaxial, ou toute autre pièce de révolution obtenue par décolletage, ou autre procédé d'enlèvement de copeaux, notamment tel
que le fraisage, le tournage et/ou autre centre d'usinage.
Avantageusement, cette utilisation de l'alliage précité, ou tel qu'obtenu par le procédé précité, pour la fabrication de ressorts plats ou hélicodaux, de connecteurs électriques ou électroniques, de contacteurs électriques. Avantageusement, cette utilisation est caractérisée en ce que l'on évite d'obtenir lors de l'usinage eVou lors du fonctionnement de pièce
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contenant cet alliage, la présence de composés toxiques, notamment tels
que le bérylllum.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de 11nvention
appara'^tront clairement à la lumière de la description explicative qui va
S suivre faite en référence à plusieurs exemples de réalisation d'alliages selon la présente invention, préparés selon le procédé de la présente invention, donnés simplement à titre d'illustration, et qui ne sauraient
donc en aucune fason limiter la portée de 1'invention.
Les deux figures permettent de faciliter la compréhension de
I'invention, notamment du procédé.
- Dans les figures: - La figure représente une vue schématique du four de maintien
ainsi que du bloc refroidisseur et du bloc d'extraction.
- La figure 2 représente une vue schématique du bloc refroidisseur
iS en coulée continue.
Dans la figure l: on identifie sur ce schéma une carcasse métallique du four de maintien (), contenant du métal en fusion (2), qui s'écoule au travers du bloc refroidisseur (4) afin de former une barre ou un fil solidifié (3), extrait en continu par 1'intermédiaire d'un dispositif d'extraction (5) pa r traction ou ti rage de 1'a l liage sol idifié, qui com prend par exemple une série de rouleau (6) extracteur don la vitesse de rotation est réglable et définie ainsi une vitesse d'extraction ou de traction réglable de l'ébauche, cette vitesse peut étre asservie à la température de l'ébauche solide au voisinage de la sortie de la filière du bloc refroidisseur 2s (4) défi ni ci-a près, com me cela est bien com préhe nsi ble pour 1'hom me de
l'art au vu de la description précédente ainsi que de la description
suivante. Dans la figure 2: le métal en fusion (2), contenu dans le four de maintien par l'intermédiaire de parois en acier, s'écoule au travers de
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l'orifice (11) dans le bloc refroidisseur (20). Ce bloc refroidisseur est principalement constitué d'une filière creuse en graphite (22), définissant l'orifice (11) et permettant disoler le métal en fusion, qui se solidifie, grâce à un refroidisseur (21) entouré d'un insert en cuivre (23), dans s lequel circule un liquide de refroidissement (40), en s'écoulant d'une entrée (41) vers une sortie (42), qui sont ici représentées l'une horizontale (41) et l'autre verticale (42), mais qui peuvent être positionnées différemment, tout en conservant un refroidissement effficace. Ce refroidisseur coopère avec itinsert en cuivre (23). La filière (22) et le
refroidisseur (21) sont maintenus par le biais d'une chemise (24) en acier.
Dans l'orifice (11) de la filière (23), le métal en fusion (2) se solidifie par l'intermédiaire d'une zone de solidification (31), pour former une ébauche de métal solidifié (30), dont la forme est donnée par la forme de l'orifice
(11) défini par la filière (22).
Dans les exemples, toute caractéristique, qui appara^'t étre nouvelle par rapport à l'état de la technique quelconque, fait partie intégrante de la présente invention, et la protection est recherchée dans sa fonction et sa généralité.
D'autre part, dans la description et les revendications, tous les
pourcentages sont donnés en poids sauf indications contraires, la température est en degré Celsius et la pression est la pression
atmosphérique, sauf indications contraires.
EXEMPLE 1 SELON LA PRESENTE INVENTION
Préparation d'un premier alliage selon la présente invention sans bérylllum Cet alliage comprend la composition suivante: - nickel: environ 7,5 % - étain: environ 5 % - tellure: environ 0,25 % l] 2338454
- cuivre: le solde.
Cet alliage est préparé selon le procédé de coulée continue de la manière suivante: la charge de métal est fondue dans un four de fusion, jusqu'à obtenir après additions et corrections la composition décrite ci
S dessus.
Lorsque la charge est parfaitement aJustée, elle est ensuite transférée dans un four de maintien. Ce four ainsi que le système de
filière et de refroidissement constitue la coulée continue proprement dite.
Le bloc refroidisseur est fixé sur la partie inférieure du four de maintien; de cette fason le métal liquide alimente la filière par pression méta/lostatique, Le refroidisseur constitue le point essentiel du procédé permet d'obtenir un produit coulé comportant un minimum de ségrégations de l'étain. L'absence de ségrégations est essentielle pour la transformation S ultérieure du produit coulé: laminage, tréfilage, frappe à froid,
emboutissage, pliage.
Le bloc refroidisseur est constitué d'une filière en graphite par exemple de forme cylindrique (tube), assujettie à un insert cuivre parallélépipédique contenant un circuit interne de refroidissement d'eau
par chicanes.
Le tube graphite est inséré dans le bloc cuivre par " frettage " ou
liaison serrée, avec une valeur de frettage de l'ordre de 0.05 mm.
La température du métal en fusion dans le four de maintien (la charge d'alliage) est pour cet alliage de 1300 C maximum. Lors de la coulée en continu, une extraction permet de solidifier le métal dans la
filière, selon le cycle d'extraction " MARCHE - ARRET >>.
La température de sortie du produit solidifié (en sortie de filière) est surveillée en continu par une lunette pyrométrique infrarouge. La
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température de consigne réglée sur cette lunette pilote le cycle
d'extraction. La valeur de consigne est de l'ordre de 700 C.
Selon ce procédé de coulée continue, grâce à l'emploi dans cet exemple d'une filière cylindrique ayant un diamètre d'orifice interne d'environ 60 mm, on extrait des ébauches de fonderie de forme sensiblement cylindrique ayant un diamètre d'environ 60 mm. Ces ébauches subissent ensuite les étapes de transformation et de traitement thermique, qui permettent d'accéder à une décomposition spinodale principalement de la manière suivante: La décomposition spinodale est un phénomène par lequel l'alliage, constitué d'une seule solution solide à haute température, se décompose au refroidissement en 2 phases de même structure (cubique à faces centrées) mais de paramètres suffisamment différents pour créer des
contraintes de cohérence qui provoquent le durcissement.
En pratique le traitement thermique s'effectue dans des conditions qui s'apparentent à celles du durcissement structural: mise en solution à haute température-trempe, suivie d'un traitement de revenu à basse température qui provoque la formation des 2 phases responsables du durcissement. Il est également possible d'intercaler un écrouissage entre
ces deux traitements thermiques.
L'alliage peut être livré à l'état trempé (TB) ou trempé-écroui (TD), le traitement de revenu étant réalisé avant ou après fabrication des pièces
par l'utilisateur (TB TF, TD TH).
Les ébauches de fonderie ainsi fondues sont soumises aux
2s exemples 4 et 5.
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EXEMPLE 2
Préparation d'un deuxième alliage selon la présente invention sans béryllium On procède comme décrit à l'exemple 1, si ce n'est que l'on utilise s une filière, qui présente un orifice interne de forme sensiblement cylindrique et de diamètre 23 mm pour obtenir des ébauches de fonderie ayant une forme sensiblement cylindrique et un diamètre d'environ 23 mm, qui sont soumises aux mêmes cycles de transformation que dans
l'exemple 1.
Ce deuxième alliage est également soumis aux essais des exemples 4et5.
EXEMPLE 3
Préparation d'un troisième alliage selon la présente invention sans bérylllum On procède comme décrit à l'exemple 1, si ce n'est que l'on utilise une filière, qui présente un orifice interne de forme sensiblement parallélégipédique pour obtenir des ébauches d'une filière ayant une forme sensiblement parallélépipédique dont la grande dimension destinée à fournir la largeur de la bande d'ébauche de fonderie obtenue est de l'ordre de 360 mm et la petite dimension destinée à fournir l'épaisseur de l'ébauche de fonderie est d'environ 14 mm, de manière à fournir des ébauches de fonderie sous forme de bandes, que l'on peut enrouler en
rouleaux ayant cette largeur et cette épaisseur.
Ces ébauches de fonderie en forme de bandes enroulées subissent un cycle de transformation classique, par exemple comprenant tréfilage, laminage, etc.
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L'ébauche de fonderie finalement obtenue après ce cycle de transformation est soumise aux essais d'usinage, décolletage et de
conductivité électrique, tels que décrits aux exemples 4 et 5 ci-après.
S EXEMPLE 4
Essai d'usinage/décolletage Les alliages préparés aux exemples 1 à 3 sont soumis à des essais d'usinage et de décolletage et les résultats sont les suivants: Principe de l'amélioration d'usinabilité: Lorsque l'on ajoute du tellure dans un bain liquide de cuivre ou d'alliage de cuivre, il y a formation d'un composé de Cu2Te au moment de
la solidification.
Le point de fusion congruente du composé Cu2Te, appelé tellurure
de cuivre, est d'environ 1110 C.
Il s'ensuit qu'à l'état solide on obtient des nodules de tellurure de cuivre insolubles dans la matrice cuivre. Ces nodules sont à l'origine de la
fragmentation des copeaux lors de l'usinage.
Des essais d'usinage comparatifs ont été effectués en persage et
sur machine à décolleter.
20. En perCage: - type de perceuse: verticale " sensitive >> - 0 du foret: 3 mm - vitesse de rotation: 400 tours/minute - lubrification: sans Profondeur moyenne de persage atteinte sans dégager le foret
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ALLIAGE PROFONDEUR
en mm Cu Ni Sn 15 Cu Ni Sn Te < l% 27 À Sur machine à décolleter: vitesse de broche: 6000 T/min - vitesse de coupe: 74 m/min - huile de coupe classique tvpe DECOFLEX - outil carbure de tungstène La simulation de production de pièces a atteint 4,5 pièces par minute, ce qui est comparable à un alliage pour décolletage du type " cuivre - bérylllum au plomb >> pour la même configuration de pièce fabriquée.
EXEMPLE 5
Essai de conductivité électrique Les alliages, objet des exemples à 3, sont soumis à des essais de conductivité électrique afin de vérifier leur adaptation à la formation de
contacteur électrique.
Les essais électriques consistent à calculer la valeur de résistivité électrique, grandeur qui détermine le comportement de l'alliage dans son
application de connecteur pour lequel il sera principalement utilisé.
On détermine également la valeur de résistivité électrique en % I.A.C.S.
19 2838454
de lHiage (International Annealed Copper Sundaes Achene de comparabon bas4e sur conduit decique du cuivre par qui Wit
I.A.C.S. Llliage Cu Ni',5 SnS TeO,s qui a, last Menu, une nductivi
de 13 IS, em donc rar6 par une rAsli de 13,26 pohm.cm.
2838454

Claims (26)

  1. REVENDICATIONS
    l. Alliage cuivre, nickel, étain, caractérisé en ce qu'il comprend, en poids, une proportion en cuivre qui est le solde à 100 %, une proportion en nickel comprise entre environ et 10 %, une proportion en étain comprise entre environ et 10 %, et une proportion en tellure inférieure
    ou égale à environ 2 /0, et contenant des nodules de tellure.
  2. 2. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion en cuivre est le solde à 100 %, la proportion de nickel est comprise entre environ 5 et 9 %, celle en étain est comprise entre environ 4 et 6 % et
    celle en tellure est inférieure à environ 1 %.
  3. 3. Alliage selon la revendication ou 2, caractérisé en ce que la proportion en tellure est comprise entre environ 0,2 et 0,5 % en poids de manière à favoriser la fragmentation des copeaux et de préférence
    comprise entre 0,2 et 0,3 % en poids.
  4. 4. Alliage selon l'une des revendications à 3, caractérisé en ce qu'il
    comprend, en poids: - cuivre solde à 100 % - nickel à 10 % - étain à 10 % - tellure inférieur ou égal à environ 2 % - plomb inférieur à environ 3 % - sélénium inférieur à environ 2 % - bismuth inférieur à environ % arsenic inférieur à environ 0,5 %
    - sulfure de manganèse inférieur à environ 2 %.
  5. 5. Alliage selon l'une quelconque des revendications à 4, caractérisé
    en ce que la concentration en nickel est d'environ 7,5 %, la proportion en étain est d'environ 5 %, et la proportion en tellure est comprise entre
    21 2838454
    environ 0,2 et 0,3 %; en permettant ainsi d'améliorer les propriétés mécaniques, par exemple charge à la rupture, limite d'élasticité, et la
    conductivité éle*rique.
  6. 6. Alliage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé
    S en ce que la proportion en cuivre est le solde d'environ 85 %, la proportion en nickel est d'environ 9 %, celle en étain est d'environ 6 %, et
    celle en tellure est inférieure environ à %.
  7. 7. Alliage selon l'une quelconque des revendications à 4, caractérisé
    en ce qu'il est additionné d'une proportion de plomb inférieure à environ 3 %, et/ou de sélénium inférieure à environ 2 %, et/ou de bismuth inférieure à environ 1%, et/ou d'arsenic inférieure à environ 0,5 %, et/ou
    de sulfure de manganèse inférieure à environ 2 %.
  8. 8. Alliage selon l'une quelconque des revendications précédentes,
    caractérisé en ce que les nodules de tellure, notamment sous forme de Cu2Te, sont insolubles dans la matrice cuivre-nickel-étain, favorisant ainsi l'usinabilité de cet alliage, notamment par une amélioration de la propriété
    de décolletage.
  9. 9. Alliage selon l'une quelconque des revendications à 8, cara*érisé
    en ce qu'il est sensiblement sans bérvillum.
  10. 10. Alliage selon l'une quelconque des revendications précédentes,
    caractérisé en ce que sa composition chimique est compatible avec la
    coulée continue et semi-continue.
    22 2838454
  11. 11. Alliage selon l'une quelconque des revendications à 10,
    caractérisé en ce que ses caractéristiques mécaniques sont indiquées dans les deux tableaux ci-après: - après mise en solution et écrouissage s ETAT Rm en Mpa RpO.2 en Mpa A % Hv Mise en solution et % d'écrouissage 460 500 370 - 480 > 7 140 - 160 Mise en solution et > 150 % d'écrouissage 730 - 860 630 - 780 < 3 > 270 - après mise en solution, écrouissage et traitement de revenu à 365 C pendant 3 heures ETAT Rm en Mpa RpO.2 en Mpa A % Hv Mise en solution, % d'écrouissage 780 - 840 550 - 750 > 10 230 280 et revenu Mise en solution et > 150 % d'écrouissage 950 - 1100 910 1000 < 300 - 330 et revenu
    23 2838454
  12. 12. Alliage se!on l'une quelconque des revendications à 1,
    caractérisé en ce que son pourcentage dlACS est d'environ 13 % à l'état revenu.
  13. 13. Procédé de fabrication d'un alliage décrit selon l'une des
    s revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend un procédé de
    fabrication de l'alliage par un procédé de coulée continue comprenant une première étape de fonte de la composition de l'alliage jusqu'à l'obtention de la proportion respective des éléments la composant, et une deuxième
    étape de soutirage continue de l'alliage fondu.
  14. 14. Procédé de fabrication selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'alliage fondu est dans un premier temps introduit dans un four de maintien à une température inférieure ou égale à 1300 C, ledit four comprenant sensiblement à sa partie inférieure une ouverture communiquant au moins provisoirement avec un système d'extraction comprenant un dispositif de mise en forme de l'alliage comprenant une filière proprement dite refroidie par un circuit de refroidissement et un dispositif d'extraction par traction de l'alliage solidifié; dans un deuxième temps, I'alliage est extrait du four de maintien, de manière continue dans
    la filière o il est refroidi et prend la forme d'une ébauche.
  15. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la vitesse d'extraction ou de tirage du dispositif d'extraction est asservie à la température de l'ébauche solide au voisinage de la sortie de la filière, de préférence la température d'asservissement de l'ébauche solide sortant de la filière est fixée à une température de consigne de refroidissement, par exemple environ 700 C, de sorte que lorsque la température de l'ébauche solide est supérieure à la température de consigne ou une plage de température de consigne, la vitesse de tirage est diminuée, et lorsque la température de l'ébauche solide est inférieure à la température de consigne, ou à la plage de température de consigne, la vitesse de tirage
    24 2838454
    est augmentée, en permettant ainsi de réaliser un profil de cycle de retroidissement permettant d'éviter sensiblement la ségrégation de l'étain
    au sein de l'alliage.
  16. 16. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 13 à 15,
    S caractérisé en ce que le procédé de coulée continue comprend une extraction réalisée selon un cycle MARCHE - ARRET; avantageusement le procédé de coulée continue comprend l'étape de formation d'une ébauche de fonderie, ayant un faible diamètre ou une faible épaisseur; par exemple un diamètre, généralement inférieur à environ 60 mm, encore mieux de l'ordre de 25 mm, et de préférence de l'ordre de 15 à 20 mm; par exemple, une épaisseur, généralement inférieure à 25 mm, et de
    préférence de l'ordre de 15 à 20 mm.
  17. 17. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 13 à 16,
    caractérisé en ce que la filière présente une forme adaptée pour former IS une ébauche de fonderie de forme relativement circulaire présentant un diamètre non supérieur à 25 mm; et en ce que le procédé de coulée
    continue comprend une extraction réalisée selon le cycle " MARCHE -
    ARRET " suivant: - I 'extraction, obten ue selon u n cycle " MARCH E ARRET >>, est de o vitesse moyenne de 120 millimètres/minute avec: - un temps de MARCHE de 1.7 secondes - un temps d'ARRET de: 0.3 secondes nombre de cycles: 30/ min - T de sortie: environ 700 C
  18. 18. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 13 à 17,
    caractérisé en ce que la filière présente une forme adaptée pour former une ébauche de fonderie de forme relativement circulaire présentant un diamètre non supérieur à 60 mm; et en ce le procédé de coulée continue
    2838454
    comprend une extraction réalisée selon le cycle " MARCHE - ARRET" suivant: - I'extraction, obtenue selon un cycle << MARCHE - ARRET ", est de vitesse moyenne de 14 millimètres/minute avec: S - un temps de MARCHE de 5 secondes - un temps d'ARRET de: 1 secondes - nombre de cycles: 10 / min T de sortie: environ 700 C
  19. 19. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 13 à 18j
    caractérisé en ce que la filière présente une forme adaptée pour une ébauche de fonderie sous forme de bande ayant une épaisseur non supérieure à 20 mm; et en ce le procédé de coulée continue comprend une extraction réalisée selon le cycle " MARCHE - ARRET >> suivant: - I'extraction, obtenue selon un cycle " MARCHE - ARRET ", iS est de vitesse moyenne de 60 millimètres/minute avec: - un temps de MARCHE de 1. 5 secondes - un temps d'ARRET de: 0.5 secondes - nombre de cycles: 30/ min - T de sortie: environ 700 C
  20. 20. Procédé selon l'une des revendications 13 à 19, caractérisé en ce
    qu'il comprend l'obtention de barres, notamment de fils ou profilés, eVou des bandes, notamment des bandes en rouleaux, des planches, des
    lingots ou des tôles.
  21. 21. Utilisation de l'alliage décrit selon l'une des revendications 1 à 12,
    ou tel qu'obtenu par le procédé de fabrication selon l'une des
    revendications 13 à 20, pour la fabrication d'une partie ou de la totalité de
    pièce, notamment de pièce mécanique, pour l'industrie aéronautique, spatiale, électromécanique, électronique, horlogerie, mécanique de
    précision, connectique, téléphonie.
    f
    26 2838454
  22. 22. Utilisation selon la revendication 21, caractérisée par l'usinage de cet alliage, comprenant notamment des étapes de découpe, estampage,
    pliage, percage, corroyage et/ou décolletage.
  23. 23. Utilisation de l/alliage décrit selon l'une des revendications 1 à 12,
    ou tel qu'obtenu par le procédé de fabrication selon l'une des
    revendications 13 à 20, caractérisée par son utilisation dans l'industrie du
    décolletage.
  24. 24. Utilisation de l'alliage décrit selon l'une des revendications 1 à 12,
    ou tel qu'obtenu par le procédé de fabrication selon l'une des
    lo revendications 13 à 20, pour la fabrication de pièce mécanique,
    notamment du tvpe connecteur, en particulier connecteur coaxial, ou toute autre pièce de révolution obtenue par décolletage, ou autre procédé d'enlèvement de copeaux, notamment tel que le fraisage, le tournage
    et/ou autre centre d'usinage.
    IS
  25. 25. Utilisation de l'alliage décrit selon l'une des revendications 1 à 12,
    ou tel qu'obtenu par le procédé selon l'une des revendications 13 à 20,
    pour la fabrication de ressorts plats ou hélicodaux, de connecteurs
    électriques ou électroniques, de contacteurs électriques.
  26. 26. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 21 à 25,
    caractérisée en ce qu'on l'utilise un alliage sensiblement sans bérvillum, pour éviter d'obtenir lors de l'usinage et/ou lors du fonctionnement de pièce contenant cet alliage, la présence de composés toxiques,
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