FR2979920A1 - Alliage a base de cuivre comprenant du zinc, du manganese et de l'aluminium - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un alliage à base de cuivre de formule générale Cu Zn Mn Al X . Cet alliage comprend une proportion a de cuivre comprise entre 50% et 70% en masse, une proportion b de zinc comprise entre 20% et 40% en masse, une proportion c de manganèse comprise entre 5% et 15% et une proportion d d'aluminium comprise entre 0.1% et 2% en masse et où X représente les impuretés inévitablement retrouvées dans l'alliage dans une proportion e inférieure à 0.40%. La présente invention concerne également un procédé permettant l'obtention de l'alliage de formule Cu Zn Mn Al X .
Description
La présente invention concerne le domaine des alliages à base de métaux. La présente invention trouvera son application principalement dans le domaine de l'industrie du moulage de pièces fabriquées à 5 partir d'un alliage. L'invention concerne plus particulièrement un alliage cuivreux présentant notamment des propriétés antimicrobiennes, de bonnes caractéristiques mécaniques et d'aspect ainsi qu'une bonne aptitude au moulage par gravité et sous pression. 10 L'utilisation du cuivre pur pour le moulage de pièces de formes géométriques simples est connue de l'état de la technique. Cependant, le cuivre pur est caractérisé par une ductilité très importante, c'est-à-dire qu'il présente une grande capacité à se déformer sans se rompre. L'utilisation du cuivre pur est donc 15 limitée aux applications requérant une conductivité électrique et thermique importante. De plus, il est difficilement coulable en moule métallique à cause de la température de fusion très élevée (supérieure à 1100°C) et de sa grande sensibilité à l'oxydation à l'état liquide qui nécessite des moyens de fusion et de maintien 20 particuliers. De même, une fois le cuivre pur moulé, l'ébarbage des pièces obtenues, c'est-à-dire la suppression des bavures sur le métal après la coulée, est très malaisée. A cause des inconvénients et des limites inhérentes au cuivre pur, certains éléments lui ont été associés dans le but de 25 présenter des caractéristiques mécaniques bien supérieures à celles du cuivre pur. C'est le cas par exemple des cuivres faiblement alliés, dont la proportion en métal cuivre est supérieure à 95%. Cependant, certains éléments d'addition intégrés à ces alliages, tels que le béryllium, le tellure, le chrome ou 30 encore le cadmium, sont interdits ou en passe de l'être. De façon connue, le cuivre peut également être associé au zinc (majoritairement après le cuivre) pour former un alliage appelé le laiton ou être associé à de l'étain (majoritairement après le cuivre) pour former du bronze. 35 Il est aussi connu de l'état de la technique, par exemple par le document EP 2278033, de réaliser des alliages dont la composition comporte, outre du cuivre, du nickel et/ou du plomb.
Cependant, de tels alliages peuvent présenter des inconvénients, du fait du fort pouvoir allergène du nickel et de la dangerosité du plomb pour la santé. On connait également, par le document JP 8239726 un alliage 5 présentant des propriétés antibactériennes dont le composé majoritaire est le fer et qui comporte également du cuivre et de l'aluminium. Cet alliage est destiné à être pulvérisé à la surface d'un matériau ne présentant pas de caractéristiques antibactériennes. L'inconvénient majeur de cet alliage est qu'il 10 n'entre pas directement dans la composition de la pièce. Deux étapes sont donc nécessaires pour rendre le matériel résistant aux bactéries, ce qui représente un coût élevé pour l'objet recherché. De plus, cet alliage est susceptible de contenir une proportion non négligeable de nickel (de 1 à 15%) qui, comme nous l'avons vu 15 précédemment, peut entraîner le développement d'allergies. L'invention offre la possibilité de pallier les divers inconvénients de l'état de la technique en proposant un alliage à base de cuivre comportant du zinc, du manganèse, de l'aluminium et d'inévitables impuretés. 20 A cet effet, la présente invention concerne un alliage à base de cuivre de formule générale CuaZnbIgncAldXe comprenant une proportion a en cuivre comprise entre 50% et 70% en masse, une proportion b en zinc comprise entre 20% et 40% en masse, une proportion c en manganèse comprise entre 5% et 15% en masse et une 25 proportion d en aluminium comprise entre 0.1% et 2% en masse et où X représente les impuretés inévitablement retrouvées dans l'alliage dans une proportion e inférieure à 0.40% en masse. Selon un exemple de réalisation de l'alliage selon l'invention, la proportion en masse a en cuivre de l'alliage est 30 comprise entre 55% et 65% et de plus préférentiellement encore, cette proportion est comprise entre 59% et 62%. De manière intéressante, la proportion en masse b de l'alliage en zinc est comprise entre 23% et 37% et plus avantageusement encore, cette proportion est comprise entre 25% et 35 31%. Avantageusement, le pourcentage en masse c de manganèse contenu dans l'alliage selon l'invention est compris entre 7% et 13% et plus préférentiellement encore entre 9% et 11%.
Selon une autre particularité de l'invention, la proportion d en masse d'aluminium au sein de l'alliage est comprise entre 0.15% et 1.5% et plus avantageusement encore cette proportion est comprise entre 0.2% et 1%.
Préférentiellement, l'alliage selon l'invention comprend une proportion e d'impuretés X inférieure à 0.20% en masse et de préférence inférieure à 0.15%. Avantageusement, l'alliage comprend une proportion en nickel inférieure à 0.10% de préférence inférieure à 0.05% et de 10 préférence encore la proportion en nickel est sensiblement égale à 096. Selon un mode de réalisation préféré, l'alliage selon l'invention comprend une proportion en plomb inférieure à 0.10% de préférence inférieure à 0.05% et de préférence encore la 15 proportion en plomb est sensiblement égale à 0%. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, l'alliage de formule générale CuaZnelncAldXe comporte donc, dans des proportions exprimées en masse, une teneur a en cuivre allant de 59% à 62%, une proportion b en zinc comprise 20 entre 25% et 31%, un pourcentage c en manganèse compris entre 9% et 11%, une proportion d en aluminium allant de 0.2% à 1% et une proportion e d'impuretés X inférieure à 0.15%. L'invention concerne également un procédé d'obtention de l'alliage selon l'invention. Ledit procédé comporte les étapes 25 suivantes : - on soumet le cuivre et le manganèse, dans les proportions susmentionnées, à une température de 1200°C jusqu'à la fusion, - on ajoute l'aluminium puis le zinc, dans les proportions 30 susmentionnées, - on soumet le mélange à une température comprise entre 1000°C et 1100°C, - on prélève un échantillon du mélange afin de procéder à une analyse spectrométrique et de contrôler les 35 proportions des composants de l'alliage, - on ajuste si besoin est les proportions en cuivre et/ou en manganèse et/ou en zinc et/ou en aluminium, - on procède à la coulée de l'alliage.
La présente invention offre de nombreux avantages. D'une part, l'alliage selon l'invention offre d'excellentes propriétés antimicrobiennes, notamment grâce à sa proportion en cuivre. D'autre part, ledit alliage offre également de bonnes caractéristiques mécaniques, grâce à la combinaison du zinc, du manganèse et de l'aluminium entrant dans sa composition. De plus, la teneur en zinc de l'alliage selon l'invention permet à celui-ci d'être moulé sous pression ou par gravité. Un autre avantage de l'alliage selon l'invention réside dans son apparence extérieure neutre, proche de celle de l'acier inoxydable et qui ne s'altère pas en vieillissant, cette apparence étant principalement due à la présence de manganèse au sein dudit alliage. Un avantage supplémentaire de l'alliage selon l'invention réside dans le fait qu'il est possible de le mettre en oeuvre en fonderie sous pression et gravité, technologie permettant l'obtention de pièces économiques par moulage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux 20 figures annexées dans lesquelles : la figure 1 représente une illustration graphique du nombre d'unités formant colonies du genre Escherichia coli sur un support obtenu avec l'alliage selon l'invention en comparaison avec un alliage témoin et en fonction du temps. 25 la figure 2 représente une illustration graphique du nombre d'unité formant colonies du genre Staphylococcus aureus sur un support obtenu avec l'alliage selon l'invention en comparaison avec un alliage témoin et en fonction du temps. la figure 3 représente un histogramme illustrant la 30 population microbienne totale présente sur une poignée de porte en plastique et d'une poignée obtenue avec l'alliage selon la présente invention. A titre de remarque préliminaire, il convient de noter que toutes les proportions, exprimées en pourcentage dans la suite de 35 la description, font référence à la masse des différents composants entrant dans l'alliage selon l'invention.
Cet alliage CuaZnbIgnAldXe présente donc préférentiellement une proportion a en cuivre comprise entre 50% et 70%, de préférence entre 55% et 65% et de préférence encore entre 59% et 62%.
La proportion en cuivre contenue au sein de l'alliage selon l'invention confère à ce dernier de nombreux avantages. Dans un premier temps, le cuivre possède des propriétés intrinsèques antimicrobiennes. Plus particulièrement, le cuivre présente des propriétés bactéricides, c'est-à-dire une capacité à détruire les micro-organismes. Le cuivre présente également des propriétés antifongiques ; en effet, le cuivre permet de limiter le développement des champignons parasites. La présence de cuivre au sein d'un alliage permet donc de ralentir le développement de certains pathogènes et même de les éliminer.
En particulier, les expériences ont prouvé que l'alliage selon l'invention a pour effet de lutter contre la prolifération de micro-organismes comme par exemple Escherichia coli, le staphylocoque doré (Staphylococcus aureus), staphylocoque doré résistant à la méthicilline, Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae, Enterococcus hirae, Enterococcus faecium résistant à la vancomycine, Clostridium difficile, Listeria monocytogenes, Salmonella enteridis, Salmonella thyphimurium. La grande majorité de ces espèces de bactéries est responsable de plus de la moitié des infections nosocomiales contractées par des patients dans les hôpitaux. De plus, la souche Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline est connue comme étant la plus virulente des bactéries antibiorésistantes. L'alliage selon l'invention est donc tout particulièrement intéressant, notamment pour la fabrication de pièces et produits destinés aux secteurs sensibles, présentant des risques de développement et de transmission de microorganismes. L'alliage selon l'invention permet également de limiter le développement de champignons en particulier ceux du genre Aspergillus piger, pouvant être responsables de maladies des 35 poumons appelées aspergilloses. Le mécanisme d'action du cuivre métallique sur les micro- organismes est encore à l'étude, notamment chez les bactéries. Il semble cependant que, dans un premier temps le cuivre perfore la membrane externe des bactéries et que, dans un second temps, les ions cuivre envahissent le milieu intracellulaire, inhibant l'activité des enzymes de la bactérie. L'utilisation de l'alliage à base de cuivre selon l'invention 5 est donc tout particulièrement intéressante pour la fabrication de pièces et produits utilisés dans le domaine de la santé, mais non limitativement. En effet, les propriétés antimicrobiennes de l'alliage selon l'invention permettent la fabrication, en particulier mais de manière non exhaustive, de poignées de porte, 10 d'éléments de barres d'appui et/ou de maintien, des sur-barres protectrices de lit, des molettes de serrage, des caches d'interrupteur, des boutons-poussoir etc., et plus généralement tous types de pièces destinées à être touchées, manipulées, et qui participent ainsi à limitation de la propagation des bactéries 15 pathogènes. Les propriétés antimicrobiennes de l'alliage selon l'invention ont été testées ; les modes opératoires ainsi que les résultats obtenus sont détaillés dans les exemples 2 et 3 ci-dessous en relation avec les figures 1, 2 et 3. 20 Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'alliage selon l'invention CuaZnjMncAldXe présente également une proportion b en zinc comprise entre 20% et 40%, de préférence entre 23% et 37% et plus avantageusement encore, cette proportion va de 25% à 31%. 25 La proportion de zinc dans l'alliage selon l'invention, et notamment l'association de zinc avec les autres composants de l'alliage (manganèse et aluminium), permet à ce dernier de présenter d'excellentes caractéristiques mécaniques. On entend par « caractéristiques mécaniques » d'un alliage, la résistance de 30 celui-ci à la traction, à la compression, au cisaillement, au choc ou à la fatigue. Cela concerne également la dureté de l'alliage, c'est-à-dire son aptitude à résister aux contraintes d'écrasement et de poinçonnement. On définit par exemple Rm comme étant la limite de la 35 résistance à la rupture, c'est-à-dire l'effort de traction à partir duquel un alliage se brise en deux. On définit également Rp 0.2% qui concerne une limite conventionnelle d'élasticité qui correspond à un allongement de 0.2%. La dureté Vickers, ou HV, d'un alliage est quant à elle mesurée par l'empreinte faite par une pyramide en diamant sous une charge donnée durant 15 secondes. On peut également mesurer la dureté Rockwell HRB, méthode d'essai utilisée pour les alliages cuivreux, qui consiste à faire pénétrer dans l'alliage une bille d'acier de 1.588 mm de diamètre. Enfin, il existe un dernier paramètre intéressant, caractéristique des alliages, qui est l'allongement à la rupture ou allongement pour cent, noté A%, et qui définit la capacité d'un matériau à s'allonger avant de se rompre lorsqu'il est sollicité en traction.
Les caractéristiques mécaniques de l'alliage selon l'invention ont été testées et comparées à celles d'autres matériaux ; les résultats sont présentés dans l'exemple 1 et plus particulièrement dans le tableau 2 ci-dessous. La présence de zinc au sein de l'alliage dans les proportions 15 énoncées précédemment et notamment l'association de zinc avec les autres composants de l'alliage (manganèse et aluminium) engendre également une structure optimale de l'alliage. La proportion des trois éléments apporte à l'alliage d'excellentes caractéristiques de fonderie. On entend par caractéristiques de fonderie l'aptitude 20 à remplir une empreinte de forme complexe de façon homogène, sans défaut et de manière répétable. Selon une autre caractéristique, l'alliage selon l'invention comporte encore du manganèse entre 5% et 15% en masse dudit alliage, de préférence entre 7% et 13% et de préférence encore 25 entre 9% et 11%. La présence de manganèse dans la composition d'un alliage va avoir un effet blanchissant et va donc lui conférer une couleur blanc-gris et une apparence proche de l'acier inoxydable qui ne s'altère pas en vieillissant. 30 Le manganèse permet également, quand il est associé avec de l'aluminium, ce qui est le cas pour l'alliage selon l'invention, d'augmenter encore la résistance dudit alliage. Enfin, le manganèse permet, dans les proportions définies précédemment, de baisser le point de fusion de l'alliage selon 35 l'invention, ce qui est un avantage économique pour la mise en oeuvre par moulage.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse, l'alliage selon l'invention CuaZnbIgnAldXe comporte également une proportion d en aluminium qui est comprise de façon avantageuse entre 0.1% et 2%, de préférence entre 0.15% et 1.5% et plus préférentiellement encore entre 0.2% et 1%. L'aluminium, en association avec les autres composants de l'alliage selon l'invention, permet de limiter l'oxydation par la création d'une couche d'alumine. L'aluminium permet également d'améliorer la coulabilité de l'alliage.
Selon un mode de réalisation tout particulièrement avantageux, la proportion d en aluminium au sein de l'alliage est comprise entre 0.2 % et 1%. Cette proportion est optimale pour obtenir un alliage présentant de bonnes caractéristiques mécaniques.
Il est à noter que, lorsque la proportion en aluminium au sein d'un alliage est trop élevée, la peau d'alumine formée peut s'avérer trop importante et engendrer des défauts de santé dans les pièces. Enfin, l'alliage de formule générale CuaZnelncAldXe selon la 20 présente invention peut comporter également des impuretés X, qui sont inévitablement retrouvées dans une immense majorité des alliages. La proportion totale e en impuretés X dans l'alliage de l'invention est préférentiellement inférieure à 0.40% en masse dudit alliage. De telles impuretés peuvent par exemple consister 25 en du plomb, de l'étain, du fer, du nickel, du silicium etc. Plus particulièrement, le plomb, élément chimique de symbole Pb, est présent dans une proportion inférieure à 0.10% en masse de l'alliage et d'autres impuretés, telles que l'étain (Sn), le fer (Fe), le nickel (Ni) et le silicium (Si), sont retrouvées dans une 30 proportion inférieure à 0.30% en masse de l'alliage. De façon avantageuse, la proportion e totale d'impuretés X dans l'alliage est inférieure à 0.20% et de préférence, on retrouve moins de 0.15% d'impuretés X dans la composition de l'alliage. Selon une particularité avantageuse de l'invention, l'alliage 35 de formule générale CuaZnelncAldXe présente donc préférentiellement une proportion a en cuivre comprise entre 59% et 62%, une proportion b en zinc entre 25% et 31%, une proportion c en manganèse allant de 9% à 11% et une proportion d en aluminium compris entre 0.2% et 1%. Cet alliage préféré présente avantageusement une proportion e d'impuretés X inférieure à 0.20% et de façon encore plus avantageuse, la teneur en impuretés X est inférieure à 0.15%.
L'alliage selon ce dernier mode de réalisation ne contient pas d'éléments nocifs pour la santé car présents en quantités infinitésimales ; en effet, les impuretés peuvent comprendre de façon inévitable une très faible proportion de nickel qui est reconnu comme un métal pouvant engendrer des réactions allergiques. De façon avantageuse, l'alliage selon l'invention comprend une proportion en nickel inférieure à 0.10% de préférence inférieure à 0.05% et de préférence encore une proportion en nickel sensiblement égale à 0%. De même, l'alliage selon l'invention peut contenir de très faibles quantités de plomb apportées également par les impuretés. Préférentiellement, le taux de plomb que comporte l'alliage est inférieur à 0.10%, de préférence inférieur à 0.05% et de préférence encore, le taux de plomb est sensiblement égal à 0%. Selon un mode de réalisation particulier, l'alliage 20 CuaZnjMn,AldXe selon l'invention est obtenu par une fusion effectuée préférentiellement dans un four à induction à creuset. Le cuivre et le manganèse pur sont incorporés en premier. Le cuivre provient préférentiellement, mais non limitativement, de chutes de cuivre neuves exemptes d'impuretés. La température de 25 fusion est montée à environ 1200°C pour faire fondre l'ensemble. L'aluminium, provenant également de chutes neuves exemptes d'impuretés, est ensuite ajouté. Pour compléter l'alliage, le zinc pur est finalement incorporé. La température de fusion de l'ensemble est alors amenée de préférence entre 1000°C et 1100°C, 30 et plus préférentiellement encore à une température proche de 1050°C. Il est alors intéressant de noter que, comparativement à la température de fusion du cuivre pur qui est supérieure à 1100°C, le procédé de fabrication de l'alliage, et principalement la seconde étape de fusion, permet une réduction de la 35 consommation d'énergie. Une fois l'ensemble des composants fondus, un échantillon, ou lopin, est ensuite coulé dans un moule métallique de manière à permettre son analyse spectrométrique. Cette opération permet le - 10 - contrôle des proportions des différents constituants de l'alliage. Après ce contrôle, les proportions en cuivre et/ou en manganèse et/ou en zinc et/ou en aluminium peuvent être ajustées si besoin est. Avantageusement, la surface du bain peut être décrassée.
Lorsque les proportions en chacun des éléments sont conformes à la composition désirée, la coulée de l'alliage en lingots, soit dans des lingotières soit en coulée continue, peut être initiée. Les lingots ainsi obtenus peuvent ensuite être conditionnés sur palettes et identifiés.
Ces lingots sont ensuite refondus dans un four à induction à creuset ou un four bi-bassins à une température avantageusement comprise entre 900°C et 1000°C, et plus préférentiellement proche de 950°C. Les pièces que l'on souhaite obtenir à partir de l'alliage 15 selon l'invention peuvent alors être coulées dans des moules métalliques par gravité, c'est-à-dire que les pièces sont coulées à la pression atmosphérique, ou coulées sous pression. Le processus permettant d'obtenir l'alliage selon l'invention est extrêmement rapide et simple ; sa mise en oeuvre ne nécessite 20 pas d'éléments particuliers à l'exception d'un four électrique qui résiste à une température supérieure à la température de fusion de l'alliage selon la présente invention. De plus, aucune protection à l'encontre de l'oxydation de l'alliage n'est nécessaire. En effet, la composition dudit alliage comprend notamment des 25 éléments chimiques, comme par exemple l'aluminium, qui présentent une bonne résistance à l'oxydation. L'alliage selon l'invention présente d'excellentes propriétés antimicrobiennes qui permettent de donner une réponse aux besoins existants notamment dans le domaine de la santé. Les pièces 30 obtenues par moulage dudit alliage présentent également des caractéristiques mécaniques leur permettant de résister aux sollicitations dues à une utilisation courante desdites pièces. De plus, ces dernières ne sont pas assujetties à une altération de leur aspect extérieur, qui pourrait être due à leur utilisation. 35 Les exemples suivants, ainsi que les figures, illustrent les modes de réalisation préférés de l'alliage selon l'invention et son utilité. Ces exemples ne sont pas limitatifs de l'invention.
Exemple 1 : Test des caractéristiques mécaniques de l'alliage CuaZnelncAldXe Les caractéristiques mécaniques de l'alliage CuaZnblvIncAldXe selon l'invention, mentionnées ci-dessus dans la description, ont été testées et comparées à celles de métaux ou d'alliages connus de l'état de la technique. La limite de résistance à la rupture Rm, la limite 10 conventionnelle d'élasticité Rp 0.2%, la dureté Vickers HV, la dureté Rockwell HRB et l'allongement à la rupture A% ont ainsi été testés. Ces différentes caractéristiques ont été obtenues par des mesures effectuées sur des éprouvettes plates de traction coulées sous pression. La géométrie de l'éprouvette est représentative des 15 épaisseurs couramment coulées sous pression et respecte le rapport entre la longueur initiale lo et la section initiale So : lo = 5.65-\/So. La résistance à la traction Rm, la limite élastique Rp et l'allongement A% ont été testés à température ambiante. Ces différents paramètres ont déjà été mesurés sur le cuivre 20 pur notamment, à l'état recuit et à l'état moulé (source : www.cuivre.org), ainsi que sur un alliage conventionnel noté Cu Zn 40 Y 40 (Cu Zn 39 Pb]. Al ou CC 754S selon la norme NF EN 1982) obtenu par moulage sous pression. Les caractéristiques mécaniques de l'alliage CuaZnblvIncAldXe 25 selon l'invention ont été mesurées sur trois lots d'éprouvettes, chacun de ces lots comportant trente éprouvettes dont la composition est détaillée dans le tableau 1 ci-dessous. Tableau 1 30 0 10 I iii Maxi Lot 1 Lot 2 Lot 3 00 0,07 (107 O M5 0A5 0,05 0,02 007 Cula Znb 1'.1ric Ald Xe (-2u Mn Al Plz Sn Fe Ni Zn sAle sale -12- Les valeurs moyennes obtenues pour les caractéristiques mécaniques précitées sont listées dans le tableau 2 ci-dessous. La limite de résistance à la rupture Rm et la limite d'élasticité Rp 0.2% sont exprimées en méga Pascals (MPa). La 5 dureté est soit exprimée en HV (Vickers), soit en HRB (Rockwell Bille). Tableau 2 Cuivre à l'état Cuivre Cu Zn 40 Y40 Cua Znb Mnc recuit à l'état moulé (CC754 S) Ald Xe Rm Mpa 230 150 410 556 Rp 0,2 % Mpa A% 60 40 312 369 45 25 5 19 10 Dureté 50 HV 45 HV 74 HRB 83 HRB / 162 HV Les résultats listés dans le tableau 2 montrent que l'alliage CuaZnbigncAldXe selon l'invention permet d'obtenir des pièces présentant une meilleure résistance à la rupture et à 15 l'allongement. De plus, les pièces présentent une très bonne résistance aux tests de dureté effectués. Exemple 2 : Action antimicrobienne de l'alliage : comparaison 20 entre une pièce moulée à partir de l'alliage et un coupon témoin Les propriétés antimicrobiennes de l'alliage CuaZneincAldXe ont été testées, notamment sur des pièces formées par moulage de l'alliage selon l'invention, face aux bactéries de type 25 Esche ri chia coli et Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (MRSA). Pour ce faire, le nombre d'unités formant colonie (UFC) survivantes après dépôt d'un inoculum sur une pièce moulée à partir de l'alliage selon l'invention a été comparé au nombre 30 d'UFC survivantes après dépôt d'un second inoculum à la surface d'un échantillon témoin en acier inoxydable. - 13 - La composition de l'alliage selon l'invention dont on a testé les propriétés antimicrobiennes est la suivante : - une proportion a en cuivre comprise entre 59% et 62% en masse, - une proportion b en zinc comprise entre 25% et 31% en masse, - une proportion c en manganèse comprise entre 9% et 11% en masse, - une proportion d en aluminium comprise entre 0.2% et 1% en masse - une proportion e en impuretés X inférieure à 0.10%. Dans un premier temps, on prépare un inoculum de chacune des deux souches (E. coli et S. aureus MRSA) contenant entre 2.5 et 10.0*105 UFC/mL. Ensuite, 400pL de cet inoculum est déposé soit sur un carré à base de l'alliage selon l'invention, soit sur un carré réalisé en acier inoxydable (témoin). L'inoculum est ensuite recouvert par un carré découpé dans un sac stomacher. Il convient ensuite de réaliser, immédiatement après, un dénombrement des bactéries survivantes, sur l'alliage selon l'invention et sur l'alliage témoin pour obtenir le nombre de bactéries présentes à T=Oh. L'ensemble restant est ensuite placé dans une chambre à 37°C avec une humidité relative supérieure à 90%. Les bactéries survivantes, après dépôt de l'inoculum sur l'alliage selon l'invention et sur l'alliage témoin, sont ensuite comptées, à l'aide d'une gélose de dénombrement adaptée. Le comptage est effectué à T=lh, T=2h, T=4h, T=6h, T=18h et T=24h. Les résultats obtenus sont représentés sur les figures 1 et 2. La figure 1 représente l'évolution du nombre d'UFC d'E. cou en fonction du temps de contact (en heures) de l'inoculum sur une pièce obtenue à partir d'un alliage selon l'invention (---) et sur une pièce provenant d'un alliage témoin (-^-). La figure 2 représente l'évolution du nombre d'UFC de bactéries de type S. aureus résistant à la méthicilline (MRSA). En ce qui concerne la souche E. coli, on constate une 35 diminution de la population bactérienne de 99% en 2h, ce qui n'est pas le cas pour la population placée en contact de l'alliage témoin. En effet, lorsque les bactéries sont dénombrées après - 14 - contact sur le carré témoin, il reste encore des survivantes après 6h. Les résultats relatifs à la souche de MRSA sont similaires : l'alliage selon l'invention permet une réduction de 90% de la population bactérienne après 2h de contact et de plus de 99.9% après 6h. Au contraire, après 18h de contact entre la souche MRSA et l'alliage témoin, il reste encore des bactéries survivantes.
Exemple 3 : Action antimicrobienne de l'alliage : comparaison de la population bactérienne sur une poignée de porte réalisée à partir de l'alliage selon l'invention et sur une poignée de porte en plastique Le dénombrement de la population bactérienne totale a été effectué d'une part sur une poignée de porte fabriquée avec l'alliage selon l'invention et d'autre part sur une poignée de porte en plastique. Plus particulièrement, les poignées de porte qui ont été testées sont placées sur les portes des toilettes d'un hôpital. Des échantillons sont prélevés sur lesdites poignées de porte à tO, t1=2jours, t2=7jours, t3=10jours, t4=15jours, t5=17jours, t6=21jours, t7=24jours, t8=28jours, t9=31jours et t10=35jours. Les prélèvements sont effectués à l'aide d'un écouvillon humidifié avec une solution tryptone-sel, sur chacune des poignées de porte intérieure et extérieure, en alliage ou en plastique. L'écouvillon est ensuite placé dans un volume de 5 mL de solution tryptone-sel. L'ensemble est alors agité afin de permettre une mise en suspension des micro-organismes présents sur l'écouvillon dans le liquide de récupération. Des dilutions en cascades dans une solution tryptone-sel sont ensuite réalisées, et ce jusqu'à une dilution au centième (10-2) de la suspension initiale. Un volume de chacune des dilutions, 100, 10-1 et 10-2, est ensuite étalé à la surface d'une gélose type PCA (Plate Count Agar). Chaque ensemencement, et donc chaque dénombrement, est réalisé en double. - 15 - Après une incubation de 24h à 37°C, puis de 48h à 30°C, les unités formant colonies sont comptées et les résultats sont exprimés en UFC/poignée de porte. La figure 3 illustre les résultats obtenus, et comporte en 5 abscisses les différents temps de prélèvement (de tO à t10) et en ordonnées une échelle logarithmique du nombre d'UFC par poignée de porte : les barres noires correspondent à la population microbienne sur la poignée extérieure en plastique, 10 les barres blanches correspondent à la population microbienne sur la poignée intérieure en plastique, les barres en gris clair correspondent à la population microbienne sur la poignée extérieure réalisée en alliage selon l'invention, 15 les barres en gris foncé correspondent à la population microbienne sur la poignée intérieure en alliage. Les résultats obtenus montrent clairement que la population microbienne est beaucoup plus faible sur la poignée de porte obtenue avec l'alliage selon la présente invention par rapport à 20 la population présente sur une poignée de porte classique en plastique. La différence de contamination microbienne entre les deux matières est environ d'un facteur 3.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Alliage à base de cuivre de formule générale CuaZnelncAldXe comprenant une proportion a de cuivre comprise entre 5 50% et 70% en masse, une proportion b de zinc comprise entre 20% et 40% en masse, une proportion c de manganèse comprise entre 5% et 15% en masse et une proportion d d'aluminium comprise entre 0.1% et 2% en masse et où X représente les impuretés inévitablement retrouvées dans l'alliage dans une proportion e 10 inférieure à 0.40% en masse.
- 2. Alliage à base de cuivre selon la revendication 1 comprenant une proportion a de cuivre comprise entre 55% et 65% en masse, de préférence comprise entre 59% et 62%.
- 3. Alliage à base de cuivre selon la revendication 1 ou la 15 revendication 2 comprenant une proportion b de zinc comprise entre 23% et 37% en masse, de préférence comprise entre 25% et 31%.
- 4.Alliage à base de cuivre selon l'une des revendications 1 à 3 comprenant une proportion c de manganèse comprise entre 7% et 13% en masse, de préférence comprise entre 9% et 11%. 20
- 5. Alliage à base de cuivre selon l'une des revendications 1 à 4 comprenant une proportion d d'aluminium comprise entre 0.15% et 1.5% en masse, de préférence comprise entre 0.2% et 1%.
- 6. Alliage à base de cuivre selon l'une des revendications 1 à 5 comprenant une proportion e d'impuretés X inférieure à 0.20% 25 en masse et de préférence inférieure à 0.15%.
- 7. Alliage à base de cuivre selon l'une des revendications 1 à 6 comprenant une proportion en nickel inférieure à 0.10% de préférence inférieure à 0.05% et de préférence encore la proportion en nickel est sensiblement égale à 0%. 30
- 8. Alliage à base de cuivre selon l'une des revendications 1 à 7 comprenant une proportion en plomb inférieure à 0.10% de préférence inférieure à 0.05% et de préférence encore la proportion en plomb est sensiblement égale à 0%.
- 9. Alliage à base de cuivre de formule générale 35 CuaZnelncAldXe selon l'une des revendications 1 à 8 comprenant une proportion a de cuivre comprise entre 59% et 62%, une proportion b de zinc comprise entre 25% et 31%, une proportion c de manganèse comprise entre 9% et 11%, une proportion d d'aluminium comprise- 17 - entre 0.2% et 1% et une proportion e d'impuretés X inférieure à 0.15%.
- 10. Procédé d'obtention de l'alliage selon l'une quelconques des revendications 1 à 9 comportant les étapes 5 suivantes : - on soumet le cuivre, dans des proportions selon l'une des revendications 1 ou 2, et le manganèse, dans des proportions selon l'une des revendications 1 ou 4, à une température de 1200°C jusqu'à la fusion, 10 - on ajoute l'aluminium, dans des proportions selon l'une des revendications 1 ou 5, puis le zinc, dans des proportions selon l'une des revendications 1 ou 3, - on soumet le mélange à une température comprise entre 1000°C et 1100°C, 15 - on prélève un échantillon du mélange afin de procéder à une analyse spectrométrique et de contrôler les proportions des composants de l'alliage, - on ajuste si besoin est les proportions en cuivre et/ou en manganèse et/ou en zinc et/ou en aluminium, 20 - on procède à la coulée de l'alliage.
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|---|---|---|---|
| FR1158080A FR2979920B1 (fr) | 2011-09-12 | 2011-09-12 | Alliage a base de cuivre comprenant du zinc, du manganese et de l'aluminium |
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