FR3005664A1 - Tole en alliage d'alliage pour bouteille metallique ou boitier d'aerosol - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet une tôle en alliage d'aluminium pour bouteille métallique ou boîtier d'aérosol, fabriqués par emboutissage-étirage, de composition (% en poids) : Si : 0.10 - 0.35, Fe : 0.30 - 0.55, Cu : 0.05 - 0.20, Mn : 0.70 - 1.0, Mg : 0.80 - 1.30, Zn : < 0.25, Ti : < 0.10, autres éléments < 0.05 chacun, et < 0.15 au total, reste aluminium, présentant après coulée, homogénéisation, laminage à chaud, laminage à froid, recuit de recristallisation d'au moins une heure à une température de 300 à 400°C, laminage à froid avec un taux de réduction de 10 à 35 % jusqu'à une épaisseur de 0.35 à 1.0 mm, et après un traitement thermique de 10 min. à 205°C, simulant la cuisson des vernis, une limite d'élasticité de 170 à 210 MPa et une charge de rupture de 200 à 240 MPa. L'invention a également pour objet une bouteille métallique ou bottle-can, ainsi qu'un boîtier d'aérosol ou bombe-aérosol réalisé à partir de ladite tôle.

Description

Tôle en alliage d'aluminium pour bouteille métallique ou boîtier d'aérosol Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine des bouteilles métalliques en alliage d'aluminium ainsi que des boîtiers d'aérosol, encore connus de l'homme du métier sous le nom respectivement de « bottle-can » ou « bottle beverage can » et bombe-aérosol, fabriqués par emboutissage-étirage, c'est à dire selon un procédé incluant ces deux étapes de base, associées notamment aux étapes complémentaires de rétreint (ou « necking »), filetage éventuel (ou « threading ») et ourlage (ou « curling »). L'invention concerne plus particulièrement des tôles en alliage d'aluminium de composition et traitement thermique particulièrement adaptés à ce type d'application et présentant notamment une bonne formabilité lors des étapes précitées, en particulier de rétreint, ainsi qu'une faible anisotropie nécessaire notamment lors des étapes d'emboutissage et étirage. Etat de la technique Les alliages d'aluminium sont de plus en plus utilisés dans la fabrication des boîtes-boissons, encore connues sous l'appellation de « cans » ou « beverage cans », mais aussi des bouteilles métalliques ou « bottle-cans » et boîtiers d'aérosol, en raison de leur très bon aspect esthétique, notamment par rapport aux matières plastiques et aux aciers, de leur aptitude au recyclage et de leur bonne résistance à la corrosion. Tous les alliages d'aluminium dont il est question dans ce qui suit sont désignés, sauf mention contraire, selon les désignations définies par l' « Aluminum Association » dans les « Registration Record Series » qu'elle publie régulièrement.

Les boites-boissons, ou canettes, encore connues de l'homme de métier sous l'appellation de « cans » ou « beverage cans », sont fabriquées par emboutissage-étirage à partir de tôles en alliage du type 3104 à l'état métallurgique H19.

Cet état métallurgique, bien connu de l'homme du métier, correspond à une coulée continue verticale en plaque, suivie d'un scalpage, d'une homogénéisation, d'un laminage à chaud suivi d'un laminage à froid en plusieurs passes avec un taux de réduction global à froid de 80 à 90 %, sans recuit intermédiaire.

La tôle subit une première opération de découpage et emboutissage ; au cours de cette étape, la bobine de tôle alimente une presse, également appelée « cupper », qui découpe des disques appelés flans et effectue une première opération d'emboutissage pour produire des coupelles aussi connues sous l'appellation de « cups ». Les coupelles sont alors acheminées vers une deuxième presse ou « bodymaker » où elles subissent au moins un second emboutissage, aussi appelé ré-emboutissage ou emboutissage de reprise, et plusieurs étirages successifs ; ceux-ci consistent à faire passer l'ébauche emboutie par des bagues d'étirage afin d'allonger le métal et l'amincir. Le fond, quant à lui, est façonné en forme de dôme inverti pour qu'il puisse résister à la pression intérieure produite par le contenant.

On obtient ainsi progressivement des boîtes dont les parois sont plus minces que le fond. Ces boîtes sont alors traitées dans une machine qui leur imprime un mouvement rotatif pendant qu'une cisaille les coupe à la hauteur voulue. Celles-ci sont ensuite lavées dans plusieurs bains de nettoyage et rinçage puis séchées typiquement entre 180 et 250°C pendant 5 à 10 minutes.

Elles sont alors imprimées par des rouleaux puis vernies à l'extérieur avant une cuisson typiquement entre 200 et 230°C pendant 5 à 10 minutes. Un revêtement est alors vaporisé à l'intérieur de la préforme avant une nouvelle cuisson typiquement entre 190 et 220°C pendant 3 à 10 minutes. La boîte obtenue à ce stade est appelée « préforme ».

Les boites boissons sont ensuite acheminées vers un poste de rétreint et bordage (ou bordurage) encore connu sous l'appellation de « necker flanger » où la partie supérieure de la préforme subit plusieurs rétrécissements de diamètre successifs et un bordurage destiné à la pose ultérieure du couvercle.

Les bouteilles métalliques et boîtiers d'aérosol ou bombes-aérosol, en alliage d'aluminium, sont traditionnellement fabriqués par filage par choc, à partir de pions issus de coulée sur roue.

Les premières bouteilles en alliage d'aluminium, ou « bottle-cans », fabriquées par emboutissage-étirage puis rétreint ou « necking », sont apparues au Japon en 1993 et en Europe en 1995. En témoignent les demandes de brevet JP 7060386 de Toyo Rikagaku Kenkyusho de 1993 et EP 0740971 de Hoogovens sous priorité de 1995. Ces bouteilles ne sont toutefois pas de structure monobloc. En effet, les parois verticales et goulot de la bouteille sont fabriqués à partir du fond de la préforme et un couvercle est serti sur le haut de la préforme. Ainsi en est il également dans le cas de la demande WO 0115829, de Daiwa Can en 2000 sous priorité de 1999, qui revendique une bouteille en alliage d'aluminium fabriquée par formage à chaud avec un outillage complexe. La fabrication de bouteilles du type « bottle can » ou de boîtiers d'aérosol en alliage d'aluminium par essentiellement emboutissage-étirage et rétreint nécessite en effet un matériau capable de: - subir des emboutissages profonds, c'est-à-dire de formation de coupelles à parois verticales et fond horizontal, avec des rapports d'emboutissage, c'est à dire le rapport du diamètre du flan au diamètre du poinçon, jusqu'à 1.9 voire plus, avec des déformations en rétreint élevées, afin d'obtenir une réduction de diamètre importante en deux passes d'emboutissage (emboutissage et emboutissage de reprise) seulement, - fournir des coupelles ou « cups » de bonne qualité, c'est-à-dire ne présentant pas de défauts connus de l'homme de métier sous l'appellation de « cornes pincées » ni de plis, afin d'éviter toute casse lors de l'étirage ultérieur, - accepter sans casse les déformations lors du rétreint ou « necking », au cours duquel le diamètre de la préforme est réduit, dans le cas des bouteilles, de 50% en ordre de grandeur, et au cours de la mise en forme du pas de vis et de l'ourlet dans le cas des bouteilles, et de l'ourlet dans le cas des boîtiers d'aérosol ; ces opérations de filetage et d'ourlage ou « curling » se substituent ici à l'opération plus simple de bordurage des boites- boisson, - permettre à la bouteille ou au boîtier d'aérosol une fois terminé, de supporter une « pression de retournement et/ou éclatement » suffisante. Cette dernière, bien connue de l'homme de métier, correspond à la valeur de pression interne pour laquelle le fond de la boîte se retourne ou éclate lorsque celle-ci est soumise à une pression croissante ; elle varie typiquement de 5 à 20 bars selon le type d'utilisation.

Les premières bouteilles en alliage d'aluminium, ou « bottle-cans », de structure monobloc, et fabriquées essentiellement par emboutissage-étirage puis rétreint ou « necking », ont vu le jour au Japon dans les années 2000. En témoigne la demande JP 2003082429 de Kobe Steel sous priorité de 2001. L'alliage revendiqué est ici du type 3104 à l'état métallurgique H19. Il en va de même pour la demande EP 1870481 sous priorité de 2005 du même Kobe Steel. Ce type de solution est également utilisé en série notamment aux Etats-Unis.

Cependant ce matériau présente l'inconvénient d'une formabilité non optimale vis-à- vis de l'emboutissage et surtout du rétreint ou « necking ». En particulier, après emboutissage des coupelles ou « cups », la forme du périmètre développé, connue de l'homme de métier sous l'appellation de « profil de cornes », n'est pas favorable.

Il s'agit en effet d'un profil à six cornes, dont deux positionnées respectivement à 0 et 180° de la direction de laminage et quatre à 45° de part et d'autre de ladite direction, conformément à la figure 1. Il se trouve qu'une telle configuration, du fait des cornes à 0 et 180°, présente un sérieux risque de donner lieu au phénomène dit de « cornes pincées » bien connu de l'homme de métier, avec le risque de casse lors des étirages ultérieurs. Qui plus est, le matériau s'adoucit peu, c'est-à-dire sa résistance mécanique diminue peu, lors de la cuisson des vernis, ce qui rend la mise en forme pour le rétreint ou « necking » plus délicate.

Problème posé L'invention vise à résoudre ces difficultés en autorisant un emboutissage profond des coupelles avec des rapports d'emboutissage jusqu'à 1.9 voire plus, un étirage sans casse, et surtout une mise en forme par rétreint ou « necking » avec une réduction de diamètre de la « préforme » de l'ordre de 50 %, sans fissure ni pli, tout comme lors du « filetage » dans le cas des bouteilles et de l'ourlage dans ce même cas ainsi que dans celui des boîtiers d'aérosol.

Objet de l'invention L'invention a pour objet une tôle en alliage d'aluminium pour bouteille métallique, encore connue sous le nom de « bottle-can », ou pour boîtier d'aérosol également appelé « bombe-aérosol », fabriqués essentiellement par emboutissage-étirage et rétreint encore connu de l'homme de métier sous l'appellation de « necking », de composition (% en poids) : Si: 0.10 - 0.35, Fe: 0.30 - 0.55, Cu : 0.05 - 0.20, Mn: 0.70 - 1.0, Mg : 0.80 - 1.30, Zn : < 0.25, Ti : < 0.10, autres éléments < 0.05 chacun, et < 0.15 au total, reste 10 aluminium. caractérisée en ce qu'elle présente après les étapes successives de son élaboration par coulée, homogénéisation, laminage à chaud, laminage à froid, recuit de recristallisation d'au moins une heure à une température de 300 à 400°C, laminage à froid avec un taux de réduction de 10 à 35 % jusqu'à une épaisseur de 0.35 à 1.0 mm, 15 et après un traitement thermique de 10 min. à 205°C, simulant la cuisson des vernis, une limite d'élasticité de 170 à 210 MPa et une charge de rupture de 200 à 240 MPa. De façon préférentielle, la limite d'élasticité après ledit traitement thermique de 10 min. à 205°C, simulant la cuisson des vernis, est de 170 à 200 MPa et la charge de rupture de 200 à 230 MPa. 20 Selon un mode de réalisation préférée, la composition de ladite tôle est (% en poids) : Si: 0.20 - 0.30, Fe: 0.35 - 0.50, Cu: 0.05 - 0.20, Mn : 0.80 - 0.90, Mg : 1.15 - 1.25, Zn : < 0.25, Ti : < 0.10, autres éléments < 0.05 chacun, et < 0.15 au total, reste aluminium. 25 Plus avantageusement, le recuit de recristallisation de ladite tôle est réalisé avec une durée d'au moins une heure et à une température de 340 à 360°C. Préférentiellement la diminution de la limite d'élasticité de ladite tôle avant et après traitement thermique simulant la cuisson des vernis est de 20 à 40 MPa. Selon un mode de réalisation avantageuse, l'indice d'anisotropie de ladite tôle 30 mesuré après son laminage à froid jusqu'à une épaisseur de 0.35 à 1.0 mm, par la méthode des godets selon la norme NF EN 1669, est de 0.5 à 4.0 %.

Encore plus avantageusement, ladite tôle présente, à l'issue du test selon la méthode des godets, des cornes à 45° de part et d'autre de la direction de laminage et aucune corne à 0 et 180° de ladite direction. Selon un mode de réalisation préférentielle, la formabilité de ladite tôle est telle qu'elle ne révèle aucune fissure ni pli lors d'un emboutissage profond en deux passes, la première avec un rapport d'emboutissage, rapport entre diamètre du flan et diamètre du poinçon, entre 1.5 et 1.9, la deuxième avec un rapport d'emboutissage entre 1.3 et 1.6. Encore plus préférentiellement, ladite tôle présente, à l'issue du laminage à froid jusqu'à une épaisseur de 0.35 à 1.0 mm, une microstructure à grains allongés avec un facteur d'élancement, rapport de la taille de grain dans le sens du laminage rapporté à la taille de grain dans le sens de l'épaisseur, mesurées après oxydation anodique et en microscopie optique en lumière polarisée, compris entre 2 et 10. L'invention a également pour objet une bouteille métallique, encore connue de l'homme de métier sous l'appellation de « bottle can » ou « bottle type beverage can », fabriquée à partir d'une telle tôle présentant une ou plusieurs des caractéristiques précitées, y compris une bouteille métallique dite de forme, c'est-à-dire dont les parois principales ne sont pas strictement cylindriques. Elle a également pour objet un boîtier d'aérosol, encore connu de l'homme de métier sous l'appellation de « bombe d'aérosol » ou encore « distributeur d'aérosol », fabriqué à partir de ladite tôle présentant une ou plusieurs des caractéristiques précitées, y compris un boîtier d'aérosol dit de forme, c'est-à-dire dont les parois principales ne sont pas strictement cylindriques.

Description des figures La figure 1 représente le « profil de cornes », c'est-à-dire la forme du périmètre développé du sommet des « coupelles » à l'issue du premier emboutissage, avec, en ordonnée, le rapport de la hauteur de corne à la hauteur moyenne de la coupelle et, en abscisse, l'angle a par rapport à la direction de laminage. Le profil en traits pleins, avec des cornes notamment pour a = 0 et 180°, correspond à une coupelle de l'art antérieur en alliage du type 3104 à l'état H19 et le profil en traits pointillés à une coupelle produite à partir d'une tôle selon l'invention en alliage du type 3104 à l'état 1114, avec recuit intermédiaire. Les cornes pour a = 0 et 180° y sont absentes. La figure 2 représente la microdureté Vickers Hv mesurée sous une charge de 100 g sur des préformes avant rétreint (ayant donc subi la cuisson des vernis) en fonction de la limite d'élasticité R0.2 en MPa mesurée sur les tôles avant transformation mais après traitement de simulation de cuisson des vernis de 10 min. à 205°C. Les losanges noirs correspondent au matériau selon l'invention, et les carrés blancs à des matériaux non conformes à l'invention.

Elle révèle une corrélation linéaire entre ces deux valeurs. La figure 3 représente le taux de rebut en %, selon trois zones (A de 0 à 10 %, B de 10 à 30 % et C au-delà) lors de l'opération de rétreint ou « necking » en fonction de la microdureté Vickers Hv ci-dessus, pour des matériaux conformes à l'invention (losanges noirs) et non conformes (carrés blancs). Description de l'invention L'invention consiste dans un choix judicieux d'alliage et de traitement thermique, 20 ainsi que de gamme de transformation, de la tôle ou bande utilisée pour la fabrication des bouteilles métalliques, ou « bottle-cans », ou des boîtiers d'aérosol. Cette optimisation a pour but d'obtenir un matériau capable de: - subir des emboutissages profonds pour fabriquer les coupelles avec des rapports d'emboutissage jusqu'à 1.9 voire plus, avec des déformations en rétreint élevées, afin 25 d'obtenir une réduction de diamètre importante en deux passes d'emboutissage seulement, - de limiter le risque de défauts connus de l'homme de métier sous l'appellation de « cornes pincées » ainsi que de plis, afin d'éviter toute casse lors de l'étirage, - d'autoriser sans casse les déformations lors du rétreint ou « necking » et au cours de 30 la mise en forme du pas de vis dans le cas des bouteilles et de l'ourlet dans le cas des bouteilles et des boîtiers d'aérosol, - permettre au produit fini de supporter une « pression de retournement et/ou d'éclatement » suffisante variant typiquement de 6.2 (minimum normatif pour les boîtes-boissons) à 17 bars pour les boîtiers d'aérosol. A cette fin, la composition chimique de l'alliage, exprimée en pourcentages pondéraux (% en poids) est la suivante : Si: 0.10 - 0.35, Fe: 0.30 - 0.55, Cu: 0.05 - 0.20, Mn: 0.70 - 1.0, Mg : 0.80 - 1.30, Zn : < 0.25, Ti : < 0.10, autres éléments < 0.05 chacun, et < 0.15 au total, reste aluminium. Les plages de concentration imposées aux éléments constitutifs de chaque alliage s'expliquent par les raisons suivantes : Si est essentiellement une impureté et, en tant que tel, sa teneur doit être limitée à 0.35 % et mieux encore à 0.30 %. Toutefois, un minimum de 0.10 %, et préférentiellement 0.20 %, permet d'obtenir un taux suffisant de phase A112(Fe,Mn)3Si à l'issue du traitement d'homogénéisation après coulée des plaques. Ce type de phase abrasive a en effet la particularité d'éviter l'encrassement des bagues d'étirage par des agglomérats de particules d'alliage et d'oxyde et donc d'assurer une bonne qualité de surface des ébauches en évitant ce que l'homme du métier connaît sous l'appellation de « grippage ». Fe est également, de façon générale, une impureté, dont la teneur augmente lors du recyclage. Celle-ci doit être inférieure à 0.55 % et préférentiellement 0.50 % pour éviter la formation de phases primaires grossières lors de la coulée, phases néfastes à la formabilité. Toutefois, une teneur en Si au minimum de 0.10 % et mieux de 0.20 %, ainsi qu'en Fe de 0.30 % et mieux 0.35 %, est nécessaire pour une bonne maîtrise de l'anisotropie du produit final, c'est-à-dire de la tôle ou bande, et donc des opérations ultérieures de mise en forme. Les éléments Cu, Mn et Mg sont essentiellement des éléments durcissants dont les teneurs permettent de maîtriser les caractéristiques mécaniques de la tôle aux divers stades de la fabrication, du flan au produit final.

Le durcissement est principalement lié à la présence de ces éléments en solution solide dans la matrice d'aluminium primaire. Cu permet en outre un durcissement par l'intermédiaire de fins précipités.

Cu a une teneur limitée à 0.20 % pour favoriser la restauration lors du traitement thermique de cuisson des vernis et de ce fait améliorer la formabilité nécessaire notamment pour le rétreint ou « necking » ainsi que pour le filetage et/ou l'ourlage.

Mn est limité à 1.0 % et mieux 0.90 % pour éviter la formation de phases primaires grossières lors de la coulée, néfastes à la formabilité. Mg est limité à 1.3 % et mieux 1.25 % pour ne pas réduire de façon trop significative la formabilité, notamment pour les opérations d'emboutissage. Toutefois, les teneurs minimales en Cu, Mn et Mg assurent les caractéristiques mécaniques minimales requises, en particulier pour la tenue à la pression interne du fond de bouteille ou boîtier. Zn est limité à 0.25 % essentiellement du fait de la législation sur les produits pour applications alimentaires traduite dans la norme NF EN 602. Ti est un élément affinant de la structure de coulée mais forme aussi des phases primaires défavorables à la formabilité. Pour cette dernière raison, sa teneur est limitée à moins de 0.1 %. La fabrication des tôles selon l'invention comporte principalement la coulée, typiquement continue verticale (CCV), des plaques et leur scalpage.

Les plaques scalpées subissent ensuite une homogénéisation conventionnelle puis le laminage à chaud suivi du laminage à froid. Au cours du laminage à froid, le produit intermédiaire subit un recuit de recristallisation à une température comprise entre 300 et 400°C, mieux entre 340 et 360°C, soit à une température visée de 350°C, pendant au moins une heure.

Après ce recuit, le laminage est repris avec un taux de réduction à froid de 10 à 35 % jusqu'à une épaisseur finale de 0.35 à 1.0 mm. Les tôles ou bandes ainsi obtenues présentent, après traitement thermique de 10 min. à 205°C simulant les traitements cumulés de séchage après nettoyage ainsi que cuisson des vernis et revêtement intérieur, une limite d'élasticité Rpo 2 comprise entre 30 170 et 210 MPa et une charge de rupture entre 200 et 240 MPa. Ces valeurs relativement basses par rapport à l'art antérieur avec un alliage du type 3104 mais à l'état métallurgique H19, sont évidemment favorables à la mise en forme de la « préforme », c'est-à-dire de l'ébauche après étirage, revêtements interne et externe et cuisson, donc tout particulièrement pour l'étape de rétreint ou « necking ». Elles sont le résultat d'un adoucissement lors du traitement thermique de 10 min. à 205°C, c'est-à-dire d'un abaissement notamment de la limite d'élasticité RPO 2 5 compris entre 20 et 40 MPa. Un autre avantage de l'invention est un indice d'anisotropie, qui traduit l'aptitude du métal à se mettre en forme de façon homogène lors de la fabrication des coupelles et de leur étirage, mesuré par la méthode des godets selon la norme NF EN 1669, compris entre 0.5 et 4.0 %. 10 Ceci se traduit notamment, après emboutissage des coupelles ou « cups », par le fait que la forme du périmètre développé, connue de l'homme de métier sous l'appellation de « profil de cornes », présente, à l'issue du test selon la méthode des godets, ou à l'issue de l'emboutissage des coupelles, des cornes à 45° de part et d'autre de la direction de laminage et sensiblement aucune corne à 0 et 180° de ladite 15 direction. Or, il se trouve que ce sont les cornes à 0 et/ou 180° qui sont responsables des défauts connus de l'homme de métier sous l'appellation de « cornes pincées » qui peuvent provoquer des casses ou défauts lors de l'étirage ultérieur. En outre, il est possible d'emboutir le matériau ou tôle selon l'invention sans casse ni pli avec un rapport d'emboutissage de 1.5 à 1.9 dans une première passe et avec un 20 rapport d'emboutissage de 1.3 à 1.6 dans une seconde passe, ce qui correspond à un rapport global d'emboutissage jusqu'à 2.8. Ce mode n'est toutefois pas exclusif, l'emboutissage pouvant être réalisé en plus de deux passes. Enfin, la tôle selon l'invention se caractérise également par le fait qu'à l'issue du laminage à froid jusqu'à une épaisseur de 0.35 à 1.0 mm, elle présente une 25 microstructure à grains allongés avec un facteur d'élancement, rapport de la taille de grain dans le sens du laminage rapporté à la taille de grain dans le sens de l'épaisseur, mesurées en microscopie optique en lumière polarisée après oxydation anodique, compris entre 2 et 10. 30 Dans ses détails, l'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples ci-après, qui n'ont toutefois pas de caractère limitatif.

Exemples Exemple 1 On a coulé par coulée continue verticale deux plaques d'alliage du type 3104 dont les compositions sont récapitulées ci-après au tableau 1 en pourcentages pondéraux (Poids %): Si Fe Cu Mn Mg Référence 0.13 0.45 0.17 0.86 1.2 Invention 0.27 0.42 0.11 0.86 1.19 Tableau 1 Elles ont toutes deux été scalpées puis homogénéisées à une température d'environ 580°C pendant environ 3 heures avant de subir le laminage à chaud jusqu'à une épaisseur de 2.8 mm.

L'une d'entre elles (« Référence ») a ensuite été soumise au laminage à froid direct jusqu'à l'épaisseur finale de 0.505 mm soit à l'état métallurgique H19. L'autre (« Invention ») a subi un laminage à froid jusqu'à l'épaisseur de 0.65 mm puis un recuit de recristallisation d'une heure à 350°C suivi du laminage à froid final jusqu'à l'épaisseur de 0.505 mm. On obtient ainsi l'état métallurgique H14.

Des « coupelles » ont été réalisées à partir des deux types de tôles repérées « 3104 H14 » et « 3104 H19 » avec les paramètres suivants Diamètre de flan circulaire : 140 mm Diamètre du poinçon : 88.9 mm Jeu d'emboutissage ((diamètre de la matrice d'emboutissage - diamètre du poinçon - 2 x épaisseur de la tôle) / 2 x épaisseur de la tôle): 30 % Pré-lubrification de l'outillage par « Quakerol 30 LVE » avec une quantité visée de 20 mg/coupelle Vitesse d'emboutissage : 60 coups/min.30 Les « profils » de corne sont récapitulés en figure 1 correspondant à la moyenne pour 10 coupelles de chaque type (« 3104 H14 » selon l'invention et « 3104 H19 » de l'art antérieur).

On a noté que les coupelles selon l'invention étaient de meilleure qualité que selon l'art antérieur, c'est-à-dire présentant moins de plis et surtout, comme le montre la figure 1, une absence de cornes à 0 et 180° de la direction de laminage, donc sans cornes pincées, ce qui n'est pas le cas des coupelles de l'art antérieur. Le profil selon l'invention révèle des cornes à 45° de part et d'autre de la direction de laminage, soit 45°, 135°, 225°, et 315°, qui ne présentent pas le risque dit de « cornes pincées », au contraire des cornes à 0 et 180° des coupelles de l'art antérieur. Exemple 2 On a coulé par coulée continue verticale neuf plaques d'alliage du type 3104 dont les compositions sont récapitulées ci-après au tableau 2 en pourcentages pondéraux (Poids %): Si Fe Cu Mn Mg Référence 1 0.13 0.45 0.17 0.86 1.20 Référence 2 0.26 0.42 0.15 0.95 1.20 Invention 3 0.27 0.42 0.11 0.86 1.19 Invention 4 0.26 0.42 0.12 0.85 1.20 Invention 5 0.25 0.42 0.11 0.85 1.22 Invention 6 0.26 0.43 0.12 0.84 1.21 Invention 7 0.26 0.42 0.11 0.87 1.20 Invention 8 0.27 0.43 0.11 0.82 1.21 Invention 9 0.27 0.43 0.11 0.82 1.21 Tableau 2 La plaque 1 a subi la même gamme de transformation que la plaque de référence de l'exemple 1, soit sans recuit de recristallisation, et les autres plaques 2 à 9 ont subi la même gamme de transformation, identique à la précédente jusqu'au laminage à froid à savoir : Elles ont toutes été scalpées puis homogénéisées à une température d'environ 580°C pendant environ 3 heures avant de subir le laminage à chaud jusqu'à une épaisseur de 5 2.8 mm. Elles ont ensuite été soumises au laminage à froid avec différents taux de réduction conformément au tableau 3 ci-après : Epaisseur avant recuit mm Taux de réduction ultérieure % Rpo 2 après 10min.- 205°C Rm ARpo 2 avant- après 205°C Hv Rebut après des lors du 10min.- préformes rétreint 205°C Référence 1 - - 233 257 15.0 86 C Référence 2 0.80 37 214 247 30.0 90 C Invention 3 0.77 34 204 231 31.0 84 B Invention 4 0.77 34 204 229 30.0 84 B Invention 5 0.77 34 206 234 34.0 87 B Invention 6 0.72 30 200 225 32.0 85 B Invention 7 0.72 30 202 229 35.0 84 B Invention 8 0.65 22 199 221 26.0 83 A Invention 9 0.58 13 193 204 20.0 79 A 10 Tableau 3 15 Les matériaux 1 et 2 ne sont pas conformes à l'invention du fait respectivement de l'absence de recuit intermédiaire et d'un taux de réduction après recuit au laminage à froid de 37 % pour un maximum selon l'invention de 35 %. On a ensuite mesuré sur des tôles en fin de laminage à froid avant et après traitement de simulation de cuisson des vernis la limite d'élasticité Rpo 2 en MPa et la charge de rupture Rm en MPa après ledit traitement.

Ces valeurs sont reportées au tableau 3 ainsi que la différence ARpo 2 avant et après ledit traitement. On notera que la limite d'élasticité ainsi mesurée varie de 193 à 204 MPa, alors qu'elle est supérieure (214 MPa) pour la référence 2 et encore plus nettement pour la référence 1 (233 MPa), ce qui est favorable à la formabilité pour les tôles conformes à l'invention. On notera également que la différence des limites d'élasticité avant et après ledit traitement varient pour les tôles selon l'invention de 20 à 35 MPa, alors qu'elle n'est que de 15 MPa pour la référence 1 de l'art antérieur, avec la même conclusion que précédemment. On a également mesuré, après laminage à froid à l'épaisseur de 0.505 mm, 15 par la méthode des godets selon la norme NF EN 1669, l'indice d'anisotropie S45 pour toutes les tôles et SO pour la tôle selon l'art antérieur à l'état métallurgique H19 (référence 1). Les valeurs obtenues sont reportées au tableau 4 ci-après. 20 On note que, dans le cas des tôles selon l'invention, elles sont toutes comprises entre 0.5 et 4.0 %, ce qui n'est pas le cas pour les tôles de référence hors invention. Enfin, la structure granulaire a été caractérisée sur ces mêmes tôles en microscopie optique en lumière polarisée, après oxydation anodique, avec un 25 grossissement de 50. On a mesuré à cette fin le rapport de la taille de grain dans le sens du laminage L à celui de la taille de grain dans le sens de l'épaisseur ou « travers court Tc », soit dans un plan (L,Tc), et ce sensiblement à mi-largeur de la tôle initiale. Les valeurs rapportées au tableau 4 ci-après correspondent à une moyenne d'environ 30 cinquante mesures pour chaque cas.

On note que les tôles selon l'invention présentent toutes un rapport d'élancement compris entre 1 et 10, et en l'occurrence de 3 à 5, alors qu'il atteint la valeur de 30 dans le cas de la tôle selon l'art antérieur à l'état métallurgique H19 (référence 1).

Indice Indice Rapport d'anisotropie d'anisotropie d'élancement S 45 (%) S 0 (%) des grains Référence 1 4.5 1.7 30 Référence 2 4.1 - 5 Invention 3 3.4 - 5 Invention 4 3.5 - 5 Invention 5 3.8 - 5 Invention 6 2.0 - 5 Invention 7 3.2 - 5 Invention 8 3.0 - 4 Invention 9 2.9 - 3 Tableau 4 On a alors réalisé à l'aide de flans et coupelles identiques à ceux de l'exemple 1, à partir de tôles des types 1 à 9 conformément au tableau 3, selon une gamme tout à fait conventionnelle, des séries d'essai de fabrication de bouteilles métalliques du type « bottle-can » d'une contenance de 33 cl. Le rétreint, ou « conification », a consisté en une réduction du diamètre de la préforme de 57 mm à 28 mm sur une hauteur de goulot de 70 mm.

Après « conification », le goulot a été fileté puis ourlé. Ces essais ont porté sur 3000 à 5000 bouteilles pour chaque matériau 1 à 9. En cours d'essais, au stade de la préforme vernie et après cuisson, soit exactement avant l'opération de rétreint, des prélèvements ont été effectués pour mesure de la 20 microdureté Vickers des préformes sous une charge de 100 grammes, après découpe, enrobage et polissage.

Les résultats sont portés au tableau 3, et la figure 2 représente les valeurs de cette dureté des préformes en fonction de la limite d'élasticité des tôles après traitement thermique de simulation de la cuisson des vernis. Les losanges noirs correspondent au matériau selon l'invention, et les carrés blancs aux matériaux 1 et 2 non conformes à l'invention. Cette figure révèle une corrélation linéaire entre ces deux valeurs pour les matériaux élaborés avec un recuit de recristallisation intermédiaire (losanges noirs et carré blanc dont coordonnées : 90 Hv et 214 MPa).

A l'issue de l'opération de rétreint ou « necking », des contrôles visuels ont été réalisés pour éliminer toutes les pièces présentant des défauts tels que plis sur le col de bouteille, plis sur le pas de vis, ourlet de bouteille présentant des fissures plus ou moins ouvertes, connues sous l'appellation de « split curl », absence de vernis, incrustations, pas de vis écrasé, rayures...

Un classement de A à C a pu être effectué en fonction du nombre de pièces éliminées en %, soit du « taux de rebut ». Ce classement s'établit ainsi : A pour un taux de rebut de 0 à 10 %, B de 10 à 30 % et C au-delà. Les résultats sont reportés au tableau 3 et la figure 3 représente le taux de rebut en %, selon les trois zones prédéfinies de A à C, lors de l'opération de rétreint ou 20 « necking » en fonction de la microdureté Vickers flv ci-dessus, pour des matériaux conformes à l'invention (losanges noirs) et non conformes (carrés blancs). On y relève sans ambiguïté le meilleur comportement des matériaux selon l'invention par rapport aux matériaux non conformes à l'invention et en particulier celui de l'art antérieur présentant le moins bon résultat (rebut le plus élevé). 25 30

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Tôle en alliage d'aluminium pour bouteille métallique ou boîtier d'aérosol, fabriqués par emboutissage-étirage et rétreint encore connu de l'homme de métier sous l'appellation de « necking », de composition (% en poids) : Si: 0.10 - 0.35, Fe: 0.30 - 0.55, Cu : 0.05 - 0.20, Mn: 0.70 - 1.0, Mg : 0.80 - 1.30, Zn : < 0.25, Ti : < 0.10, autres éléments < 0.05 chacun, et < 0.15 au total, reste aluminium. caractérisée en ce qu'elle présente après les étapes successives de son élaboration par coulée, homogénéisation, laminage à chaud, laminage à froid, recuit de recristallisation d'au moins une heure à une température de 300 à 400°C, laminage à froid avec un taux de réduction de 10 à 35 % jusqu'à une épaisseur de 0.35 à 1.0 mm, et après un traitement thermique de 10 min. à 205°C, simulant la cuisson des vernis, une limite d'élasticité de 170 à 210 MPa et une charge de rupture de 200 à 240 MPa.
2. 2. Tôle selon la revendication 1 caractérisée en ce que la limite d'élasticité après un traitement thermique de 10 min. à 205°C, simulant la cuisson des vernis, est de 170 à 200 MPa et la charge de rupture de 200 à 230 MPa.
3. 3. Tôle selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que sa composition est (% en poids) : Si: 0.20 - 0.30, Fe: 0.35 - 0.50, Cu : 0.05 - 0.20, Mn: 0.80 - 0.90, Mg : 1.15 - 1.25, Zn : < 0.25, Ti : < 0.10, autres éléments < 0.05 chacun, et < 0.15 au total, reste aluminium.
4. 4. Tôle selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le recuit de recristallisation est réalisé avec une durée d'au moins une heure à une température de 340 à 360°C.
5. 5. Tôle selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la diminution de la limite d'élasticité avant et après traitement thermique simulant la cuisson des vernis est de 20 à 40 MPa.
6. 6. Tôle selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que son indice d'anisotropie mesuré après laminage à froid jusqu'à une épaisseur de 0.35 à 1.0 mm, par la méthode des godets selon la norme NF EN 1669, est de 0.5 à 4.0 %.
7. 7. Tôle selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'elle présente à l'issue du test selon la méthode des godets des cornes à 45° de part et d'autre de la direction de laminage et aucune corne à 0 et 180° de ladite direction.
8. 8. Tôle selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que sa formabilité est telle qu'elle ne révèle aucune fissure ni pli lors d'un emboutissage profond en deux passes, la première avec un rapport d'emboutissage, rapport entre diamètre du flan et diamètre du poinçon, entre 1.5 et 1.9, la deuxième avec un rapport d'emboutissage entre 1.3 et 1.6.
9. 9. Tôle selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce qu'elle présente, à l'issue du laminage à froid jusqu'à une épaisseur de 0.35 à 1.0 mm, une microstructure à grains allongés avec un facteur d'élancement, rapport de la taille de grain dans le sens du laminage rapporté à la taille de grain dans le sens de l'épaisseur, mesurées après oxydation anodique et en microscopie optique en lumière polarisée, compris entre 2 et
10. 10. 10. Bouteille métallique, encore connue de l'homme de métier sous l'appellation de « bottle can » ou « bottle type beverage can », caractérisée en qu'elle est fabriquée à partir d'une tôle selon l'une des revendications 1 à 9.
11. 11. Bouteille métallique dite de forme, c'est-à-dire dont les parois principales ne sont pas strictement cylindriques, caractérisée en qu'elle est fabriquée à partir d'une tôle selon l'une des revendications 1 à 9.
12. 12. Boîtier d'aérosol, encore connu de l'homme de métier sous l'appellation de « bombe d'aérosol » ou encore « distributeur d'aérosol », caractérisé en ce qu'il est fabriqué à partir d'une tôle selon l'une des revendications 1 à 9.
13. 13. Boîtier d'aérosol dit de forme, c'est-à-dire dont les parois principales ne sont pas strictement cylindriques, caractérisé en ce qu'il est fabriqué à partir d'une tôle selon l'une des revendications 1 à 9.