FR3093450A1

FR3093450A1 - Bande en alliage d’aluminium pour la fabrication d’échangeurs de chaleur brasés

Info

Publication number: FR3093450A1
Application number: FR1902177A
Authority: FR
Inventors: Lionel PEGUET; Bechir Chehab
Original assignee: Constellium Neuf Brisach SAS
Current assignee: Constellium Neuf Brisach SAS
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2020-09-11
Also published as: US20220145432A1; KR20210135271A; EP3934908A1; FR3093451A1; JP2022522881A; FR3093451B1; DE20719682T1; US11932922B2

Abstract

Bande, destinée à la fabrication d’échangeurs thermiques brasés, ayant une âme en alliage de composition (% en masse) :Si : 0,15 – 0,25Fe < 0,20Cu : 0,7 – 1,05, de préférence 0,75 – 1,0Mn : 1,3 – 1,4Mg < 0,0325 de préférence < 0,025, plus préférentiellement < 0,015Zn < 0,1Ti < 0,15autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total,reste aluminium. FIGURES

Description

Bande en alliage d’aluminium pour la fabrication d’échangeurs de chaleur brasés

Domaine de l’invention

L’invention concerne les bandes minces (d’épaisseur généralement comprise de 0,05 à 3 mm, de préférence de 0,15 à 2,5 mm) en alliage d’âme aluminium-manganèse (série 3000 selon la nomenclature de l’Aluminum Association), éventuellement plaqué sur une ou deux faces d’un alliage de couverture, le plus souvent un alliage de brasage aluminium-silicium (série 4000 selon la nomenclature de l’Aluminum Association) et/ou d’un alliage intercalaire, placé entre l’âme et l’éventuel alliage de brasage, en alliage aluminium-manganèse (série 3000 selon la nomenclature de l’Aluminum Association). Ces bandes sont notamment destinées à la fabrication d’éléments, tels que des tubes, collecteurs et plaques, d’échangeurs de chaleur assemblés par brasage. Ces échangeurs se trouvent notamment dans les systèmes de refroidissement des moteurs et de climatisation des habitacles d’automobiles. Les techniques de brasage des alliages d’aluminium sont décrites par exemple dans l’article de J.C. Kucza, A. Uhry et J.C. Goussain “ Le brasage fort de l’aluminium et ses alliages ”, paru dans Soudage et Techniques Connexes, nov.-déc. 1991, pp. 18-29. Les bandes selon l’invention peuvent notamment être utilisées dans les techniques de brasage avec flux non corrosif du type NOCOLOK  ou CAB (controlled atmosphere brazing), ou encore, selon une variante, dans les techniques de brasage sans flux.

Etat de la technique

Les propriétés requises pour les bandes en alliage d’aluminium utilisées pour la fabrication d’échangeurs brasés sont notamment une bonne aptitude au brasage, une résistance mécanique élevée après brasage, de manière à utiliser des épaisseurs aussi faibles que possible, une formabilité suffisante pour une mise en forme aisée des tubes, ailettes collecteurs et plaques, avant brasage, et une bonne résistance à la corrosion. Bien entendu, il importe que l’alliage choisi soit aisé à couler et à laminer, et que le coût de fabrication des bandes soit compatible avec les exigences de l’industrie automobile.

Un alliage utilisé est le 3003 de composition (% en poids selon la norme EN 573-3) :
Si < 0,6 % Fe < 0,7 % Cu : 0,05 – 0,20 % Mn : 1,0 – 1,5 % Zn < 0,10 %
autres éléments < 0,05 % chacun et < 0,15 % au total, balance aluminium.

De nombreux alliages ont été proposés pour améliorer l’une ou l’autre des propriétés d’emploi mentionnées précédemment, plus particulièrement la résistance à la corrosion, d’où l’appellation d’alliages “ long-life ” qui leur est parfois donnée dans la profession.

Le brevet US 5,125,452 (Sumitomo Light Metal Industries et Nippondenso) décrit des bandes plaquées dont l’alliage de base a pour composition :
Si < 0,1 Fe < 0,3 Cu : 0,05 – 0,35 Mn : 0,3 – 1,5 Mg : 0,05 – 0,5
Ti : 0,05 – 0,35 avec Cu – 0,2 < Mg < Cu + 0,2.

Le brevet EP 0326337 (Alcan International) décrit une bande plaquée dont l’alliage de base a pour composition :
Si < 0,15 Fe < 0,4 Cu : 0,1 – 0,6 Mn : 0,7 – 1,5 Mg < 0,8.

La faible teneur en Si, de préférence < 0,05%, permet la formation d’une couche dense de précipités au Mn, qui peut jouer le rôle de barrière à la diffusion du silicium de l’alliage de revêtement, et augmente la résistance à la corrosion. WO 94/22633 est une variante du précédent qui ne diffère que par une teneur en Cu plus élevée (0,6 – 0,9%).

Le brevet US 5,350,436 (Kobe Alcoa et Nippondenso) décrit un alliage de base de composition : Si : 0,3 – 1,3 Cu < 0,2 Mn : 0,3 – 1,5 Mg < 0,2 Ti : 0,02 – 0,3 Fe non mentionné.

Sans être lié par la théorie, il semblerait que la teneur élevée en Si (0,8 % dans les exemples) permet de compenser l’absence de Cu et Mg pour la résistance mécanique, la présence de Ti contribue à une bonne résistance à la corrosion et l’absence de Mg favorise une bonne brasabilité.

Le brevet EP 0718072 (Hoogovens Aluminium Walzprodukte) décrit un alliage de base de composition : Si > 0,15 Fe < 0,8 Cu : 0,2 – 2 Mn : 0,7 – 1,5 Mg : 0,1 – 0,6 avec Cu + Mg < 0,7 et addition possible de Ti, Cr, Zr ou V. Les exemples montrent des teneurs en Si de 0,5%.

Le brevet JP 2000167688 (Sumitomo Light Metal Ind) divulgue un alliage d’âme en aluminium comprenant, en pourcentages massiques, de 0,5 à 2,0 % de Mn, de 0,1 à 1,0 % de Cu, <= 0,1 % de Si, <= 0,3 % de Fe, de 0,06 à 0,35 % de Ti, <= 0,04 % de Mg et des impuretés inévitables, le reste étant de l’aluminium.

Si on veut résumer l’enseignement de l’état de la technique pour ce type d’alliage, on constate qu’une première catégorie d’alliages présente une teneur très faible en Si (< 0,15 et de préférence < 0,05%) accompagnée ou non d’une teneur en Fe faible, mais, dans tous les cas, moins exigeante que pour Si. Ces teneurs très faibles en Si ne peuvent s’obtenir qu’en partant de bases pures, ce qui augmente les coûts de fabrication. Une deuxième catégorie d’alliages, en remettant en cause la nécessité d’une teneur très faible en Si pour obtenir une bonne résistance à la corrosion, présente au contraire une teneur plutôt élevée en Si (0,5 à 0,8%), éventuellement pour compenser la perte de résistance mécanique liée à de faibles teneurs en éléments durcissants Mg et Cu. En effet, pour le brasage avec flux, il est connu que la teneur en Mg doit être réduite, pour empêcher la migration de Mg à la surface de la couche de placage, qui conduit à la formation d’une couche épaisse d’oxyde MgO. La présence de cet oxyde oblige à augmenter la quantité de flux sur les surfaces à braser, ce qui augmente le coût de l’assemblage et détériore l’aspect de surface. D’autres références encore visent une teneur en Si intermédiaire (voir par exemple EP1075935, EP1413427, EP2969308, ou encore US 9,546,829).

Quant à l’élément Cu, son influence sur la résistance à la corrosion semble controversée. Certaines références incitent à ne pas utiliser une quantité de Cu trop élevée (voir notamment le brevet US 6,019,939 d’Alcan International Limited).

Face à une demande du marché croissante, il demeure un besoin d’un nouvel alliage d’âme ayant une résistance à la corrosion améliorée par rapport aux alliages existants, sans dégradation de la résistance mécanique ou de la brasabilité. Un tel alliage d’âme pourrait permettre de répondre à la demande toujours présente de réduction d’épaisseur des produits.

Objet de l’invention

De manière surprenante, la demanderesse a déterminé un domaine de composition permettant d’améliorer la résistance à la corrosion sans dégradation de la résistance mécanique ou de la brasabilité.

L’invention a ainsi pour objet une bande, destinée à la fabrication d’échangeurs thermiques brasés, ayant une âme en alliage d’aluminium de composition (% en masse) :
Si : 0,15 – 0,25
Fe < 0,20
Cu : 0,7 – 1,05, de préférence 0,75 – 1,0
Mn : 1,3 – 1,4
Mg < 0,0325 de préférence < 0,025, plus préférentiellement < 0,015
Zn < 0,1
Ti < 0,15
autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total,
reste aluminium.

L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une bande, comprenant les étapes successives de :
coulée d’une plaque d’âme ;
placage éventuel avec au moins un alliage d’aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d’aluminium intercalaire ;
préchauffage à une température de 450 à 520°C pendant moins de 12 heures, de préférence moins de 3h ;
laminage à chaud de cette plaque sans homogénéisation préalable à une température de 450 à 520°C jusqu’à une épaisseur de 2 à 6 mm,
laminage à froid à l’épaisseur désirée, l’épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et
recuit à une température de 240 à 450°C , de préférence de 240 à 380°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures, de préférence pendant 20 minutes à 3 heures.

Selon une variante, l’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une bande selon la présente invention, comprenant les étapes successives de :
coulée d’une plaque d’âme,
homogénéisation de cette plaque entre 580 et 630°C pendant 1 à 24 heures ;
placage éventuel avec au moins un alliage d’aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d’aluminium intercalaire ;
préchauffage à une température de 450 à 520°C pendant moins de 12 heures, de préférence moins de 3h ;
laminage à chaud de la plaque homogénéisée et éventuellement plaquée à une température de 450 à 520°C jusqu’à une épaisseur de 2 à 6 mm ;
laminage à froid à l’épaisseur désirée, l’épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et
recuit à une température de 240 à 450°C , de préférence de 240 à 380°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures, de préférence pendant 20 minutes à 3 heures.

L’invention a également pour objet un échangeur de chaleur réalisé au moins en partie à partir d’une bande selon la présente invention.

L’invention a également pour objet l’utilisation d’une bande selon la présente invention, pour la fabrication d’un échangeur de chaleur, ladite bande présentant une résistance à la corrosion améliorée sans dégradation de la résistance mécanique ou de la brasabilité.

Description des figures

La figure 1 représente les micrographies en coupe des bandes après test SWAAT (ASTM G85A3) pour les échantillons de l’exemple 1, après quatre semaines d’exposition. Les sites de corrosion les plus profonds sont représentés. Le repère A correspond à l’échantillon ayant un alliage d’âme A (art antérieur). Le repère B correspond à l’échantillon ayant un alliage d’âme B (selon l’invention). Le repère C correspond à l’échantillon ayant un alliage d’âme C (selon l’invention).

La figure 2 représente les micrographies en coupe des bandes après test SWAAT pour les échantillons de l’exemple 2, après deux semaines d’exposition. Le repère E correspond à l’échantillon ayant un alliage d’âme E (selon l’invention). Le repère F correspond à l’échantillon ayant un alliage d’âme F (art antérieur).

Description de l’invention

Dans la description et les revendications, sauf indication contraire :

- la désignation des alliages d'aluminium est conforme à la nomenclature de The Aluminum Association ;

- les teneurs en éléments chimiques sont désignées en pourcentages massiques.

La bande selon la présente invention comprend une âme en alliage d’aluminium de composition (% en masse) :
Si : 0,15 – 0,25
Fe < 0,20
Cu : 0,7 – 1,05, de préférence 0,75 – 1,0
Mn : 1,3 – 1,4
Mg < 0,0325 de préférence < 0,025, plus préférentiellement < 0,015
Zn < 0,1
Ti < 0,15
autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total,
reste aluminium.

De préférence, la bande selon la présente invention comprend (Fe + Si) < 0,35 % massique.

Les limites de composition de l’alliage de base peuvent se justifier de la manière suivante. Une teneur minimale en silicium de 0,15% permet d’éviter d’utiliser une base pure, dont le coût est élevé. Par ailleurs, dans les alliages contenant du magnésium, le silicium contribue à la résistance mécanique par formation de précipités Mg₂Si. Au-delà de 0,30%, le silicium peut avoir une influence défavorable sur la résistance à la corrosion, et également sur la formabilité, à cause de la formation de dispersoïdes au manganèse AlMnSi et AlMnFeSi.

Une teneur en fer limitée à moins de 0,25% est également favorable à la résistance à la corrosion et à la formabilité, mais il n’est pas nécessaire de descendre à des teneurs très faibles < 0,15% qui conduiraient à des prix de revient élevés.

Le cuivre est un élément durcissant qui contribue à la résistance mécanique, mais au-delà de 1,1%, il se forme des composés intermétalliques grossiers à la coulée qui nuisent à l’homogénéité du métal et constituent des sites d’initiation de la corrosion.

Le manganèse est dans des limites voisines de celles de l’alliage 3003 ; il contribue à la résistance mécanique et à la résistance à la corrosion.

Le magnésium a un effet favorable sur la résistance mécanique. Par contre, il est néfaste à la brasabilité, dans la mesure où il migre à la surface du placage et forme un oxyde MgO, voire réduit l’efficacité du flux. Pour cette raison, sa teneur doit être limitée à
0,3 %. Pour des applications très exigeantes, il peut être nécessaire de supprimer totalement le magnésium.

Une addition limitée de zinc peut avoir un effet bénéfique sur la résistance à la corrosion, en modifiant les mécanismes électrochimiques, notamment pour les alliages les plus chargés en cuivre. Elle doit rester cependant en dessous de 0,2% pour éviter une trop forte susceptibilité à la corrosion généralisée.

Alliage d’aluminium de brasage

Les bandes selon la présente invention ont une épaisseur généralement comprise de 0,05 à 3 mm, de préférence 0,15 à 2,5 mm, en fonction du type de pièce fabriquée, et peuvent être plaqués d’un alliage de couverture, qui peut être soit un alliage de brasage, soit un alliage jouant le rôle d’anode sacrificielle pour protéger la pièce de la corrosion tel qu’un alliage au zinc comme l’alliage AA7072.

L’alliage de brasage est de la famille des alliages 4xxx avec une température de liquidus suffisamment basse par rapport à l’alliage d’âme pour disposer d’un intervalle de température suffisant pour le brasage, une résistance mécanique acceptable et une bonne mouillabilité. Ces alliages peuvent contenir des éléments d’addition, par exemple du strontium.

De préférence, la bande selon la présente invention est plaquée sur une ou deux faces d’un alliage d’aluminium de brasage, de préférence un alliage 4xxx comprenant de 4 à 13 %, de préférence de 6 à 11 % en masse de Si et jusqu’à 0,5 %, de préférence jusqu’à 0,3 % en masse de Fe.

De préférence, l’alliage d’aluminium de brasage comprend (% en masse) :
Si : de 5 à 13 % ;
Fe : jusqu’à 1 % ;
Cu : jusqu’à 0,1 % ;
Mn : jusqu’à 0,2 %, de préférence jusqu’à 0,1 % ;
Mg : jusqu’à 0,3 %, de préférence jusqu’à 0,1 % ;
Zn : jusqu’à 0,2 %, de préférence jusqu’à 0,1 % ;
Ti : jusqu’à 0,30 %, de préférence jusqu’à 0,1 % ;
autres éléments : inférieurs à 0,05 % chacun et inférieurs à 0,15 % au total ;
reste aluminium.

A titre d’exemple, la composition AA4045 est un alliage d’aluminium qui peut convenir comme alliage de brasage selon la présente invention. Sa composition est, en % en masse : de 9 à 11 % de Si, jusqu’à 0,8 %, de préférence jusqu’à 0,6 % de Fe, jusqu’à 0,30 %, de préférence jusqu’ à 0,1 % de Cu, jusqu’à 0,05 % de Mn, jusqu’à 0,05 % de Mg, jusqu’à 0,10 % de Zn, jusqu’à 0,20 % de Ti, autres éléments inférieurs à 0,05 % chacun et inférieurs à 0,15 % au total, le reste étant de l’aluminium.

A titre d’exemple, la composition AA4343 est un alliage d’aluminium qui peut convenir comme alliage de brasage selon la présente invention. Sa composition est, en % en masse : de 6,8 à 8,2 % de Si, jusqu’à 0,8 %, de préférence jusqu’à 0,3 % de Fe, jusqu’à 0,25 %, de préférence jusqu’ à 0,1 % de Cu, jusqu’à 0,10 % de Mn, jusqu’à 0,05 % de Mg, autres éléments inférieurs à 0,05 % chacun et inférieurs à 0,15 % au total, le reste étant de l’aluminium.

De préférence, l’alliage de brasage selon la présente invention ne comprend pas de Mg.

On peut également utiliser comme placage, sur l’une des faces, un alliage d’aluminium à effet d’anode sacrificielle, notamment un alliage contenant du zinc, tel que l’alliage AA7072.

Alliage d’aluminium intercalaire

De préférence, la bande selon la présente invention est plaquée sur une ou deux faces d’un alliage d’aluminium dit intercalaire, placé entre l’âme et l’éventuel alliage de brasage, de préférence comprenant (en % massique) :
Si :jusqu’à 0,5 %, plus préférentiellement jusqu’à 0,2 % ;
Fe : jusqu’à 0,7 %, plus préférentiellement jusqu’à 0,3 %, encore plus préférentiellement jusqu’à 0,2 % ;
Mn : de 0,3 à 1,4 %, plus préférentiellement de 0,6 à 0,8 %, selon une variante entre 1 et 1,3 % ;

Cu : jusqu’à 0,3 %, de préférence jusqu’à 0,1 %, encore plus préférentiellement jusqu’à 0,05 % ;

autres éléments < 0,05 % chacun et < 0,15 % au total ;

reste aluminium.

De préférence, l’alliage d’aluminium intercalaire de la bande selon la présente invention comprend (% en masse) : Si < 0,15 % ; Fe < 0,2 % ; Cu < 0,1 % ; Mn de 0,6 à 0,8 % ;
Mg < 0,02 % ; autres éléments < 0,05 % et < 0,15 % au total, reste aluminium.

De préférence, l’alliage d’aluminium intercalaire est un alliage de la série AA3xxx.

Bande

La bande selon la présente invention est une bande dite de brasage, qui peut servir à la fabrication de différentes parties d’un échangeur thermique, par exemple des tubes, des plaques, des collecteurs, etc.

Procédé

L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une bande, comprenant les étapes successives de :
coulée d’une plaque d’âme ;
placage éventuel avec au moins un alliage d’aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d’aluminium intercalaire ;
préchauffage à une température de 450 à 520°C pendant moins de 12 heures, de préférence moins de 3h ;

laminage à chaud sans homogénéisation préalable à une température de 450 à 520°C jusqu’à une épaisseur de 2 à 6 mm ;
laminage à froid à l’épaisseur désirée, l’épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et
recuit à une température de 240 à 450°C , de préférence de 240 à 380°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures, de préférence pendant 20 minutes à 3 heures.

Selon une variante, l’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une bande selon la présente invention, comprenant les étapes successives de :
coulée d’une plaque d’âme ;
homogénéisation de cette plaque à une température de 580 à 630°C pendant 1 à 24 heures ;
placage éventuel avec au moins un alliage d’aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d’aluminium intercalaire ;
préchauffage à une température de 450 à 520°C pendant moins de 12 heures, de préférence moins de 3h ;

laminage à chaud de la plaque homogénéisée et éventuellement plaquée, à une température de 450 à 520°C jusqu’à une épaisseur de 2 à 6 mm ;
laminage à froid à l’épaisseur désirée, l’épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et
recuit à une température de 240 à 450°C , de préférence de 240 à 380°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures, de préférence pendant 20 minutes à 3 heures.

De préférence, il n’y a pas de recuit intermédiaire dans les procédés selon la présente invention.

Lorsqu’elle est destinée à des pièces avec une mise en forme importante, la bande peut être utilisée à l’état recuit (état O) en procédant à un recuit final à une température comprise entre 320 et 380°C, en continu pour les bandes les plus épaisses, ou en batch pour les bandes les plus minces. Ce recuit conduit à la recristallisation de l’alliage et améliore la formabilité. Dans les autres cas, elle est utilisée à l’état écroui, qui conduit à une meilleure résistance mécanique, par exemple un état H14 ou H24 (selon la norme NF EN 515), ce dernier état étant obtenu par un recuit de restauration entre 250 et 300°C, évitant la recristallisation

Avant d’installer le matériau de placage, on peut procéder à une homogénéisation de la plaque d’alliage d’âme à une température comprise de 580 à 630°C. Cette homogénéisation est favorable à la ductilité de la bande laminée et elle est recommandée lorsque la bande est utilisée à l’état O. Elle favorise la coalescence des dispersoïdes au Mn.

Utilisation

Les bandes selon la présente invention peuvent être utilisées dans la fabrication des radiateurs, notamment d’automobiles, tels que les radiateurs de refroidissement du moteur, les radiateurs d’huile, les radiateurs de chauffage et les refroidisseurs d’air de suralimentation, ainsi que dans les systèmes de climatisation.

Exemples

Exemple 1

Quatre alliages ont été coulés, dont les compositions sont données dans le Tableau 1 ci-après en pourcentages massiques. L’alliage A est un alliage d’âme selon l’art antérieur. Les alliages B et C sont des alliages d’âme selon la présente invention. L’alliage D est un alliage de brasage AA4343.

Alliage	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ti
A	0,19	0,15	0,67	1,34	0,008	-
B	0,21	0,15	0,79	1,35	0,001	-
C	0,21	0,16	1,02	1,35	0,001	-
D	7,11	0,21	<0,01	<0,02	0,015	0,016

Les alliages décrits dans le Tableau 1 ci-avant ont été utilisés pour former des sandwichs à trois couches ayant une épaisseur totale de 220 µm, selon la configuration suivante :
alliage de brasage (alliage D – 10 % de l’épaisseur totale)
alliage d’âme (alliage A, B ou C – 80 % de l’épaisseur totale)
alliage de brasage (alliage D – 10 % de l’épaisseur totale).

Après coulée et assemblage des couches, les sandwichs ont été préchauffés à 500°C et laminés à chaud à cette température jusqu’à une épaisseur totale de 3,5 mm. Ensuite, les sandwichs ont été laminés à froid sans recuits intermédiaires jusqu’à une épaisseur totale de 220 µm. Enfin, les bandes obtenues ont été soumises à un recuit de restauration pour obtenir un état métallurgique H24, à 240°C pendant 2 heures.

Un brasage a ensuite été réalisé dans un four Camlaw pendant 2 minutes à 600°C.

Sur les sandwichs ainsi obtenus, la profondeur de piqûration a été déterminée à l’aide du test SWAAT (sea water acetic acid test) selon la norme ASTM G85A3, suivie d’une observation micrographique au microscope optique (grossissement x100) après quatre semaines d’exposition. Les résultats sont représentés à la Figure 1.

La Figure 1 montre que les alliages d’âme selon la présente invention permettent d’améliorer la résistance à la corrosion par rapport à l’alliage d’âme selon l’art antérieur.

D’autre part, les résistances mécaniques après brasage des alliages A, B et C décrits dans le Tableau 1 ci-avant ont été mesurées selon la norme ISO 6892-1. Les résultats obtenus sont présentés dans le Tableau 2 ci-après.

Alliage	Rp _0.2 (MPa)	Rm (MPa)
A	58	165
B	57	164
C	59	172

D’après le Tableau 2 ci-avant, l’alliage d’âme selon la présente invention présente des résistances mécaniques du même ordre de grandeur, voire améliorées par rapport à l’alliage d’âme de l’art antérieur.

Exemple 2

Trois alliages ont été coulés, dont les compositions sont données dans le Tableau 3 ci-après en pourcentages massiques. L’alliage E est un alliage d’âme selon la présente invention. L’alliage F est un alliage d’âme selon l’art antérieur. L’alliage D est un alliage de brasage AA4343.

Alliage	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ti
E	0,24	0,10	0,81	1,31	0,026	0,10
F	0,21	0,15	0,66	1,27	0,027	0,08
D	7,11	0,21	<0,01	<0,02	0,015	0,016

Les alliages décrits dans le Tableau 3 ci-avant ont été utilisés pour former des sandwichs à trois couches ayant une épaisseur totale de 400 µm, selon la configuration suivante :
alliage de brasage (alliage D – 7,5 % de l’épaisseur totale)
alliage d’âme (alliage E ou F – 85 % de l’épaisseur totale)
alliage de brasage (alliage D – 7,5 % de l’épaisseur totale).

Après la coulée, homogénéisation et assemblage des couches, les sandwichs ont été préchauffés à 500°C et laminés à chaud à cette température jusqu’à une épaisseur totale de 3,5 mm. Ensuite, les sandwichs ont été laminés à froid sans recuits intermédiaires jusqu’à une épaisseur totale de 400 µm. Enfin, les bandes obtenues ont été soumises à un recuit pour obtenir un état métallurgique O à 360°C pendant 1 heure.

Sur les sandwichs ainsi obtenus, la profondeur de piqûration a été déterminée à l’aide du test SWAAT (sea water acetic acid test) selon la norme ASTM G85A3, suivie d’une observation micrographique au microscope optique (grossissement x100) après deux semaines d’exposition. Les résultats sont représentés à la Figure 2.

La Figure 2 montre que l’alliage d’âme selon la présente invention (comprenant notamment Cu de 0,7 à 1,05 % et Si+Fe < 0,35 %) permet d’améliorer la résistance à la corrosion par rapport à l’alliage d’âme selon l’art antérieur.

Claims

Bande, destinée à la fabrication d’échangeurs thermiques brasés, ayant une âme en alliage d’aluminium de composition (% en masse) :
Si : 0,15 – 0,25
Fe < 0,20
Cu : 0,7 – 1,05, de préférence 0,75 – 1,0
Mn : 1,3 – 1,4
Mg < 0,03 de préférence < 0,025, plus préférentiellement < 0,015
Zn < 0,1
Ti < 0,15
autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total,
reste aluminium.
Bande selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’elle comprend
(Fe + Si) < 0,35 % massique.
Bande selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu’elle est plaquée sur une ou deux faces d’un alliage d’aluminium de brasage, de préférence un alliage 4xxx comprenant de 4 à 13 %, de préférence de 6 à 11 % en masse de Si et jusqu’à 0,5 %, de préférence jusqu’à 0,3 % en masse de Fe.
Bande selon la revendication 3, caractérisée en ce que l’alliage d’aluminium de brasage comprend (% en masse) :
Si : de 5 à 13 % ;
Fe : jusqu’à 1 % ;
Cu : jusqu’à 0,4 % ;
Mn : jusqu’à 0,2 % ;
Mg : jusqu’à 0,3 % ;
Zn : jusqu’à 0,2 % ;
Ti : jusqu’à 0,30 % ;
autres éléments : inférieurs à 0,05 % chacun et inférieurs à 0,15 % au total ;
reste aluminium.
Bande selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu’elle est plaquée sur une ou deux faces d’un alliage d’aluminium dit intercalaire, placé entre l’âme et l’éventuel alliage de brasage, de préférence comprenant (en % massique) :
Si :jusqu’à 0,5 %, plus préférentiellement jusqu’à 0,2 % ;
Fe : jusqu’à 0,7 %, plus préférentiellement jusqu’à 0,3 %, encore plus préférentiellement jusqu’à 0,2 % ;
Mn : de 0,3 à 1,4 %, plus préférentiellement de 0,6 à 0,8 %, selon une variante entre 1 et 1,3 % ;
Cu : jusqu’à 0,3 %, de préférence jusqu’à 0,1 %, encore plus préférentiellement jusqu’à 0,05 % ;
autres éléments < 0,05 % chacun et < 0,15 % au total ;
reste aluminium.
Bande selon la revendication 5, caractérisée en ce que l’alliage d’aluminium intercalaire comprend (% en masse) : Si < 0,15 % ; Fe < 0,2 % ; Cu < 0,1 % ; Mn de 0,6 à 0,8 % ; Mg < 0,02 % ; autres éléments < 0,04 % et < 0,15 % au total, reste aluminium.
Procédé de fabrication d’une bande selon l’une quelconque des revendication 1 à 6, comprenant les étapes successives de :
coulée d’une plaque d’âme ;
placage éventuel avec au moins un alliage d’aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d’aluminium intercalaire ;
préchauffage à une température de 450 à 520°C pendant moins de 12 heures, de préférence moins de 3h ;
laminage à chaud de cette plaque sans homogénéisation préalable à une température de 450 à 520°C jusqu’à une épaisseur de 2 à 6 mm ;
laminage à froid à l’épaisseur désirée, l’épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et
recuit à une température de 240 à 450°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures.
Procédé de fabrication d’une bande selon l’une quelconque des revendication 1 à 6, comprenant les étapes successives de :
coulée d’une plaque d’âme ;
homogénéisation de cette plaque à une température de 580 à 630°C pendant 1 à 24 heures ;
placage éventuel avec au moins un alliage d’aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d’aluminium intercalaire ;
préchauffage à une température de 450 à 520°C pendant moins de 12 heures, de préférence moins de 3h ;
laminage à chaud de la plaque homogénéisée et éventuellement plaquée à une température de 450 à 520°C jusqu’à une épaisseur de 2 à 6 mm ;
laminage à froid à l’épaisseur désirée, l’épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et
recuit à une température de 240 à 450°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures.
Echangeur de chaleur réalisé au moins en partie à partir d’une bande selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
Utilisation d’une bande selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, pour la fabrication d’un échangeur de chaleur, ladite bande présentant une résistance à la corrosion améliorée sans dégradation de la résistance mécanique ou de la brasabilité.