Utilisation d'un produit laminé ou filé en alliage d'alluminium à bonne résistance à la corrosion

Description

Domaine de l'invention

[0001] L'invention concerne le domaine des produits laminés ou filés en alliage d'aluminium de la série 4000 présentant à la fois une bonne résistance mécanique et une bonne résistance à la corrosion, notamment la corrosion filiforme.

Etat de la technique

[0002] Les alliages d'aluminium contenant du silicium comme principal élément d'alliage, correspondant à la série 4000 de la nomenclature de l'Aluminum Association, sont largement utilisés pour la fabrication de pièces moulées. Ils sont par contre plus rarement utilisés sous forme de produits laminés ou filés. Les utilisations sous forme de barres filées ou de profilés sont liées à la bonne tenue à l'usure et à la température des alliages à teneur élevée en silicium, et concernent surtout la fabrication de pièces mécaniques telles que bielles, arbres de transmission, paliers et composants de moteurs et de compresseurs.

[0003] Les utilisations sous forme de tôles et bandes concernent essentiellement les articles culinaires émaillés en raison de leur bonne tenue à température élevée, et la couverture des bandes plaquées destinées à la fabrication d'échangeurs thermiques brasés, ces alliages présentant une température de fusion plus basse que les autres alliages et une bonne mouillabilité.

[0004] D'autres utilisations ont été parfois proposées dans la littérature, comme par exemple la demande de brevet JP 63-216939 de Kobe Steel qui décrit des bandes plaquées pour la fabrication d'échangeurs thermiques brasés, dont l'alliage d'âme a pour composition (% en poids) :
Si : 0,5 - 1,5 Fe < 0,3 Mn : 0,5 - 1,2 Cu : 0,1 - 0,8 Cr ou Zr : 0,05 - 0,35

[0005] De même, la demande de brevet JP 09-316577 de Furukawa Electric décrit un alliage d'âme de bandes plaquées pour échangeurs brasés de composition :
Si : 0,2 - 2,5 Fe : 0,05 - 2,0 Mn : 0,05 - 2,0 Cu : 0,05 - 2,5

[0006] La demande de brevet JP 09-256095 de Toyota Motor décrit des tôles en alliage d'aluminium de composition :
Si : 0,8 - 3,5 Fe : 0,1 - 1,0 Mn : 0,6 - 1,4 Cu: 0,1 - 0,5
présentant une bonne formabilité et destinées à la fabrication de pièces embouties, notamment pour la carrosserie automobile, exemptes de lignes de Lüders.

[0007] Enfin, l'alliage 4015 a été enregistré à l'Aluminum Association en 1989 avec la composition suivante :
Si : 1,4 - 2,2 Fe<0,7 Cu < 0,2 Mn: 0,4-1,2 Mg: 0,1 - 0,5 Zn < 0,2

Objet de l'invention

[0008] L'invention a pour objet l'utilisation d'un produit laminé ou filé en alliage d'aluminium de composition (% en poids) :
Si: 1,2 - 2,2 Fe < 1,5 Cu: 0,2 - 0,8 Mn: 0,6 - 1,5 Mg < 0,20 Zn < 0,5

[0009] Ti < 0,10 reste aluminium et impuretés inévitables, pour des pièces laquées, notamment des composants pour le bâtiment, la signalisation et la décoration.

[0010] De préférence, la teneur en Si est comprise entre 1,4 et 2%, la teneur en cuivre entre 0,3 et 0,5%, la teneur en manganèse entre 0,9 et 1,2%, la teneur en fer inférieure à 0,7% et la teneur en magnésium inférieure à 0,15%.

Description de l'invention

[0011] Les produits utilisés selon l'invention se distinguent des produits en alliage 4015 par une teneur plus élevée en cuivre et une teneur plus réduite en magnésium. De manière inattendue, une teneur contrôlée en cuivre comprise entre 0,2 et 0,8%, et de préférence entre 0,3 et 0,5%, conduit à une amélioration de la résistance à la corrosion, qu'il s'agisse de la corrosion par piqûres ou surtout de la corrosion filiforme, qui se manifeste notamment sur les produits laqués.

[0012] Cette résistance à la corrosion est également favorisée par une teneur faible en magnésium, inférieure à 0,20%, et de préférence à 0,15%. La baisse de résistance mécanique résultant de la réduction de la teneur en magnésium est plus que compensée par l'augmentation de la teneur en cuivre, de sorte que la résistance mécanique est plus élevée que pour les produits similaires en 4015.

[0013] Les produits utilisés selon l'invention présentent à l'état nu une résistance à la corrosion, mesurée par la profondeur de piqûres au test SWAAT (Sea Water Acetic Acid Test) selon la norme ASTM G85, nettement meilleure que celle de l'alliage 4015. Ils peuvent donc être utilisés dans des environnements industriels.

[0014] Ils présentent notamment, lorsqu'ils sont laqués, une bonne résistance à la corrosion filiforme, et peuvent donc être utilisés en extérieur dans le bâtiment, la signalisation ou la décoration sous forme de panneaux ou profilés laqués.

Exemple

Exemple 1

[0015] On a préparé des échantillons de tôles dont l'épaisseur (en mm) et la composition chimique (en % en poids) sont indiquées au tableau 1 :

Tableau 1

Alliage	e (mm)	Si	Fe	Cu	Mn	Mg
A	1,0	1,61	0,30	0,38	1,05	0,15
B	1,45	1,61	0,30	0,38	1,05	0,15
C	1,0	1,60	0,58	0,15	1,09	0,28
D	1,45	1,55	0,50	0,17	1,06	0,28
E	1,45	1,59	0,59	0,13	1,16	0,33

[0016] Les alliages A et B sont selon l'invention, les alliages C à E sont des alliages 4015.

[0017] La gamme de fabrication est conventionnelle, et comporte une coulée de plaques, un laminage à chaud, un laminage à froid, et un écrouissage final à l'état H 12.

[0018] On a mesuré sur les échantillons A et C la résistance à la rupture R_m (en MPa), la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% R_0,2 (en MPa) et l'allongement A₅₀ (en %) selon la norme NF EN 10002-1 relative aux essais de traction sur matériaux métalliques. Les résultats sont consignés au tableau 2 :

Tableau 2

Echantillon	Rm	R0,2	A50
A	176	168	3,2
C	160	155	4,8

[0019] On constate que la tôle en alliage A selon l'invention présente une meilleure résistance mécanique que la tôle de même épaisseur en alliage C. qui contient moins de cuivre mais plus de magnésium.

[0020] On a mesuré sur les 5 tôles les profondeurs de piqûres au test SWAAT, en prenant en compte 5 piqûres par échantillon, et en faisant la moyenne, pour 3 échantillons de la même tôle, des profondeurs maximales et des profondeurs moyennes (en µm). Les résultats sont indiqués au tableau 3/

Tableau 3

Alliage	Profondeur maximale	Profondeur moyenne
A	230	196
B	250	189
C	660	464
D	700	535
E	730	502

[0021] On constate que la moyenne des profondeurs maximales et la moyenne des profondeurs moyennes des échantillons sont nettement plus faibles pour les alliages selon l'invention que pour les alliages 4015, ce qui est un résultat inattendu compte tenu de l'augmentation de la teneur en cuivre.

Exemple 2

[0022] On a préparé des échantillons de tôles dont l'épaisseur (en mm) et la composition chimique (en % en poids) sont indiquées au tableau 1 :

Tableau 1

Alliage	e (mm)	Si	Fe	Cu	Mn	Mg
A	1,0	1.59	0.472	0.149	1.15	0.376
B	1,0	1.49	0.329	0.376	1.085	0.129

[0023] L'alliage A est un alliage 4015 ; l'alliage B est selon l'invention.

[0024] La gamme de fabrication est conventionnelle, et comporte une coulée de plaques, un laminage à chaud, un laminage à froid, un recuit intermédiaire et enfin un écrouissage final pour obtenir un état H12.

[0025] Les deux types de tôles ont ensuite subi un laquage liquide précédé d'un traitement de conversion phospho-chromique. Toutes les conditions de traitement et de dépôt sont identiques dans les deux cas.

[0026] Un test de corrosion filiforme a été mené selon la norme EN 3665 sur les deux types de formats. Avant le test, deux rayures de 110 mm de longueur sont tracées sur chaque tôle, l'une selon le sens de laminage, l'autre dans la direction perpendiculaire.

[0027] Un trou d'un diamètre de 5 mm est également réalisé.

[0028] Les résultats sont donnés dans le tableau suivant :

Alliage	Ech.	Longueur maximale de corrosion filiforme à partir de la rayure transversale	Longueur maximale de corrosion filiforme à partir de la rayure longitudinale	Longueur maximale de corrosion filiforme à partir du trou
A	1	4.5	1.5	2.0
	2	4.0	1.2	1.7
	3	4.2	1.5	3.0
	Moy.	4.2	1.4	2.2
B	1	2.5	1.0	1.0
	2	1.2	1.0	1.2
	3	2.6	0.8	2.4
	Moy.	2.1	0.9	1.5

[0029] L'utilisation de l'alliage B permet une amélioration significative de la résistance à la corrosion filiforme.

Revendications

1. Utilisation d'un produit laminé ou filé en alliage d'aluminium de composition (% en poids) :

Si: 1,2 - 2,2 Fe < 1,5 Cu : 0,2 - 0,8 Mn : 0,6 -1,5 Mg < 0,20

Zn < 0,5 Ti < 0,10 reste aluminium et impuretés inévitables, pour des pièces laquées, notamment des composants pour le bâtiment, la signalisation et la décoration.

2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en silicium de l'alliage est comprise entre 1,4 et 2%.

3. Utilisation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en cuivre de l'alliage est comprise entre 0,3 et 0,5%.

4. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la teneur en manganèse de l'alliage est comprise entre 0,9 et 1,2%.

5. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la teneur en magnésium est inférieure à 0,15%.