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(11) | EP 1 489 194 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Procédé de fabrication de demi-produits en alliages CuZnPbSn destinés au matriçage à chaud |
(57) Dans le procédé de fabrication d'un demi-produit en un alliage CuZnPbSn, ledit alliage
présente la composition pondérale suivante :
Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une étape de filage, ladite étape de filage ne comprenant pas ou n'étant pas suivie d'une étape de traitement thermique. Avantages : procédé d'élaboration simple et économique, très bonne résistance à la dézincification, très bonne usinabilité et forgeabilité, pas d'effet néfaste sur le taux de relargage du plomb dans l'eau potable. |
DOMAINE DE L'INVENTION
[0001] La présente invention concerne le domaine des alliages base cuivre de matriçage à chaud, destinés à la fabrication des pièces utilisées essentiellement dans les canalisations de distribution d'eau potable (robinets, valves, raccords).
ETAT DE LA TECHNIQUE
[0002] A l'heure actuelle, les alliages les plus utilisés dans ce domaine, sont selon la nomenclature européenne :
a) Alliage de matriçage traditionnel : CW617N,
b) Alliages résistants à la dézincification, dont le plus couramment utilisé est le laiton à l'arsenic : CW602N,
c) Une famille d'alliages de laiton à l'étain brevetée pour leur très bonne plasticité à chaud (brevet Européen n° EP 1 029 935 A1 publié le 23.08.2000).
[0003] Par ailleurs, il est déjà connu que l'addition de l'étain dans les laitons peut améliorer leur résistance à la corrosion comme mentionné dans l'ouvrage Metals Handbook, 9th Ed., Volumel3, Corrosion (1987), et peut présenter un caractère γ-gène de l'étain dans les laitons traditionnels duplex α-β', comme mentionné dans l'ouvrage de H. O. HOFMANN, « Metallurgy of copper », McGraw-Hill Book Company, Inc. (1924).
PROBLEMES POSES
[0004] Parmi ces alliages, l'alliage traditionnel de matriçage CW617N présente les inconvénients suivants :
a) résistance à la dézincification extrêmement faible,
b) usinabilité moyenne.
[0005] Quant aux alliages de laiton à l'arsenic résistant à la dézincification, ils présentent les inconvénients ci-dessous :
a) mauvaise usinabilité (fragmentation des copeaux),
b) gamme de fabrication lourde : nécessitant la réalisation d'un traitement thermique avant la livraison des barres et d'un autre après matriçage (robinets, valves, raccords),
c) taux de relargage du plomb dans l'eau élevé.
[0006] Enfin, pour ce qui concerne les alliages de laiton à l'étain brevetés pour leur très bonne plasticité à chaud, ils présentent les inconvénients suivants :
a) contrainte d'écoulement très élevée pour la plage de température préconisée pour matriçage, par rapport à CW617N (un ordre de grandeur de différence),
b) susceptibilité importante au niveau de la température de matriçage; autrement dit,
pour assurer la bonne malléabilité à chaud, la température de matriçage doit être
très stable (± 20°C) ce qui nécessite le remplacement des modes de chauffage traditionnels,
par des matrices chauffantes incorporées dans les presses.
Suite aux points a) et b) précités, l'utilisation des laitons à l'étain, objet du
brevet susmentionné, nécessite la modification structurelle des presses de matriçage
existantes.
OBJET DE L'INVENTION
[0007] Les alliages selon l'invention, sont destinés à destinés à la fabrication des pièces utilisées essentiellement dans les canalisations de distribution d'eau potable (robinets, valves, raccords), et visent à satisfaire simultanément les conditions suivantes :
1) Procédé d'élaboration simple et économique,
2) Très bonne résistance à la dézincification,
3) Très bonne usinabilité (fragmentation des copeaux),
4) Très bonne forgeabilité (faible résistance à la déformation et bonne malléabilité à chaud),
5) Pas d'effet néfaste sur le taux de relargage du plomb dans l'eau potable.
Cette dernière condition est motivée par les nouvelles réglementations concernant
la qualité de l'eau potable.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
[0008] Les alliages CuZnPbSn selon l'invention ont la composition suivante, tous les pourcentages étant des pourcentages pondéraux :
- cuivre : de 59.5 à 61.5 %,
- plomb : de 1.8 à 2.2 %,
- étain : de 1.3 à 1.7 %,
- somme des autres éléments sauf Zn < 0.3%.
- zinc : reste.
Un objet de l'invention est formé par le procédé de fabrication d'un demi-produit selon l'invention, procédé qui comprend typiquement une étape de filage, ladite étape de filage n'étant pas suivie d'une étape de traitement thermique. A cet égard, le procédé selon l'invention est donc particulièrement économique.
[0009] La demanderesse a observé que les alliages de laiton à l'étain selon l'invention, présentaient par rapport aux alliages de l'art antérieur utilisés pour les mêmes applications, la combinaison optimale des caractéristiques requises. En effet, ces alliages selon l'invention se caractérisent par la présence simultanée des propriétés ci-dessous:
- Excellente résistance à la dézincification
- Très bonne usinabilité (fragmentation de copeaux)
- Excellente forgeabilité à chaud
- Pas d'effet néfaste sur le taux de relargage du plomb dans l'eau potable
- Gamme de fabrication simple et économique (pas de nécessité de procéder à un traitement thermique ni chez le fabricant de laiton, ni chez les matriceurs après le matriçage des pièces)
- Recyclage simple.
[0010] Les propriétés des alliages selon l'invention seraient dues notamment au choix de la composition et surtout à la fourchette bien ciblée de la teneur en étain.
Dans le cadre de ses travaux, la demanderesse a émis l'hypothèse suivante pour expliquer l'effet bénéfique de l'étain.
Le mécanisme en jeu serait le suivant : fortement "γ-gène", l'étain une fois ajouté au laiton provoquerait la formation de la nouvelle phase "γ" au sein de la microstructure duplex α-β'. Cette formation se ferait au détriment de la phase β' comme illustré sur la figure 1. A cause de la solubilité élevée de l'étain dans la phase "γ", la formation de celle-ci s'accompagnerait d'un phénomène, à cinétique très rapide, de pompage de l'étain de la matrice (phases α et β'), comme illustré sur la figure 2.
La présence de l'étain au sein de la phase "γ" conduirait ainsi à :
- une baisse du potentiel de corrosion de "γ" ce qui se traduirait par une susceptibilité à la corrosion accrue de cette phase. En présence d'un milieu corrosif, la phase "γ" s'attaquerait donc préférentiellement (démarrage de la corrosion) en protégeant le reste de la matrice. Autrement dit, la phase "γ" jouerait le rôle d'anode sacrificiel et protègerait le reste de l'alliage,
- une cinétique lente de corrosion (progression du front de dézincification). Ainsi, à cause de cette baisse de cinétique (et malgré la susceptibilité très élevée à la corrosion de la phase "γ") l'intensité globale de dézincification des alliages contenant de l'étain selon l'invention, se trouverait significativement baissée. Cependant, pour obtenir les propriétés recherchées selon l'invention, la phase "γ" doit d'une part être présente en faible quantité relative comme illustré sur la figure 1, et doit d'autre part présenter une morphologie fine et discontinue, comme cela apparaît sur la figure 2. En effet, la figure 2 montre que la phase "γ" est présente au joint de grain entre les phases α et β' sur une faible épaisseur et qu'elle est discontinue puisqu'elle est absente dans les deux autres jonctions de phases α et β' (à droite et à gauche) présentes sur la figure 2.
[0011] Par ailleurs, dans le cadre de ses recherches, la demanderesse a pu démontrer le rôle néfaste de l'arsenic dans les laitons au plomb en ce qui concerne le relargage du plomb. En effet, s'il est connu que l'arsenic présent dans les laitons au plomb, se met au niveau des joints de grains, par contre la demanderesse a trouvé, comme illustré schématiquement sur la figure 4, que l'arsenic avait tendance à migrer à la surface et que, dans un milieu aqueux, l'arsenic étant plus noble que le plomb (EAs = 0.248V, EPb = - 0.126V), cela conduisait à la formation des piles électrochimiques entre l'arsenic et les particules de plomb, de sorte qu'ainsi, la dissolution du plomb dans l'eau potable (taux du relargage) se trouverait accélérée.
DESCRIPTION DES FIGURES
[0012] La figure 1 est un diagramme qui donne l'évolution des pourcentages en poids des phases α, β' et γ en fonction de la concentration pondérale en étain, les alliages CuZnPbSn selon l'invention étant ceux pour lesquels Sn est compris entre 1,3 et 1,7% en poids.
Ce diagramme a été obtenu à partir des 6 alliages suivants à teneur croissante en Sn :
| Sn % poids | Pb % poids | Fe % poids | Zn % poids | Cu % poids |
| 0 | 2,16 | 0,19 | 38,6 | Reste |
| 0,59 | 2,06 | 0,20 | 39,9 | Reste |
| 1,13 | 2,12 | 0,19 | 39,1 | Reste |
| 1,71 | 2,19 | 0,17 | 38,5 | Reste |
| 2,19 | 2,08 | 0,20 | 38,1 | Reste |
| 2,73 | 2,02 | 0,18 | 37,5 | Reste |
[0013] La figure 2 est un diagramme donnant la concentration pondérale en étain des phases α, β' et γ, d'alliages CuZnPbSn selon l'invention, concentration obtenue sur coupe micrographique d'un demi-produit obtenu selon l'alliage No 2 par analyse ponctuelle avec un microscope à balayage. En ordonnée figure la teneur pondérale en Sn, et en abscisse figure la distance en µm entre les différents points d'analyse, distance prise selon une ligne droite depuis un point origine pris dans une phase α, ligne qui coupe successivement de gauche à droite, des phases α / β' / α / γ / β' / α. Ce diagramme met en évidence un phénomène de pompage de l'étain des phases α, β' par la phase γ.
[0014] La figure 3 est une photographie destinée à mettre en évidence la malléabilité à chaud des alliages selon l'invention (alliages 2 et 4) par des tests d'écrasement de 55% (pions supérieurs) et 80% (pions inférieurs), réalisés à 700, 750 et 825°C.
[0015] La figure 4 est un schéma représentant une coupe d'une pièce matricée selon l'invention au contact de l'eau, explication du mécanisme d'action accélératrice de l'arsenic sur le taux de relargage du plomb dans l'eau potable
DESCRIPTION DETAILLE DE L'INVENTION
[0017] Selon l'invention, la teneur en étain de l'alliage CuZnPbSn peut être comprise entre 1.4 et 1.6%. La teneur en plomb peut être comprise entre 1.9 et 2.1 %.
[0018] En ce qui concerne les éléments secondaires ou à l'état de traces, la teneur en fer peut être inférieure ou égale à 0,2%.
De même, la teneur en arsenic peut être comprise entre 5 et 500ppm.
La teneur en aluminium peut être comprise entre 5 et 500ppm.
La teneur en antimoine peut être comprise entre 5 et 100ppm.
La teneur en silicium peut être comprise entre 5 et 500ppm.
[0019] Un autre objet de l'invention comprend les demi-produits obtenus à partir de l'alliage CuZnPbSn selon l'invention, dans lesquels la microstructure de l'alliage est composée de trois phases intermétalliques : α, β' et γ.
Par analyse d'image de la microstructure, il a été observé que le pourcentage surfacique de la phase γ de ces demi-produits peut être compris entre 5 et 9%, et que le pourcentage surfacique de la phase β' peut être compris entre 25 et 40%.
[0020] Comme illustré sur le tableau 3 de l'exemple 1, ledit alliage CuZnPbSn peut présenter une composition choisie de manière à ce que, selon la norme ISO 6509, ledit demi-produit obtenu à partir de cet alliage présente une profondeur moyenne de dézincification inférieure à 200µm, et même typiquement inférieure à 150 µm, de sorte que ledit alliage CuZnPbSn, qui n'est pas à l'arsenic, est très supérieur à l'alliage CW617N et se rapproche même des performances de l'alliage à l'arsenic CW602N.
[0021] Comme illustré sur le tableau 5 de l'exemple 2, ledit alliage CuZnPbSn peut présenter une composition choisie de manière à ce que le demi-produit obtenu à partir de cet alliage présente, pour une opération de perçage effectuée dans les conditions habituelles d'usinage selon la norme NF E66-520-7 de l'édition 2000, une taille moyenne de copeaux typiquement deux fois plus petite que celle obtenue avec l'alliage CW602N qui est un laiton à l'arsenic.
[0022] Comme illustré sur le tableau 7 de l'exemple 4 et sur les figures 3 et 5, ledit alliage CuZnPbSn peut présenter une composition choisie de manière à ce que le test de compression à chaud selon la norme ASTM E209-00 de l'édition 2000, et réalisé dans la plage de 600°C à 750°C, ne provoque aucune fissuration dudit demi-produit obtenu à partir de cet alliage.
Ainsi, les demi-produits selon l'invention présentent une grande latitude de déformation à chaud, tant en ce qui concerne la plage de température que le taux d'écrasement, sans qu'apparaissent des fissures ou des criques dans le métal. Ces demi-produits présentent une grande aptitude à se déformer sans fissurations ou criques, ce qui est extrêmement avantageux dans la pratique.
[0023] Comme illustré sur le tableau 6 de l'exemple 3, ledit alliage CuZnPbSn dudit demi-produit peut présenter une composition choisie de manière à ce que le taux de relargage du plomb dans l'eau potable soit inférieur au seuil réglementaire selon la Directive européenne 98/83/EC relative à la qualité de l'eau destinée à la consommation humaine. Il importe de noter également le taux très bas du relargage de Zn comparé à celui des alliages No 5 et 6.
[0024] Comme illustré sur le tableau 8 de l'exemple 4, ledit alliage CuZnPbSn peut présenter une composition choisie de manière à ce que ledit demi-produit présente une malléabilité à chaud élevée, et de manière à ce que sa résistance à l'écrasement soit inférieure à celle obtenue avec l'alliage CW602N, et de préférence deux fois moindre que celle dudit alliage CW602N.
Il va de soi que la puissance installée sur les machines ou dispositifs de fabrication des produits finis, en particulier lorsque une telle fabrication comprend une déformation du demi-produit par écrasement, sera moindre dans le cas des demi-produits selon l'invention que dans le cas des demi-produits de l'état de la technique formés à partir des alliages No 5 et 6.
[0025] Un autre objet de l'invention est formé par le produit fini obtenu à partir du demi-produit selon l'invention, le demi-produit étant typiquement choisi parmi : un robinet, une valve, un raccord.
[0026] Un autre objet de l'invention est formé par le procédé de fabrication du produit fini selon l'invention, procédé dans lequel on forme ledit produit fini typiquement par déformation ou usinage dudit demi-produit, ledit procédé ne comprenant pas d'étape de traitement thermique, ce qui est très avantageux et économique dans la pratique par rapport aux procédés comparables de l'état de la technique.
[0027] Un autre objet de l'invention est formé par l'utilisation d'un alliage CuZnPbSn selon l'invention, ou d'un demi-produit selon l'invention ou obtenu selon l'invention, pour la fabrication de produits finis ou composants utilisés pour la distribution d'eau sanitaire tels que robinets, valves et raccords.
EXEMPLES DE REALISATION
[0028] Le tableau 1 donne les compositions chimiques des alliages testés selon l'invention (% pondéral).
[0029] Les alliages du tableau 1 ont été réalisé selon une gamme conventionnelle comportant les étapes reprises dans le tableau 2.
Exemple 1
[0030] Dans cet exemple, on a étudié l'influence de la composition de l'alliage sur la dézincification.
Les essais de dézincification ont été réalisés dans le sens longitudinal (sens du filage) selon la norme ISO 6509. Les profondeurs moyennes de dézincification ont été mesurées à l'aide d'un système d'analyse d'images (moyenne de vingt mesures)
[0032] Les résultats de ce tableau mettent en évidence les points suivants :
1) l'alliage de référence (alliage 6), c'est à dire le CW602N, montre la meilleure
résistance à la dézincification. Cette résistance est, en effet, la conséquence d'une
part, de la microstructure monophasée de cet alliage (100% alpha) et d'autre part,
de la présence de l'arsenic dans l'alliage. Il est à noter cependant que l'alliage
CW602N nécessite la réalisation de deux traitements thermiques (à ∼500°C) l'un au
cours de sa fabrication (chez le fabricant de l'alliage), et l'autre, après l'opération
de matriçage.
2) l'alliage traditionnel de matriçage (alliage 5), c'est à dire le CW617N, montre la plus faible résistance à la dézincification.
3) l'addition de l'étain selon l'invention (alliages 2, 3 et 4) donne des résultats proches de ceux obtenus pour l'alliage indézincifiable CW602N. Autrement dit, l'addition de l'étain selon l'invention améliore significativement la résistance à la dézincification des laitons de matriçage (comparaison des alliages n° 2, 3 et 4 avec l'alliage n° 5).
4) l'alliage n° 1 ayant une teneur trop élevée en cuivre (en dehors de la fourchette selon l'invention, c'est à dire, 59,5 à 61,5% pds) présente une profondeur de dézincification presque cinq fois supérieure à celles obtenues pour les alliages n°2, 3 et 4
Exemple 2
[0033] Dans cet exemple, on a étudié l'aptitude à l'usinage des alliages selon l'invention en comparaison avec d'une part le CW617N et d'autre part le CW602N.
[0034] Les essais d'usinabilité ont été réalisés sur un banc instrumenté et automatique de perçage. Les conditions opératoires utilisées sont les suivantes :
- Vitesse de coupe (Vc) = 280 m/min
- Avance par tour (f) = 0,56 mm/tour
- Foret :
◆ Monobloc en carbure
◆ Diamètre 10 mm
◆ Profondeur de perçage (pp) = 25 mm
- Lubrification : à l'aide du LACTUCUT 2, lubrifiant commercialisé par TOTAL®.
[0035] Les paramètres mesurés étaient la force axiale de perçage et la taille moyenne des copeaux évaluée par un paramètre appelé le "copeau moyen" (C.M.). Le C.M. a été calculé de la façon suivante :
Les copeaux issus du perçage sont ajoutés sur une série de 7 tamis superposés repérés de 1 à 7. Le tableau 4 donne l'ouverture des mailles carrées (en mm) de chaque tamis ainsi qu'un indice arbitraire qui s'y réfère (indice de tamis).
Tableau 4 :
| Caractéristiques des tamis utilisés | ||
| N° tamis | Ouverture des mailles (mm) | Indice de tamis |
| 1 | 2.5 | 7 |
| 2 | 2 | 6 |
| 3 | 1.6 | 5 |
| 4 | 1.25 | 4 |
| 5 | 0.9 | 3 |
| 6 | 0.56 | 2 |
| 7 | 0 (Fond - Sans ouverture) | 1 |
[0036] Les tamis sont montés sur un support vibratoire que l'on fait vibrer pendant cinq minutes pour chaque opération de tamisage.
[0037] Le contenu de chaque tamis est ensuite pesé. Le paramètre de "copeau moyen" (CM) est ensuite calculé à l'aide de l'équation suivante [Eq.2]:
où : Ii = indice du tamis n° "i".
mi = poids des copeaux du tamis n° "i".
[0038] La fragmentation des copeaux issus du perçage d'un alliage est d'autant meilleure que le C.M. est petit.
[0039] Le tableau 5 réunit les résultats obtenus. Chaque paramètre est calculé à l'aide de la moyenne des résultats de cinq mesures différentes
Tableau 5 :
| Résultats des essais d'usinabilité (perçage) | ||
| Force de perçage (N) | C.M. | |
| Alliage 1 | 2739±25 | 4,2±0,2 |
| Alliage 2 | 2940 ± 36 | 3,80 ± 0,2 |
| Alliage 3 | 3082 ± 41 | 3,75 ± 0,1 |
| Alliage 4 | 3193 ± 48 | 3,70 ± 0,2 |
| Alliage 5 | 3232 ± 42 | 4,5 ± 0,2 |
| Alliage 6 | 2642 ± 30 | 7,3 ± 0,2 |
[0040] Les résultats du tableau 5 montrent que par rapport à l'alliage CW617N (n° 5), les alliages selon invention (n°2, 3 et 4) présentent à la fois un niveau de force plus faible et une bien meilleure fragmentation des copeaux.
[0041] Quant à la comparaison avec l'alliage à l'arsenic, c'est à dire le CW602N (n°6), on note que les alliages selon l'invention présentent des niveaux de force plus élevés. Cependant, cette différence est largement contrebalancée par l'excellente fragmentation des copeaux des laitons à l'étain.
Exemple 3
[0042] Dans cet exemple, on a étudié le relargage du plomb, du cuivre et du zinc dans l'eau potable. Les essais de relargage ont été réalisés sur une période de trois semaines en utilisant la solution de lessivage du "Old-BSI 7766" [DD 201 - 1991 du British Standard Institution].
[0043] Les essais ont été réalisés sur des "godets" usinés dans les barres de 26 mm de diamètre. La surface utile de chaque godet est de 1,90 dm2 et contient 0.4 1 de la solution de lessivage précitée.
[0044] Afin de s'affranchir du phénomène de contamination superficielle des godets par le plomb (formation d'une fine pellicule de cet élément au niveau des surfaces usinées), l'ensemble des godets a subi un traitement de surface (traitement ECOWAVE® de la Société KME).
[0045] Des prélèvements d'eau ont été faits au cours de la 3ème semaine d'essais à raison d'un prélèvement toutes les 24 heures (de stagnation).
[0046] Pour chaque élément, c'est la moyenne des 7 résultats obtenus au cours de la 3ème semaine de test, qui a été considérée pour comparaison.
[0048] On note bien que l'alliage selon l'invention (n°4) donne moins de relargage (Pb, Cu et Zn) que l'alliage CW602N (alliage 6) et beaucoup moins de relargage de Zn que le CW617N (alliage 5).
Exemple 4
[0049] Dans cet exemple, on a étudié la forgeabilité à chaud (aptitude au matriçage à chaud) des alliages selon l'invention.
Afin d'évaluer la forgeabilité, des essais d'écrasement à chaud ont été réalisés à l'aide d'une machine de traction. Les conditions opératoires utilisées sont les suivantes :
- Géométrie des échantillons : cylindres de 15mm de diamètre et de 15mm de hauteur,
- Lubrification à l'aide d'un bâton de graphite,
- Température : 600, 700, 750 et 825°C,
- Taux d'écrasement* (ε) : 55 et 80% ¨,
* ε = [(H0-h)/H0] 100%
- Vitesse de déformation généralisée : ε0 = 34 s-1
[0050] La forgeabilité a été évaluée à l'aide de deux paramètres :
1) la résistance à la déformation.
Celle-ci a été directement mesurée par la machine de traction. Elle reflète la puissance
nécessaire au matriçage des échantillons.
2) la malléabilité à chaud.
Elle est évaluée à l'oeil à l'aide de l'aspect extérieur des pions comprimés (fissuration,
peaux d'orange, ...).
[0051] Le tableau 7 réunit les résultats des examens visuels des échantillons écrasés à chaud. La figure 3 montre la photo d'une partie des pions écrasés, la figure 5 étant une représentation schématique des échantillons écrasés de la figure 3.
Tableau 7 :
| Résultats des tests d'écrasement à chaud (+ :Pas de fissures, - : Fissuré) | |||||||
| Taux | N° Alliage | ||||||
| T (°C) | D'écrasement % | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 55 | + | + | + | + | + | - | |
| 600 | 80 | - | + | + | + | - | - |
| 700 | 55 | + | + | + | + | + | - |
| 80 | - | + | + | + | + | + | |
| 750 | 55 | + | + | + | + | + | + |
| 80 | - | + | + | + | - | - | |
| 825 | 55 | + | + | + | + | - | + |
| 80 | - | - | - | - | - | - | |
[0052] On note que contrairement aux alliages CW617N et CW602N, les alliages selon l'invention (n° 2, 3 et 4) se matricent très bien entre 600 et 750°C et ceci pour les deux taux d'écrasement testés.
[0053] Quant à la résistance à la déformation (effort d'écrasement à chaud), le tableau 8 résume les résultats obtenus (exprimés en Kg) pour un taux d'écrasement de 55%.
Tableau 8 :
| Résultats d'efforts d'écrasement (kg) | ||||||
| N° alliage | ||||||
| T (°C) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 700 | 1725 | 1000 | 735 | 700 | 720 | 1650 |
| 750 | 1025 | 650 | 540 | 500 | 550 | 995 |
| 825 | 460 | 530 | 420 | 400 | 390 | 425 |
[0054] Le tableau 8 montre que les alliages selon l'invention présentent des niveaux d'effort d'écrasement inférieurs à ceux de l'alliage No 6 (CW602N), et voisins de ceux de l'alliage No 5 (CW617N).
AVANTAGES DE L'INVENTION
[0055] Comme déjà indiqué, l'invention permet de résoudre simultanément de nombreux problèmes dans la mesure où elle permet de satisfaire simultanément aux cinq conditions posées précédemment, à savoir :
a) procédé d'élaboration simple et économique,
b) très bonne résistance à la dézincification,
c) très bonne usinabilité (fragmentation des copeaux),
d) très bonne forgeabilité (faible résistance à la déformation et bonne malléabilité à chaud),
e) pas d'effet néfaste sur le taux de relargage du plomb dans l'eau potable.
1. Procédé de fabrication d'un demi-produit en un alliage CuZnPbSn, dans lequel ledit
alliage présente la composition pondérale suivante :
- cuivre : de 59.5 à 61.5 %,
- plomb : de 1.8 à 2.2 %,
- étain : de 1.3 à 1.7 %,
- somme des autres éléments sauf Zn < 0.3%.
- zinc : reste,
procédé caractérisé en ce qu'il comprend une étape de filage, ladite étape de filage ne comprenant pas ou n'étant pas suivie d'une étape de traitement thermique.2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la teneur en étain est comprise entre
1.4 et 1.6%.
3. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 2 dans lequel la teneur en plomb
est comprise entre 1.9 et 2.1 %.
4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel la teneur en fer
est inférieure ou égale à 0,2%.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel la teneur en arsenic
est comprise entre 5 et 500ppm.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel la teneur en aluminium
est comprise entre 5 et 500ppm.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel la teneur en antimoine
est comprise entre 5 et 100ppm.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel la teneur en silicium
est comprise entre 5 et 500ppm.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel ledit demi-produit
présente une microstructure d'alliage composée de trois phases intermétalliques :
α, β' et γ.
10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel le pourcentage surfacique de la phase
γ est compris entre 5 et 9%.
11. Procédé selon une quelconque des revendications 9 à 10 dans lequel le pourcentage
surfacique de la phase β' est compris entre 25 et 40%.
12. Procédé selon une quelconque des revendications 9 à 11 dans lequel ledit alliage CuZnPbSn
présente une composition choisie de manière à ce que, selon la norme ISO 6509, ledit
demi-produit présente une profondeur moyenne de dézincification inférieure à 200µm.
13. Procédé selon une quelconque des revendications 9 à 12 dans lequel ledit alliage CuZnPbSn
présente une composition choisie de manière à ce que le demi-produit présente, pour
une opération de perçage effectuée dans les conditions habituelles d'usinage selon
la norme NF E66-520-7 de l'édition 2000, une taille moyenne de copeaux typiquement
deux fois plus petite que celle obtenue avec l'alliage CW602N qui est un laiton à
l'arsenic.
14. Procédé selon une quelconque des revendications 9 à 13 dans lequel ledit alliage CuZnPbSn
présente une composition choisie de manière à ce que le test de compression à chaud
selon la norme ASTM E209-00 de l'édition 2000, et réalisé dans la plage de 600°C à
750°C, ne provoque aucune fissuration dudit demi-produit.
15. Procédé selon une quelconque des revendications 9 à 14 dans lequel ledit alliage CuZnPbSn
présente une composition choisie de manière à ce que le taux de relargage du plomb
dans l'eau potable soit inférieur au seuil réglementaire selon la Directive européenne
98/83/EC relative à la qualité de l'eau destinée à la consommation humaine.
16. Procédé selon une quelconque des revendications 9 à 15 dans lequel ledit alliage CuZnPbSn
présente une composition choisie de manière à ce que ledit demi-produit présente une
malléabilité à chaud élevée, et de manière à ce que sa résistance à l'écrasement soit
inférieure à celle obtenue avec l'alliage CW602N, et de préférence deux fois moindre
que celle dudit alliage CW602N.
17. Produit fini obtenu à partir du demi-produit obtenu par le procédé selon une quelconque
des revendications 1 à 16, ledit produit fini étant typiquement choisi parmi : un
robinet, une valve, un raccord.
18. Procédé de fabrication du produit fini selon la revendication 17 dans lequel on forme
ledit produit fini typiquement par déformation ou usinage dudit demi-produit, ledit
procédé ne comprenant pas d'étape de traitement thermique.
19. Utilisation d'un demi-produit en alliage CuZnPbSn obtenu par le procédé selon une
quelconque des revendications 1 à 16 pour la fabrication de produits finis ou composants
utilisés pour la distribution d'eau sanitaire tels que robinets, valves et raccords.