Alliage à base de zinc résistant à chaud

Description

[0001] La présente invention concerne un alliage de zinc présentant une résistance à chaud et une résistance au fluage améliorées. Par résistance à chaud, il faut entendre la résistance à des températures de l'ordre de 100°C.

[0002] Le domaine d'utilisation des alliages à base de zinc est actuellement étendu à de nombreuses applications intéressant de multiples aspects de l'industrie. C'est le cas, en particulier, des alliages de zinc destinés à la coulée.

[0003] On a déjà cherché à améliorer les propriétés de tels alliages de zinc, en leur incorporant un ou plusieurs éléments, en quantités diverses, parfois même en très faible quantité, afin d'obtenir des alliages aptes à un éventail d'applications aussi large que possible.

[0004] On connaît notamment un alliage de zinc destiné à la coulée présentant une charge de rupture de l'ordre de 400 à 500 MPa. Cette valeur a été atteinte en assurant à l'alliage une teneur en aluminium comprise entre 5 % et 40 %, et de préférence voisine de 27 %, avec des additions de cuivre et de magnésium. Sa résistance au fluage et à la traction à chaud (100°C) sont cependant modestes. En effet, sa résistance à 100°C est, dans les meilleures conditions de coulée, de l'ordre de 300 MPa et sa durée de vie en fluage à 100°C sous une charge de 50 MPa est de 300 heures environ.

[0005] On connaît également, par le brevet FR-A-2.228.850, un alliage de zinc à haute résistance, contenant du lithium pour améliorer ses propriétés mécaniques à la température ambiante.

[0006] La présente invention a pour objet un alliage de zinc résistant à chaud (100°C). En particulier, la durée de vie en fluage est améliorée ainsi que la vitesse de fluage et la charge de rupture en traction à 100°C.

[0007] La composition de l'alliage conforme à l'invention résulte de la constatation inattendue faite par le demandeur, selon laquelle il est possible d'améliorer ces propriétés par des additions judicieusement combinées de manganèse et/ou de chrome, à des alliages contenant du lithium.

[0008] Conformément à l'invention, un alliage de zinc résistant à chaud, contenant de 5 % à 40 % d'aluminium, de 0,5 % à 5 % de cuivre, jusqu'à 0,1 % de magnésium et de 0,005 % à 2,5 % de lithium, est caractérisé en ce qu'il présente en outre une teneur comprise entre 0,005 % et 2,5 % en au moins un élément choisi dans le groupe comprenant le manganèse et le chrome, le reste étant du zinc et des impuretés inévitables.

[0009] Selon une première variante, l'alliage de zinc présente une teneur en manganèse comprise entre 0,005 % et 0,2 %, et de préférence entre 0,1 % et 0,15 %.

[0010] Le demandeur a en effet constaté qu'un alliage Zn-Al-Mn comportant des additions précitées de cuivre, de magnésium et de lithium et répondant aux conditions ci-dessus présentait à la fois une charge de rupture à 100 °C nettement accrue et une résistance au fluage plus élevée par rapport à un alliage ne contenant pas de manganèse.

[0011] Selon une seconde variante, un alliage de zinc conforme à l'invention contient du chrome en une teneur comprise entre 0,005 % et 0,5 %.

[0012] Toujours selon cette seconde modalité, il s'est également avéré intéressant de combiner les additions de chrome avec une addition de manganèse ne dépassant pas 0,2 %, de façon à combiner les améliorations de résistance à chaud d'un alliage de zinc conforme à l'invention que permettent ces deux éléments.

[0013] A titre d'exemple, le tableau ci-dessous illustre l'effet d'additions, conformes à l'invention, qui viennent d'être décrites, sur la charge de rupture à froid et à chaud et sur la résistance au fluage d'un alliage à base de zinc contenant 27 % d'aluminium, 1 % de cuivre et 0,02 % de magnésium.

[0014] L'alliage A est l'alliage de comparaison, ne contenant pas de lithium, connu antérieurement; il présente une résistance au fluage à 100°C et une résistance à la traction à 100°C peu élevées, exprimées par une durée de vie sous une charge de 50 MPa de 300 h et une résistance à chaud de 295 MPa.

[0015] L'alliage B conforme ou brevet FR-A-2.228.850 précité, indique l'effet d'une addition de lithium la durée de vie en fluage et la résistance en traction (à 20° C et 100°C).

[0016] L'alliage C, conforme à l'invention, montre qu'une addition combinée de lithium et de manganèse dans les limites indiquées, permet de relever très sensiblement les valeurs de la charge de rupture à 20°C et 100°C, ainsi que la résistance au fluage à 100°C, tout en réduisant nettement la vitesse de fluage.

Revendications

1. Alliage de zinc résistant à chaud, contenant de 5 % à 40 % d'aluminium, de 0,5 % à 5 % de cuivre, jusqu'à 0,1 % de magnésium et de 0,005 % à 2,5 % de lithium, caractérisé en ce qu'il présente en outre une teneur comprise entre 0,005 % et 2,5 % en au moins un élément choisi dans le groupe comprenant le manganèse et le chrome, le reste étant du zinc et des impuretés inévitables.

2. Alliage de zinc suivant la revendication 1, caractérisé en ce que sa teneur en manganèse est comprise entre 0,005 % et 0,2 %.

3. Alliage de zinc suivant la revendication 2, caractérisé en ce que sa teneur en manganèse est comprise entre 0,1 % et 0,15 %.

4. Alliage de zinc suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que sa teneur en chrome est comprise enre 0,005 % et 0,5 %.

Claims

1. Heat-resistant zinc alloy, containing from 5% to 40% aluminium, from 0.5% to 5% copper, up to 0.1% magnesium and from 0.005% to 2.5% lithium, characterised in that it has in addition a content between 0.005% and 2.5% of at least one element chosen from the group comprising manganese and chromium, the remainder being zinc and unavoidable impurities.

2. Zinc alloy according to Claim 1, characterised in that its manganese content is between 0.005% and 0.2%.

3. Zinc alloy according to Claim 2, characterised in that its manganese content is between 0.1% and 0.15%.

4. Zinc alloy according to any of Claims 1 to 3, characterised in that its chromium content is between 0.005% and 0.5%.

Ansprüche

1. Wärmestabile Zinklegierung mit 5 % bis 40 % Aluminium, 0,5 % bis 5 % Kupfer, bis zu 0,1 % Magnesium sowie 0,005 % bis 2,5 % Lithium, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ein aus der Gruppe Mangan und Chrom ausgewähltes Element in einem Anteil zwischen 0,005 % und 2,5 % aufweist, wobei der Rest aus Zink und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.

2. Zinklegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Mangangehalt zwischen 0,005 % und 0,2 % beträgt.

3. Zinklegierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Mangangehalt zwischen 0,1 % und 0,15 % beträgt.

4. Zinklegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Chromgehalt zwischen 0,005 % und 0,5 % beträgt.