Brevet FR2004008A1 — publié le 19691114

La présente invention concerne un alliage à "base d'aluminium utilisable en particulier comme matériau pour paliers, par exemple pour la réalisation de paliers formés par de minces coussinets dans lesquels l'alliage doit être fixé par laminage sur 5 un support en acier, soit directement, soit avec une couche intermédiaire formée par un clinquant métallique, ou "bien lorsque le support a été recouvert par exemple de nickel ou de cobalt* L'invention est matérialisée dans un alliage pour paliers pouvant être lié à un support en acier ou d'un autre type et ren-10 fermant de l'aluminium et une quantité supérieure à 3 % en poids de plomb. Il peut renfermer par exemple de 10 à 20 % de plomb, et de préférence de 10 à 12 %, Les recherches qui ont abouti à l'invention ont montré qu'oc tel palier présente une faculté remarquable à résister sans grip-15 page à un contact momentané avec le tourillon quand, pour une raison quelconque, l'épaisseur du film d'huile devient localement inférieure à la rugosité de surface. Cette propriété est dénommée "compatibilité". Bien que la faible dureté du matériau soit un facteur permettant d'obtenir cette propriété, d'autres 20 facteurs sont également importants, et ladite propriété est en général peu ou mal comprise. Suivant une particularité, l'invention concerne un alliage à base d'aluminium convenant à une utilisation comme alliage pour paliers et pouvant être fixé sur un support en acier, cet allia-25 ge renfermant, en poids, de 0,5 à 11,3 % de silicium et de 3 ou de 3>2 à 26 % de plomb, le reste étant formé par de l'aluminium, sauf en ce qui concerne les impuretés normales,, par 0 à 1 % d'un ou plusieurs des éléments suivants : cuivre, nickel et manganèse, afin d'améliorer la résistance de la matrice en aluminium, et 30 par 0 à 3 % de calcium pour augmenter la solubilité du plomb dans l'aluminium. Il est sans doute nécessaire d'utiliser une proportion beaucoup plus élevée de calcium dans la charge en fusion afin d'en obtenir une quantité représentant 3 % dans la pièce mouléé, car une grande quantité de calcium est éliminée par éva-35 poration à la température nécessaire de préparation de la charge en fusion. Le silicium fournit une résistance permettant de compenser l'effet d'une proportion élevée de plomb, mais la quantité maximum de silicium dans l'alliage ne doit pas dépasser 12 % en poids 40 environ de l'aluminium présent, de telle sorte que l'alliage 69 07310 2 2004008 conserve une structure hypo-eutectique„ C'est-à-âire que, puisque le silicium est contenu presqu'exclusivement dans la phase aluminium, si la teneur en poids de plomb est de 20 %t la teneur totale en silicium ne doit pas dépasser 2,6 % en poids dans l'al-5 liage, car autrement cet alliage pourrait être hyper-eutectique, de sorte qu'une fixation par laminage du matériau serait extrêmement difficile, sinon impossible» Le silicium est présent de préférence selon une-proportion égale à 0,5 % en poids de l'alliage, afin d'augmenter la résis-10 tance mécanique, la dureté et la résistance à l'usure de l'alliage, ainsi que pour réduire sa tendance au grippage, et il permet d'augmenter la charge à laquelle la formation de rayures se produit. Le plomb fournit les propriétés de surface requises pour 15 un alliage pour paliers, mais de préférence l'ensemble de l'alliage présente une composition uniforme et il n'a pas une composition définie particulière seulement sur la surface de portée ou à son voisinage. L'alliage à base d'aluminium suivant l'invention peut ren-20 fermer une petite addition d'étain. La phase plomb d'un alliage aluminium-plomb-silicium est formée par du plomb presque pur étant donné que la solubilité du silicium et de l'aluminium dans le plomb est très faible. Le plomb pur est particulièrement sensible à une attaque par corrosion, en particulier par les acides orga-25 niques tels que ceux qui peuvent être présents dans l'huile lubrifiante d'un palier lisse. La résistance à la corrosion du plomb peut être nettement augmentée par l'addition de petites quantités (jusqu'à 6 % en poids) d'étain. L'invention envisage en conséquence l'addition d'étain se-30 Ion une quantité telle que la quantité d'étain dans la phase plomb aille jusqu'à 6 % et de préférence jusqu'à 3 %„ Etant donné que la solubilité de l'étain dans l'aluminium et le silicium est extrêmement faible, une addition quelconque d'étain est presque entièrement dissoute dans la phase plomb. Ainsi, pour obtenir une 35 teneur en étain égale à 3 % en poids dans la phase plomb, une addition totale de 0,3 %t seulement suffit relativement à l'alliage complet contenant 10 % de plomb en poids. Un alliage suivant l'invention peut également renfermer jusqu'à 1 % en poids de bismuth par rapport à l'ensemble de l'al-40 liage ; celui-ci réduit la ductilité du plomb et la tendance, 07310 3 2004008 lorsque l'alliage est fixé par laminage sur un support en acier, à former de longs filets ou des veinules de plomb. L'addition de "bismuth provoque la rupture de ces filets de plomb lors du laminage du matériau» Du tellure peut être utilisé à la place de 5 "bismuth, avec un effet similaire» On peut ajouter jusqu'à 1 % en poids de l'alliage total de cérium ou de lithium, pour provoquer la "globularisation" du plomb dans l'aluminium. L'invention concerne également un palier comportant une couche d'un alliage tel que défini ci-avant, ainsi qu'une couche 10 de l'alliage fixée sur un support en acier ou d'un autre type. Le fait que des alliages d'aluminium et de plomb n'aient pas été mis au point jusqu'ici en vue d'une utilisation comme alliages pour paliers est dû aux difficultés techniques rencontrées lors de la fabrication, par suite de la configuration anor-15 maie du diagramme d'équilibre entre l'aluminium et le plomb et de la grande différence de densités. Quand la teneur en plomb dans l'aluminium dépasse 2 % en poids, l'alliage passe, pendant la coulée, par une plage de températures dans laquelle les liquides formés par l'aluminium et 20 le plomb en fusion sont complètement non miscibles,entre eux, de sorte que par suite de la grande différence de densités, le plomb subit rapidement une décantation et t-Qmbô--;- au fond du récipient. Pour obtenir un alliage homogène, il peut être nécessaire, pendant la coulée, de prélever de la chaleur sur une partie verti-25 cale de l'alliage en cours de solidification, à une vitesse telle que cet alliage se solidifie très rapidement, afin de réduire au minimum le temps de passage à travers cette plage dà températures Un tel processus est possible, bien que difficile, à petite é-chelle, par la production de moulages refroidis brusquement dans 30 un moule étudié de façon à provoquer une élimination de chaleur rapide dans le sens vertical (c'est-à-dire en n'opérant pas à travers les parois du moule). Un procédé plus facile et plus sûr est décrit dans le brevet français déposé le 19 Septembre 1966 au nom de la même Société pour î "Procédé et appareil de coulée 35 en continu", qui concerne un processus de coulée en continu selon lequel l'alliage est introduit dans le moule à une température à laquelle l'aluminium et le plomb liquides sont miscibles, la charge en fuÉion étant solidifiée rapidement en établissant un gradient de température sensiblement vertical, de telle sorte 4-0 que les isothermes de solidification soient sensiblement horizon 69 07310 4 2004008 taux et par suite empêchent la ségrégation dans un plan vertical. Un tel procédé est capable de fournir des alliages aluminium-plomb à teneur élevée en plomb, celui-ci étant dispersé de façon uniforme et régulière dans l'alliage, sous forme de fines parti-5 cules» L'addition de silicium à l'alliage, pour améliorer les propriétés du palier, provoque également une amélioration de la qualité de surface et de la distribution du plomb dans les billet tes produites par ce procédé. La finesse des particules de plomb, qui est une condition ingportante pour un matériau pour paliers, 10 dépend de la vitesse à laquelle l'alliage est refroidi-à partir d'une condition liquide homogène, à travers la région dans laquelle les deux: liquides ne sont pas miscibles; L'invention peut être mise en oeuvre de diverses manières, mais deux alliages seront indiqués ci-après à titre d'exemples 15 non limitatifs. EXEMPLE N° 1 L'alliage renferme : Plomb 10 % en poids Silicium 4 % * 20 Cuivre 1 % m Etain 0,5 % " Calcium 0,5 % " Aluminium Reste "FXFMPLE ÎT° 2 25 Plomb 12 % en poids Cuivre 1 % " Etain 0,5 % " Silicium 0,5 % * Aluminium fieste 30 Dans chaque cas, l'alliage coulé présente une distribu tion raisonnable du plomb, sans que celui-ci soifc rassemblé sn "charges locales" de trop grandes dimensions. Les paliers obtenus ont une longue durée de service, avec une faible usure et sans grippage. 55 Des modifieations^peuvent être apportées aux ïao&es de mise en oeurre décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 69 07310 5 2004008 REVENDICATIONS 1. Alliage pour paliers, caractérisé en ce qu'il renferme de l'aluminium et au moins 3 % en poids de plomb. 2. Alliage pour paliers suivant la revendication 1, carac-5 térisé en ce qu'il renferme entre 10 et 12 °/o de plombe 3. Alliage pour paliers suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il renferme au moins des traces de silicium» 4» Alliage pour paliers suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il renferme au 10 moins des traces de calcium. 5. Alliage pour paliers pouvant être fixé sur un support en acier, caractérisé en ce qu'il renferme de 3 à 26 % de plomb, de 0,5 à 11,3 % de silicium, dà 0 à 1 % de cuivre, de niciel ou de manganèse, et de 0 à 3 % de calcium, le reste étant constitué 15 par de l'aluminium. 6. Alliage pour paliers suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il renferme 0,5 % de silicium. 7. Alliage pour paliers suivant l'une quelconque des reven-20 dications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une composition uniforme. 8. Alliage pour paliers suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il renferme des traces et jusqu'à 6 % en poids d'étain^ 25t 9* Palier caractérisé en ce qu'il comprend une couche d'al liage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, fixée sur un support en acier ou autre matériau.