Brevet FR2027206A1 — publié le 19700925

i>9 44876 i 2027206 La présente invention concerne un produit composite en tôle plaquée qui consiste en une âme en alliage à base d'aluminium plaquée avec un autre alliage à base d'aluminium. Plus particulièrement, elle concerne une tôle composite plaquée en alliage 5 à base d'aluminium qui constitue un support très satisfaisant pour un revêtement en émail vitreux sur un côté au moins et pour un revêtement de résine organique thermo-durcissable sur l'autre côté. Dans l'industrie de l'aluminium un problème constant a été 10 celui de trouver un produit d'alliage à base d'aluminium qui conserve une robustesse et une résistance à l'ébrèchement élevées quand il est soumis aux températures élevées nécessaires pour l'application de finis tels que des émaux vitreux et des finis résineux thermo-durcissables. Ce produit doit non seulement 15 conserver sa robustesse à l'issue des cycles de chauffage de finissage mais doit aussi constituer un support satisfaisant pour des finis. Pour être utiles industriellement, les finis doivent non seulement adhérer une fois appliqués mais doivent continuer à adhérer tout au long d'un emploi constant. En outre, ces produits 20 doivent pouvoir être fabriqués sans présenter de défectuosités de formage comme celles communément connues sous le nom d'inégalités et de rides. On sait qu'une façon d'améliorer la résistance des alliages à base d'aluminium consiste en un traitement thermique à la 25 solution. Ce traitement thermique peut être effectué aux températures normalement requises pour l'application •' d'émail vitreux et de revêtements résineux thermo-durcissables. Toutefois les alliages à base d'aluminium connus jusqu'ici qui sont sensibles au traitement thermique à ces températures ne constituent pas 30 les meilleurs supports pour les finis vitreux. On connaît des alliages de plaquage qui fournissent des surfaces supports satisfaisantes sur une âme en alliage solide pouvant être traitée thermiquement. Toutefois, jusqu'à maintenant on n'a pas trouvé de combinaison Sme-plaquage solidement liée qui présente la 35 robustesse et la résistance à l'ébrèchement élevées voulues quand on la soumet aux cycles de chauffage nécessaires à la finition tout en constituant en même temps un support satisfaisant pour les finis, et qui de plus soit sensiblement exempte des défectuosités dues au formage telles que les inégalités et 40 les rides. 69 44876 2 2027206 Les produits plaqués,tels que ceux qui font l'objet du brevet U.S. 3.377.145 donnent satisfaction pour assurer une robustesse modérée une fois revêtus d'émail vitreux. Toutefois, ces produits ne donnent pas satisfaction pour être, utilisés avec un ustensile 5 de cuisine. La raison en est qu'une fois revêtus d'un côté avec, de l'émail vitreux nécessitant un chauffage de 482°C à 566°C, et de l'autre côté avec un revêtement résineux thermo-durci sable entre 356°C et 454°C, ils ont tendance à perdre leur robustesse et leur résistance à l'ébrèchement. En outre, ils ne peuvent supporter 10 1'emboutissage sans présenter les défauts ci-dessus mentionnés d'inégalités et de rides, pas plus qu'ils n'ontl'intégfcité de lien nécessaire entre le plaquage et l'âme.. Bien que pour ]es alliages plaqués connus la température d'émaillage renforce la robustesse en équivalant au traitement thermique à la solution, 15 la température de fini et de durcissement inférieure agit, en général, comme un recuit limitant de ce fait la robustesse du produit fini. Selon la présente invention il est fourni un produit composite en tôle plaquée comportant une âme en alliage à base d'aluminium 20 comprenant comme composants d'alliage essentiels : de 2,5 à 6% en poids de zinc, de 0,4 à 3% en poids de magnésium, de 0,2 à 1% en poids de manganèse, et pour le reste de l'aluminium et, si on le désire, jusqu'à 0,5% en poids chacun de silicium, de fer et de chrome, jusqu'à 0,1% en poids chacun de titane et de bore, et 25 jusqu'à 0,25% en poids de cuivre, et d'autres impuretés, au total jusqu'à 2% en poids,etti* un côté au moins de ladite âme d'un plaquage en alliage à base d'aluminium comprenant comme composant essentiel d'alliage de 0,5 à 8% en poids de manganèse, pas plus de 0,005% en poids de magnésium, et pour le reste de l'aluminium, et, 30 si on le désire, jusqu'à 0,1% en poids chacun de silicone, de fer et d'autres impuretés, au total jusqu'à 1% en-poids. Il est également fourni une méthode pour produire un produit composite en tôle plaquée caractérisée par : la fourniture d'un produit composite en tôle plaquée comprenant un élément âme en 35 alliage à base d'aluminium qui a comme composants essentiels de 2,5 à 6% en poids de zinc, de 0,4 à 3% en poids de magnésium, de 0,2 à 1% en poids de manganèse, et pour le reste essentiellement de l'aluminium, ladite âme étant plaquée des deux côtés avec un alliage sans magnésium ayant comme composant essentiel d'alliage 40 de 0,5 à 1,8% en poids de manganèse, pas plus de 0,005% en poids. 69 44876 3 2027206 de magnésium et pour le reste essentiellement de l'aluminium, 1'application d'un émail vitreux d'un côté au moins dudit élément âme, le chauffage de l'émail vitreux appliqué à une température allant de 482°C à 566°C, et le refroidissement du 5 produit en alliage à base d'aluminium émaillé obtenu, et une méthode comportant le plaquage des deux côtés d'un élément Sme en tôle en alliage à base d'aluminium ayant comme composants essentiels de 2,5 à 6% en poids de zinc, de 0,4 à 3% en poids de magnésium, de 0,2 à 1% en poids de manganèse, et pour le reste 10 essentiellement de l'aluminium avec un alliage à base d'alùminium ayant comme composant d'alliage essentiel de 0,5 à 1,8% en poids de manganèse pas plus de O,005% en poids de magnésium, et pour le reste essentiellement de l'aluminium, l'application d'un émail vitreux sur une surface dudit élément âme plaqué, le chauffage de 15 l'article sur la surface duquel on applique un émail vitreux à une température allant de 482°C à 566°C, en refroidissant, et en revêtant l'autre surface dudit élément âme plaquée avec une résine organique thermo-durcissable entre 356°C et 454°C, et en faisant durcir ladite résine sur ladite surface en chauffant à une 20 température allant de 356°C à 454°C, et en refroidissant de nouveau» Du magnésium peut se trouver dans le plaquage en tant qu'impuretés, mais le total ne doit pas dépasser 0,005% environ. Selon un mode de réalisation de la présente invention, un émail vitreux peut être appliqué sur un côté au moins de l'&ne plaquée 25 sur la surface du plaquage et peut avoir la forme d'un ustensile de cuisine avec le plaquage à la fois à l'extérieur et à l'intérieur, un revêtement d'émail vitreux peut être appliqué sur la surface externe ou extérieure du plaquage extérieur et un revêtement de résine organique thermo-durcissable sur la surface interne du 30 plaquage intérieur. La résine organique thermo-durcissable peut être, par exemple, un polyamide, un polymère d'éthylène halogéné ou un propylène halogéné comme par exemple du polytétrafluoroéthy-lène ou une silicone. On a remarqué que 1'exposition thermique à laquelle le produit composite en alliage à base d'aluminium 35 plaqué de la présente invention est soumis pendant la fusion ou le durcissement des finis, normalement»uisible quand on l'utilise avec d'autres alliages ou combinaisons d'alliage, sert en réalité en quelque sorte de traitement thermique bénéfique, par exemple, en augmentant la robustesse et la résistance à l'ébrèchement du 40 produit fini. 69 44876 4 2027206 L'alliage de l'âme peut contenir de petites quantités d'impuretés habituelles de fer de silicone, par exemple, en pour cent en poids allant jusqu'à 0,5% de chaque environ. On peut également y trouver jusqu'à 0,5% de chrome, jusqu'à 0,1% environ 5 dé titane ou de bore, et jusqu'à environ 0,25% de cuivre. Toutefois, pour parvenir aux résultats obtenus ci-dessus la proportion totale d'éléments autres que l'aluminium, le zinc, le magénsium, et le manganèse dans l'alliage de l'âme ne doit pas dépasser 2% environ. L'alliage de plaquage à base d'aluminium sans magnésium peut 10 également contenir de faibles proportions de silicone et de verre et d'autres éléments à l'exception du magnésium ne dépassant pas un pour cent environ, c'est-à-dire, jusqu'à 0,1% de chaque. Ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, la proportion de magnésium ne doit pas être de plus de 0,005%. De préférence, l'alliage de plaquage 15 ne doit pas contenir en pour cent en poids plus de 0,15% de cuivre environ et pas plus de 0,25% de zinc environ. En utilisant un produit composite plaqué en alliage à base d'aluminium de la nature décrite ci-dessus, le chauffage résultant de l'opération de durcissement d^u|a résine, qui peut se faire 20 par fusion ou par réticulation et/l'on désigne couramment sous le nom de cuisson, est en réalité bénéfique pour la robustesse et la résistance à l'ébrèchement du produit composite en tôle plaquée formé. Le produit composite en tôle d'aluminium plaqué 'de la présente invention peut être formé selon les techniques ou procédés 25 connus de laminage. Par exemple, le plaquage peut être appliqué à 1'alliage de 1*âme par laminage^chaud. La tôle plaquée peut ensuite recevoir la forme d'articles utiles par des méthodes de formagé connues. Pour mieux comprendre l'invention on se référera à présent 30 au dessin ci-joint qui représente un mode de réalisation de la présente invention. Sur le dessin, en partie découpé pour représenter les couches, un produit plaqué d'ustensiles de cuisine 10 et constitué d'une âme en alliage d'aluminium-zinc-magnésium-manganèse 12 plaquée des deux côtés avec un plaquage en alliage 35 d*aluminium-manganèse 14 et revêtu à l'extérieur avec un fini d'émail vitreux 16 et à l'intérieur avec une résine organique thermo-durcissable 18 comme par exemple du polytétrafluoroéthylène. L'ustensile 10 peut être muni d'une poignée 20 qui peut être en bois, en métal ou en matière plastique. 40 Les exemples suivants constituent des exemples de la BAD ÛRlGIMAfc 69 44876 s 2027206 présente invention. Exemple 1 Un produit plaqué a été élaboré ayant pour âme un alliage à base d'aluminium composé nominalement d'aluminium, de 4,5% de 5 zinc, d'I,5% de magnésium, de 0,35% de silicone, de 0,35% de fer, de 0,10% de cuivre, de 0,3% de manganèse et de 0,02% de titane. Un plaquage d'un alliage d'I,2% de manganèse et d'aluminium sans magnésium a été lié par laminage à 1'Sme conformément à la pratique industrielle. Le produit plaqué a été laminé en tôle 10 de 0,635 mm d'épaisseur, le plaquage ayant 0,0635 nm d'épaisseur de chaque côté. Des éprouvettes ont été prélevées de la tôle et dégraissées. On a ajouté une pellicule d'émail vitreux pigmenté sur cette face laquée. Les éprouvettes ont été. chauffées dans un four à 538°C, maintenues à cette température pendant dix minutes, 15 retirées du four et refroidies à l'air à température ambiante. Pour accentuer les effets de diffusion des éléments dans le plaquage, on a rechauffé les éprouvettes de la même façon et on les a refroidies et le cycle a été répété une troisième fois. On a ensuite examiné les éprouvettes en recherchant les traces d* écaillage, d'arrache-20 ment par cisaillement, ou d'arrachement par cassure de l'émail de porcelaine suivant l'épreuve normalisée décrite dans la norme ASTM C 486. Aucun écaillage sensible n'a été décelé. — Exemple 2 On a suivi le processus de l'Exemple 1 sauf que le plaquage 25 n'avait que 0,0381 mm d'épaisseur. De nouveau on n'a décelé ni écaillage ni arrachement de copeaux d'émail vitreux. Exemple 3 Avant l'émaillage le produit plaqué de l'Exemple 2 a été embouti en forme de casserole profonde d'ustensile de cuisine. 30 On a appliqué un émail vitreux sur la surface extérieure et l'intérieur a été porté à une température de 538°C pendant 10 minutes et refroidi à la température aiiibiante. Le fini avait un aspect sensiblement uniforme et d'une couleur brillante. Après cela, la surface intérieure a été finie avec un revêtement^de polytétra-35 fluoroéthylène lisse et non collant que l'on a cuf^â S^°C.avant de le refroidir naturellement dans les conditions ambiantes. Le produit fini était effectivement résistant à l'ébrèchement et avait une résistance mécanique élevée. Les éprouvettes supplémentaires ayant subi un double cycle de chauffage ci-dessus mentionné ori 40 présenté une robustesse et une résistance à l'ébrèchement élevée» 69 44876 6 2027206 et ont conservé sensiblement toute la robustesse et la résistance à l'ébrèchement élevées une fois portées par la suite aux températures telles que celles qu'on rencontre ordinairement pendant la cuisson des aliments dans un tel ustensile. 69 44876 7 2027206 REVENDICATIONS 1. Un produit composite en tôle plaquée caractérisé par le fait qu'il est constitué d'une Sme en alliage à base d'aluminium comprenant comme composants d'alliage essentiels : de 2,5 à 6% en 5 poids de zinc, de 0,4 à 3% en poids de magnésium, de 0,2 à 1% en poids de manganèse et pour le reste de l'aluminium et, si on le désire, jusqu'à 0,5% en poids chacun de silicium, de fer et de chrome, jusqu'à 0,1% en poids chacun de titane et de bore, et jusqu'à 0,25% en poids de cuivre, et d'autres impuretés, au total 10 jusqu'à 2% en poids, et,d'un côté au moins de ladite âme,d'un plaquage en alliage à base d'aluminium comprenant comme composant essentiel d'alliage de 0,5 à 1,8% en poids de manganèse, pas plus de 0,005% en poids de magnésium, et pour le reste de l'aluminium et, si on le désire, jusqu'à 0,1% en poids chacun de silicium, 15 de fer et d'autres impuretés, au total jusqu'à 1% en poids. 2. Un produit composite en tôle plaquée selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un émail vitreux est appliqué d'un côté au moins sur la surface du plaquage. 3. Un produit composite en tôle plaquée selon la revendication 1, 20 caractérisé par le fait que sur les deux côtés de ladite âme il comporte un plaquage en alliage à base d'aluminium, et, sur la surface du plaquage, d'un côté de l'âme, un revêtement d'émail vitreux, et sur la surface du plaquage, de l'autre côté de l'âme, un revêtement de résine organique theriro-darcissable entre 356°C 25 et 454°C. 4. Un produit composite en tôle plaquée selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la résine organique est un polymère d'éthylène halogéné, spécialement un polytétrafluoroéthylène. 5. Un produit composite en tôle plaquée selon la revendication 30 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'il a la forme d'un ustensile de cuisine. 6. Une méthode pour produire un produit composite en tôle plaquée caractérisée par : la fourniture d'un produit composite en tôle plaquée comprenant un élément âme en alliage à base 35 d' aluminium qui a comme composants essentiels de 2,5 à 6% en poids de zinc, de 0,4% à 3% en poids de magnésium, de 0,2 à 1% en poids de manganèse, et pour le reste essentiellement de l'aluminium ladite âme étant plaquée des deux côtés avec un alliage sans magnésium ayant comme composant essentiel d'alliage de 0,5 à 1,8% 40 en poids de manganèse, pas plus de 0,005% en poids de magnésium. 69 44876 8 -2027206 et pour le reste essentiellement de l'aluminium, l'application d'un émail vitreux d'un côté au moins dudit élément Sme, le chauffage de l'émail vitreux appliqué à une température allant de 482°C à 566°C,et le refroidissement du produit en alliage 5 à base d'aluminium émaillé obtenu.. 7. Une méthode selon la revendication 6, caractérisé par le revêtement de l'autre surface dudit élément âme plaqué avec une résine organique thermo-durcissable' entre 356°C et 454°C, et par le durcissement de ladite résine sur ladite surface en chauffant à une "là température allant de 356°C à 454°C, et en refroidissant de nouveau. 8. Une méthode selon la revendication 6 ou 7, caractérisé pair le fait que l'élément âme plaqué est mis en forme avant -* - l'application de l'émail vitreux. ■"15 9. Une méthode selon la revendication 8, caractérisée par le fait qu'on donne à l'élément âme plaqué la forme d'un ustensile de cuisine. 10. Une méthode selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la résine organique thermo-durcissable est un polymère 20 d'éthylène halogéné, spécialement un polytétrafluoroéthylène.