Brevet FR2222211A1 — publié le 19741018

Ltinvention concerne un article métallique à base d'aluminium possédant une structure composite,se présentant essentiellement sous la forme d'une feuille et comportant une couche externe de revêtement adéquate en vue de l'application dun émail porcelaine et une couche contiguë constituant un codeur ou noyau susceptible d'une amélioration de propriétés de résistance mécanique dans les conditions thermiques consécutives au traitement d'application d'émail porcelaine.L'article à structure composite en question se prête à des utilisations telles que la fabrication d'ustensiles en aluminium revêtus, y compris ceux comportant un revêtement intérieur non collant, et les couches constitutives du noyau et du revêtement étant choisies de façon à conférer une résistance améliorée à l'exfoliation et au cloquage. Des ustensiles en aluminium sont communément pourvus d'un revêtement en tétrafluoroéthylène (en abrégé : TFE) sur leurs surfaces intérieures servant à mettre en oeuvre une opération de cuisson. On utilise une application d'émail porcelaine pour réaliser une finition des surfaces extérieures de tels ustensiles ou d'autres produits fabriqués à partir de feuilles composites à revêtement. Les matériaux alumineux utilisés à de telles fins peuvent être constitués par une qualité commerciale d'aluminium (série lXXX) ou par un alliage à haute teneur en aluminium tel que l'alliage 3003. soit seul, soit appliqué comme revêtement sur un alliage de base de plus grande résistance mécanique afin d'assurer une plus grande rigidité.Deux tels matériaux à structure composite antérieurement utilisés sont l'alliage type 7005 à revêtement en alliage 3003. ou l'alliage type 7004 à revêtement en aluminium 1100 (toutes ces désignations sont celles couramment adoptées auX Etats-Unis d'Amérique pour spécifier des matériaux dont les compositions et les propriétés sont bien connues des spécialistes Lors de telles applications industrielles. un revêtement en aluminium 1100 ou 3003 a été choisi principalement en raison de la facilité avec laquelle il se prête à l'émaillage porcelaine ou à des opérations de formation de revêtements en TFE, cependant que les alliages des types 7Q04 et 7005 ont été choisis parce qu'ils subissent une amélioration de leurs propriétés de résistance mécanique dans les conditions de traitement thermique consécutives aux susdites opérations d'émaillage ou de formation de revêtements en TFE. On a toutefois constaté que les combinaisons résultantes ne sont pas idéales parce que les matériaux de revêtement sus-spécifiés ne sont pas suffisamment anodiques à l'égard des alliages constituant les coeurs ou noyaux susmentionnés pour leur conférer une bonne protection électrolytique.Par conséquent. dans le cas de la présence d'une éraflure ou autre discontinuité permettant l'accès de constituants alimentaires corrosifs ou d'eau et d'autres substances utilisées à des fins de nettoyage, il peut intervenir une forme de corrosion ayant tendance à s'étendre latéralement le long et au travers de la couche constituant le coeur ou noyau, avec pour résultat une exfoliation et un cloquage. On a découvert qu'un alliage de base ou constitutif de coeur ou de noyau avec revêtement d'aluminium (type dit "alclad"l si cet alliage de base est un aluminium contenant du cuivre, fournit des résultats améliorés en ce qui concerne la résistance à la corrosion de 11 article à structure composite car un tel alliage sert à limiter l'attaque à de petites piqûres d'une nature localisée. Il est possible d'atteindre un tel résultat même en continuant à utiliser des matériaux de revêtement classiques permettant un émaillage porcelaine. Dans des modes de réalisationspréférés de l'invention, la couche de revêtement est liée à une couche de base constituée par un alliage comprenant essentiellement de l'aluminium, environ de 2 à 3% de cuivre, jusqu'à environ 0,4% de manganèse, et environ de 0,2 à 0.6% de magnésium en poids. Cet alliage peut aussi contenir les impuretés fortuites habituelles aussi bien que des éléments d'alliage mineurs présents en proportions habituellement utilisées à des fins reconnues, y compris, par exemple, jusqu'à environ 0,8% de silicium, 0,7% de fer, 0,1% de chrome, 0,25X de zinc et 0,2X de titane. Le revêtement extérieur peut être appliqué sur une seule des surfaces ou sur les deux surfaces de la couche de base. Un alliage de revêtement préféré est l'alliage 3003, mais d'autres matériaux métalliques alumineux classiques pour revêtements conviennent aussi, tels que l'aluminium pratiquement pur et des alliages à haute teneur en aluminium capables de conférer une protection électrolytique. en particulier ceux des séries lXXX et 3XXX (désignations de l'Aluminium Association). L'exemple suivant, bien entendu non limitatif, illustre la mise en oeuvre de l'invention et de son mode de réalisation présentement préféré. Exemple.- On prépare un lingot comportant un coeur ou noyau composé d'un alliage de base en aluminium contenant du cuivre et supportant, sur ses deux faces, un revêtement (de 10S) en alliage, puis on le lamine jusqu'à une épaisseur de 2,59 mm, on le protège par enroulement. appuis on le soumet à un traitement thermique simulant des opérations d'émaillage porcelaine et d'application d'un revêtement deTFE. La composition du coeur ou noyau correspond à celle d'un alliage dit X2036 et contient les pourcentages en poids des éléments suivants Si 0,50 maximum Fe 0.50 maximum Cu 2,2 à 3,0 Mn 0,10 à0,40 Mg 0,30 à 0,6 Cr 0,10 maximum Zn 0,25 maximum Ti 0,15 maximum autres éléments, chacun 0,05 maximum, et total 0.15 maxi mum Al le reste. A des fins de comparaison. on prépare des échantillons de référence ou témoins à partir d'un alliage type 7005 revêtu d'alliage 3003, ce qui constitue un matériau composite classique. On procède à des essais d'épreuve d'exfoliation (d'une durée de 5 jours. selon la Norme MASTMAASIS) sur des matériaux recuits, et aussi sur ceux traités pendant 10 minutes à 5380C puis refroidis à l'aide d'un ventilateur (pour simuler l'application d'un émail porcelaine), et ensuite traités pendant 15 minutes à 399"C et refroidis dans l'air (pour simuler l'application d'un revêtement en TFE). Les matériaux classiques présentent un cloquage modéré à sévère aussi bien dans 11 état recuit que dans l'état traité thermiquement. Au contraire, les matériaux composites selon l'invention ne présentent que de légères piqûres (sans aucune attaque du type cloquage ou exfoliation) dans chacun des deux états. Un alliage Alclad X2036 sous la forme d'une telle feuille supportant un émaillage porcelaine (PE-36) est adéquat en vue de la mise en oeuvre d'opérations de fabrication classiques aboutissant à l'élaboration de divers types d'ustensiles de cuisine, plus particulièrement de casseroles. poêles et analogues comportant un revêtement anti-collant en TFE ou un revêtement en émail porcelaine ou des revêtements de ces deux types ; de tels revtte- ments sont faciles à appliquer sur une sulfate métallique de revêtement de la feuille composite élaborée selon l'invention. Le terme "Alclad" tel qu'il est utilisé ici doit être compris dans son acception habituelle désignant un article composite lié comportant une couche d'aluminium ou d'alliage d'aluminium résistant à la corrosion qui est anodique par rapport au noyau structuralement de plus grande résistance mécanique qu'il recou vire. et protégeant ainsi physiquement et électrolytiquement l'alliage dudit noyau contre la corrosion. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède. l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ontéé plus spécialement envisagés ; elle en embrasse. au contrairet toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Article métallique en feuille composite comprenent une couche de revêtement en aluminium ou en alliage à haute teneur en aluminium et une couche de base en alliage d'aluminium, lequel article est caractérisé en ce que ladite couche de base est composée d'un alliage d'aluminium contenant du cuivre. z. Article selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite couche de base contient (en poids) de 2 à 3% de cuivre > jusqu'à 0,4% de manganèse et de 0,2 à 0 > 6% de magnésium, le reste étant constitué par de l'aluminium conjointement avec des éléments fortuits et des impuretés n'excédant pas 0,8X de silicium. 0 > 7% de fer, 0 > 1% de chrome. 0,25% de zinc et 0,2X de titane. 3. Article selon la revendication 2 caractérisé en ce que la couche de base contient des impuretés et éléments fortuits. 4. Article selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que l'alliage de base contient > en poids. de 0.10 à 0,40S de man genèse. de 0.30 à 0,60% de magnésium et de ,2 à 3s0X de cuivre. 5. Article selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la couche de revêtement est constituée par de l'aluminium 1100 ou par de l'alliage d'aluminium 3003. 6. Article selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement en tétrafluoroéthylène appliqué sur la couche de revêtement. 7. Article selon lune quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement d'émail porcelaine sur la surface de la couche de revêtement. 8. Article selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les deux faces de la couche de base comportent une couche de revêtement en aluminium ou en alliage à haute teneur en aluminium. 9. Article selon la revendication 8 caractérisé en ce que la couche de revêtement sur une face comporte un revêtement en émail porcelaine tandis que la couche de revêtement sur l'autre face comporte un revêtement en tétrafluoroéthylène. 10. Ustensile de cuisine caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'un article selon l'une quelconque des revendications précédentes.