Brevet FR2268875A1 — publié le 19751121

Dans le filage hydrostatique d'une ébauche d'aluminium, d'alliage d'aluminium ou d'une autre matière métallique dans une presse à filer, l'ébauche est entourée par. un fluide de pression qui exerce la pression nécessaire sur elle pour que la matière de cette ébauche soit extrudée à travers la matrice de la presse en formant un produit en barre, en tube ou en fil. Dans certains cas, en fonction des caractéristiques du fluide de pression et des conditions du pressage, le fluide de pression peut servir, pendant le filage, de lubrifiant entre la matr-ice et la matière de l'ébauche. Dans d'autres cas, il peut être nécessaire d'appliquer une couche d'un lubrifiant particulier sur ébauche, c'est-à-dire une couche d'une autre matière que le fluide de pression, pour maintenir une pellicule lubrifiante efficace pendant le processus de filage. On connaît le procédé consistant à phosphater des ébauches d'alliage d'aluminium par le traitement de celles-ci avec du phosphate de zinc et à filer hydrostatiquement de telles ébauches à la température ambiante, c'est-a-dire sans préchauffage de l'ébauche. Dans ces conditions, on peut obtenir des résultats acceptables si les ébauches phosphatées sont recouvertes, avant le filage, d'un lubrifiant particulier, par exem elle de la cire d'abeilles. Par contre, il est apparu que des ébauches phosphatées ne peuvent pas être filées axec des résultats acceptables lorsque la température est élevée, c'est-à-dire avec des ébauches préchauffées. En effet, l'ébauche grippe alors dans la matrice, d'où il résulte qu'on obtient un état superficiel du produit qui ne se prête pas bien au chauffage.En outre, il est fréquent qu'il se forme des fissures superficielles dans le produit qui peut parfois se rompre complètement. Le grippage dans la matrice peut être explicué par le fait que la couche de phosphate ne possède guère l'aptitude, au noirs aux hautes températuresi de maintenir une pellicule lubrifiante efficace entre la matrice et la matière de l'ébauche. D'après la présente invention, il s'est révélé par contre possible d'obtenir des résultats extraordinaires lors du filage de l'aluminium et d'alliages d'aluminium à température élevée, ce qui est lié au fait que le traitement selon la présente inventicn rend précisément possible le maintien d'une pellicule lubrifiante efficace entre la matrice et la matière de l'ébauche. ême en cas de filage à la température ambiante un traitement de l'ébauche selon la présente invention présente des avantages par rapport à la phosphatation. En effet, ce traitement peut faciliter le filage et donner aux produits filés une plus grande finesse de surface. Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de traitement d'une ébauche d'aluminium ou d'alliage d'aluminium, qui doit être soumise à un filage hydrostatique, en vue d'améliorer l'aptitude de l'ébauche à maintenir une pellicule lubrifiante sur sa surface pendant le filage, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'ébauche est traitée par une solution qui contient du chromate et du fluorure. Comme il ressort de ce qui précède, le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux lorsqu'il est appliqué au filage à température élevée. Par "alliage d'aluminium", on entend ici des alliages qui se composent pour 85% en poids au moins d'aluminium. A titre d'exemples de semblables. alliages, on peut citer un alliage qui contient 5,5% en poids de Cu, 0,5% en poids de Pd, 0,5% en poids de Di, le reste étant formé d'B1 (ML 2011); ainsi qu'un alliage qui contient 4,5% en poids de Cu, 1,5% en poids de Mg, 0,6% en poids de Mn, le reste étant formé d' Al(2024); un alliage qui contient 5,2% en poids de Mg, 0,1% en poids de Mn, 0,1% en poids de Cr, le reste étant formé d' Al (AA5056); un alliage qui contient 0,7% en poids de Eg, 0,4% en poids de Si, le reste étant formé d'Al (AA 6063); un alliage qui contient 1,0% en poids de Mg, 0,EPjo' en poids de Si, 0,25 en poids de Ou, 0,255o' en poids de Cr, le reste étant formé d' Àl (AA 6061); un alliage qui contient 5,5% en poids de Zn, 2,5% en poids de Mg, 1,5% en poids de Cu, 0,33i; en poids de Cr, le reste étant formé d'Al (AA 7075); et un alliage qui contient 6,0 en poids de Zn, 2,7% en poids de Mg, 2,0% en poids de Cu, 0, en poids de Cr, le reste étant formé d'Al (AA 7178). Comme on l'a déjà mentionné, la solution de traitement contient du chromate et du fluorure. L'expression "chromate" embrasse ici, non seulement le chromate, mais aussi le bichromate et l'acide chromique, tandis que l'expression "fluorure" désigne, outre de simples fluorures, l'acide fluorhydrique et des fluorures composés. Par partie en poids de chromate, calculée sous forme de CrO3, la solution contient une quantité de fluorure qui correspond à 0,05-5 parties en poids de F, de préférence à 0,1-2 parties en poids de F. Selon un norme de réalisation avantageux de l'invention, la solution de traitement est une solution aqueuse qui contient de l'acide chromique (CrO), du fluorure de potassium et de zirconium (K2ZrS6), du fluorure de sodium et de bore (NaBF4), ainsi que du prussiate de rouge de potasse (KFe(CET)6), la solution contenant, par partie en poids d'acide chromique 0,1 à 1 partie en poids de fluorure de potassium et de zirconium, 1 à 2 parties en poids de fluorure de sodium et de bore et 0,5 à 2 parties en poids de prussiate rouge de potasse. Une solution de traitement contenant du chromate et du fluorure donne, sur l'ébauche, un revêtement relativement mince de l'ordre de grandeur d'un micron environ. Si l'on désire une couche de revêtement plus épaisse, de l'ordre de grandeur de quelques microns, ce qui est avantageux lorsque la réduction de section de l'ébauche est très forte au filage, on peut obtenir une semblable couche de revêtement en ajoutant du phosphate à la solution de traitement, en plus du chromate et du fluorure. T'expression "phosphate" désigne ici, non seulenent des phosphates, mais aussi des acides phosphoriques. Par partie en poids de chromate, calculée sous forme de CrO3 , la solution contient alors une quantité de fluorure qui correspond à 0,05-5 parties en poids de F, de préférence à 0,1-2 parties en poids de F, et une quantité de phosphate qui correspond à 1-5 parties en poids de HP04, de préférence à 2-4 parties en poids de H3P04. Selon un mode de realisation avantageux de l'invention avec utilisation de phosphate, la solution de traitement est une solution aqueuse qui contient de l'acide chromique (CrO3) du bifluorure de sodium et/ou de potassium (NaHF2 ou KHF2, ainsi que de l'acide phosphorique (H3P04), la solution contenant alors, par partie en poids dLacide chromique; 0,1-1 partie en poids de bifluorure de metal alcalin et 1-5 parties en poids d'acide phosphorique. Dans certaines circonstances, notamment en cas de faible réauction de lasection de l'ébauche lors du filage, la pellicule de lubrifiant sur la surface de l'ébauche peut être formée par le fluide de pression lui-même, lorsqu'il possède de bonnes propriétés lubrifiantes. A titre d'exemples de semblables fluides de pression, cn citera des huiles végétales telles que l'huile de ricin, l'huile de palmier et l'huile de colza, Outre un bon effet lubrifiant, ces huiles ont l'avantage que leur viscosité varie relativement peu avec la température. Toutefois, il est ordinairement nécessaire d'appliquer un lubrifiant particulier, c'est-à-dire différent du fluide de pression, sous forme d'une couche sur l'ébauche traitée avec la solution. A titre d'exemples de lubrifiants qui sont utilisables lors du filmage, aussi bien à la température ambiante qu'à température élevée, on peut citer des mélanges d'un stéarates par exemple le stéarate de zinc, d'une huile minérale à haute viscosité et d'une substance inorganique, tendre et finement divisée, telle que la craie ou le talc, ainsi que le graphite et le bisulfure de molybdène; ces deux dernières substances au cas où l'on peut accepter une coloration foncée de la surface. En cas de filage à la température ambiante, il est également possible d'utiliser des cires, par exemple de la cire d'abeilles en particulier lorsque la réduction de section est faible et que la matière de l'ébauche n'est pas trop dure. Le fluide de pression peut être, entre autres, une huile végétale du type de celles qui ont été citées ci-dessus à titre d'exemples. L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée à propos d'exemples de réalisation et en référence au dessin oi-armexé, qui représènte un dispositif pour le filage hydrostatique d'une ébauche qui a été traitée conformément à la présente invention. te dispositif représenté sur la figure comprend une table de presse 1 et un piston 2, qui sont montés dans une presse hydraulique (non représentée) dans laquelle est prévu un cylindre avec un piston pour la manoeuvre du piston 2. En outre, le dispositif comprend un cylindre 3 et une matrice 4 présentant un orifice 5. Au regard de l'orifice 5 de la matrice, la table de presse est percée d'un trou traversant 6. Dans le cylindre est introduite une ébauche 7 en un alliage d'aluminium, par exemple un alliage qui contient 5,5 %' de Zn, 2,5% de ;g, 1,5 % de Cu, 0,3 % de Cr, le reste étant formé d'Al (AA 7075). De l'huile de ricin est introduite autour de l'ébauche à titre de fluide de pression 8.A sa partie- inférieure 9, l'ébauche 7 a approximatlveu:.ent la même forte que le cône d'entrée 10 de la matrice. Des garnitures d'étanchéité, désignées respectivement par Il et 12, sont disposées entre matrice et cylindre ainsi qu'entre piston et cylindre. t'extrusion de la matière de l'ébauche 7 à travers l'orifice 5 de ia matrice 4, avec forma- tion d'un produit en harre, est obtenue par abaissement du piston 2.La pression qui convient dans le fluide de pression lors du filage est de l'ordre de 500 à 1500-tonnes. Avant que l'ébauche 7 ne soit mise en place dans le dispositif de filage, elle est soumise d'une part à un traitement selon la présente invention, lequel peut s'effectuer de la manière décrite ciaprès et, d'autre part, à un chauffage à 1003000O, de préférence à 2000 environ Le traitement de l'ébauche selon l'invertion com.meilce par le nettoyage de l'ébauche, ce qui peut etre effectué par décapage à lthydroxyde de sodium, suivi d'un rinçage à l'eau et d'une immersion dans-l'acide fluorhydrique ou dans l'acide nitrique et d'un nouveau rinçage. Le cas échéant, cette opération est répétée une QU plusieurs fois.Dans d'autres cas, l'ébauche peut être nettoyée par sablage avec une poudre dtoxyde d'aluminium. Le degré de finesse de la poudre de sablage est opportunément compris entre mesh 60 et mesh200 (0,25-0,07 mm) Puis l'ébauche nettoyée est plongée, pendant une durée de quelques minutes, à 5000 environ, dans une solution qui contient pour 100-litres d'eau, 200 g d'acide chromique (CrO3), 300 g de fluorure de sodium et de bore (NaBF4), 90 g de fluorure de potassium et de zirconium (E2ZrF6) et 200 g de prussiate rouge de potasse (3Fe(ON)6). Après rinçage, l'ébauche est séchée, Ensuite on applique sur la surface de l'ébauche une couche d'un lubrifiant qui se compose d'un mélange de 3 parties en poids de stéarate de zinc, 25 parties en poids dthuile minérale à haute viscosité et 72 parties en poids-de craie finement pulvérisée. La craie peut être remplacée par une autre matière inorganique finement pulvérisée, comme le talc. A la suite du chauffage de l'ébauche à 22500-environ, celle-ci est placée dans le dispositif de filage, selon ce qui est indiqué sur la figure. A la place de la solution de traitement décrite cidessus, on peut employer entre autres une solution qui contient, pour 100 litres d'eau, 1500 g d'acide chromique (CrO3), 100 g de bifluorure de sodium-(NaHF2), 300 g de bifluorure de potassium (YJiF2) ainsi que 4 OCO g d'acide phosphorique (H3P04). r e net- toyage de l'ébauche, l'application de la solution et celle du lubrifiant peuvent être effectués de la même manière que dans le cas du traitement avec la solutibn indiquée ci-dessus. En cas de filage de tubes, il est opportun de prévoir, de- façon connue en soi, un trou axial et central dans l'ébau- che et un mandrin dans le dispositif de filage, mandrin qui traverse ce trou, et, au-dessous de lui, l'orifice de la matrice. Dans ce cas, il convient de traiter aussi les surfaces du trou conformément à la présente invention, avant que l'ébauche ne soit soumise au filage. -:- REVEIDICA2ICKS -: 1 - Procédé de traitement d'une ébauche d'aluminium ou a'alliage d'aluminium qui doit être soumise à un filage hydrostatique, destiné à améliorer l'aptitude de l'ébauche à maintenir sur sa surface une pellicule d'un lubrifiant pendant le filage, caractérisé en ce que l'ébauche est traitée par une solution qui contient du chromate et du fluorure. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution contient, par partie en poids de chronate, calculée sous forme de Crin, une quantité de fluorure qui correspond à 0,05-Sparties en poids de F. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la solution est une solution aqueuse qui contient ae acide chromique, du fluorure de potassium et de zirconium, du fluorure de sodium et de bore ainsi que du prussiate rouge de potasse, la solution contenant, par partie en poids d'acide chromique, 0,1 à 1 partie en poids de fluorure de potassium et de ziroonium, 1 à 2 parties en poids ae fluorure de sodium et de bore et 0,5 à 2 parties en poids de prussiate rouge de potasse. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution contient aussi du phosphate. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la solution contient, par partie en poids de chromate, calculée sous forme de Cr03, une quantité de fluorure qui correspond à 0,05-5 parties en poids de F, ainsi qu'une quantité de phosphate qui correspond à 1-5 parties en poids de H3P04. 6 - Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la solution est une solution aqueuse qui contient de l'acide chromique,du bifluorure de sodium et/ou de potassiums ainsi que de l'acide phosphorique, la solution contentant, par partie en poids d'acide chromique, C,1-1 partie en poids de bifluorure et 1-5 parties en poids d'acide phosphorique. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que 1'ébauhe traitée est soumise à une opération ee filage à température élevée. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le fluide de pression utilisé pour le filage sert de lubrifiant. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'avant le filage, l'ébauche traitée est garnie d'une couche d'un lubrifiant d'un autre genre que le fluide de pression utilisé pour le filage.