Brevet FR2707668A1 — publié le 19950120

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE FEUILLE MINCE APTE A LA CONFECTION DE COUVERCLES DE BOITES. DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION. La présente invention est relative à un procédé de fabrication par coulée continue entre cylindres d'une feuille mince en alliage d'aluminium apte à la confection de couvercles de boîtes. Il est connu de fabriquer des couvercles destinés à être associés de façon étanche à des corps de boîtes et à constituer ainsi des emballages pour des aliments à l'état liquide ou solide. Ces couvercles sont obtenus par découpage dans une feuille en alliage d'aluminium de disques qui peuvent être munis de dispositifs d'ouverture fixés soit par rivetage soit par collage. Afin de pouvoir se prêter à ces opérations mécaniques ainsi qu'aux contraintes résultant des manipulations et des pressions exercées à 1' interieur des boites par certains aliments tels que les boissons gazeuses, les dites feuilles doivent présenter à la fois une aptitude à la déformation convenable et une limite d'élasticité suffisante. En outre, comme ces feuilles doivent résister aux effets corrosifs de l'atmosphère comme à ceux des produits contenus, il est indispensable de les recouvrir d'agents protecteurs tels que des vernis, par exemple, ce qui nécessite une aptitude à l'adhérence desdites feuilles vis à vis desdits revêtements. ETAT DE LA TECHNIQUE. Le document allemand DE 3247698 enseigne un procédé de fabrication d'une bande destinée à la confection de couvercles de boîtes en alliage d'aluminium issue d'une machine de coulée continue caractérisé en ce que l'on coule un alliage contenant en poids 0,15 à 0,50% de Si, 0,3 à o,8 % de Fe, 0,05 à 0,25% de Cu, 0,5 à 1% de Mn, 2,5 à 3,5% de Mg et jusqu'à 0,20% de Ti entre deux cylindres de coulée refroidis constituant un interstice de coulée de 5 à 10 mm et que la bande résultante est laminée à froid à une épaisseur finale de 0,4 à 0,2 mm. Suivant ce procédé, pour obtenir une limite élastique de 321 MPa et un allongement de 7,7%, il est nécessaire de recourir après laminage de la bande coulée jusqu a une épaisseur de 1,9 mm à un recuit intermédiaire consistant à réchauffer la bande à 380-C et à la maintenir pendant 2 heures à cette température puis à faire également un recuit final d'adoucissement par chauffage à 205C pendant 8 minutes avant vernissage. Ainsi, outre l'énergie nécessaire pour passer, suivant l'exemple, d'une épaisseur el = 6,5 mm jusqu'à une épaisseur e2 = 0,3 mm, réduction correspondant à un taux de laminage : (el - e2)/el x 100 = 97 %, ce procédé entraîne également deux operations de réchauffage à deux stades différents du laminage. BUT DE L'INVENTION. Le but de l'invention est, à propriétés égales, de réduire le taux de laminage et de supprimer les étapes de recuit intermédiaire, ce qui simplifie le procédé, le rend plus économique et permet d'étendre les plages de concentration des différents éléments de l'alliage constituant la feuille. OBJET DE L'INVENTION. L'invention consiste en un procédé de fabrication d'une feuille en alliage d'aluminium destinée à la confection de couvercles de boîtes qui a pour composition en poids 1,0% Mg Ainsi, l'invention a pour objet un procédé caractérisé d'abord par la coulée d'une bande entre deux cylindres à une épaisseur inférieure ou égale à 4 mm de sorte que pour atteindre l'épaisseur du couvercle à fabriquer, le taux de laminage est inférieur à 90%, ce qui évite le recours à des recuits intermédiaires entre les passes de laminage. Par ailleurs, couler à une épaisseur inférieure à 4 mm est favorable vis à vis de la qualité de la bande notamment en ce qui concerne les ségregations qui sont de beaucoup réduites sinon absentes. Il n'y a cependant pas intérêt à couler à une épaisseur inférieure à 1 mm car l'écrouissage de la bande dû au lanminage s'avère alors insuffisant et la résistance mécanique de la bande devient trop faible pour une application aux couvercles. Une autre caractéristique de l'invention est l'application d'un traitement thermique entre 400 et 5Ci0' à g la bande issue de la coulée et ayant pour but de provoquer une recristallisation du métal nécessaire à l'obtention des caractéristiques mécaniques convenables et notamment d'une formabilité de l'alliage. Cette opération peut être réalisée en batch sur la bande bobinée ou en continu sur la bande qui défile à la sortie de la machine de coulée. La durée du traitement thermique et la température sont fonction de la vitesse de montée en température. Lorsqu'on procède à un traitement en discontinu, la durée de chauffage est au moins égale à 10 heures. Par contre, en continu, la durée de chauffage est inférieure à 5 minutes. Ce dernier type de traitement offre par ailleurs des avantages particuliers. En effet, il conduit à une recristallisation à grains fins et isotropes de dimensions inférieures à 40 micromètres alors que le recuit en bobine donne des grains de dimensions comprises entre 200 et 50 micromètres ; ce qui a pour effet d'améliorer la formabilité de la feuille et de donner la possibilité d'utiliser des compositions d'alliages plus riches en manganèse et plus pauvres en magnésium d'où une réduction des ségrégations intergranulaires consécutives à la présence à une teneur trop élevée de ce dernier élément. Ce traitement en continu est obtenu de préférence par chauffage dans un four à induction ou dans un four à circulation d'air chaud mais, tout autre moyen de traitement au défilé d'une bande peut être envisagé. Mais, les meilleurs résultats sont obtenus en faisant suivre ce traitement en continu par un traitement en batch dans les conditions indiquées plus haut. Après traitement thermique, la bande est laminée à froid jusqu a épaisseur finale et la feuille obtenue peut être recouverte par un matériau plastique destiné à la protéger de l'environnement Ce peut être, par exemple, un vernissage sur les deux faces avec un vernis qui est ensuite séché par chauffage à une température comprise entre 200 et 250-C. Pour obtenir des couvercles ayant des caractéristiques convenables, encore faut-il que le procédé soit appliqué à une gamme d'alliages bien déterminée. Ces alliages doivent contenir entre 2,0 et 4% de magnésium en poids car au delà du maximum revendiqué, il peut se former des composés intermétalliques qui nuisent à la formabilité ; par contre, une teneur inférieure à 2% conduit à une résistance mécanique insuffisante. Ce magnésium est combiné à du manganèse en proportion pondérale allant jusqu'à 1%. Une teneur supérieure à la valeur maximum empêche une recristallisation convenable lors du recuit et provoque l'apparition de gros grains nuisibles aux propriétés mécaniques sauf dans le cas où on procède à un recuit en continu. Toutefois, la présence simultané de magnésium et de manganèse doit répondre à la condition : (MnX + 0,56 Mg %) supérieur ou égal à 2,0% et inférieur ou égal à 2,5%, afin d'obtenir la recristallisation convenable. De préférence,la teneur en magnésium est inférieure à 3,2 % mais, les meilleurs résultats sont obtenus pour une teneur en Mg inférieure à 2,8 %. Par ailleurs, l'ajout d'une faible quantité de cuivre inférieure ou égale à 0,4% et de préférence inférieure à 0,2 % permet d'améliorer la résistance mécanique de l'alliage. La teneur en cet élément est limitée du fait que le cuivre en trop forte quantité limite la ductilité du métal et donc sa formabilité. Quant au silicium et au fer, il s'agit surtout d'impuretés dont la présence est fonction de la qualité de l'aluminium mis en oeuvre. De préférence, le silicium est inférieur à 0,3 % ou mieux à 0,2 % et le fer à 0,5 % ou mieux à 0,3 %. En effet, le silicium conduit après coulée ou après traitement thermique par maturation à la formation de précipités intermétalliques de Mg2Si qui limitent la formabilité de l'alliage. Quant au fer, il donne lieu à la formation de précipités eutectiques à la coulée et donc de ségrégations nuisibles également à la ductilité. EXEMPLES D'APPLICATION.- L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples d'application suivants, non limitatifs. On a mis en oeuvre deux types d'alliages A et B ayant pour composition en poids Alliage Mg% Mn Fe% Si% Cu% A 3,20 0,40 0,20 0,05 0,20 B 2,50 0,75 0,20 0,05 0,20 Ces alliages ont été soumis au cours de leur élaboration à un traitement d'affinage par ajout d'un alliage d'aluminium contenant du titane et du bore du type AT5B introduit dans le métal liquide soit directement dans le four d'élaboration soit par fusion progressive d'un fil en amont du four. Les dits alliages ont été coulés entre deux cylindres sous forme de bandes d'épaisseur de 2,8 mm à la vitesse de 3 nilmin. et ayant à la sortie de la machine de coulée une température de 300-C environ. Ces bandes ont été soumises à des traitements thermiques de trois types I) Recuit au défilé de la bande sortant de la machine de coulée dans un four où de l'air chaud est soufflé de manière que la bande soit portée à 440'C et soit maintenue à cette température pendant 30 secondes. La bande est ensuite refroidie à 300-C puis bobinée. Il) Recuit de la bande bobinée dans un four où le métal subit un réchauffage à 440vC et un maintien à cette température pendant 10 heures. III) Le recuit I est suivi du recuit Il. La bande recuite est alors soumise à 5 passes de laminage pour l'amener sous la forme d'une feuille d'épaisseur finale de 270 micromètres. La dite feuille est ensuite dégraissée, soumise à un traitement de conversion, vernie sur les deux faces et chauffée vers 200'C pendant quelques minutes pour sécher le vernis. On a ensuite procédé aux mesures suivantes sur la feuille -limite d'élasticité : R 0,2% mesurée à l'état recuit H 28 après recuit des vernis et dans le sens long. -indice de formabilité Ericksen suivant la norme française NF. A03-NF.652. -délaminage du vernis ( mesure effectuée après incision du métal et pasteurisation de la feuille et pasteurisation à 75"C durant 30 minutes dans l'eau déminéralisée.) Les resultats obtenus et qui se référent à des alliages A ou B traités thermiquement suivant I, II ou III figurent dans le tableau suivant Limite Indice Délaminage Référence d'élasticité Ericksen du vernis RO,2%(MPa) (mm) (mm) AI 330 4,2 0,5 AII 325 4,5 0,4 AIII 328 4,9 0,4 BI 321 4,3 0,5 BIII 331 5,0 0,4 Sachant que les caractéristiques nécessaires pour obtenir des couvercles convenables sont une limite d'élasticité supérieure à 320 MPa, un indice d'Ericksen supérieur à 4 et un délaminage du vernis inférieur à 0,6 mm, on constate que les objectifs sont atteints par le procédé selon 1'invention, notamment dans le cas où on procède à un traitement thermique du type III, c'est à dire combinant les opérations au défilé et en batch. REVENDICATIONS. l.-Procéde de fabrication d'une feuille en alliage d'aluminium destinée à la confection de couvercles de boîtes qui a pour composition en poids 1,0% 2.-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en présence de manganèse, le magnésium répond à la condition 2,0% 3.-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en magnésium de l'alliage est inférieure à 3,2 % (poids). 4.-Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la teneur en magnésium est inférieure à 2,8 % (poids). 5.-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage contient également moins de 0,4% en poids de cuivre. 6.-Procedé selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'alliage contient moins de 0,2% en poids de cuivre. 7.-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique s'effectue en discontinu sur la bande enroulée sous forme de bobine par maintien de la dite bobine en température pendant au moins 10 heures. 8.-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique s'effectue en continu sur la bande sortant de la coulée par chauffage pendant moins de 5 minutes. 9.-Procédé selon les revendications 7 et 8 caractérise en ce que le traitement thermique s'effectue successivement en continu puis en discontinu.