Brevet FR2803602A1 — publié le 20010713

Utilisation d'un seul alliage d'aluminium pour réaliser des ustensiles culinaires de finition extérieure émaillée ou anti-adhérente La présente invention a pour objet l'utilisation d'un seul alliage d'aluminium pour réaliser des ustensiles culinaires de finition extérieure émaillée ou anti-adhérente. Les mises en ceuvre d'articles de cuisson réalisés en alliage d'aluminium et comportant un revêtement anti-adhésif font appel à deux technologies distinctes : l'une consiste à fixer mécaniquement le film de polytétrafluorethylène (PTFE), l'autre consiste à le faire adhérer chimiquement au support. L'emploi de l'une ou l'autre technique permet ainsi de décorer de façon différente l'extérieur de l'article (émail, laque, PTFE, etc... ) Le choix de la technologie employée détermine le choix de l'alliage d'aluminium employé. La présente invention concerne deux de ces types de finition que sont l'émail et l'anti-adhésif et qui sont déposés sur la surface du substrat en aluminium, qui constitue le récipient proprement dit, suivant deux procédés de réalisation différents qui nécessitent à ce jour deux nuances d'alliages d'aluminium également différentes. En effet, pour qu'un revêtement adhésif à base de PTFE adhère à la surface de l'aluminium, celle-ci fait l'objet préférentiellement, et simultanément quand les deux surfaces interne et externe du récipient sont concernées, d'une attaque acide qui permet de créer des microcavités favorisant l'adhérence du revêtement de PTFE. La forme souhaitée de ces microcavités est largement conditionnée par les traitements métallurgiques subis précédemment par l'aluminium. Un tel procédé est utilisé depuis plus de quarante ans pour traiter les disques en aluminium prédécoupés, essentiellement pour les récipients à double face anti- adhérente, et avant leur emboutissage, permettant d'obtenir la forme définitive du récipient souhaité ; de nombreuses demandes de brevet ont été déposées sur le sujet en particulier par la Demanderesse. Lorsque l'on souhaite réaliser des ustensiles en aluminium décorés extérieurement par émaillage, il existe également un procédé de traitement permettant de déposer un revêtement anti-adhésif sans attaque chimique, en utilisant alors un sablage préalable comme celui indiqué ci-après en combinaison avec un revêtement émaillable, mais le revêtement anti-adhésif de type PTFE ne peut être déposé alors qu'après emboutissage de l'aluminium, et émaillage de la face à décorer car la température de cuisson de l'émail est supérieure à la température du frittage du PTFE. I1 nécessite l'emploi d'une couche primaire d'accrochage après sablage de la surface: ce procédé qui est donc plus onéreux est peu utilisé pour les récipients à double face anti- adhérentes. Par ailleurs, pour réaliser un ustensile culinaire avec une finition extérieure émaillée, on emboutit d'abord le disque d'aluminium prédécoupé, puis on dégraisse la surface de la calotte emboutie sur laquelle est appliquée ensuite sur l'extérieur, par voie liquide, une couche de composition d'émaillage qui est vitrifiée par cuisson. L'adhérence de la couche d'émail sur le substrat d'aluminium est largement conditionnée par la structure et la composition chimique de l'aluminium. Si la surface intérieure de l'ustensile culinaire doit recevoir un revêtement anti-adhésif, celui-ci est donc appliqué après l'émaillage, sans attaque chimique, mais sur surface sablée au corindon avec un primaire d'accrochage. Compte tenu que ces deux méthodes de fabrication connues, l'une pour des récipients à double face anti- adhérentes et l'autre pour ceux à finition extérieure émaillée, comportent, d'une part, des phases de traitement très différentes et, d'autre part, des phases communes mais alors inversées, on utilise pour chacun à ce jour des alliages distincts dont les caractéristiques mécaniques, qui évoluent suivant les étapes des procédés, doivent permettre d'obtenir en final de bonnes qualités, en particulier d'anti-déformabilité : ainsi pour des récipients d'articles culinaires émaillés, traités après emboutissage, on utilise par exemple couramment les nuances d'alliages d'aluminium séries 3000 et 4000 (3003, 4006) et pour les récipients à double surface (extérieure et intérieure) anti- adhérente, traités avant emboutissage, on utilise par exemple les nuances séries 1000 (1050-1200) ou 5000 (5005-5050). Ces références de nuance sont parfaitement définies par L'ALUMINIUM ASSOCIATION (et dans la norme européenne NF.EN.573-3) et ne sont donc pas décrites précisément dans la présente invention, comme du reste les deux procédés évoqués ci-dessus et qui ont fait l'objet de nombreuses publications. Les fabricants d'ustensiles culinaires, dont les finitions extérieures décrites ci-dessus peuvent être soit émaillées, soit anti-adhérentes, doivent donc disposer de plusieurs nuances d'alliages d'aluminium suivant la finition voulue, ce qui démultiplie leurs stocks initiaux de disques prédécoupés. Aussi, depuis de nombreuses années ces fabricants cherchent à développer un nouvel alliage qui aurait toutes les caractéristiques nécessaires et satisfaisant au moins aux deux procédés ci-dessus : de nombreux essais ont pu être ainsi effectués sans résultats probants, jusqu'à ce que la Demanderesse constate qu'un alliage pourtant déjà connu, de nuance 4007, réponde d'une façon surprenante à ces critères. Cet alliage est parfaitement décrit dans l'article de Juin 1980 de LA REVUE DE L'ALUMINIUM, pages 289 à 292, et avait été développé par la société ALUMINIUM PECHINEY pour répondre à des demandes de réalisation de récipients émaillés ayant une résistance mécanique élevée à la déformation, même après traitement à haute température nécessité par l'émaillage : cet alliage devant également être soudable et assurer une meilleure tenue en service de l'émail. Pour cela et en particulier, l'addition de silicium dans sa composition permet d'obtenir une bonne rigidité à l'état recuit sans avoir l'inconvénient du magnésium qui y est en quantité très faible et qui est défavorable pour la tenue en service et en vieillissement de la couche d'émail ; l'adhérence de celle-ci est également favorisée par la présence de fer et de nickel; l'addition de nickel améliore de plus la résistance à chaud et l'addition supplémentaire de manganèse augmente également les caractéristiques mécaniques. Malgré les caractéristiques de cet alliage d'aluminium de nuance 4007 a priori plus intéressantes que celles des alliages de nuances 3003 ou 4006 évoqués précédemment pour l'émaillage, cette nuance 4007 n'a cependant jamais été exploitée depuis plus de vingt ans qu'elle a été mise au point: en effet d'une part le gain de performances obtenu par rapport à l'alliage 4006 ne justifiait pas l'écart de prix de commercialisation important qu'avait fixé PECHINEY à l'époque, et d'autre part ce gain était obtenu surtout avec une teneur en nickel de 0,76% à 0,80$, donc assez élevée et posant des problèmes de mise en #uvre industrielle. C'est donc la Demanderesse qui a rompu cette situation d'inutilisation en trouvant que cet alliage permettait de réaliser dans de bonnes conditions non seulement des récipients émaillés pour lesquels il avait été mis au point, mais également, et surtout, des récipients à double face anti-adhérentes réalisées par attaque chimique; alors que les alliages connus comme ceux cités précédemment, même quand ils sont émaillables et aptes à recevoir un revêtement anti-adhérent de type PTFE, mais alors après attaque mécanique, ne sont pas compatibles avec un procédé d'attaque chimique, comme c'est à présent le cas grâce à la présente invention. De plus, en sélectionnant certaines compositions particulières avec des pourcentages spécifiques de composants, choisis à l'intérieur des fourchettes de base définissant cet alliage 4007 suivant la norme de L'ALUMINIUM ASSOCIATION, on obtient - d'une part des caractéristiques mécaniques finales améliorées, et notamment une bonne résistance à la déformation des fonds ; - d'autre part, une adaptation satisfaisante aux deux méthodes de fabrication décrits précédemment. En particulier on relève une facilité de conformation par emboutissage à l'état recuit, la possibilité de tremper lors du cycle d'émaillage, de bonnes caractéristiques mécaniques et une bonne configuration des microcavités après attaque chimique. La présente invention permet ainsi de répondre au problème de limiter le nombre de nuances d'alliages nécessaires et donc de stocks de disques d'aluminium avant traitement (une seule nuance d'alliage en remplacement de deux permet même de réduire le nombre des références de disques par quatre), et d'augmenter les performances anti-déformation finales des fonds tout en permettant une bonne déformabilité lors des phases d'emboutissage pour la mise en forme de ces fonds. La solution à ce double problème est selon l'invention à la fois - un procédé pour permettre l'accrochage, sur une surface d'un substrat en aluminium, soit d'un revêtement anti-adhésif, soit d'une couche d'émail, laquelle surface -ayant subi préalablement respectivement, soit une attaque chimique pour le revêtement anti-adhésif, soit un dégraissage pour la couche d'émail, tel que dans les deux cas on utilise comme substrat un seul alliage d'aluminium de la famille 4000; - l'utilisation de l'alliage d'aluminium 4007, connu pour réaliser des articles à usage culinaire dont au moins la surface extérieure est recouverte d'une couche d'émail déposée après dégraissage de ladite surface; telle qu'on utilise le même alliage pour réaliser des articles à usage culinaire dont au moins la surface extérieure est recouverte d'un revêtement anti adhésif déposé après traitement chimique de ladite surface ; - le choix particulier d'une composition d'alliage de nuance 4007 pour réaliser des récipients à usage culinaire dont au moins une surface est recouverte au moins soit d'un revêtement anti-adhésif, soit d'une couche d'émail et qui est préférentiellement suivant le procédé et/ou l'utilisation définie précédemment, telle qu'elle comprend (les teneurs ci-dessous étant indiquées en pourcentage de poids de l'alliage) - Manganèse Mn 1,2 à 1,5 - Silicium Si 1,35 à 1,7 (Ces deux composants permettent d'obtenir de bonnes caractéristiques mécaniques) - Fer Fe 0,4 à 0,6 - Chrome Cr 0,05 à 0,10 - Nickel Ni 0,15 à 0,25 (Ces trois derniers composants avec les précédents, permettent de favoriser à la fois, dans un procédé, l'émaillage et, dans l'autre procédé, l'attaque chimique) - Cuivre Cu 0,03 maxi - Zing Zn 0,03 maxi - Titanium Ti 0,03 maxi - Magnesium Mg 0,01 maxi Suivant le cas la composition selon l'invention ne peut respecter que certaines teneurs ci-dessus telles que le Mn et Si d'une part, et/ou le Cr, Fe et Ni, d'autre part, le reste des teneurs respectant alors seulement les fourchettes de base de l'alliage 4007 (à vérifier). La présente invention a ainsi pour objet, en particulier, l'utilisation de l'alliage 4007 avec composition ciblée, telle que celle définie ci-dessus, pour la mise en ceuvre de deux procédés qui permettent de fabriquer les articles culinaires suivants - articles avec une couche intérieure de revêtement ant-adhésif déposé sur surface sablée et une couche extérieure émail déposée sur surface dégraissée ; - articles avec une couche intérieure et une couche extérieure de revêtement anti-adhésif déposé sur surface avec relief obtenu par attaque chimique acide. Fi@:V@N@1C;A'11VN5 1. Procédé pour permettre l'accrochage, sur une surface d'un substrat en aluminium, soit d'un revêtement anti-adhésif, soit d'une couche d'émail, laquelle surface ayant subi préalablement respectivement, soit une attaque chimique pour le revêtement anti-adhésif, soit un dégraissage pour la couche d'émail, caractérisé en ce que dans les deux cas on utilise comme substrat un seul alliage d'aluminium de la famille 4000. 2. Utilisation de l'alliage d'aluminium 4007 pour réaliser des articles à usage culinaire dont au moins la surface extérieure est recouverte d'une couche d'émail déposée après dégraissage de ladite surface, caractérisée en ce qu'on utilise le même alliage pour réaliser des articles à usage culinaire dont au moins la surface extérieure est recouverte d'un revêtement anti adhésif déposé après traitement chimique de ladite surface. 3. Alliage d'aluminium de nuance 4007 pour réaliser des récipients â usage culinaire dont au moins une surface est recouverte soit d'un revêtement anti adhésif, soit d'une couche d'émail, caractérisé en ce que sa teneur en manganèse Mn est de 1,2 à 1,5% en poids, et en silicium Si de 1,35 à 1,7$ en poids. 4. Alliage d'aluminium selon la revendication 3, caractérisé en ce que sa composition, en poids, comprend 0,4 à 0,6% de fer Fe, 0,05 à 0,10% de chrome Cr, et de 0,15 à 0,25% de nickel Ni. 5. Alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que sa teneur en poids de cuivre Cu, de zing Zn et de titane Ti est de 0,03% maximum chacun, et en magnésium Mg de 0,01% maximum. 6. Alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il est utilisé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2.