Brevet FR2869916A1 — publié le 20051111

L'invention concerne un nouvel alliage pouvant être utilisé dans le domaine du décolletage, de la lunetterie, dans un environnement nécessitant une résistance à la corrosion. Dans le domaine de la lunetterie, on a déjà utilisé des alliages à 5 base de nickel et de cuivre souvent dénommés monel constitués de 63% environ de nickel et le solde étant le cuivre. Cet alliage présente le défaut d'être relativement cher en raison de la proportion importante de nickel. La présente invention a donc pour but principal de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'un nouvel alliage à base de cuivre et de nickel qui présente d'excellentes propriétés mécaniques, une excellente aptitude à la déformation, apte à être utilisé dans le domaine de la lunetterie. La présente invention a encore pour but principal de résoudre ce nouveau problème technique en fournissant un nouvel alliage à base de cuivre et de nickel présentant d'excellentes propriétés mécaniques, tout en étant apte à être utilisé dans l'industrie du décolletage pour l'usinage, généralement à grande vitesse, par enlèvement de copeaux. La présente invention a encore pour but principal de résoudre les deux nouveaux problèmes techniques énoncés ci-dessus, en fournissant un nouvel alliage à base de cuivre et de nickel qui présente aussi d'excellentes propriétés de résistance à la corrosion, permettant son utilisation, notamment dans le domaine de la chimie, pétrochimie, nucléaire et alimentaire. Cet alliage doit aussi être capable d'être soumis à des opérations de tréfilage ou de laminage et de mise en forme, sans être altéré ou sans présenter de défauts tels que des fissures lors de ces opérations. 2869916 2 Cet alliage doit aussi présenter ces propriétés mécaniques dans le cas d'une production industrielle à grande échelle. L'ensemble de ces problèmes techniques est résolu par la présente invention pour la première fois d'une manière satisfaisante, sûre et fiable, utilisable à l'échelle industrielle. Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention fournit un nouvel alliage à base de cuivre, nickel et zinc, caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement de, en pourcentage en poids: - nickel: 41 à 48% - zinc: 21 à 27% - cuivre: solde à 100% Selon une variante de réalisation, l'alliage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend de 0 à 2% en poids de fer, de préférence 0,1 à 2% en poids de fer. Selon une autre variante de réalisation, l'alliage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend de 0 à 2% en poids de manganèse, de préférence 0,1 à 2% en poids de manganèse. Selon un mode de réalisation particulier, l'alliage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend de 0 à 2% en poids 20 d'étain, de préférence 0.1 à 0.5% en poids d'étain. Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'alliage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il ne comprend pas plus de 2% en poids de plomb, de préférence de 0.5 à 1.5% en poids de plomb, lui conférant une remarquable aptitude au décolletage. Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'alliage selon l'invention est caractérisé en ce que la teneur en impuretés fournie par l'ensemble des autres éléments est inférieure à 1% en poids. 28699,16 3 Selon un mode de réalisation actuellement préféré, l'alliage précité est constitué essentiellement de environ 42% en poids de nickel; environ 25% en poids de zinc, le solde étant constitué par le cuivre, soit environ 33% en poids de cuivre. Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne aussi l'utilisation de cet alliage dans le domaine de la lunetterie. Selon un mode de réalisation avantageux, l'alliage précité est utilisé dans le domaine de la lunetterie en particulier pour fabriquer des fils de forme ou des barres de forme, par exemple pour la fabrication de branches de lunettes, de fils de drageoirs, de charnières, les ponts de connexion entre les drageoirs, et les supports de pattes. Cet alliage peut être mis sous forme de fils de forme ou de barres de forme par tréfilage ou par laminage. L'invention couvre aussi selon un troisième aspect, un élément métallique constitutif de lunettes, caractérisé en ce qu'il a été réalisé à partir de l'alliage précédemment défini ou tel que défini par l'exemple 1 ci- après. Selon un quatrième aspect, la présente invention couvre aussi un procédé de fabrication d'un élément métallique de lunette, caractérisé en ce qu'il comprend le tréfilage ou le laminage d'un alliage tel que défini précédemment ou dans l'exemple 1 ci-après, notamment pour fabriquer des fils de forme ou des barres de forme, par exemple la fabrication de branches de lunettes, de fils de drageoirs, de charnières, les ponts de connexion entre les drageoirs, et les supports de pattes. Selon un cinquième aspect, la présente invention concerne aussi l'utilisation de cet alliage dans le domaine du décolletage, en particulier l'alliage précité comprenant de préférence de 0,5 à 1,5 % en poids de plomb. 2869916 4 Par domaine du décolletage , on entend l'usinage, généralement à grande vitesse, par enlèvement de copeaux, de pièces réalisées avec l'alliage selon l'invention et en particulier les fils ou les barres de forme. Ainsi, grâce à l'utilisation de l'alliage dans le domaine du décolletage, il est possible de fabriquer des pièces usinées dans divers secteurs d'activités, par exemple et sans caractère limitatif, dans la lunetterie, la fabrication de la visserie (vis), dans les instruments de musique, la fabrication de clés de clarinette; dans la téléphonie, par exemple la fabrication d'embases d'antennes; dans la chimie, la pétrochimie ou nucléaire, fabrication de vis, de rondelles, d'écrous et dans le domaine alimentaire, la fabrication de pièces destinées à des machines d'embouteillage. On constate que le point commun à ces différentes fabrications est l'aptitude du matériau à s'usiner facilement, grâce à la fragmentation du copeau. D'autre part, il a également été constaté de manière inattendue, que l'alliage selon l'invention était très résistant à la corrosion, ce qui justifie aussi son utilisation dans les applications indiquées. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence à plusieurs exemples de réalisation actuellement préférés donnés seulement à titre d'illustration et qui ne sauraient donc en aucune façon limiter la portée de l'invention. Dans les exemples, tous les pourcentages sont donnés en poids, sauf indications contraires, la température est en C et la pression est la pression atmosphérique. Exemple 1 selon l'invention Alliage n 1 selon l'invention 2869916 5 Par la méthode de fusion des métaux et de coulée continue bien connue de l'homme de l'art, on prépare un alliage de composition finale: - nickel: environ 42% - zinc: environ 25% - cuivre: le solde (environ 33%) Par cette méthode de coulée continue, on obtient des barres d'une forme quelconque, déterminée par la filière de coulée, en général de forme cylindrique, ou bien carrée ou rectangulaire, d'un diamètre variable mais qui sera avantageusement entre 18 et 25 millimètres de diamètre dans le cas de section circulaire. Exemple 2 selon l'invention Alliage n 2 selon l'invention Par la méthode de fusion des métaux et de coulée continue bien 15 connue de l'homme de l'art, on prépare un alliage de composition finale: - nickel: environ 42% - zinc: environ 25% - fer: environ 2% - cuivre: le solde (environ 31%) Par cette méthode de coulée continue, on obtient des barres d'une forme quelconque, déterminée par la filière de coulée, en général de forme cylindrique, ou bien carrée ou rectangulaire, d'un diamètre variable mais qui sera avantageusement entre 18 et 25 millimètres de diamètre dans le cas de section circulaire. Exemple 3 selon l'invention Alliage n 3 selon l'invention Par la méthode de fusion des métaux et de coulée continue bien connue de l'homme de l'art, on prépare un alliage de composition finale: - nickel: environ 42% - zinc: environ 25% - Plomb: environ 1% - cuivre: le solde (environ 32%) Par cette méthode de coulée continue, on obtient des barres d'une forme quelconque, déterminée par la filière de coulée, en général de forme cylindrique, ou bien carrée ou rectangulaire, d'un diamètre variable mais qui sera avantageusement entre 18 et 25 millimètres de diamètre dans le cas de section circulaire. Exemple 4 selon l'invention Préparation d'un fil de forme à partir de l'alliage de l'exemple 1 pouvant être directement utilisé dans le domaine de la lunetterie. Les barres d'alliage obtenues à l'exemple 1 sont ensuite soumises à un laminage et/ou tréfilage de forme, afin de réduire sa section jusqu'à une section de l'ordre de 1 à 3 millimètres. Ces fils de forme ainsi obtenus peuvent être utilisés pour réaliser des éléments constitutifs de lunettes, tels que branches de lunettes, fils de drageoirs, charnières, ponts de lunettes servant à la connexion de deux drageoirs (servant eux-mêmes au support des verres), et supports de pattes. Essais de résistances mécaniques comparatifs entre l'alliage selon l'invention et le monel. On a réalisé les essais mécaniques comparatifs entre l'alliage selon l'invention, fabriqué à l'exemple 1, sous forme de fils d'ébauche ayant un diamètre variable tels qu'obtenus à l'exemple 2 comme indiqué dans le tableau ci-après. Tableau comparatif entre un alliage selon l'invention et le monel MONEL ALLIAGE 1 selon l'invention Etat Rm(MPa) RpO.2(MPa) A% Rm(MPa) RpO. 2(MPa) A% Recuit 520 200 35 520 200 43 Écroui 10% 575 490 25 575 480 25 Écroui 20% 675 575 16 675 575 15 Écroui 50% 700 650 9 810 760 3 Écroui 100% 780 730 3 870 800 1 Dans le tableau ci-dessus: - Rm désigne la résistance mécanique exprimée en MégaPascal ou Newton/mm2, abréviation MPa; - RpO.2 désigne la résistance élastique à 0.2 % exprimée en 15 MégaPascal ou Newton/mm2, abréviation MPa; - A% désigne le pourcentage d'allongement comparé à la longueur initiale, contrôlé après rupture. Les tests de traction sont réalisés selon la norme européenne NF EN 100021. 2869916 8 On peut observer à partir du tableau ci-dessus que l'alliage selon l'invention présente des caractéristiques mécaniques remarquables puisqu'elles sont au moins égales ou même supérieures au monel ce qui est tout à fait surprenant et en rend son utilisation dans le domaine de la lunetterie, et dans le domaine du décolletage, particulièrement intéressante. 9 REVENDICATIONS 1. Alliage à base de cuivre, nickel et zinc, caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement de, en pourcentage en poids: - nickel: 41 à 48% - zinc: 21 à 27% - cuivre: solde à 100% 2. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de 0 à 2% en poids de fer, de préférence 0,1 à 2% en poids de fer. 3. Alliage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend de 0 à 2% en poids de manganèse, de préférence 0,1 à 2% en poids de manganèse. 4. Alliage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce 15 qu'il comprend de 0 à 2% en poids d'étain, de préférence de 0,1 à 0,5 % en poids d'étain. 5. Alliage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend pas plus de 2 % en poids de plomb, de préférence de 0,5 à 1,5 % en poids de plomb. 6. Alliage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en impuretés fournie par l'ensemble des autres éléments est inférieure à 1% en poids. 7. Alliage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement de environ 42% en poids de nickel; environ 25% en poids de zinc; le solde étant constitué par le cuivre, soit environ 33% en poids. 8. Utilisation de l'alliage tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes dans le domaine de la lunetterie, en particulier pour fabriquer des fils de forme ou des barres de forme, par exemple pour lo la fabrication de branches de lunettes, de fils de drageoirs, de charnières, les ponts de connexion entre les drageoirs, et les supports de pattes. 9. Utilisation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'alliage tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 7 est mis sous forme de fils de forme ou de barres de forme par tréfilage ou par laminage. 10. Elément métallique constitutif de lunettes, caractérisé en ce qu'il a été réalisé à partir d'un alliage tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 11. Procédé de fabrication d'un élément métallique de lunettes, caractérisé en ce qu'il comprend le tréfilage ou le laminage d'un alliage tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 7, en particulier pour fabriquer des fils de forme ou des barres de forme, par exemple pour la fabrication de branches de lunettes, de fils de drageoirs, de charnières, les ponts de connexion entre les drageoirs, et les supports de pattes. 12. Utilisation de l'alliage tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans le domaine du décolletage, en particulier l'alliage précité comprenant de préférence de 0,5 à 1,5 % en poids de plomb. 13. Utilisation selon la revendication 12, dans le domaine de la lunetterie pour la fabrication de pièces de visserie, ou vis; dans la fabrication des instruments de musique et notamment pour la fabrication de clés de clarinette; dans la téléphonie, notamment pour la fabrication d'embases d'antennes; dans la chimie, pétrochimie, nucléaire, pour la fabrication de vis, rondelles, écrous; dans le domaine alimentaire, pour la fabrication de pièces de machines d'embouteillage. 14. Utilisation de l'alliage tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans un environnement nécessitant une résistance à la corrosion, en particulier dans le domaine chimique, pétrochimique, nucléaire ou alimentaire.