Brevet FR3093448A1 — publié le 20200911

Description Titre de l'invention : Bande en alliage d'aluminium pour la fabrication d'échangeurs de chaleur brasés Domaine de l'invention [0001] L'invention concerne les bandes minces (d'épaisseur généralement comprise de 0,05 à 3 mm, de préférence de 0,15 à 2,5 mm) en alliage d'âme aluminium-manganèse (série 3000 selon la nomenclature de l'Aluminum Association), éventuellement plaqué sur une ou deux faces d'un alliage de couverture, le plus souvent un alliage de brasage aluminium-silicium (série 4000 selon la nomenclature de l'Aluminum Association) et/ ou d'un alliage intercalaire, placé entre l'âme et l'éventuel alliage de brasage, en alliage aluminium-manganèse (série 3000 selon la nomenclature de l'Aluminum Association). Ces bandes sont notamment destinées à la fabrication d'éléments, tels que des tubes, collecteurs et plaques, d'échangeurs de chaleur assemblés par brasage. Ces échangeurs se trouvent notamment dans les systèmes de refroidissement des moteurs et de climatisation des habitacles d'automobiles. Les techniques de brasage des alliages d'aluminium sont décrites par exemple dans l'article de J.C. Kucza, A. Uhry et J.C. Goussain " Le brasage fort de l'aluminium et ses alliages ", paru dans Soudage et Techniques Connexes, nov.-déc. 1991, pp. 18-29. Les bandes selon l'invention peuvent notamment être utilisées dans les techniques de brasage avec flux non corrosif du type NOCOLOK A ou CAB (controlled atmosphere brazing), ou encore, selon une variante, dans les techniques de brasage sans flux. Etat de la technique [0002] Les propriétés requises pour les bandes en alliage d'aluminium utilisées pour la fa- brication d'échangeurs brasés sont notamment une bonne aptitude au brasage, une résistance mécanique élevée après brasage, de manière à utiliser des épaisseurs aussi faibles que possible, une formabilité suffisante pour une mise en forme aisée des tubes, ailettes collecteurs et plaques, avant brasage, et une bonne résistance à la corrosion. Bien entendu, il importe que l'alliage choisi soit aisé à couler et à laminer, et que le coût de fabrication des bandes soit compatible avec les exigences de l'industrie automobile. [0003] Un alliage utilisé est le 3003 de composition (% en poids selon la norme EN 573-3) : Si 0,15 Fe Exemples 100631 Quatre alliages ont été coulés, dont les compositions sont données dans le Tableau 1 ci-après en pourcentages massiques. L'alliage A est un alliage d'âme selon l'art antérieur. L'alliage B est un alliage d'âme selon la présente invention. L'alliage C est un alliage de brasage AA4343. L'alliage D est un alliage utilisé comme alliage intercalaire. [Tableauxl] Alliage Si Fe Cu Mn Mg Ti A 0,18 0,15 0,78 1,34 0,184 0,085 B 0,16 0,16 1,00 1,34 0,179 0,078 C 7,2 0,15 D 0,1 0,1 0,7 [0064] Les alliages décrits dans le Tableau 1 ci-avant ont été utilisés pour former des sandwichs à quatre couches selon la configuration suivante : alliage de brasage (alliage C - 7,5 % de l'épaisseur totale) alliage intercalaire (alliage D - 10 % de l'épaisseur totale) alliage d'âme (alliage A ou B -75 % de l'épaisseur totale) alliage de brasage (alliage C - 7,5 % de l'épaisseur totale). [0065] Chaque configuration (avec âmc A ou âme B) a été testée avec et sans homogé- néisation (l'homogénéisation durant 8 heures à 610°C). Quatre échantillons ont donc été testés. [0066] Après coulée, homogénéisation éventuelle de l'alliage d'âme et assemblage des couches, les sandwichs ont été préchauffés à 500°C pendant I à 8 heures et laminés à chaud à cette température jusqu'à une épaisseur totale de 3,5 mm. Ensuite, les sandwichs ont été laminés à froid sans recuits intermédiaires jusqu'à une épaisseur totale finale de 480 pm. Enfin, les bandes obtenues ont été soumises à un recuit pour obtenir un état métallurgique O. à 360°C pendant 1 heure pour les bandes ayant une âme homogénéisée, et à 430°C pendant 1 heure pour les bandes ayant une âme non-homogénéisée. [0067] Un brasage a ensuite été réalisé dans un four Camlaw pendant 2 minutes à 600°C. Propriétés mécaniques [0068] Les caractéristiques mécaniques des bandes obtenues précédemment (résistance à la rupture Rm exprimée en MPa, limite élastique à 0,2 % R0,2 exprimée en MPa et l'allongement A exprimé en %) ont été mesurées (avant et après brasage), selon la norme ISO 6892-1. Les résultats sont présentés dans le Tableau 2 ci-après. 11 ITableaux2j Alliage d'âme Homogénéisatio nâme R 0.2 (MPa) Rm(MPa) A(%) Avant brasage (etat O) A non 74 182 12 B non 81 198 13 A oui 74 171 17 B oui 72 174 16 Après brasage A non 73 187 11 B non 80 201 9 A oui 65 179 16 B oui 76 196 15 [0069] Après brasage, les bandes ayant une âme selon la présente inve ilion ont présenté une augmentation significative des propriétés mécaniques, avec ou sans homogénéisation. [0070] Les bandes ayant une âme selon la présente invention ont présenté un allonge vent du même ordre de grandeur que les bandes ayant une âme selon l'art antérieur. L'allongement a été amélioré avec l'homogénéisation de l'âme pour les deux alliages d'âme testés. [0071] Avant brasage, l'allongement est le critère principal pour assurer une ductilité suffisante pour l'emboutissage. L'allongement a été du même ordre de grandeur pour les deux âmes testées. L'allongement a été amélioré avec l'homogénéisation de l'âme pour les deux alliages d'âme testés. [0072] Dans le cas d'une bande ayant un état métallurgique O, l'homogénéisation de l'âme semble préférable parce qu'elle semble permettre une meilleure élongation. D'autre part, il est supposé que l'homogénéisation de l'âme permet de réduire la sensibilité à la dissolution au cours du brasage en comparant avec une âme non-homogénéisée. Résistance à la corrosion [0073] La résistance à la corrosion a été déterminée sur des échantillons comme ccux présentés précédemment, avec une âmc homogénéisée, mais sans alliage intercalaire. Lc test SWAAT (sca watcr acetic acid test) selon la norme ASTM G85 A3 a été utilisé pendant 4 semaines. [0074] Des échantillons de dimension 45 mm (L) x 65 mm (TL) x 0,22 mm (TC) ont été prélevés sur chaque tôle (voir Figure 1). Les échantillons ont été dégraissés à l'acétone. 12 Afin d'exposer uniquement la face à tester, les bords ainsi que le dos de l'échantillon ont été protégés respectivement avec de la silicone et un adhésif. La surface testée mesurait environ 40 mm (L) x 60 mm (TL) étant donné une protection des bords de 5 mm environ. La surface exposée au test de corrosion était d'environ 2400 mm2 ± 100. [0075] Le test SWAAT est un test cyclique composé d'une phase de brouillard de 30 min et une phase humide de 1h30. Tl se déroule à une température de 49°C. Après 4 semaines de test SWAAT, les échantillons ont été rincés à l'eau chaude et décapés pendant 10 min à l'acide nitrique à 70 %. A l'issue de ce décapage des micrographies en coupe (sens L x TC) ont été effectuées : 4 bandes de 40 mm (L) x 10 mm (TL) x 0,22 mm (TC) ont été découpées comme indiqué dans la Figure 2. [0076] D'autre part, des micrographies optiques représentatives ont été prises sur les 4 bandes. On a alors effectué une mesure de la profondeur maximale d'attaque par champs successifs à un grandissement x50 en parcourant l'ensemble de la coupe (voir la Figure 3). [0077] Plus précisément, sur les 4 bandes observées, c'est la profondeur maximale affectée par la corrosion qui a été mesurée à un grandissement x50 et relevée pour chacun des champs micrographiques successifs. On a alors obtenu une population de profondeurs de corrosion qui ont été classées de la plus faible profondeur à la plus élevée. Cette population croissante a alors été représentée sur un graphique avec en abscisses les profondeurs de corrosion classées de manière croissante et en ordonnées leur fonction de distribution correspondante, représentée par la fonction n/(N+1), n étant le rang au sein de la population et N la taille de la population. [0078] La Figure 4 présente la distribution de profondeur de corrosion pour les cieux échantillons testés. La Figure 5 présente une micrographie des échantillons testés après 4 semaines de test SWAAT. [0079] Les Figures 4 et 5 permettent de voir que l'échantillon ayant l'âme selon la présente invention (B) a présenté une meilleure résistance à la corrosion par rapport à l'échantillon ayant une âme selon l'art antérieur (A). 13 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4]