CA1158074A - Procede de fabrication d'un alliage d'aluminium brasable - Google Patents
Procede de fabrication d'un alliage d'aluminium brasableInfo
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- CA1158074A CA1158074A CA000385625A CA385625A CA1158074A CA 1158074 A CA1158074 A CA 1158074A CA 000385625 A CA000385625 A CA 000385625A CA 385625 A CA385625 A CA 385625A CA 1158074 A CA1158074 A CA 1158074A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un alliage d'aluminium brasable, en particulier destiné à la fabrication de gros appareillages tels que de gros échangeurs de chaleur. L'alliage suivant l'invention contient en poids %: <IMG> autres chacun ? 0,05 total ? 0,15 reste aluminium. Selon l'invention, cet alliage est fabriqué par homogénéisation effectuée en deux étapes, dans le domaine de température 590.degree.C610.degree.C pendant 2 à 36 heures puis dans le domaine de température 450.degree.C-550.degree.C pendant 30 minutes à 24 heures.
Description
~1~8074 I.'invention se rapporte aux all:Lages a base d'aluminium, brasabLes, du type utilisés en particulier pour la fabrication de gros appareillages.
On sait ~ue l'alliage le plus apte a la fabrication de gros appareils brases, tels que ~es echangeurs de chaleur, est l'alliage 3003, selon la norme AFNOR NF A 50-541.
Cependant, à la suite d'un cycle de brasaye de longue duree, ce dernier alliage accuse un niveau de carac-teristlques mecaniques très modeste.
I,a duree du c~cle est imposée, d'une part, par la masse propre de tels appareils, d'autre part, par la nécessité
de limiter les vitesses de chauffage et de refroidissement à une faible valeur (de l'ordre de quelques dizaines de C/heure) pour eviter les contraintes internes d'origine thermique et les distorsions correspondàntes.
De plus, la duree de brasage elle-meme (brasure partiellement ou totalement liquide) etant en general comprise entre quelques dizaines de minutes à plusieurs heures, l'alliage doit resister suffisamment au fluage.
Le but de la presente invention est donc de fournir un alliage a base d'Al brasable et refractaire, c'est-à-dire conservant une fraction importante de ses caracteristiques mecaniques pendant et apres un brasage de longue duree, sans alteration notable de ses autres proprietes d'usage, telles que sa resistance ~ la corrosion.
L'alliage suivant l'invention, qui repond à ces exigences, a la composition suivante (en poids %):
Fe 0,10 à 0,7 Mn 1,00 a 1,5 Si 0,20 à 0,5 Cu 0,20 à 0,5 Mg ~ 0,5 Ni o,qo ~ l,O 11$807aJ
Cr ~ 0,5 Zr ~ 0,4 Ti 0,01 à 0,1 V ~ 0,4 Autres:
chacun ~ 0,05 total ~ 0,15 reste aluminium Cependant, afin d'obtenir les proprietés optimales, 11 est préférable que Cu -~ Mg soit supérieur ou égal à 0,40%.
Une composition préférentielle est la suivante:
Fe 0,20 à 0,5 Cu ~ Mg 0,40 à 0,8 Mn 1,0 à 1,5 Ni 0,40 à 1,0 Si 0,20 à 0,4 Cr ~ 0,5 Cu 0,25 a 0,5 Zr S 0,4 Mg ~ 0,5 Ti 0,01 à 0,1 V ~ 0,4 reste aluminium et impuretés habituelles.
Les alliages suivant l'invention présentent les caractéristiques suivantes:
19) uneexcellente aptitude au placage par des alliages de brasure du type Al Si ou Al-Si-Mg utilisés pour les brasages sous flux, sous gaz inerte ou sous vide;
On sait ~ue l'alliage le plus apte a la fabrication de gros appareils brases, tels que ~es echangeurs de chaleur, est l'alliage 3003, selon la norme AFNOR NF A 50-541.
Cependant, à la suite d'un cycle de brasaye de longue duree, ce dernier alliage accuse un niveau de carac-teristlques mecaniques très modeste.
I,a duree du c~cle est imposée, d'une part, par la masse propre de tels appareils, d'autre part, par la nécessité
de limiter les vitesses de chauffage et de refroidissement à une faible valeur (de l'ordre de quelques dizaines de C/heure) pour eviter les contraintes internes d'origine thermique et les distorsions correspondàntes.
De plus, la duree de brasage elle-meme (brasure partiellement ou totalement liquide) etant en general comprise entre quelques dizaines de minutes à plusieurs heures, l'alliage doit resister suffisamment au fluage.
Le but de la presente invention est donc de fournir un alliage a base d'Al brasable et refractaire, c'est-à-dire conservant une fraction importante de ses caracteristiques mecaniques pendant et apres un brasage de longue duree, sans alteration notable de ses autres proprietes d'usage, telles que sa resistance ~ la corrosion.
L'alliage suivant l'invention, qui repond à ces exigences, a la composition suivante (en poids %):
Fe 0,10 à 0,7 Mn 1,00 a 1,5 Si 0,20 à 0,5 Cu 0,20 à 0,5 Mg ~ 0,5 Ni o,qo ~ l,O 11$807aJ
Cr ~ 0,5 Zr ~ 0,4 Ti 0,01 à 0,1 V ~ 0,4 Autres:
chacun ~ 0,05 total ~ 0,15 reste aluminium Cependant, afin d'obtenir les proprietés optimales, 11 est préférable que Cu -~ Mg soit supérieur ou égal à 0,40%.
Une composition préférentielle est la suivante:
Fe 0,20 à 0,5 Cu ~ Mg 0,40 à 0,8 Mn 1,0 à 1,5 Ni 0,40 à 1,0 Si 0,20 à 0,4 Cr ~ 0,5 Cu 0,25 a 0,5 Zr S 0,4 Mg ~ 0,5 Ti 0,01 à 0,1 V ~ 0,4 reste aluminium et impuretés habituelles.
Les alliages suivant l'invention présentent les caractéristiques suivantes:
19) uneexcellente aptitude au placage par des alliages de brasure du type Al Si ou Al-Si-Mg utilisés pour les brasages sous flux, sous gaz inerte ou sous vide;
2) une amélioration de l'ordre de 40 ~ des caractéristiques mécaniques de traction (charge de rupture et limite élastique) par rapport à l'alliage 3003 utilisé
dans les m~mes conditions,
dans les m~mes conditions,
3) une aptitude au brasage et une résistance ` 30 à la dissolution par la brasuré au moins égales à celle de :~ 3003,
4~) un comportement à la corrosion au moins égal als~o7~
à celui du 3003 dans les m8mes environneoents chimlques.
De plus, cet-te auymentation des caractérlstiques mecaniques apr~s brasage pexmet, dans de nombreux cas, de diminuer les épaisseurs de parois des echangeurs; il en resulte tout à la fois un gain de mattère et une plus grande ef~lcacité d'échange calorifique.
L'alliage suivant l'invention présente ses carac-téristiques d'utilisation optimales, en particuller la meilleure résistance à la dissolution par la brasure, 5i entre la coulée et la deformatlon à chaud subséquente, il subit un cycle d'homogénéisation en deux étapes:
a) la première, par maintien dans le domaine 590-610C
pendant 2 à 36 heures, b) la deuxieme, par maintien entre 450 et 550C entre 30 minutes et 24 heures.
ces deux étapes étant separees ou non par un retour à la temperature ambiante (re~roidissement continu ou discontinu).
La methode la plus simple et la plus economique consiste naturellement en un refroidissement lent et controlé
entre les deux etapes a) et b).
Bien sûr, l'alliage peut 8tre utilisé sous forme de produit homogène auquel, soit on applique la brasure lors du brasage proprement dit, ou qui est mis en contact avec un autre produit revetu d'un alliage de brasage! ou, soit ~ous forme de produit composite, revetu d'un alliage de brasage, obtenu, par exemple, par colaminage à chaud et/ou à froid ~tôles ou bandes pla~uées une ou deux faces).
Bien que l'application principale de l'alliage soit le brasage, il peut également trouver des applications dans tous les cas o~ le matériau est porté momentanément à
haute temperature, telles que ustensiles de cuisine, col-lecteurs solaires, enveloppes de pots d'echappement, etc...
~3-!:
, ` ' " ' ': , . , t l~O74 Les exemples suivants permettront d'illustrer les propriétés des alliages suivant l'invention.
EXEMPLE l On realise trois produits plaques en trois couches, composees chacune d'un alliage d'ame et d'un alliage de brasure place de part et d'autre de l'alliage d'ame avec l'epaisseur par face egale a 5% de l'epaisseur totale.
Les compositions suivantes sont obtenues (% en poids~:
_ . .
PRODUIT 1 PRODllIT 2 PRODUIT 3 __ ______ ____~__ _______ ________ _______ _________ ame placa~e ~me placage âme placage _________ ________ ________ ________ _______ ___~_____ Fep,55 0,40,35 0,4 0,35 0,4 Si0,36 7,50,35 7,5 0,35 7,5 Cu0/13<0,050,35 0,45 _ : Mn1,200,051,10 0,05 1,10 0,05 Mg<o,05<0~05 0,25 <0,05 <0,05 <0,05 Ni<0,05 _0,70 0,70 Le produit 1 est un alliage 3003 plaque dlalliage de brasure 4343.
Les produits 2 et 3 ont une âme dont la composition est conforme à l'invention; ils sont egalement plaqués d'alliage 4343.
Les alliages de brasure sont coulés par un procedé
; connu (coulée semi-continue) et laminés à chaud apres réchauf-fage a 500C jusqu'a l'epaisseur compatible avec l'epaisseur des produits plaques.
Les alliages d'ame sont egalement coules en plaques -- (coulee semi-continue).
En ce qui concerne les alliages d'ame des produits 2 et 3, on effectue ensuite un traitement thermique d'homo-généisation avec maintien de 20 h à 600C, suivi d'un refroi-dissement jusqu'~ 500C ~20C/h).
:~ .
Apras rechaufEage 3 500C d'un empilement Pormé
par la plaque de l'un des alliages d'ame l a 3, entouré sur ses deux grandes Eaces d'une tole en alliage de brasure de composition indiquée ci-dessus, on lamine à chaud de ~açon à obtenir une ébauche plaquée.
La bande plaquée ainsi obtenue est ensuite laminée a froid et les t~les composites ainsi obtenues sont ensuite recuites ~ l'épaisseur ~inale.
Le ~rasaye est efectue en bain de flux apres un préchauEfage des produits de plusieurs heures à une tempéra-ture légerement inférieure a 570C.
L'immersion dans le bain de sel porté à 600C a une durée de deux heures.
I,e refroidissement après brasage est de 30C par heure.
Après cycle de brasage, les proprietés mécaniques suivantes sont obtenues sur le metal constituant l'ame du produit:
R 0,2 Rm A
MPa MPa %
________ _____. _____ Produit 1 33 104 48 Produit 2 47 150 32 Produit 3 45 152 33 La profondeur de dissolution dans les trois cas examinés ne --dépasse pas 20 microns.
On utilise les memes alliages d'âme. La brasure utilisée a la même composition que celle de l'exemple l, mais avec une addition de 0,3 % de cuivre. Les produits plaques sont obtenus par la meme technique de transformation que celle decrite dans l'exemple l, avec pour seule dif~erence,
à celui du 3003 dans les m8mes environneoents chimlques.
De plus, cet-te auymentation des caractérlstiques mecaniques apr~s brasage pexmet, dans de nombreux cas, de diminuer les épaisseurs de parois des echangeurs; il en resulte tout à la fois un gain de mattère et une plus grande ef~lcacité d'échange calorifique.
L'alliage suivant l'invention présente ses carac-téristiques d'utilisation optimales, en particuller la meilleure résistance à la dissolution par la brasure, 5i entre la coulée et la deformatlon à chaud subséquente, il subit un cycle d'homogénéisation en deux étapes:
a) la première, par maintien dans le domaine 590-610C
pendant 2 à 36 heures, b) la deuxieme, par maintien entre 450 et 550C entre 30 minutes et 24 heures.
ces deux étapes étant separees ou non par un retour à la temperature ambiante (re~roidissement continu ou discontinu).
La methode la plus simple et la plus economique consiste naturellement en un refroidissement lent et controlé
entre les deux etapes a) et b).
Bien sûr, l'alliage peut 8tre utilisé sous forme de produit homogène auquel, soit on applique la brasure lors du brasage proprement dit, ou qui est mis en contact avec un autre produit revetu d'un alliage de brasage! ou, soit ~ous forme de produit composite, revetu d'un alliage de brasage, obtenu, par exemple, par colaminage à chaud et/ou à froid ~tôles ou bandes pla~uées une ou deux faces).
Bien que l'application principale de l'alliage soit le brasage, il peut également trouver des applications dans tous les cas o~ le matériau est porté momentanément à
haute temperature, telles que ustensiles de cuisine, col-lecteurs solaires, enveloppes de pots d'echappement, etc...
~3-!:
, ` ' " ' ': , . , t l~O74 Les exemples suivants permettront d'illustrer les propriétés des alliages suivant l'invention.
EXEMPLE l On realise trois produits plaques en trois couches, composees chacune d'un alliage d'ame et d'un alliage de brasure place de part et d'autre de l'alliage d'ame avec l'epaisseur par face egale a 5% de l'epaisseur totale.
Les compositions suivantes sont obtenues (% en poids~:
_ . .
PRODUIT 1 PRODllIT 2 PRODUIT 3 __ ______ ____~__ _______ ________ _______ _________ ame placa~e ~me placage âme placage _________ ________ ________ ________ _______ ___~_____ Fep,55 0,40,35 0,4 0,35 0,4 Si0,36 7,50,35 7,5 0,35 7,5 Cu0/13<0,050,35 0,45 _ : Mn1,200,051,10 0,05 1,10 0,05 Mg<o,05<0~05 0,25 <0,05 <0,05 <0,05 Ni<0,05 _0,70 0,70 Le produit 1 est un alliage 3003 plaque dlalliage de brasure 4343.
Les produits 2 et 3 ont une âme dont la composition est conforme à l'invention; ils sont egalement plaqués d'alliage 4343.
Les alliages de brasure sont coulés par un procedé
; connu (coulée semi-continue) et laminés à chaud apres réchauf-fage a 500C jusqu'a l'epaisseur compatible avec l'epaisseur des produits plaques.
Les alliages d'ame sont egalement coules en plaques -- (coulee semi-continue).
En ce qui concerne les alliages d'ame des produits 2 et 3, on effectue ensuite un traitement thermique d'homo-généisation avec maintien de 20 h à 600C, suivi d'un refroi-dissement jusqu'~ 500C ~20C/h).
:~ .
Apras rechaufEage 3 500C d'un empilement Pormé
par la plaque de l'un des alliages d'ame l a 3, entouré sur ses deux grandes Eaces d'une tole en alliage de brasure de composition indiquée ci-dessus, on lamine à chaud de ~açon à obtenir une ébauche plaquée.
La bande plaquée ainsi obtenue est ensuite laminée a froid et les t~les composites ainsi obtenues sont ensuite recuites ~ l'épaisseur ~inale.
Le ~rasaye est efectue en bain de flux apres un préchauEfage des produits de plusieurs heures à une tempéra-ture légerement inférieure a 570C.
L'immersion dans le bain de sel porté à 600C a une durée de deux heures.
I,e refroidissement après brasage est de 30C par heure.
Après cycle de brasage, les proprietés mécaniques suivantes sont obtenues sur le metal constituant l'ame du produit:
R 0,2 Rm A
MPa MPa %
________ _____. _____ Produit 1 33 104 48 Produit 2 47 150 32 Produit 3 45 152 33 La profondeur de dissolution dans les trois cas examinés ne --dépasse pas 20 microns.
On utilise les memes alliages d'âme. La brasure utilisée a la même composition que celle de l'exemple l, mais avec une addition de 0,3 % de cuivre. Les produits plaques sont obtenus par la meme technique de transformation que celle decrite dans l'exemple l, avec pour seule dif~erence,
-5-~,' . .
1 15~7~
une épaisseur de placacJe par face de 15 ~ cle l'épaisseur totale ob-tenue.
Après ~rasage, dans les memes conditions que dans l'exemple 1, les propriétés obtenues sont pratiquement les memes, en ce qui concerne les alliages d'ame, que dans l'exemple 1.
_ EMPLE 3 On réalise un composite plaqué ~épaisseur de placage par face étant de 10 % de l'épaisseur totale) de composition suivante (% en poids):
_ , ~me placage Fe 0,35 0,30 Si 0,35 9,5 Cu 0,30 . Mn 1,10 _ Mg 0,35 1,00 Ni 0,70 Bi _ 0,30 La transformation des produits plaqués est effectuée de la meme fason que dans l'exemple 1, sauf en ce qui concerne l'homogénéisation complétée par un maintien de 20 h à 500C.
Le cycle de brasage comporte un échauEfement sous vide de 1,33 à 13,3 mPa à une température de 560~C, de façon a homogénéiser la température de l'assem~lage ~ brasar, puis un maintien de deux heures dans l'intervalle de température de brasage (580-590C), de façon a assurer au coeur de . l'assemblage le passage a l'état liquide de la brasure, toujours sous vide. Le refroidissement est ensuite effectué dans le four de brasage, puis a l'aix, avec une vitesse de refroi-dissement suffisamment lente pour assurer l'équilibre thermique , 1 ~807~1 au seln de l'appare.ll.
Les caractérlstiques mécaniques du métal d'ame obtenues sont les suivantes:
- R 0,2 : 48 MPa - Rm : 149 MPa - A : 31 %
La profondeur de dissolution, lors du maintien ~ la tempé-rature de brasage, res~e inferieure à 30 microns.
1 15~7~
une épaisseur de placacJe par face de 15 ~ cle l'épaisseur totale ob-tenue.
Après ~rasage, dans les memes conditions que dans l'exemple 1, les propriétés obtenues sont pratiquement les memes, en ce qui concerne les alliages d'ame, que dans l'exemple 1.
_ EMPLE 3 On réalise un composite plaqué ~épaisseur de placage par face étant de 10 % de l'épaisseur totale) de composition suivante (% en poids):
_ , ~me placage Fe 0,35 0,30 Si 0,35 9,5 Cu 0,30 . Mn 1,10 _ Mg 0,35 1,00 Ni 0,70 Bi _ 0,30 La transformation des produits plaqués est effectuée de la meme fason que dans l'exemple 1, sauf en ce qui concerne l'homogénéisation complétée par un maintien de 20 h à 500C.
Le cycle de brasage comporte un échauEfement sous vide de 1,33 à 13,3 mPa à une température de 560~C, de façon a homogénéiser la température de l'assem~lage ~ brasar, puis un maintien de deux heures dans l'intervalle de température de brasage (580-590C), de façon a assurer au coeur de . l'assemblage le passage a l'état liquide de la brasure, toujours sous vide. Le refroidissement est ensuite effectué dans le four de brasage, puis a l'aix, avec une vitesse de refroi-dissement suffisamment lente pour assurer l'équilibre thermique , 1 ~807~1 au seln de l'appare.ll.
Les caractérlstiques mécaniques du métal d'ame obtenues sont les suivantes:
- R 0,2 : 48 MPa - Rm : 149 MPa - A : 31 %
La profondeur de dissolution, lors du maintien ~ la tempé-rature de brasage, res~e inferieure à 30 microns.
Claims (4)
1. Procédé d'obtention d'un alliage à base d'Al contenant (en poids %):
Fe 0,10 à 0,7 Ni 0,40 à 1,0 Mn 1,00 à 1,5 Cr ? 0,5 Si 0,20 à 0,5 Zr ? 0,4 Cu 0,20 à 0,5 Ti 0,01 à 0,1 Mg ? 0,5 V ? 0,4 (chacun ? 0,05 ( autres (total ? 0,15 ( reste Aluminium comprenant l'élaboration, la coulée et une homogénéisation avant transformation caractérisé en ce que l'homogénéisation est effectuée en deux stades, à savoir:
a) dans le domaine de température 590°-610°C pendant 2 à 36 heures, et b) dans le domaine de température 450 à 550°C pendant 30 minutes à 24 heures.
Fe 0,10 à 0,7 Ni 0,40 à 1,0 Mn 1,00 à 1,5 Cr ? 0,5 Si 0,20 à 0,5 Zr ? 0,4 Cu 0,20 à 0,5 Ti 0,01 à 0,1 Mg ? 0,5 V ? 0,4 (chacun ? 0,05 ( autres (total ? 0,15 ( reste Aluminium comprenant l'élaboration, la coulée et une homogénéisation avant transformation caractérisé en ce que l'homogénéisation est effectuée en deux stades, à savoir:
a) dans le domaine de température 590°-610°C pendant 2 à 36 heures, et b) dans le domaine de température 450 à 550°C pendant 30 minutes à 24 heures.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage à base d'Al contient (en poids %) Cu + Mg ? 0,40.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux stades sont séparés par un refroidissement à la température ambiante.
4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le refroidissement entre les deux stades est continu.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8019876A FR2489845B1 (fr) | 1980-09-11 | 1980-09-11 | Alliage d'aluminium brasable et son procede de fabrication |
| FR8019876 | 1980-09-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1158074A true CA1158074A (fr) | 1983-12-06 |
Family
ID=9245945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000385625A Expired CA1158074A (fr) | 1980-09-11 | 1981-09-10 | Procede de fabrication d'un alliage d'aluminium brasable |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0059742B1 (fr) |
| JP (1) | JPS6050867B2 (fr) |
| BE (1) | BE890261A (fr) |
| CA (1) | CA1158074A (fr) |
| DE (1) | DE3163515D1 (fr) |
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| FR (1) | FR2489845B1 (fr) |
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1980
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