CHAPITRE XX

Les principaux alliages de nickel sont :

Les aciers au nickel, au nickel et au chrome, etc., que nous avons étudiés au chapitre iv;

Les alliages nickel-cuivre ;

Les alliages nickel-cuivf e-zinc ;

Les alliages nickel-étain.

Les alliages nickel-zinc, nickel-plomb, etc., n'ont pas été étudiés théoriquement et ne présentent pas d'intérêt industriel.

ALLIAGES DE NICKEL ET DE CUIVRE ET ALLIAGES DE NICKEL, DE CUIVRE, DE ZINC OU MAILLECHORTS

Etude théorique. — Courbe de fusibilité. — La courbe de fusibilité des alliages cuivre-nickel a été déterminée par M. H*. Gautier [fig. 200). Elle présente deux branches qui sont séparées par un point anguleux. Celui-ci correspond à un alliage fusible à 1.340°.

Aucune détermination n'a été faite sur la fusibilité des alliages ternaires nickel-cuivre-zinc.

Métallographie (Album, PL XCIV à XCV1, Phot. 368

à 377). — Peu de recherches ont été faites au point de vue micrographique sur les alliages nickel-cuivre.

Dans son livre sur la Métallographie (traduction Bazin), Hiorns donne quelques résultats qu'il a obtenus sur ces alliages.

Voici comment il s'exprime à ce sujet :

« Un alliage à 12 0/0 de nickel, 60 0/0 de cuivre et 28 0/0 de

Sn,

2ÛO

Ni

zinc obtenu au creuset et coulé en lingot, fut attaqué par l'acide chlorhydrique ; on y remarque de très légers indices de grains polygonaux. L'intérieur est constitué par un très fin réseau de lignes brillantes non continues qui ressemblent à un grand nombre de brins espacés les uns des autres par une substance noire ; mais, quand on fait usage d'un faible gros'sissement, les lignes paraissent être continues et donnent l'impression de deux corps différents tendant à cristalliser ensemble et à s'interposer l'un et l'autre. En certains endroits, le dessin est constitué par des rangées de branches se ramifiant avec d'autres à angle droit. Dans son ensemble, lasurface est parfaitement uniforme, et l'enchevêtrement des figures

1SOO

ihoo i3oo

iooo

hOO ~300

— ^— ^M— — I - . I ■ ■ ■ ■ — ta^V

O 10 20 30 bO 60 60 70 80 90 10O

Fig. 200. — Courbes de fusibilité des alliages de nickel.

donne l'impression d'un métal ayant une résistance considérable. L'ensemble de la masse est très fin et paraît être constitué par un mélange eutectique de cuivre et d'un alliage de cuivre et de zinc. Si cela est, le nickel allié, probablement au cuivre, forme le réseau brillant auquel nous avons déjà fait allusion. »

« Un autre alliage renfermant 4 0/0 de nickel en plus que l'alliage précédent a présenté la même structure. »

D'autre part, Hiorns a étudié une série d'alliages contenant 50 0/0 de cuivre et dans lesquels le zinc remplace de plus en plus le nickel.

La teneur en zinc va de 30 à 38 0/0; celle de nickel, de 20 à 12.

On trouve toujours une structure arborescente ; mais les grains sont plus grands et distribués sur l'ensemble en un grand nombre de corps analogues à la fougère. Ces alliages semblent formés par une pûte non cristalline enchâssée dans la pâte d'un eutectique. granuleux, et Hiorns conclut que l'on a trois corps bien distincts :

« Les dendrites proéminents que nous considérons comme formés par un alliage de cuivre et de nickel, l'eutectique de cuivre et de l'alliage cuivre et zinc et les lignes de démarcation, qui sont probablement d'une composition chimique analogue à CuZn2. »

Les autres alliages possèdent les mêmes caractères.

On voit que ces données, bien que présentant quelque intérêt, ne forment pas l'ensemble des matériaux nécessaires pour fixer la constitution de ces alliages.

Behrens a indiqué que les alliages cuivre-nickel se rapprochent beaucoup comme microstructure des alliages cuivremanganèse. Il a également indiqué que l'alliage renfermant 55 0/0 de cuivre, 20 0/0 de nickel et 25 0/0 de zinc présente des dendrites qui rappellent la structure du bronze à 15 0/0 d'étain et l'alliage à 58 0/0 de cuivre, 12 0/0 de nickel, et 30 0/0 de zinc donnent absolument la structure du laiton à 20 0/0 de zinc.

Nous donnons (PI. XCIV, Phot. 373) la micrographie d'un alliage dont la composition est :

Gu 59,68

Ni 18,59

Zn 20,82

Fe 0,40

On y remarque des polyèdres très nettement formés, qui,

comme la ferrite, sont diversement colorés. Ces polyèdres

semblent être l'indice d'une solution solide. Cette microstruc-

' ture est identique à celle des alliages cuivre-aluminium à

très haute teneur en cuivre (Cu > 92 0/0).

. Un autre alliage (Phot. 372) :

Cu 58

Ni *8

Zn 24

a donné une micrographie qui se rapproche énormément de celle d'un bronze. On doit se trouver en présence de deui solutions solides.

En résumé, il semble bien que le cuivre et le nickel ne forment pas de combinaisons définies ; quant aux alliages ternaires cuivre-nickel-zinc, ils ont été fort peu étudiés *.

Résistance électrique. — On a trouvé un maximum de résistivité pour l'alliage cuivre-nickel h 40 0/0 de nickel.

Étude industrielle. — Fabrication. — Les alliages de cuivre et de nickel, et surtout ceux de cuivre, de nickel et de zinc ont une importance industrielle telle que nous devons entrer dans quelques détails relatifs à leur fabrication, à leurs propriétés et à leur utilisation.

Les alliages de nickel et de cuivre sont connus sous le nom de bronze de nickel.

Deux méthodes étaient autrefois utilisées dans la fabrication

1. Nous venons d'entreprendre l'étude détaillée des alliages cuivre-nickel; nous en donnons les premiers résultats à V Appendice,

au

des maïllechorts : la méthode anglaise, la méthode allemande ; nous les résumerons très rapidement.

La méthode anglaise consistait à fondre tout le nickel en présence d'une partie du cuivre et du zinc qui devaient être utilisés, en prenant les précautions nécessaires contre l'oxydation. Lorsque cet alliage était bien fondu, on y introduisait en quantité convenable un alliage de cuivre et de zinc que Ton avait préparé à part et qui renfermait ordinairement 67 de zinc et 33 de cuivre. Puis, le nouvel alliage étant bien mélangé, on ajoutait la quantité de zinc qui rentrait encore dans la composition, le cuivre ayant été complètement incorporé précédemment.

On ne s'explique pas très bien la pratique de cette opération et l'utilisation d'un alliage zinc-cuivre pour incorporer une partie de zinc. Si cette façon d'agir a pour but d'éviter l'évaporation du zinc, il paraîtrait plus logique d'utiliser le laiton du commerce, dont certains déchets, planches, tubes, sont suffisamment purs.

Empressons-nous d'ailleurs d'ajouter que cette méthode, comme la suivante, est complètement abandonnée.

Dans le procédé allemand, on avait d'un côté tout le cuivre qui devait entrer dans l'alliage, d'un autre côté le nickel et le zinc mélangés et partagés en trois parties égales. Au fond du creuset dans lequel devait avoir lieu la fusion, on plaçait une couche de cuivre; au dessus, une couche du mélange nickelzinc, et on continuait jusqu'à ce que le premier tiers de ce mélange se trouvât dans le lit de fusion. Après avoir recouvert le charbon de bois pilé, on portait au four.

Lorsque l'alliage était fondu, on le mélangeait avec soin, et Ton ajoutait la deuxième portion du mélange nickel-zinc, dont on attendait la fusion pour faire l'addition finale.

Le procédé actuellement employé est tout autre : on prépare tout d'abord un alliage binaire cuivre-nickel et on lui ajoute le zinc sous forme de laiton. Remarquons d'ailleurs que la plupart du temps on ne se donne pas la peine d'employer des métaux neufs et qu'on utilise purement et simplement des déchets

d'alliages de cuivre et de nickel que l'on trouve dans le commerce. Sous ce rapport l'industrie du maillechort a subi les mêmes perfectionnements que la fabrication du laiton, et à l'heure actuelle il se fait bien peu de maillechort en partant de nickel, de cuivre et de zinc. Cependant on part encore des métaux purs, dans les fabrications très soignées^ notamment les couverts et les vaisselles.

Les alliages nickel-cùivre sont obtenus souvent, en partant de métaux neufs ou, du moins, en ne faisant entrer dans le mélange à fondre qu'une faible proportion de déchets, comme dans la fabrication de la planche de laiton.

La coulée des alliages de nickel est soumise, bien entendu, aux précautions générales que nous avons indiquées au premier chapitre de ce livre. Toutefois, il faut bien faire remarquer que le maillechort produit aisément en se solidifiant de gros cristaux; Aussi est-il nécessaire de ne pas utiliser les lingo- Jtières trop chaudes pour la fabrication des barres destinées au laminage, sans quoi l'on aurait un mêlai trop fragile. Si d'ailleurs on est conduit par une fabrication trop intense à produire des lingots fragiles, il sera facile de faire disparaître ce défaut par un recuit dans des conditions convenables.

Au point de vue delà fabrication, il. faut distinguer le maillechort pour moulage et le maillechort pour laminage, étirage, etc. Il n'y arien de particulier a signaler pour le moulage du maillechort. Quant aux lingots destinés au traitement mécanique, ils sont coulés dans des lingotières semblables à celles dulaiton. Pour les barreaux ou les profilés, on utilise les lingotières pour laminage à froid: Pour les planches, on utilise des lingotières ayant intérieurement de 0m,40 à 0m,50 sur 0m,10 à 0m,12etune épaisseur de 25 à 40 millimètres. Le laminage du maillechort se fait à froid avec recuits successifs, comme pour le laiton ; il n'y a rien de particulier à signaler à ce sujet, si ce n'est, nous le répétons, la fragilité du métal non recuit. On peut laminer aisément les alliages cuivre-nickel renfermant jusqu'à 500/Ode nickel ; pratiquement, on ne lamine que les alliages renfermant 25 à 30 0/0 de nickel ; ceux con-

ALLIAGES DE MCKEL 905

tenant plus de 50 0/0 de nickel présentent de grosses difficultés si les métaux ne sont pas très purs. Mais on peut ajouter que tous les alliages cuivre-nickel peuvent être laminés à froid; quelques-uns avec difficulté. On sait que le nickel, lui-même, n'est pas des plus aisés à laminer, lorsqu'il n'est pas pur.

On pratique en Allemagne, le découpage des planches par scie hélicoïdale pour obtenir des rubans destinés au tréfilage, comme pour les laitons.

Pendant longtemps on a cru que le recuit devait se faire au bois. La plupart des usines existantes utilisent aujourd'hui des fours à charbon k flamme directe. Cependant pour la fabrication des couverts on recuit généralement en caisse et au milieu de charbon de bois.

Avant l'étirage, on pratique un décapage. La seule précaution a prendre dans l'étirage consiste à tremper la barre dans de la cire jaune ou dans l'huile qui sert de matière graissante.

Il nous reste maintenant à indiquer les principaux types d'alliages de cuivre et de nickel et de maillechorts.

Comme alliage de cuivre et de nickel, les types les plus usités sont :

Cu 88

Ni 12

Cu 7b

Ni 25

Nous en verrons plus loin les emplois.

Le tableau suivant donne la composition des principaux maillechorts utilisés ; certaines de ces formules sont données par Hiorns.

CUIVRE

COMPOSITION CENTÉSIMALE

NICKEL