Monse

E. Schmid

Phillips

Id.

Fre.senius

Girardin

Id.

Donovan Salve tat

Remarques

336 avant

200 id.

70aï.J.-C.

53 id.

45 id.

30 id.

500 avant

Soufre

0,24 Mickel

0,31 Argent

On remarquera, d'après l'examen de ce tableau, que le principal constituant du bronze est, dans tous les cas, le cuivre, les autres métaux étant ajoutés pour durcir ou modifier les propriétés de l'alliage, suivant l'usage auquel il est destiné. L'étain a la propriété de durcir le cuivre, comme il a déjà été dit; les alliages sont susceptibles de prendre un beau poli ; ils présentent un bel éclat métallique, et comme ils ont des points de fusion relativement peu élevés et possèdent alors beaucoup de fluidité, ils sont excellents pour le coulage. Dans certaines proportions, les alliages de cuivre et d'étain émettent un très beau son quand ils sont frappés, la qualité de ce son étant modifiée par un léger changement dans la composition de l'alliage.

Certaines variétés de bronzes, contenant, outre le cuivre et l'élain, du zinc, du plomb, du manganèse, du fer, du silicium ou du phosphore, sont maintenant très employées dans les constructions mécaniques.

La caractéristique des bronzes modernes eSt la substitution d'alliages ternaires et quaternaires aux anciens alliages binaires. Les bronzes français contiennent presque toujours les quatre métaux (cuivre, étain, plomb et zinc) et dans quelques cas, de petites quantités de nickel, d'arsenic, d'antimoine et de soufre. Chacun de ces éléments exerce sur le bronze une influence proportionnelle à la quantité présente, et si une telle influence est préjudiciable pour certains usages, il faut apjiorter beaucoup de soin dans le choix des métaux ajoutés. Le cuivre impur n'est nullement une rareté dans le commerce, et il peut contenir des substances modifiant les propriétés de certaines variétés de bronzes. La difficulté de préparer des alliages de composition définie est augmentée si les résidus sont refondus avec du métal neuf, à moins qu'on ne prenne beaucoup de soin pour garder séparément les résidus d'une

qualité donnée ; du vieux métal peut aussi contenir du fer et d'autres matières étrangères, mécaniquement mélangées à lui.

Le zinc en petite quantité a souvent une influence salutaire, comme dans les coulées par exemple : le métal se coule mieux, remplit les moules et e.st plus exempt d'enlaçures. Le zinc agit probablement en se combinant à l'oxygène présent, donnant de l'oxyde de zinc. Si la quantité de zinc excède beaucoup ce qui est nécessaire pour obtenir ce résultat, l'alliage sera plus faible, quoique plus dur, et la couleur ressemblera plus ou moins à celle du laiton. Pour cette môme raison, la teneur en zinc ne devra pas dépasser 2 pour 100, si l'on désire que l'alliage ait une grande ténacité et une grande élasticité.

Le plomb s'allie très mal avec le bronze ; il a une très grande tendance à se liquater par le refroidissement, la plus grande partie se réunissant dans la partie inférieure de la coulée. On dit qu'une petite quantité de plomb rend l'alliage plus malléable et plus dense. La patine particulière d'une couleur noire veloutée, trouvée sur les vieux bronzes chinois, est probablement due à la présence du plomb.

Le fer, en certaines proportions, modilie heureusement les propriétés du bronze. Il durcit l'alliage et augmente sa résistance à l'usure, si le bronze est destiné à subir des frottements considérables, comme dans les coussinets des machines. De tels alliages ont une couleur pâle ; ils sont plus difficilement fusibles que ceux de cuivre et d'étain. En petite quantité, le fer augmente la ténacité du bronze.

En 1838, Parker signala que l'addition de phosphore pendant la fusion du cuivre et de l'étain perfectionnait les propriétés physiques du bronze, et cette modification fut introduite éventuellement dans la fabrication avec beaucoup de succès. L'action du phosphore dans le bronze phosphore est

166 ALLIAGES METALLIQUES

d'exercer une influence sur l'alTinage du métal, plutôt que de former un composé défini de cuivre, de bronze et de phosphore ; beaucoup d'échantillons de bronze phosphore d'excellente qualité ne contiennent que des traces de phosphore. Pendant la fusion du cuivre et de l'étain, il se forme une certaine quantité d'oxydes, qui, étant soiubles dans les métaux fondus, affaiblissent lalliage en empochant cette union intime des constituants qui est nécessaire pour donner la résistance, la dureté et la durée faisant la réputation de certains bronzes. Le phosphore a beaucoup d'affinité pour l'oxygène, et au contact des oxydes métalliques, comme ceux de cuivre et d'élain, il les réduit, donnant de l'oxyde de phosphore. Cet oxyde a un caractère acide et s'unit facilement aux oxydes métalliques, généralement basiques, pour former un laitier fusible. Ce laitier, plus léger que le-métal et très fusible, flotte à la surface du bain et peut être facilement enlevé. Si l'on ajoute la quantité nécessaire de phosphore pour le but proposé, l'oxygène sera complètement absorbé; s'il y a un excès, le phosphore s'unira à l'alliage et pourra le rendre plus faible au lieu de lui donner de la résistance. Quelques métallurgistes ont pensé que l'action bienfaisante du phosphore est due à sa combinaison avec le cuivre et l'étain ; mais ce n'est probablement pas le cas. S'il y a ti'op de phosphore, le bronze acquiert de la dureté aux dépens de la ténacité ; il possède cependant encore une ténacité considérable et peut être employé à certains usages. Comme il a été mentionné plus haut, l'analyse chimique prouve que les bronzes les plus résistants ne contiennent que de très petites quantités de phosphore. Montefiori-Levi et Kiinzel, qui ont préconisé le bronze phosphore en 1871, pensent qu'à cause de l'action désoxydante du phosphore, il possède une autre fonction très importante. Dans beaucoup d'alliages cuivre-étain, le cuivre

est le seul élément cristallisé, l'étain cristallisant très difficilement. L'alliage, à cause de cette condition physique différente des deux métaux, n'est pas aussi solide que si les deux constituants étaient cristallisés. Le phosphore a la propriété de donner à l'étain une nature cristalline qui le rend apte à se combiner plus intimement au cuivre, et à produire ainsi un alliage plus homogène.

Si l'on ajoute plus de phosphore qu'il n'est nécessaire pour la désoxydation des métaux, le corps résultant peut être considéré comme un alliage d'étain phosphore cristallisé avec le cuivre. La question de produire des qualités variées de bronze phosphore ne dépend pas tant de la quantité de phosphore que des proportions convenables des diiïérents constituants. Les alliages sont généralement préparés en ajoutant du cuivre phosphore ou de l'étain phosphore préparés spécialement (les deux métaux sont quelquefois employés ensemble) à la masse du cuivre devant être traité (voir aussi p. 199).

§ 64. — Cuivre phosphore. — Il peut être préparé de différentes manières. 1° En mettant du piiosphore dans du cuivre fondu dans un creuset, on obtient un alliage riche en phosphore, extrêmement dur, gris d'acier, fusible. 2° En réduisant le phosphate de cuivre par le charbon de bois, ou le charbon de bois et le carbonate de soude. 3° En chauffant un mélange de4 parties de cendres, 1 de charbon de bois et 2 de cuivre granulé à une température modérée. Le phosphure de cuivre fondu se sépare au fond du creuset et contient 14 p. 100 de phosphore. 4° En ajoutant du phosphore à une solution de sulfate de cuivre et faisant bouillir; le précipité est séché, fondu et coulé en lingots. De bonne qualité, il est tout à fait noir. 5° Le phosphure de cuivre est facilement obtenu en mettant dans un creuset 14 parties de sable, 18 de cendres d'os, 4 de charbon pulvérisé, 4 de carbonate de soude, 4 par-

lies (le verre pulvérisé, et en mélangeant intimement le tout avec 9 parties de cuivre en grains. On ferme hermétiquement et on expose le creuset à une forte chaleur. Le sable réagit sur la cendre d"os et donne du silicate de chaux. L'acide phosphorique libre est réduit par le charbon et le phosphore s'unit au cuivre. 6° Montefiori-Lévi et Kûnzel préparent le cuivre phosphore en mettant des morceaux de phosphore dans des creusets contenant du cuivre fondu. Pour, éviter une trop rapide combustion, les morceaux de phosphore sont préalablement recouverts d'une couche de cuivre par immersion dans une solution de sulfate de cuivre. 7° En chauffant fortement dans un creuset un mélange intime de cendre d'os, d'oxyde de cuivre et de^charbon de bois, on obtient du cuivre phosphore.

§ 65. — Étain phosphore. — 1" Si on chauffe de l'étain finement divisé dans la vapeur de phosphore, on obtient un phosphure blanc d'argent, très cassant, contenant environ 21 p. 100 de phosphore. 2° Si l'on met du phosphore dans de l'étain fondu, il se forme un phosphure blanc, contenant environ 15 p. 100 de phosphore. 3° En plaçant une barre de zinc dans une solution aqueuse de chlorure d'étain, on a une masse spongieuse d'étain métallique. Si l'on met cet étain humide sur des morceaux de phosphore dans un creuset, si on exerce une pression et si l'on expose ensuite à une douce chaleur jusqu'à ce que le phosphore cesse de brûler, on obtient une masse cristalline de phosphure d'étain.

Dans quelques fonderies, on emploie le procédé suivant pour préparer le cuivre phosphore et l'étain phosphore. Dans un creuset en fonte A, on met la quantité convenable de phosphore ; un creuset B est relié au creuset A au moyen de deux serre-joints d d. Le métal fondu est versé en B et coule sur le phosphore à travers l'ouverture c. Le phosphore vaporisé

ne peut s'échapper qu'à travers le métal fondu ; il est alors complètementabsorbé(rig. 10).

§ 66. — De très petites quantités de soufre, d'arsenic et d'antimoine rendent le bronze cassant, 1/10 0/0 étant suffisant pour en modifier les propriétés.

Los propriétés physiques du bronze dépendent de la composition, du mode de fabrication, du traitement mécanique et delà vitesse de refroidissement.

Riche (1) a examiné des séries d'alliages cuivre-étain au point de vue de la fusibilité, de la liquation et des variations de densité résultant de certaines opérations. Les allia-

Fig. 10.

ges ayant la formule chimique SnCu^ et SnCu* sont les seuls qui fondent et se solidifient sans décomposition ; leurs points de fusion sont compris entre 600" et 7 00"; tous les autres alliages de cuivre et d'étain subissent la liquation au moment de la solidification.

Ces alliages, en quantité de 500 à 700 grammes.étaientmaintenus fondus pendant 10 heures dans des moules tubulaires, et on analysait les portions supérieures et inférieures des lin-

(1) Ann. Ckim. l'hys. (4), t. 30, p. 351.

ALLIAGES METALLIQUES

gots. Une autre portion de chacun de ces alliages était remuée pendant la solidification, et la portion qui restait le plus longtemps fluide était séparée et analysée. Les résultats suivants ont été obtenus :

Alliages cuivre-étai?! ; résultats de Riche.

Composilion

Pourcentage d'élain

Pourcentag^e

d'ëtaiû dans

ta portion

solidifiée en

dernier

l'ropriétés physiques

Ou.

Sn.

haut

bas