WO2018162823A1 - Elements de chambres a vide en alliage d'aluminium stables a haute temperature - Google Patents

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WO2018162823A1
WO2018162823A1 PCT/FR2018/050481 FR2018050481W WO2018162823A1 WO 2018162823 A1 WO2018162823 A1 WO 2018162823A1 FR 2018050481 W FR2018050481 W FR 2018050481W WO 2018162823 A1 WO2018162823 A1 WO 2018162823A1
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vacuum chamber
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Guillaume DELGRANGE
Christophe CHABRIOL
Romain-Fabrice BERNES
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Constellium Issoire
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    • C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing

Definitions

  • the invention relates to aluminum alloy products for use as vacuum chamber elements in particular for the manufacture of integrated electronic circuits based on semiconductors, flat display screens and photovoltaic panels and their use. manufacturing process.
  • Vacuum chamber elements for the fabrication of integrated electronic circuits based on semiconductors, flat display screens as well as photovoltaic panels, can typically be obtained from aluminum alloy sheets.
  • the vacuum chamber elements are elements for the manufacture of vacuum chamber structures and internal vacuum chamber components including vacuum chamber bodies, valve bodies, flanges, connection elements, elements sealing, passages, diffusers, electrodes. They are obtained in particular by machining and surface treatment of aluminum alloy sheets.
  • the aluminum alloy sheets must have certain properties.
  • the sheets must first have satisfactory mechanical characteristics to achieve by machining parts having the desired dimensions and rigidity so as to achieve, without deformation, a vacuum generally at least the level of the average vacuum (10 ⁇ 3 -.. 10 "5 Torr)
  • tensile strength (R m) desired is generally at least 260 MPa and even more if possible in addition, to be suitable for machining the sheets intended to be machined in the mass must have homogeneous properties in the thickness and have a low density of stored elastic energy from the residual stresses.
  • the vacuum chamber elements are subjected to high temperatures and it is important that their resistance to creep deformation at high temperature is important.
  • the level of porosity of the sheets must also be sufficiently low to reach if necessary the high-vacuum (10 ⁇ 6 - 10 "8 Torr).
  • vacuum chambers are frequently very corrosive and so as to avoid the risk of pollution of silicon wafers or liquid crystal devices by particles or substances from vacuum chamber elements and / or frequent replacement of these elements, It is important to protect the surfaces of the vacuum chamber elements.
  • Aluminum proves to be an advantageous material from this point of view because it is possible to perform a surface treatment generating an oxide layer resistant to reactive gases. This surface treatment comprises an anodizing step and the oxide layer obtained is generally called anodic layer.
  • corrosion resistance the resistance of the anodized aluminum corrosive gases used in the vacuum chambers and corresponding tests.
  • the corrosion resistance is evaluated in particular by the test called “bubble test” which consists of measuring the duration of appearance of hydrogen bubbles on the surface of the anodized product when in contact with a dilute hydrochloric acid solution.
  • bubble test The known times in the state of the art are of the order of tens of minutes to a few hours.
  • vacuum chamber elements can be improved aluminum sheets and / or the surface treatment performed.
  • US Pat. No. 6,713,188 discloses an alloy suitable for manufacturing chambers for semiconductor manufacturing of composition (in% by weight) Si: 0.4 - 0.8; Cu: 0.15-0.30; Fe: 0; 001 - 0; 20; Mn 0.001 - 0.14; Zn 0.001 - 0.15; Cr: 0.04 - 0.28; Ti 0.001 - 0.06; Mg: 0.8 - 1.2.
  • the pieces are obtained by extrusion or machining to the desired shape.
  • the composition makes it possible to control the size of the impurity particles, which improves the performance of the anodic layer.
  • US Pat. No. 7,033,447 claims an alloy suitable for manufacturing chambers for semiconductor manufacturing of composition (in% by weight) Mg: 3.5-4.0; Cu: 0.02 - 0.07; Mn: 0; 005-0; 015; Zn 0.08 - 0.16; Cr 0.02 - 0.07; Ti: 0 - 0.02; If ⁇ 0.03; Fe ⁇ 0.03.
  • the parts are anodized in a solution comprising 10% to 20% by weight of sulfuric acid, 0.5 to 3% by weight of oxalic acid at a temperature of 7 to 21 ° C. The best result obtained in the bubble test is 20 hours.
  • US Patent 6,686,053 claims an alloy having improved corrosion resistance, wherein the anodic oxide comprises a barrier layer and a porous layer and wherein at least a portion of the layer is altered to boehmite and / or pseudo-boehmite.
  • the best result obtained in the bubble test is of the order of 10 hours.
  • US Patent Application 2009/0050485 discloses a composition alloy (in% by weight) Mg: 0.1 - 2.0; If: 0.1 - 2.0; Mn: 0.1 - 2.0; Fe, Cr, and Cu ⁇ 0.03, anodized so that the hardness of the anodic oxide layer varies in thickness.
  • the very low content of iron, chromium and copper leads to a significant additional cost for the metal used.
  • US Patent Application 2010/0018617 discloses a composition alloy (in% by weight) Mg: 0.1 - 2.0; If: 0.1 - 2.0; Mn: 0.1 - 2.0; Fe, Cr, and Cu ⁇ 0.03, the alloy being homogenized at a temperature of greater than 550 ° C to 600 ° C or less.
  • the international application WO2011 / 89337 (Constellium) describes a process for producing non-rolled cast products suitable for the manufacture of vacuum chamber elements of composition, in% by weight, Si: 0.5 - 1.5; Mg: 0.5 - 1.5; Fe ⁇ 0.3; Cu ⁇ 0.2; Mn ⁇ 0.8; Cr ⁇ 0.10; Ti ⁇ 0.15.
  • US Patent 6,066,392 discloses an aluminum material having anodic oxidation film with improved corrosion resistance, wherein cracks are not generated even in high temperature thermal cycles and in environments corrosive.
  • US Patent 6,027,629 discloses an improved surface treatment method for vacuum chamber elements in which the pore diameter of the anode layer is variable in the thickness thereof.
  • US Pat. No. 7,005,194 discloses an improved surface treatment method for vacuum chamber elements in which the anodized film is composed of a porous layer and a non-porous layer whose structure is at least partly boehmite or pseudo-boehmite.
  • the patent application WO2014 / 060660 (Constellium France) relates to a vacuum chamber element obtained by machining and surface treatment of a sheet of thickness at least equal to 10 mm aluminum alloy composition, in% by weight , Si: 0.4 - 0.7; Mg: 0.4 - 0.7; Ti 0.01 - ⁇ 0.15, Fe ⁇ 0.25; Cu ⁇ 0.04; Mn ⁇ 0.4; Cr 0.01 - ⁇ 0.1; Zn ⁇ 0.04; other elements ⁇ 0.05 each and ⁇ 0.15 in total, remains aluminum.
  • a first object of the invention is a vacuum chamber element obtained by machining and surface treatment of a sheet of thickness at least equal to 10 mm of aluminum alloy composition, in% by weight, Si: 0 , 4 - 0.7; Mg: 0.4 - 1.0; the ratio in% by weight Mg / Si being less than 1.8; Ti: 0.01-0.15, Fe 0.08-0.25; Cu ⁇ 0.35; Mn ⁇ 0.4; Cr: ⁇ 0.25; Zn ⁇ 0.04; other elements ⁇ 0.05 each and ⁇ 0.15 in total, remains aluminum, characterized in that the grain size of said sheet is such that the mean linear intercept length ⁇ measured in the L / TC plane measured according to the ASTM El 12 standard, is at least equal to 350 ⁇ between surface and 1 ⁇ 2 thickness.
  • a second object of the invention is a method of manufacturing a vacuum chamber element in which successively
  • said rolling plate is homogenized
  • said laminating plate is rolled at a temperature above 400 ° C to obtain a sheet of thickness at least equal to 10 mm,
  • a solution treatment is carried out of said sheet, optionally preceded by a cold work-hardening operation, and quenched,
  • an additional cold deformation of at least 3% and an annealing treatment at a temperature of at least 500 ° C are carried out, the annealing treatment being able to be carried out before or after the machining steps h or i and surface treatment,
  • a surface treatment of the vacuum chamber element thus obtained preferably comprising anodization carried out at a temperature between 10 and 30 ° C., is carried out with a solution comprising 100 to 300 g / l of sulfuric acid and 10 to 30 g of sulfuric acid.
  • g / 1 of oxalic acid and 5 to 30 g / l of at least one polyol said process comprising rolling steps and / or solution and / or additional cold deformation and annealing adapted to obtain a size of grain such as average linear intercept length ⁇ , measured in the L / TC plane according to the standard
  • ASTM El 12 ie at least 350 ⁇ between surface and 1 ⁇ 2 thickness.
  • Figure 1 shows the granular structure of product A obtained in Example 1 on L / TC sections after Barker attack.
  • Figure 2 shows the geometry of the specimen used for the creep hot deformation tests.
  • Figure 3 shows the granular structure of product F-1 (Figure 3A) and F-2 (Figure 3B) obtained in Example 2 on L / TC sections after Barker attack.
  • FIG. 4 shows the granular structure of the products G and H obtained in Example 3 on L / TC sections after Barker etching, with a surface thickness of 1 ⁇ 4 and thickness 1 ⁇ 2.
  • Figure 5 shows the stress profile in the thickness for the L direction of the products obtained in Example 3.
  • the static mechanical characteristics in other words the ultimate tensile strength Rm, the conventional yield stress at 0.2% elongation Rp0.2 and the elongation at break A%, are determined by a tensile test according to ISO 6892-1, the sampling and the direction of the test being defined by EN 485-1.
  • the hardness is measured according to EN ISO 6506.
  • Grain sizes are measured according to ASTM Standard El 12. The average grain sizes are measured in the L / TC plane according to the intercept method of the standard (ASTM El 12-96 ⁇ 16.3). The average linear intercept length is measured in the longitudinal direction / / (°) and the transverse direction ((90 °). An average value in the plan
  • L / TC £ (£ / (o ° £ (90 °) 1/2 )
  • AI / £ /
  • the term "grain size at the surface” is used to mean the grain size measured after machining, which makes it possible to remove 2 mm in the direction of the thickness.
  • the breakdown voltage is measured according to EN ISO 2376: 2010.
  • the present inventors have found that vacuum chamber elements having very advantageous properties in terms of resistance to high temperature creep deformation, while also having advantageous properties of corrosion resistance, uniformity of properties and machinability, are obtained for a specific aluminum alloy of the 6xxx series whose grain size is high and homogeneous in thickness relative to the known products according to the state of the art.
  • a vacuum chamber element manufacturing method comprising steps for obtaining the grain size according to the invention has also been invented.
  • composition of the aluminum alloy sheets for obtaining the vacuum chamber elements according to the invention is in% by weight, Si: 0.4 - 0.7; Mg: 0.4 - 1.0; the ratio in% by weight Mg / Si being less than 1.8; Ti: 0.01-0.15, Fe 0.08-0.25; Cu ⁇ 0.35; Mn ⁇ 0.4; Cr: ⁇ 0.25; Zn ⁇ 0.04; other elements ⁇ 0.05 each and ⁇ 0.15 in total, remains aluminum.
  • Magnesium and silicon are the major additive elements in the alloy products according to the invention. Their content has been chosen with precision so as to achieve sufficient mechanical properties, including a tensile strength in the TL direction of at least 260 MPa and / or a yield strength in the TL direction of at least 200 MPa. and also a homogeneous granular structure in the thickness.
  • the silicon content is between 0.4 and 0.7% by weight and preferably between 0.5% and 0.6% by weight.
  • the magnesium content is between 0.4 and 1.0% by weight.
  • the minimum magnesium content is 0.5% by weight.
  • the maximum magnesium content is 0.7% by weight and preferably 0.6% by weight.
  • the magnesium content is 0.4 to 0.7% by weight and preferably 0.5 to 0.6% by weight.
  • the preferred contents of silicon and / or magnesium make it possible in particular to achieve, both at the surface and at mid-thickness, durations of appearance of hydrogen bubbles in the bubble test that are particularly remarkable for the products according to the invention.
  • the ratio in%> by weight Mg / Si must remain less than 1.8 and preferably less than 1.5. The present inventors have indeed found that if this ratio is too high, resistance to deformation in creep at high temperature decreases. The present inventors believe that a Mg content too high in solid solution could affect resistance to high temperature creep deformation.
  • the present inventors have found that, surprisingly, too little iron affects the resistance to high temperature creep deformation.
  • the minimum iron content is 0.08% by weight and preferably 0.10% by weight. Too much iron can have a detrimental effect on the properties of the anodic oxide layer.
  • the iron content is at most 0.25% by weight and preferably at most 0.20% by weight. In an advantageous embodiment of the invention, the iron content is from 0.10 to 0.20% by weight.
  • the addition of too much copper content may have an adverse effect on resistance to high temperature creep deformation.
  • the copper content is therefore less than 0.35% by weight.
  • a high copper content can degrade the properties of the protective oxide layer and / or contaminate the products made in the vacuum chambers.
  • the copper content is less than 0.05% by weight, preferably less than 0.02% by weight and preferably less than 0.01% by weight.
  • the titanium content is less than 0.15% by weight.
  • the addition of a small amount of titanium has a favorable effect on the granular structure and its homogeneity, so the titanium content is at least 0.01% by weight.
  • the titanium content is 0.01 to 0.1% by weight and preferably 0.01 to 0.05% by weight.
  • the titanium content is at least 0.02% by weight and preferably at least 0.03% by weight.
  • the chromium content is less than 0.25% by weight.
  • the addition of a small amount of chromium may have a favorable effect on the granular structure, so the chromium content is preferably at least 0.01% by weight.
  • the chromium content is from 0.01 to 0.04% by weight and preferably from 0.01 to 0.03% by weight.
  • the simultaneous addition of chromium and titanium is advantageous because it makes it possible in particular to improve the granular structure and in particular to reduce the anisotropy index of the grains.
  • the manganese content is less than 0.4% by weight, preferably less than 0.04% by weight and preferably less than 0.02% by weight.
  • the zinc content is less than 0.04% by weight, preferably less than 0.02% by weight and preferably less than 0.001% by weight.
  • the aluminum alloy sheets according to the invention have a thickness of at least 10 mm.
  • the aluminum alloy sheets according to the invention have a thickness of between 20 and 110 mm and preferably between 30 and 90 mm.
  • the aluminum alloy sheets according to the invention have a thickness of at least 50 mm and preferably at least 60 mm.
  • the sheets according to the invention have a grain size such that the average linear intercept length ⁇ measured in the L / TC plane according to the ASTM El 12 standard is at least equal to 350 ⁇ between surface and 1 ⁇ 2 thickness, and preferably at least equal to 400 ⁇ between surface and 1 ⁇ 2 thickness, which contributes to obtain resistance to high temperature creep deformation.
  • the grain size is particularly homogeneous in the thickness, and the sheet is such that the variation in the thickness of the average linear interception length in the L / TC plane in the transverse direction, called °) according to ASTM El 12, is less than 30% and preferably less than 20%.
  • the change in grain size is calculated by taking the difference between the maximum value and the minimum value at 1 ⁇ 2 thickness, 1 ⁇ 4 thickness and area and dividing by the mean values to 1 ⁇ 2 thickness, 1 ⁇ 4 thickness and area.
  • the mean linear intercept length measured in the L / TC plane according to ASTM standard El 12 in the transverse direction ((90 °) is at least 200 ⁇ and preferably at least 230 ⁇ between surface and 1 ⁇ 2 thickness.
  • the sheets according to the invention have a resistance to high temperature creep deformation.
  • the strain creep under a stress of 5 MPa at 420 ° C is after 10 hours at most 0.40%> and preferably at most 0.27%>.
  • the sheets according to the invention are suitable for machining.
  • the stored elastic energy density Wtot the measurement of which is described in Example 1
  • for the sheets according to the invention whose thickness is between 20 and 80 mm is advantageously less than 0.2 kJ / m 3.
  • the vacuum chamber elements according to the invention are obtained by a process in which a. casting an aluminum alloy rolling plate of composition according to the invention,
  • said rolling plate is homogenized
  • said laminating plate is rolled at a temperature above 400 ° C to obtain a sheet of thickness at least equal to 10 mm,
  • a solution treatment is carried out of said sheet, optionally preceded by a cold work-hardening operation, and quenched,
  • an additional cold deformation of at least 3% and an annealing treatment at a temperature of at least 500 ° C are carried out, the annealing treatment being able to be carried out before or after the steps h or i of machining and surface treatment,
  • a surface treatment of the vacuum chamber element thus obtained preferably comprising anodization carried out at a temperature between 10 and 30 ° C., is carried out with a solution comprising 100 to 300 g / l of sulfuric acid and 10 to 30 g of sulfuric acid. g / l of oxalic acid and 5 to 30 g / l of at least one polyol,
  • the method comprising additional annealing and / or settling and / or cold deformation and annealing steps adapted to obtain a grain size such as mean linear intercept length ⁇ , measured in the L / TC plane according to the ASTM El 12 standard, ie at least 350 ⁇ between surface and 1 ⁇ 2 thickness.
  • a grain size such as mean linear intercept length ⁇ , measured in the L / TC plane according to the ASTM El 12 standard, ie at least 350 ⁇ between surface and 1 ⁇ 2 thickness.
  • Homogenization is advantageous, it is preferably carried out at a temperature between 540 ° C and 600 ° C. Preferably the homogenization time is at least 4 hours.
  • the plate When homogenization is performed, the plate can be cooled after homogenization and then reheated before hot rolling or directly rolled after homogenization without intermediate cooling.
  • the hot rolling conditions are important to obtain the desired microstructure, in particular to improve the corrosion resistance of the products.
  • the rolling plate is maintained at a temperature above 400 ° C throughout the hot rolling.
  • the temperature of the metal is at least 450 ° C during hot rolling.
  • the sheets according to the invention are rolled to a thickness of at least 10 mm.
  • a solution treatment is then carried out of the sheet optionally preceded by a cold work-hardening operation, and quenched.
  • the quenching can be carried out in particular by spraying or immersion.
  • the dissolution is preferably carried out at a temperature between 540 ° C and 600 ° C.
  • Preferably the dissolution time is at least 15 min, the duration being adapted according to the thickness of the products.
  • the sheet thus dissolved is then relieved by controlled traction with a permanent elongation of 1 to 5%.
  • the tempering temperature is advantageously between 150 ° C. and 190 ° C.
  • the duration of income is typically between 5h and 30h.
  • an income is obtained at the peak making it possible to reach a maximum elasticity limit and / or a T651 state.
  • an additional cold deformation of at least 3% and an annealing treatment at a temperature of at least 500 ° C. are carried out, the annealing treatment being carried out before or after the machining or surface treatment steps. .
  • the rolling steps and / or dissolution and / or additional cold deformation and annealing are suitable.
  • the rolling temperature is maintained at a temperature above 500 ° C and preferably above 525 ° C during all rolling steps.
  • the natural logarithm of the Zener-Hollomon Z parameter defined by the equation (1), ln Z, is between 21 and 25 and preferably between 21.5 and 24.5 for the majority passes and preferably for all the passes made during hot rolling.
  • e z e IQ (RT (i) where ⁇ is the average speed of deformation in the thickness expressed in s "1, Q is the energy 156 kJ activation / mole, R is the gas constant 8 , 31 JK 1 mol -1 , T is the rolling temperature expressed in Kelvin.
  • the last rolling pass is advantageously such that L / H is at least 0.6 where H is the thickness at the mill inlet and L is the length of contact in the mill.
  • the duration and / or the dissolution temperature are modified with respect to the duration and / or the dissolution temperature necessary to dissolve the alloying elements, so as to obtain a solution. grain enlargement.
  • the time used is at least twice and / or the temperature is at least 10 ° C higher than the time and / or the dissolution temperature necessary to dissolve the alloying elements.
  • the dissolution is preceded by a cold working operation by rolling or traction with a deformation of at least 4% and preferably at least 7%.
  • an additional cold deformation of at least 3% is carried out after the tempering step and an annealing treatment at a temperature of at least 500 ° C., and preferably at least 525 ° C. C, the annealing treatment can be performed before or after the machining or surface treatment steps.
  • the four embodiments can be combined to obtain the grain size according to the invention.
  • a vacuum chamber element is obtained by machining and surface treatment of a sheet of thickness at least equal to 10 mm according to the invention.
  • the surface treatment preferably comprises anodization treatment to obtain an anodic layer whose thickness is typically between 20 and 80 ⁇ .
  • the surface treatment preferably comprises, before anodizing, degreasing and / or pickling with known products, typically alkaline products.
  • the degreasing and / or pickling may comprise a neutralization operation especially in the case of alkaline pickling, typically with an acidic product such as nitric acid, and / or at least one rinsing step.
  • the anodization is carried out using an acid solution. It is advantageous for the surface treatment to include, after anodization, a hydration (also called “sealing") of the anodic layer thus obtained.
  • it is anodized at a temperature of between 10 and 30 ° C. with a solution comprising 100 to 300 g / l of sulfuric acid and 10 to 30 g / l of acid. oxalic acid and 5 to 30 g / l of at least one polyol and advantageously the product thus anodized is hydrated in deionized water at a temperature of at least 98 ° C preferably for a period of at least about 1 hour.
  • the aqueous solution used for anodizing this advantageous surface treatment does not contain a titanium salt.
  • the presence of at least one polyol in the anodizing solution also contributes to improving the corrosion resistance of the anode layers.
  • Ethylene glycol, propylene glycol or preferably glycerol are advantageous polyols.
  • the anodization is preferably carried out with a current density of between 1 and 5 A / dm 2 .
  • the anodizing time is determined so as to reach the desired anodic layer thickness.
  • a hydration step (also known as clogging) of the anodic layer.
  • the hydration is carried out in deionized water at a temperature of at least 98 ° C preferably for a period of at least about 1 hour.
  • the present inventors have observed that it is particularly advantageous to carry out the hydration after the anodization in two stages in deionized water, a first step lasting at least 10 minutes at a temperature of 20 to 20 minutes. 70 ° C and a second step of at least about 1 hour at a temperature of at least 98 ° C.
  • a triazine-derived anti-dust additive such as Anodal-SHl® is added to the deionized water used for the second step of the hydration.
  • Vacuum chamber elements treated with the advantageous surface treatment process and obtained from sheets having a thickness of between 20 and 80 mm easily reach, at mid-thickness, a duration of appearance of hydrogen bubbles in a 5% hydrochloric acid solution ("bubble test") of at least about 400 min and preferably at least 750 min and even at least about 900 min, at least for the portion corresponding to the surface of prison.
  • the elements of vacuum chambers obtained from an alloy sheet according to the invention whose thickness is between 60 and 80 mm and with the advantageous surface treatment method can reach the surface of the sheet a duration the appearance of hydrogen bubbles in a 5% hydrochloric acid solution of at least 500 min and preferably at least 900 min at mid-thickness.
  • vacuum chamber elements according to the invention in vacuum chambers is particularly advantageous because their properties are very homogeneous and moreover, especially for the anodized elements with the advantageous surface treatment method, the corrosion resistance is high which avoids the pollution of the products manufactured in the rooms such as, for example, microprocessors or slabs for flat screens.
  • the plates were homogenized at a temperature of 560 ° C for 2 hours, hot rolled to a thickness of 16 mm at a temperature of at least 400 ° C.
  • the sheets thus obtained were dissolved for 2 hours at a temperature of 575 ° C. (A, D, E), 545 ° C (C) or 570 ° C (B) adapted to their composition, quenched and triturated.
  • the sheets obtained have a suitable income to reach a T651 state.
  • the duration and temperature of the dissolution were intended to obtain a grain size such as the mean linear intercept length in the L / TC plane measured according to the ASTM standard.
  • El 12, called £ is at least equal to 350 ⁇ between surface and 1 ⁇ 2 thickness.
  • the micrograph obtained for sheet A, representative of all the sheets, is shown in FIG.
  • Sheet A has undergone machining and surface treatment.
  • the product is defatted, stripped with an alkaline solution, then neutralized with a nitric acid solution before undergoing anodization at a temperature of about 20 ° C in a sulpho-oxalic bath (Sulfuric acid 160 g / l + oxalic acid 20 g / l + 15 g / l glycerol).
  • a hydration treatment of the anodic layer is carried out in two stages: 20 min at 50 ° C in deionized water and then about 80 min in deionized water to boiling in the presence of a derivative anti-dust additive Anodal-SH1® triazine.
  • the anode layer obtained had a thickness of approximately 50 ⁇ .
  • the anode layer obtained was characterized by the following tests.
  • the breakdown voltage characterizes the voltage at which a first electrical current passes through the anode layer.
  • the measurement method is described in EN ISO 2376: 2010. The value obtained was 2.6 kV.
  • the "bubble test” is a corrosion test that makes it possible to characterize the quality of the anodic layer by measuring the duration of appearance of the first bubbles in a hydrochloric acid solution. A 20 mm diameter flat surface of the sample is contacted at room temperature with a 5% by weight solution of HCl. The characteristic time is the time from which a continuous flow of gas bubbles from at least one discrete point of the surface of the anodized aluminum is visible. The result was 450 minutes.
  • alloy sheets of composition as indicated in Table 3 and thickness 280 mm were prepared by homogenization and hot rolling at a temperature above 400 ° C.
  • the plates were homogenized at a temperature of 595 ° C for 12 hours.
  • Plate G was hot rolled to a thickness of 64 mm at a temperature of at least 530 ° C and maintaining the Zener-Hollomon parameter for each rolling pass such that ln Z was between 22 and 24. 5.
  • Plate H was hot-rolled to a thickness of 64 mm at a temperature of between 480 and 500 ° C, the Zener-Hollomon parameter being such that ln Z was greater than 26 for the majority of passes rolling.
  • the sheets thus obtained were dissolved for 4 hours at a temperature of 535 ° C. and fractionated by 3%.
  • the sheets obtained have a suitable income to reach a T651 state.
  • the product G according to the invention has a larger grain size than the product H and also more homogeneous in the thickness.
  • the residual stresses in the thickness were evaluated using the step-by-step machining method of rectangular bars taken in full thickness in the L and TL directions, described for example in the publication "Development of New Alloy for Distortion Free Machined Aluminum". Aircraft Components, "F.Heymes, B. Commet, B.Dubost, P.Lassince, P.Lequeu, GM.Raynaud, in I st International Non-Ferrous Processing & Technology Conference, 10-12 March 1997 - Adams's Mark Hotel, St. Louis, Missouri.
  • This method applies mainly to plates whose length and width are significantly greater than the thickness and for which the residual stress state can be reasonably considered to be biaxial with its two principal components in the L and T directions ( ie no residual stress in the direction S) and such that the level of residual stresses varies only in the S direction.
  • This method is based on the measurement of the deformation of two full-thickness rectangular bars which are cut in the plate along L and TL directions. These bars are machined down in the S direction step by step, and at each step the boom is measured, as well as the thickness of the machined bar.
  • the width of the bar was 30 mm.
  • the bar should be long enough to avoid any edge effects on the measurements.
  • a length of 400 mm was used.
  • Measurements are made after each machining pass. After each machining pass, the bar is removed from the vice, and a stabilization time is observed before the deformation measurement is performed, so as to obtain a uniform temperature in the bar after machining.
  • the thickness h (i) of each bar and the arrow f (i) of each bar are collected.
  • the elastic energy density stored in the Wtot bar can be calculated from the residual stress values using the following formulas:
  • the measured total energy Wtot was 0.18 kJ / m 3 for sample G and 0.17 kJ / m 3 for sample H.
  • the products have undergone machining and surface treatment.
  • the product is defatted, stripped with an alkaline solution, then neutralized with a nitric acid solution before undergoing anodization at a temperature of about 20 ° C in a sulpho-oxalic bath (Sulfuric acid 160 g / l + oxalic acid 20 g / l + 15 g / l glycerol).
  • a hydration treatment of the anodic layer is carried out in two stages: 20 min at 50 ° C in deionized water and then about 80 min in deionized water to boiling in the presence of a derivative anti-dust additive Anodal-SH1® triazine.
  • the anode layer obtained had a thickness of approximately 50 ⁇ .
  • the anode layers were characterized by the following tests.
  • the breakdown voltage characterizes the voltage at which a first electrical current passes through the anode layer.
  • the measurement method is described in EN ISO 2376: 2010. The values are given in absolute value after DC measurement.
  • the "bubble test” is a corrosion test that makes it possible to characterize the quality of the anodic layer by measuring the duration of appearance of the first bubbles in a hydrochloric acid solution.
  • a 20 mm diameter flat surface of the sample is contacted at room temperature with a 5% by weight solution of HCl.
  • the characteristic time is the time from which a continuous flow of gas bubbles from at least one discrete point of the surface of the anodized aluminum is visible.
  • the product according to the invention has excellent properties after surface treatment.

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Abstract

L'invention concerne un élément de chambre à vide obtenu par usinage et traitement de surface d'une tôle d'épaisseur au moins égale à 10 mm en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Si : 0,4 –0,7; Mg : 0,4 –1,0; le rapport en % en poids Mg/Si étant inférieur à 1,8; Ti: 0,01 -0,15, Fe 0,08 - 0,25; Cu < 0,35; Mn < 0,4; Cr: < 0,25; Zn < 0,04; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium, caractérisée en ce que la taille de grain de ladite tôle est telle que la longueur moyenne d'interception linéaire ĺ mesurée dans le plan L/TC selon la norme ASTM E112, est au moins égale à 350 µm entre surface et ½ épaisseur. L'invention concerne également le procédé de fabrication d'un tel élément de chambre à vide. Les produits selon l'invention sont particulièrement avantageux en particulier en termes de résistance à la déformation par fluage à haute température, tout ayant des propriétés élevées de résistance à la corrosion, d'homogénéité des propriétés dans l'épaisseur et d'aptitude à l'usinage.

Description

ELEMENTS DE CHAMBRES A VIDE EN ALLIAGE D'ALUMINIUM STABLES
A HAUTE TEMPERATURE
Domaine de l'invention
L'invention concerne des produits en alliage d'aluminium destinés à être utilisés comme éléments de chambres à vide notamment pour la fabrication de circuits électroniques intégrés à base de semi- conducteurs, d'écrans d'affichage plats ainsi que de panneaux photovoltaïques et leur procédé de fabrication.
Etat de la technique
Les éléments de chambres à vide pour la fabrication de circuits électroniques intégrés à base de semi- conducteurs, d'écrans d'affichage plats ainsi que de panneaux photovoltaïques, peuvent typiquement être obtenus à partir de tôles en alliage d'aluminium.
Les éléments de chambre à vide sont des éléments destinés à la fabrication des structures de chambre à vide et des composants internes de chambre à vide notamment des corps de chambres à vide, des corps de vanne, des brides, des éléments de connexion, des éléments d'étanchéité, des passages, des diffuseurs, des électrodes. Ils sont notamment obtenus par usinage et traitement de surface de tôles en alliage d'aluminium.
Pour obtenir des éléments de chambre à vide satisfaisants, les tôles en alliage d'aluminium doivent présenter certaines propriétés.
En effet, les tôles doivent tout d'abord présenter des caractéristiques mécaniques satisfaisantes pour réaliser par usinage des pièces présentant les dimensions et la rigidité souhaités de façon à pouvoir atteindre, sans déformation, un vide généralement du niveau au moins du vide moyen (10~3 - 10"5 Torr ). Ainsi la résistance à rupture (Rm) souhaitée est généralement d'au moins 260 MPa et même davantage si possible. De plus, pour être aptes à l'usinage les tôles destinées à être usinées dans la masse doivent avoir des propriétés homogènes dans l'épaisseur et présenter une faible densité d'énergie élastique stockée provenant des contraintes résiduelles. De plus dans certaines applications les éléments de chambre à vide sont soumis à des températures élevées et il est important que leur résistance à la déformation par fluage à haute température soit importante.
Le niveau de porosité des tôles doit par ailleurs être suffisamment faible pour atteindre si nécessaire le haut-vide (10~6 - 10"8 Torr). De plus, les gaz utilisés dans les chambres à vide sont fréquemment très corrosifs et de façon à éviter les risques de pollution des plaquettes de silicium ou des dispositifs à cristaux liquides par des particules ou des substances provenant des éléments de chambres à vide et/ou un remplacement fréquent de ces éléments, il est important de protéger les surfaces des éléments de chambre à vide. L'aluminium s'avère être un matériau avantageux à ce point de vue car il est possible de réaliser un traitement de surface générant une couche d'oxyde résistante aux gaz réactifs. Ce traitement de surface comprend une étape d'anodisation et la couche d'oxyde obtenue est en général appelée couche anodique. Dans le cadre de l'invention on entend plus particulièrement par « résistance à la corrosion » la résistance de l'aluminium anodisé aux gaz corrosifs utilisés dans les chambres à vides et aux tests correspondants. Cependant, la protection apportée par la couche anodique est affectée par de nombreux facteurs liés notamment à la micro structure de la tôle (taille et forme de grains, précipitation des phases, porosité) et il est toujours souhaitable d'améliorer ce paramètre. La résistance à la corrosion est notamment évaluée par le test dit « test de bulles » qui consiste à mesurer la durée d'apparition de bulles d'hydrogène en surface du produit anodisé lors du contact avec une solution diluée d'acide chlorhydrique. Les durées connues dans l'état de la technique sont de l'ordre de dizaines de minutes à quelques heures.
Pour améliorer les éléments de chambre à vide on peut améliorer les tôles en aluminium et/ou le traitement de surface réalisé.
Le brevet US 6,713,188 (Applied Materials Inc.) décrit un alliage adapté à la fabrication des chambres pour fabrication de semi- conducteur de composition (en % en poids) Si : 0,4 - 0,8; Cu : 0,15-0,30; Fe : 0;001 - 0;20 ; Mn 0,001 - 0,14 ; Zn 0,001 - 0,15 ; Cr : 0,04 - 0,28 ; Ti 0,001 - 0,06 ; Mg : 0,8 - 1,2. Les pièces sont obtenues par extrusion ou usinage jusqu'à la forme désirée. La composition permet un contrôle de la taille des particules d'impuretés ce qui améliore la performance de la couche anodique.
Le brevet US 7,033,447 (Applied Materials Inc.) revendique un alliage adapté à la fabrication des chambres pour fabrication de semi- conducteur de composition (en % en poids) Mg : 3,5 - 4,0; Cu : 0,02 - 0,07; Mn : 0;005 - 0;015 ; Zn 0,08 - 0,16 ; Cr 0,02 - 0,07 ; Ti : 0 - 0,02 ; Si < 0,03 ; Fe < 0,03 . Les pièces sont anodisées dans une solution comprenant 10% à 20% en poids d'acide sulfurique, 0,5 à 3%> en poids d'acide oxalique à une température de 7 à 21 °C. Le meilleur résultat obtenu au test de bulles est de 20 heures.
Le brevet US 6,686,053 (Kobe) revendique un alliage ayant une résistance à la corrosion améliorée, dans lequel l'oxyde anodique comprend une couche barrière et une couche poreuse et dans lequel au moins une partie de la couche est altérée en boehmite et/ou pseudo-boehmite. Le meilleur résultat obtenu au test de bulles est de l'ordre de 10 heures.
La demande de brevet US 2009/0050485 (Kobe Steel, Ltd.) décrit un alliage de composition (en % en poids) Mg : 0,1 - 2,0 ; Si : 0,1 - 2,0 ; Mn : 0,1 - 2,0 ; Fe, Cr, et Cu < 0,03, anodisé de façon à ce que la dureté de la couche d'oxyde anodique varie dans l'épaisseur. La très faible teneur en fer, chrome et cuivre entraine un surcoût important pour le métal utilisé.
La demande de brevet US 2010/0018617 (Kobe Steel, Ltd.) décrit un alliage de composition (en % en poids) Mg : 0,1 - 2,0 ; Si : 0,1 - 2,0 ; Mn : 0,1 - 2,0 ; Fe, Cr, and Cu < 0,03, l'alliage étant homogénéisé à une température de plus de 550 °C jusque 600 °C ou moins.
Les demandes de brevet US 2001/019777 et JP2001 220637 (Kobe Steel) décrivent un alliage pour chambres comprenant (en % en poids) Si : 0,1 - 2,0, Mg : 0,1 - 3,5, Cu : 0,02 - 4,0 et des impuretés, la teneur en Cr étant inférieure à 0,04 %. Ces documents divulguent en particulier des produits obtenus en réalisant avant mise en solution une étape de laminage à chaud.
La demande internationale WO2011/89337 (Constellium) décrit un procédé de fabrication de produits coulés non laminés adaptés à la fabrication d'éléments de chambre à vide de composition , en % en poids, Si : 0,5 - 1,5 ; Mg : 0,5 - 1,5 ; Fe < 0,3 ; Cu < 0,2 ; Mn < 0,8 ; Cr < 0,10 ; Ti < 0,15.
Le brevet US 6,066,392 (Kobe Steel) décrit un matériau en aluminium ayant un film d'oxydation d'anodique avec une résistance à la corrosion améliorée, dans lequel des criques ne sont pas générées même dans des cycles thermiques à haute température et dans des environnements corrosifs.
Le brevet US 6,027,629 (Kobe Steel) décrit un procédé de traitement de surface amélioré pour éléments de chambres à vide dans lequel le diamètre des pores de la couche anodique est variable dans l'épaisseur de celle-ci.
Le brevet US 7,005,194 (Kobe Steel) décrit un procédé de traitement de surface amélioré pour éléments de chambres à vide dans lequel le film anodisé est composé d'une couche poreuse et d'une couche non-poreuse dont la structure est au moins en partie de la boehmite ou de la pseudo-boehmite.
La demande de brevet WO2014/060660 (Constellium France) concerne un élément de chambre à vide obtenu par usinage et traitement de surface d'une tôle d'épaisseur au moins égale à 10 mm en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Si : 0,4 - 0,7 ; Mg : 0,4 - 0,7 ; Ti 0,01 - < 0,15, Fe < 0,25 ; Cu < 0,04 ; Mn < 0,4 ; Cr 0,01 - < 0,1 ; Zn < 0,04 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium.
Ces documents ne mentionnent pas le problème d'amélioration de la résistance à la déformation par fluage à haute température.
Il existe un besoin pour des éléments de chambre à vide encore améliorés, en particulier en termes de résistance à la déformation par fluage à haute température, tout en maintenant des propriétés élevées de résistance à la corrosion, d'homogénéité des propriétés dans l'épaisseur et d'aptitude à l'usinage.
Objet de l'invention
Un premier objet de l'invention est un élément de chambre à vide obtenu par usinage et traitement de surface d'une tôle d'épaisseur au moins égale à 10 mm en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Si : 0,4 - 0,7 ; Mg : 0,4 - 1,0 ; le rapport en % en poids Mg/Si étant inférieur à 1,8 ; Ti : 0,01 - 0,15, Fe 0,08 - 0,25 ; Cu < 0,35 ; Mn < 0,4 ; Cr : < 0,25 ; Zn < 0,04 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium, caractérisée en ce que la taille de grain de ladite tôle est telle que la longueur moyenne d'interception linéaire £ , mesurée dans le plan L/TC mesurée selon la norme ASTM El 12, est au moins égale à 350 μιη entre surface et ½ épaisseur.
Un second objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un élément de chambre à vide dans lequel successivement
a. on coule une plaque de laminage en alliage d'aluminium de composition en % en poids, Si : 0,4 - 0,7 ; Mg : 0,4 - 1,0 ; le rapport en % en poids Mg/Si étant inférieur à 1,8 ; Ti : 0,01 - 0,15, Fe 0,08 - 0,25 ; Cu < 0,35 ; Mn < 0,4 ; Cr : < 0,25 ; Zn < 0,04 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium,
b. optionnellement, on homogénéise ladite plaque de laminage,
c. on lamine ladite plaque de laminage à une température supérieure à 400 °C pour obtenir une tôle d'épaisseur au moins égale à 10 mm,
d. on réalise un traitement de mise en solution de ladite tôle, optionnellement précédé par une opération d'écrouissage à froid, et on la trempe,
e. on détensionne ladite tôle ainsi mise en solution et trempée par traction contrôlée avec un allongement permanent de 1 à 5%, f. on réalise un revenu de la tôle ainsi tractionnée,
g- optionnellement on réalise une déformation à froid supplémentaire d'au moins 3% et un traitement de recuit à une température d'au moins 500 °C, le traitement de recuit pouvant être réalisé avant ou après les étapes h ou i d'usinage et de traitement de surface,
h. on usine la tôle ainsi revenue en élément de chambre à vide,
i. on réalise un traitement de surface de l'élément de chambre à vide ainsi obtenu comprenant de préférence une anodisation réalisée à une température comprise entre 10 et 30 °C avec une solution comprenant 100 à 300 g/1 d'acide sulfurique et 10 à 30 g/1 d'acide oxalique et 5 à 30 g/1 d'au moins un polyol, ledit procédé comprenant des étapes de laminage et/ou de mise en solution et/ou de déformation à froid supplémentaire et recuit adaptées pour obtenir une taille de grain telle que longueur moyenne d'interception linéaire £ , mesurée dans le plan L/TC selon la norme
ASTM El 12, soit au moins égale à 350 μιη entre surface et ½ épaisseur.
Description des figures
La figure 1 montre la structure granulaire du produit A obtenu dans l'exemple 1 sur des coupes L / TC après attaque Barker.
La figure 2 montre la géométrie de l'éprouvette utilisée pour les tests de déformation à chaud par fluage.
La figure 3 montre la structure granulaire du produit F-1 (Figure 3 A) et F-2 (Figure 3B) obtenus dans l'exemple 2 sur des coupes L / TC après attaque Barker. La figure 4 montre la structure granulaire des produits G et H obtenus dans l'exemple 3 sur des coupes L / TC après attaque Barker, en surface à ¼ épaisseur et à ½ épaisseur. La figure 5 montre le profil de contrainte dans l'épaisseur pour la direction L des produits obtenus dans l'exemple 3.
Description détaillée de l'invention
La désignation des alliages se fait en conformité avec les règlements de The Aluminium Association (AA), connus de l'homme du métier. Les définitions des états métallurgiques sont indiquées dans la norme européenne EN 515. Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN 12258-1 s'appliquent.
Sauf mention contraire, les caractéristiques mécaniques statiques, en d'autres termes la résistance à la rupture Rm, la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement Rp0,2 et l'allongement à la rupture A%, sont déterminées par un essai de traction selon la norme ISO 6892-1, le prélèvement et le sens de l'essai étant définis par la norme EN 485- 1. La dureté est mesurée selon la norme EN ISO 6506.
Les tailles de grain sont mesurées selon la norme ASTM El 12. Les tailles de grain moyennes sont mesurées dans le plan L/TC selon la méthode d'interceptés de la norme (ASTM El 12-96 § 16.3). La longueur moyenne d'interception linéaire est mesurée dans le sens longitudinal £/(p°) et le sens transverse £ (9o°). Une valeur moyenne dans le plan
L/TC £ , nommée longueur moyenne d'interception linéaire dans le plan L/TC, est calculée selon £ = (£/(o° £ (90°))1/2. L'indice d'anisotropie AI / est calculé selon AI /= £ /
(0°) / £ /(90°). On calcule également la variation dans l'épaisseur de £ (9o°) , Δ £ /(900) selon la formule :
Δ £ /(90°)= (max( £ /(900) (s, ½ EP , ¼ Ep)) - min( £ /(900) (s, ½ EP , ¼ Ep)))/ moy( £ /(900) (s, ½ EP , ¼ EP)) dans laquelle S : signifie Surface, ½ Ep signifie mi-épaisseur et ¼ Ep signifie quart- épaisseur.
Par taille de grain en surface, on entend dans le cadre de la présente invention la taille de grain mesurée après un usinage permettant d'enlever 2 mm dans la direction de l'épaisseur. La tension de claquage est mesurée selon la norme EN ISO 2376 :2010. Les présents inventeurs ont trouvé que des éléments de chambre à vide ayant des propriétés très avantageuses en terme de résistance à la déformation par fluage à haute température, tout en ayant également des propriété avantageuses termes de résistance à la corrosion, d'uniformité des propriétés et d'aptitude à l'usinage, sont obtenus pour un alliage d'aluminium de la série 6xxx spécifique dont la taille de grain est élevée et homogène dans l'épaisseur par rapport aux produits connus selon l'état de la technique. Un procédé de fabrication d'élément de chambre à vide comprenant des étapes permettant d'obtenir la taille de grain selon l'invention a également été inventé. La composition des tôles en alliage d'aluminium permettant d'obtenir les éléments de chambre à vide selon l'invention est en % en poids, Si : 0,4 - 0,7 ; Mg : 0,4 - 1,0 ; le rapport en % en poids Mg/Si étant inférieur à 1,8 ; Ti : 0,01 - 0,15, Fe 0,08 - 0,25 ; Cu < 0,35 ; Mn < 0,4 ; Cr : < 0,25 ; Zn < 0,04 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium.
Les teneurs de ces éléments permettent notamment d'obtenir, en combinaison avec la taille de grain selon l'invention, une résistance élevée à la déformation en fluage à haute température.
Le magnésium et le silicium sont les éléments majeurs d'addition dans les produits en alliage selon l'invention. Leur teneur a été choisie avec précision de façon à atteindre des propriétés mécaniques suffisantes, notamment une résistance à la rupture dans le sens TL d'au moins 260 MPa et/ou une limite d'élasticité dans le sens TL d'au moins 200 MPa et également une structure granulaire homogène dans l'épaisseur. La teneur en silicium est comprise entre 0,4 et 0,7 % en poids et de préférence entre 0,5% et 0,6 % en poids. La teneur en magnésium est comprise entre 0,4 et 1,0 % en poids. De préférence la teneur minimale en magnésium est de 0,5 % en poids. Préférentiellement, la teneur maximale de magnésium est 0,7% en poids et de manière préférée de 0,6 % en poids. Dans un mode de réalisation avantageux la teneur en magnésium est de 0,4 à 0,7 %> en poids et de préférence de 0,5 à 0,6 %> en poids. Les teneurs préférées en silicium et/ou en magnésium permettent notamment d'atteindre tant en surface qu'à mi-épaisseur, des durées d'apparition de bulles d'hydrogène au test de bulles particulièrement remarquables pour les produits selon l'invention. De plus le rapport en %> en poids Mg/Si doit rester inférieur à 1,8 et de préférence inférieur à 1,5. Les présents inventeurs ont en effet constaté que si ce rapport est trop élevé, la résistance à la déformation en fluage à haute température diminue. Les présents inventeurs pensent qu'une teneur en Mg trop élevée en solution solide pourrait affecter la résistance à la déformation en fluage à haute température.
Les présents inventeurs ont constaté que de manière surprenante une quantité trop faible de fer affecte la résistance à la déformation en fluage à haute température. Ainsi la teneur minimale de fer est 0,08 % en poids et de préférence 0,10 % en poids. Une quantité trop élevée de fer peut avoir un effet néfaste sur les propriétés de la couche d'oxyde anodique. Ainsi la teneur en fer est au plus de 0,25 % en poids et de préférence au plus de 0,20 % en poids. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, la teneur en fer est de 0,10 à 0,20 % en poids.
L'addition d'une teneur trop élevée en cuivre peut avoir un effet défavorable sur la résistance à la déformation en fluage à haute température. La teneur en cuivre est donc inférieure à 0,35 % en poids. De plus une teneur en cuivre élevée peut dégrader les propriétés de la couche d'oxyde protectrice et/ou contaminer les produits fabriqués dans les chambres à vide. De préférence la teneur en cuivre est inférieure à 0,05 % en poids, préférentiellement inférieure à 0,02 % en poids et de manière préférée inférieure à 0,01 % en poids.
Une quantité trop élevée de titane peut également avoir un effet néfaste sur les propriétés de la couche d'oxyde anodique. Ainsi la teneur en titane est inférieure à 0,15 % en poids. Cependant l'addition d'une faible quantité de titane a un effet favorable sur la structure granulaire et son homogénéité, ainsi la teneur en titane est au moins de 0,01 % en poids. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, la teneur en titane est de 0,01 à 0,1 % en poids et de préférence de 0,01 à 0,05 % en poids. De façon avantageuse la teneur en titane est au moins de 0,02 % en poids et préférentiellement au moins 0,03 % en poids.
Une quantité trop élevée de chrome peut également avoir un effet néfaste sur la résistance à la déformation en fluage à haute température. Ainsi la teneur en chrome est inférieure à 0,25 % en poids. Cependant l'addition d'une faible quantité de chrome peut avoir un effet favorable sur la structure granulaire, ainsi la teneur en chrome est de préférence au moins de 0,01 % en poids. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, la teneur en chrome est de 0,01 à 0,04 % en poids et de préférence de 0,01 à 0,03 % en poids. L'addition simultanée de chrome et de titane est avantageuse car elle permet notamment d'améliorer la structure granulaire et en particulier de diminuer l'indice d'anisotropie des grains.
Le contrôle des teneurs maximales de certains autres éléments est important car ces éléments peuvent, s'ils sont présents à des teneurs supérieures à celles préconisées, dégrader les propriétés de la couche d'oxyde anodique et/ou contaminer les produits fabriqués dans les chambres à vide. Ainsi, la teneur en manganèse est inférieure à 0,4 % en poids, de préférence inférieure à 0,04 % en poids et de manière préférée inférieure à 0,02 % en poids. La teneur en zinc est inférieure à 0,04 % en poids, de préférence inférieure à 0,02 % en poids et de manière préférée inférieure à 0,001 % en poids.
Les tôles en alliage d'aluminium selon l'invention ont une épaisseur d'au moins 10 mm. Avantageusement les tôles en alliage d'aluminium selon l'invention ont une épaisseur comprise entre 20 et 110 mm et de préférence entre 30 et 90 mm. Dans un mode de réalisation de l'invention les tôles en alliage d'aluminium selon l'invention ont une épaisseur d'au moins 50 mm et de préférence d'au moins 60 mm.
Les tôles selon l'invention ont une taille de grain telle que la longueur moyenne d'interception linéaire £t mesurée dans le plan L/TC selon la norme ASTM El 12, est au moins égale à 350 μιη entre surface et ½ épaisseur, et de préférence au moins égale à 400 μιη entre surface et ½ épaisseur, ce qui contribue à obtenir une résistance à la déformation en fluage à haute température élevée. De manière avantageuse la taille de grain est particulièrement homogène dans l'épaisseur, et la tôle est telle que la variation dans l'épaisseur de la longueur moyenne d'interception linéaire dans le plan L/TC dans le sens transverse, nommée £ (9o°) selon la norme ASTM El 12, est inférieure à 30 % et de préférence inférieure à 20%. La variation de la taille de grain est calculée en prenant la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale à ½ épaisseur, ¼ épaisseur et surface et en divisant par la moyenne des valeurs à ½ épaisseur, ¼ épaisseur et surface. De préférence, la longueur moyenne d'interception linéaire mesurée dans le plan L/TC selon la norme ASTM El 12 dans le sens transverse £ (9o°) est au moins égale à 200 μιη et de préférence au moins égale à 230 μιη entre surface et ½ épaisseur.
Les tôles selon l'invention ont une résistance à la déformation en fluage à haute température élevée. Ainsi, avantageusement, la déformation en fluage sous une contrainte de 5 MPa à 420 °C est après 10 heures au plus de 0,40 %> et de préférence au plus de 0,27 %>.
Les tôles selon l'invention sont aptes à l'usinage. Ainsi la densité d'énergie élastique stockée Wtot, dont la mesure est décrite dans l'exemple 1, pour les tôles selon l'invention dont l'épaisseur est comprise entre 20 et 80 mm est avantageusement inférieure à 0,2 kJ/m3. Les éléments de chambre à vide selon l'invention sont obtenus par un procédé dans lequel a. on coule une plaque de laminage en alliage d'aluminium de composition selon l'invention,
b. optionnellement, on homogénéise ladite plaque de laminage,
c. on lamine ladite plaque de laminage à une température supérieure à 400 °C pour obtenir une tôle d'épaisseur au moins égale à 10 mm,
d. on réalise un traitement de mise en solution de ladite tôle, optionnellement précédé par une opération d'écrouissage à froid, et on la trempe,
e. on détensionne ladite tôle ainsi mise en solution et trempée par traction contrôlée avec un allongement permanent de 1 à 5%,
f. on réalise un revenu de la tôle ainsi tractionnée,
g. optionnellement on réalise une déformation à froid supplémentaire d'au moins 3% et un traitement de recuit à une température d'au moins 500 °C, le traitement de recuit pouvant être réalisé avant ou après les étapes h ou i d'usinage et de traitement de surface,
h. on usine la tôle ainsi revenue en élément de chambre à vide,
i. on réalise un traitement de surface de l'élément de chambre à vide ainsi obtenu comprenant de préférence une anodisation réalisée à une température comprise entre 10 et 30 °C avec une solution comprenant 100 à 300 g/1 d'acide sulfurique et 10 à 30 g/1 d'acide oxalique et 5 à 30 g/1 d'au moins un polyol,
le procédé comprenant des étapes de laminage et/ou de mise en solution et/ou de déformation à froid supplémentaire et recuit adaptées pour obtenir une taille de grain telle que longueur moyenne d'interception linéaire £ , mesurée dans le plan L/TC selon la norme ASTM El 12, soit au moins égale à 350 μιη entre surface et ½ épaisseur.
L'homogénéisation est avantageuse, elle est de préférence réalisée à une température comprise entre 540 °C et 600 °C. Préférentiellement la durée d'homogénéisation est d'au moins 4h.
Quand une homogénéisation est réalisée, la plaque peut être refroidie après homogénéisation puis réchauffée avant le laminage à chaud ou directement laminée après homogénéisation sans refroidissement intermédiaire. Les conditions de laminage à chaud sont importantes pour obtenir la microstructure souhaitée, notamment pour améliorer la résistance à la corrosion des produits. En particulier, la plaque de laminage est maintenue à une température supérieure à 400 °C tout au long du laminage à chaud. De manière préférée, la température du métal est au moins 450 °C lors du laminage à chaud. Les tôles selon l'invention sont laminées jusqu'à une épaisseur d'au moins 10 mm.
On réalise ensuite un traitement de mise en solution de la tôle optionnellement précédé par une opération d'écrouissage à froid, et on la trempe. La trempe peut être réalisée notamment par aspersion ou par immersion. La mise en solution est de préférence réalisée à une température comprise entre 540 °C et 600 °C. Préférentiellement la durée de mise en solution est d'au moins 15 min, la durée étant adaptée en fonction de l'épaisseur des produits.
La tôle ainsi mise en solution est ensuite détensionnée par traction contrôlée avec un allongement permanent de 1 à 5%.
Un revenu de la tôle ainsi tractionnée est ensuite réalisé. La température de revenu est avantageusement comprise entre 150 °C et 190 °C. La durée de revenu est typiquement comprise entre 5h et 30h. De préférence on réalise un revenu au pic permettant d'atteindre une limite d'élasticité maximale et/ou un état T651.
Optionnellement on réalise une déformation à froid supplémentaire d'au moins 3% et un traitement de recuit à une température d'au moins 500 °C, le traitement de recuit pouvant être réalisé avant ou après les étapes d'usinage ou de traitement de surface.
Pour obtenir une taille de grain selon l'invention les étapes de laminage et/ou de mise en solution et/ou de déformation à froid supplémentaire et recuit sont adaptées.
Dans un premier mode de réalisation, la température de laminage est maintenue à une température supérieure à 500 °C et de préférence supérieure à 525 °C pendant toute les étapes de laminage. Avantageusement dans ce premier mode de réalisation, le logarithme népérien du paramètre de Zener-Hollomon Z défini par l'équation (1), ln Z, est compris entre 21 et 25 et de préférence entre 21,5 et 24,5 pour la majorité des passes et de préférence pour l'ensemble des passes réalisées lors du laminage à chaud. z = é e QI(RT (i) où έ est la vitesse de déformation moyenne dans l'épaisseur exprimée en s"1, Q est l'énergie d'activation de 156 kJ/mol, R est la constante des gaz parfaits 8,31 J K 1 mol-1, T est la température de laminage exprimée en Kelvin. Dans ce premier mode de réalisation la dernière passe de laminage est avantageusement telle que L/H est au moins 0,6 où H est l'épaisseur en entrée de laminoir et L est la longueur de contact dans le laminoir.
Dans un second mode de réalisation, la durée et/ou la température de mise en solution sont modifiés par rapport à la durée et/ou la température de mise en solution nécessaire pour mettre en solution les éléments d'alliage, de façon à obtenir un grossissement des grains. Typiquement, la durée utilisée est au moins le double et/ou la température est supérieure d'au moins 10°C par rapport à la durée et/ou la température de mise en solution nécessaire pour mettre en solution les éléments d'alliage.
Dans un troisième mode de réalisation, la mise en solution est précédée par une opération d'écrouissage à froid par laminage ou traction avec une déformation d'au moins 4% et de préférence d'au moins 7 %. Dans un quatrième mode de réalisation on réalise une déformation à froid supplémentaire d'au moins 3% après l'étape de revenu et un traitement de recuit à une température d'au moins 500 °C, et de préférence d'au moins 525°C, le traitement de recuit pouvant être réalisé avant ou après les étapes d'usinage ou de traitement de surface.
Les quatre modes de réalisation peuvent être combinés pour obtenir la taille de grain selon l'invention.
Un élément de chambre à vide est obtenu par usinage et traitement de surface d'une tôle d'épaisseur au moins égale à 10 mm selon l'invention.
Le traitement de surface comprend de préférence un traitement d'anodisation pour obtenir une couche anodique dont l'épaisseur est typiquement comprise entre 20 et 80 μιη.
Le traitement de surface comprend de préférence avant anodisation un dégraissage et/ou un décapage avec des produits connus, typiquement des produits alcalins. Le dégraissage et/ou décapage peut comprendre une opération de neutralisation notamment en cas de décapage alcalin, typiquement avec un produit acide tel que l'acide nitrique, et/ou au moins une étape de rinçage.
L'anodisation est réalisée à l'aide d'une solution acide. Il est avantageux que le traitement de surface comprenne après anodisation une hydratation (aussi appelée « colmatage ») de la couche anodique ainsi obtenue.
Dans un mode de réalisation avantageux, on anodise à une température comprise entre 10 et 30 °C avec une solution comprenant 100 à 300 g/1 d'acide sulfurique et 10 à 30 g/1 d'acide oxalique et 5 à 30 g/1 d'au moins un polyol et avantageusement on hydrate le produit ainsi anodisé dans de l'eau déionisée à une température d'au moins 98 °C préférentiellement pendant une durée d'au moins environ lh. Ces conditions d'anodisation avantageuses permettent d'atteindre tant en surface qu'à mi-épaisseur, des durées d'apparition de bulles d'hydrogène au test de bulles particulièrement remarquables, notamment pour les produits préférés selon l'invention dont la teneur en Mg est comprise entre 0,4 et 0,7 % en poids, la teneur en Si est comprise entre 0,4 et 0,7 % en poids et la teneur en Cu est inférieure à 0,05 % en poids pour lesquels les durées au test de bulles sont de préférence au moins 750 min. Préférentiellement, la solution aqueuse utilisée pour Γ anodisation de ce traitement de surface avantageux ne contient pas de sel de titane. La présence d'au moins un polyol dans la solution d'anodisation contribue également à l'amélioration de la résistance à la corrosion des couches anodiques. L'éthylène glycol, le propylène glycol ou de préférence le glycérol sont des polyols avantageux. L' anodisation est de préférence réalisée avec une densité de courant comprise entre 1 et 5 A/dm2. La durée d'anodisation est déterminée de façon à atteindre l'épaisseur de couche anodique recherchée.
Après anodisation, il est avantageux de réaliser une étape d'hydratation (aussi appelée colmatage) de la couche anodique. De préférence l'hydratation est réalisée dans de l'eau déionisée à une température d'au moins 98 °C préférentiellement pendant une durée d'au moins environ 1 h. Les présents inventeurs ont observé qu'il est particulièrement avantageux de réaliser l'hydratation postérieure à l'anodisation en deux étapes dans de l'eau déionisée, une première étape d'une durée d'au moins 10 min à une température de 20 à 70 °C et une seconde étape d'une durée d'au moins environ 1 h à une température d'au moins 98 °C. Avantageusement un additif antipoudrant dérivé de triazine tel que le Anodal-SHl® est ajouté à l'eau déionisée utilisée pour la deuxième étape de l'hydratation.
Les éléments de chambre à vide traités avec le procédé de traitement de surface avantageux et obtenus à partir de tôles dont l'épaisseur est comprise entre 20 et 80 mm atteignent aisément à mi-épaisseur une durée d'apparition de bulles d'hydrogène dans une solution d'acide chlorhydrique 5% (« test de bulles ») d'au moins environ 400 min et de préférence d'au moins 750 min et même d'au moins environ 900 min, au moins pour la partie correspondant à la surface de la tôle. Les éléments de chambres à vide obtenus à partir d'une tôle en alliage selon l'invention dont l'épaisseur est comprise entre 60 et 80 mm et avec le procédé de traitement de surface avantageux peuvent atteindre en surface de la tôle une durée d'apparition de bulles d'hydrogène dans une solution d'acide chlorhydrique 5% d'au moins 500 min et de préférence d'au moins 900 min à mi-épaisseur.
Les produits préférés selon l'invention dont la teneur en Mg est comprise entre 0,4 et 0,7 % en poids, la teneur en Si est comprise entre 0,4 et 0,7 % en poids et la teneur en Cu est inférieure à 0,05 % en poids atteignent à mi-épaisseur une durée d'apparition de bulles d'hydrogène dans une solution d'acide chlorhydrique 5% (« test de bulles ») d'au moins d'au moins 750 min et une déformation en fluage sous une contrainte de 5 MPa à 420 °C est après 10 heures au plus de 0,27 %.
L'utilisation des éléments de chambre à vide selon l'invention dans des chambres à vide est particulièrement avantageuse car leur propriétés sont très homogènes et de plus, notamment pour les éléments anodisés avec le procédé de traitement de surface avantageux, la résistance à la corrosion est élevée ce qui permet d'éviter la pollution des produits fabriqués dans les chambres tels que par exemple que les microprocesseurs ou les dalles pour écrans plats.
Exemples Exemple 1
Dans cet exemple des tôles en alliage 6xxx d'épaisseur 16 mm ont été préparées.
Des plaques dont la composition est donnée dans le Tableau 1 ont été coulées.
Tableau 1 - composition des alliages (% en poids)
Figure imgf000016_0001
Les plaques ont été homogénéisées à une température de 560°C pendant 2 heures, laminées à chaud jusqu'à une épaisseur de 16 mm à une température d'au moins 400 °C. Les tôles ainsi obtenues ont été mises en solution pendant 2 heures à une température de 575 °C (A, D, E), 545°C (C) ou 570 °C (B) adaptée à leur composition, trempées et tractionnées. Les tôles obtenues ont subi un revenu adapté pour atteindre un état T651. La durée et la température de la mise en solution étaient destinée à obtenir une taille de grain telle que la longueur moyenne d'interception linéaire dans le plan L/TC mesurée selon la norme ASTM
El 12, nommée £ , soit au moins égale à 350 μιη entre surface et ½ épaisseur. La micrographie obtenue pour la tôle A, représentative de l'ensemble des tôles, est présentée sur la Figure 1.
La résistance à la déformation par fluage à haute température a été évaluée sur des éprouvettes telles que décrites à la Figure 2, à la température de 420 °C sous une contrainte de 5 MPa. La déformation après 10 heures est fournie dans le tableau 2
Tableau 2 - Déformation après 10 h de test de fluage à 420 °C sous une contrainte de 5 MPa.
Figure imgf000017_0001
La tôle A a subi un usinage et un traitement de surface. Dans le traitement de surface le produit est dégraissé, décapé à l'aide d'une solution alcaline, puis neutralisé avec une solution d'acide nitrique avant de subir une anodisation à une température d'environ 20 °C dans un bain sulpho -oxalique (acide sulfurique 160 g/1 + acide oxalique 20g/l + 15 g/1 de glycérol). Après anodisation, un traitement d'hydratation de la couche anodique est réalisé en deux étapes : 20 min à 50 °C dans de l'eau déionisée puis environ 80 min dans de l'eau déionisée à ébullition en présence d'un additif antipoudrant dérivé de triazine le Anodal- SH1®. La couche anodique obtenue avait une épaisseur d'environ 50 μιη.
La couche anodique obtenue a été caractérisée par les tests suivants.
La tension de claquage caractérise la tension à laquelle un premier courant électrique traverse la couche anodique. La méthode de mesure est décrite dans la norme EN ISO 2376:2010. La valeur obtenue était de 2,6 kV. Le « test de bulles » est un test de corrosion qui permet de caractériser la qualité de la couche anodique en mesurant la durée d'apparition des premières bulles dans une solution d'acide chlorhydrique. Une surface plane de 20 mm de diamètre de l'échantillon est mise en contact à température ambiante, avec une solution à 5% en masse d'HCl. La durée caractéristique est la durée à partir de laquelle un flux continu de bulles de gaz provenant d'au moins un point discret de la surface de l'aluminium anodisé est visible. Le résultat obtenu était de 450 minutes.
Exemple 2
Dans cet exemple des tôles en alliage de composition telle qu'indiquée dans le Tableau 3 et d'épaisseur 280 mm ont été préparées par homogénéisation et laminage à chaud à une température supérieure à 400 °C.
Tableau 3 - composition de l'alliage (% en poids)
Figure imgf000018_0001
Une tôle F-1 a ensuite subi une traction de 8% tandis que l'autre F-2 ne recevait pas ce traitement. Les tôles ainsi obtenues ont été mises en solution pendant 6 heures à une température de 500 °C trempées et tractionnées. Les tôles obtenues ont subi un revenu adapté pour atteindre un état T651.
La structure granulaire des différents produits obtenus a été observée à mi-épaisseur sur des coupes L / TC par microscopie optique après attaque Barker. Les micrographies sont présentées sur la Figure 3A (tôle Fl) et 3B (tôle F-2).
Les tailles de grains mesurées dans le plan L - TC sont présentées dans le tableau 4
Tableau 4 - taille de grain dans le plan L - TC (μηι)
Figure imgf000018_0002
La résistance à la déformation par fluage à haute température a été évaluée sur des éprouvettes telles que décrites à la Figure 2, à la température de 420 °C sous une contrainte de 5 MPa. La déformation après 10 heures est fournie dans le tableau 5.
Tableau 5 - Déformation après 10 h de test de fluage à 420 °C sous une contrainte de 5 MPa.
Figure imgf000019_0001
Exemple 3
Dans cet exemple des tôles en alliage 6xxx d'épaisseur 64 mm ont été préparées.
Des plaques dont la composition est donnée dans le Tableau 6 ont été coulées.
Tableau 6 - composition des alliages (% en poids)
Figure imgf000019_0002
Les plaques ont été homogénéisées à une température de 595°C pendant 12 heures.
La plaque G a été laminée à chaud jusqu'à une épaisseur de 64 mm à une température d'au moins 530 °C et en maintenant le paramètre de Zener - Hollomon pour chaque passe de laminage tel que ln Z soit compris entre 22 et 24,5.
La plaque H a été laminée à chaud jusqu'à une épaisseur de 64 mm à une température d'au comprise entre 480 et 500 °C, le paramètre de Zener - Hollomon étant tel que ln Z était supérieur à 26 pour la majorité des passes de laminage.
Les tôles ainsi obtenues ont été mises en solution pendant 4 heures à une température de 535 °C et tractionnées de 3%. Les tôles obtenues ont subi un revenu adapté pour atteindre un état T651.
Les propriétés mécaniques dans la direction TL ont été mesurées à quart-épaisseur et sont rapportées dans le Tableau 7 Tableau 7 - propriétés mécaniques à quart-épaisseur dans la direction TL
Figure imgf000020_0001
La résistance à la déformation par fluage à haute température a été évaluée sur des éprouvettes telles que décrites à la Figure 2, à la température de 420 °C sous une contrainte de 5 MPa. La déformation après 10 heures est fournie dans le tableau 8.
Tableau 8 - Déformation après 10 h de test de fluage à 420 °C sous une contrainte de 5 MPa.
Figure imgf000020_0002
La structure granulaire des différents produits obtenus a été observée sur des coupes L / TC par microscopie optique après attaque Barker, en surface à quart et mi-épaisseur. Les micrographies sont présentées sur la Figure 4.
Les tailles de grain moyennes mesurées dans le plan L/TC selon la méthode d'interceptés de la norme (ASTM El 12-96 § 16.3) sont présentées dans le Tableau 9.
Tableau 9 - taille de grain dans le plan L - TC (μιη)
Figure imgf000020_0003
On constate que le produit G selon l'invention présente une taille de grain plus élevée que le produit H et également plus homogène dans l'épaisseur. Les contraintes résiduelles dans l'épaisseur ont été évaluées en utilisant la méthode d'usinage étape par étape de barreaux rectangulaires prélevés en pleine épaisseur dans les directions L et TL, décrite par exemple dans la publication "Development of New Alloy for Distortion Free Machined Aluminum Aircraft Components", F.Heymes, B. Commet, B.Dubost, P.Lassince, P.Lequeu, GM.Raynaud, in Ist International Non-Ferrous Processing & Technology Conférence, 10-12 March 1997 - Adams's Mark Hôtel, St Louis, Missouri. Cette méthode s'applique principalement aux plaques dont la longueur et la largeur sont notablement plus élevées que l'épaisseur et pour lesquelles l'état de contrainte résiduelle peut être raisonnablement considéré comme étant biaxial avec ses deux composantes principales dans les directions L et T (i.e. pas de contrainte résiduelle dans la direction S) et tel que le niveau de contraintes résiduelles varie seulement dans le sens S. Cette méthode est basée sur la mesure de la déformation de deux barres rectangulaires de pleine épaisseur qui sont découpées dans la plaque le long des directions L et TL. Ces barres sont usinées vers le bas dans la direction S étape par étape, et à chaque étape la flèche est mesurée, ainsi que l'épaisseur de la barre usinée.
La largeur de la barre était de 30 mm. La barre doit être suffisamment longue pour éviter tout effet de bord sur les mesures. Une longueur de 400 mm a été utilisée.
Les mesures sont effectuées après chaque passe d'usinage. Après chaque passe d'usinage, la barre est retirée de l'étau, et un temps de stabilisation est observé avant que la mesure de déformation soit réalisée, de manière à obtenir une température homogène dans la barre après usinage.
À chaque étape i, l'épaisseur h(i) de chaque barre et la flèche f(i) de chaque barre sont collectées.
Ces données permettent de calculer le profil de contraintes résiduelles dans la barre, correspondant à la contrainte <J(Î)L et à la contrainte σ(ί)υτ sous la forme d'une moyenne dans la couche enlevée lors du i étape, données par les formules suivantes, dans lesquelles E est le module d'Young, If est la longueur entre les appuis utilisée pour la mesure de flèche et est le coefficient de Poisson :
de i = 1 à N-1
Figure imgf000021_0001
S(i)L =
Figure imgf000022_0001
_ u(i)L + vu(i)LT
h ~ 1 - v2
_ u(i)LT + vu(i)L
1 - v
Enfin, la densité d'énergie élastique stockée dans la barre Wtot peut être calculée à partir des valeurs de contraintes résiduelles à l'aide des formules suivantes:
wtot = wL + wLT
avec
WL(k /m3) =
Figure imgf000022_0002
500 N 1
WLT(kJ /m3) =——∑σιτ(ΐ)[σιτ(ΐ) - vaL (i)]dh(i)
Eth Le profil de contrainte dans l'épaisseur pour la direction L est donné dans la figure 5.
L'énergie totale mesurée Wtot était de 0, 18 kJ/m3 pour l'échantillon G et de 0, 17 kJ/m3 pour l'échantillon H.
Les produits ont subi un usinage et un traitement de surface. Dans le traitement de surface le produit est dégraissé, décapé à l'aide d'une solution alcaline, puis neutralisé avec une solution d'acide nitrique avant de subir une anodisation à une température d'environ 20 °C dans un bain sulpho -oxalique (acide sulfurique 160 g/1 + acide oxalique 20g/l + 15 g/1 de glycérol). Après anodisation, un traitement d'hydratation de la couche anodique est réalisé en deux étapes : 20 min à 50 °C dans de l'eau déionisée puis environ 80 min dans de l'eau déionisée à ébullition en présence d'un additif antipoudrant dérivé de triazine le Anodal- SH1®. La couche anodique obtenue avait une épaisseur d'environ 50 μιη.
Les couches anodiques ont été caractérisées par les tests suivants. La tension de claquage caractérise la tension à laquelle un premier courant électrique traverse la couche anodique. La méthode de mesure est décrite dans la norme EN ISO 2376:2010. Les valeurs sont indiquées en valeur absolue après mesure en courant continu (DC).
Le « test de bulles » est un test de corrosion qui permet de caractériser la qualité de la couche anodique en mesurant la durée d'apparition des premières bulles dans une solution d'acide chlorhydrique. Une surface plane de 20 mm de diamètre de l'échantillon est mise en contact à température ambiante, avec une solution à 5% en masse d'HCl. La durée caractéristique est la durée à partir de laquelle un flux continu de bulles de gaz provenant d'au moins un point discret de la surface de l'aluminium anodisé est visible.
Les résultats mesurés en surface et à mi-épaisseur sont présentés dans le tableau 10.
Tableau 10 - caractérisation des produits après anodisation
Figure imgf000023_0001
Le produit selon l'invention présente d'excellentes propriétés après traitement de surface.

Claims

Revendications
1. Elément de chambre à vide obtenu par usinage et traitement de surface d'une tôle d'épaisseur au moins égale à 10 mm en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Si : 0,4 - 0,7 ; Mg : 0,4 - 1 ,0 ; le rapport en % en poids Mg/Si étant inférieur à 1 ,8 ; Ti : 0,01 - 0,15, Fe 0,08 - 0,25 ; Cu < 0,35 ; Mn < 0,4 ; Cr : < 0,25 ; Zn < 0,04 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium, caractérisée en ce que la taille de grain de ladite tôle est telle que la longueur moyenne d'interception linéaire £t mesurée dans le plan
L/TC selon la norme ASTM El 12, est au moins égale à 350 μιη entre surface et ½ épaisseur.
2. Elément selon la revendication 1 caractérisée en ce que la taille de grain de ladite tôle est telle que la variation dans l'épaisseur de la longueur moyenne d'interception linéaire dans le plan L/TC dans le sens transverse, nommée £ (9o°) selon la norme ASTM El 12, est inférieure à 30 % et de préférence inférieure à 20%.
3. Elément selon la revendication 1 ou la revendicatiol2n 2 dans lequel la déformation par fluage à la température de 420 °C sous une contrainte de 5 MPa est après 10 heures au plus de 0,40 % et de préférence au plus de 0,27%.
4. Elément selon une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel la teneur en magnésium est de 0,4 à 0,7 % en poids et de préférence de 0,5 à 0,6 % en poids.
5. Elément selon une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel la teneur en cuivre est inférieure à 0,05 % en poids, préférentiellement inférieure à 0,02 % en poids et de préférence inférieure à 0,01 % en poids.
6. Elément selon une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel ladite tôle est telle que son épaisseur est comprise entre 20 et 80 mm et sa densité d'énergie élastique stockée Wtot est inférieure à 0,2 kJ/m3.
7. Elément selon une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel ledit traitement de surface comprend une anodisation réalisée à une température comprise entre 10 et 30 °C avec une solution comprenant 100 à 300 g/1 d'acide sulfurique et 10 à 30 g/1 d'acide oxalique et 5 à 30 g/1 d'au moins un polyol et dans lequel ladite tôle est telle que son épaisseur est comprise entre 20 et 80 mm qu'elle présente à mi-épaisseur une durée d'apparition de bulles d'hydrogène dans une solution d'acide chlorhydrique 5% supérieure à 400 min et de préférence dans lequel ladite tôle est telle que son épaisseur est supérieure à 60 mm et présente en surface une durée d'apparition de bulles d'hydrogène dans une solution d'acide chlorhydrique 5% d'au moins 500 min.
8. Elément selon la revendication 7 dont la teneur en Mg est comprise entre 0,4 et 0,7 % en poids, la teneur en Si est comprise entre 0,4 et 0,7 % en poids et la teneur en Cu est inférieure à 0,05 % en poids dont à mi-épaisseur la durée d'apparition de bulles d'hydrogène dans une solution d'acide chlorhydrique 5% est d'au moins d'au moins 750 min et dont la déformation en fluage sous une contrainte de 5 MPa à 420 °C est après 10 heures au plus de
0,27 %.
9. Procédé de fabrication d'un élément de chambre à vide dans lequel successivement a. on coule une plaque de laminage en alliage d'aluminium de composition en % en poids, Si : 0,4 - 0,7 ; Mg : 0,4 - 1,0 ; le rapport en % en poids Mg/Si étant inférieur à 1,8 ; Ti : 0,01 - 0,15, Fe 0,08 - 0,25 ; Cu < 0,35 ; Mn < 0,4 ;
Cr : < 0,25 ; Zn < 0,04 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium,
b. optionnellement, on homogénéise ladite plaque de laminage,
c. on lamine ladite plaque de laminage à une température supérieure à 400 °C pour obtenir une tôle d'épaisseur au moins égale à 10 mm,
d. on réalise un traitement de mise en solution de ladite tôle, optionnellement précédé par une opération d'écrouissage à froid, et on la trempe,
e. on détensionne ladite tôle ainsi mise en solution et trempée par traction contrôlée avec un allongement permanent de 1 à 5%,
f. on réalise un revenu de la tôle ainsi tractionnée,
g. optionnellement on réalise une déformation à froid supplémentaire d'au moins 3% et un traitement de recuit à une température d'au moins 500 °C, le traitement de recuit pouvant être réalisé avant ou après les étapes h ou i d'usinage et de traitement de surface,
h. on usine la tôle ainsi revenue en élément de chambre à vide, i. on réalise un traitement de surface de l'élément de chambre à vide ainsi obtenu comprenant de préférence une anodisation réalisée à une température comprise entre 10 et 30 °C avec une solution comprenant 100 à 300 g/1 d'acide sulfurique et 10 à 30 g/1 d'acide oxalique et 5 à 30 g/1 d'au moins un polyol, ledit procédé comprenant des étapes de laminage et/ou de mise en solution et/ou de déformation à froid supplémentaire et recuit adaptées pour obtenir une taille de grain telle que longueur moyenne d'interception linéaire £ , mesurée dans le plan L/TC selon la norme ASTM El 12, soit au moins égale à 350 μιη entre surface et ½ épaisseur.
10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel la température de laminage est maintenue à une température supérieure à 500 °C et de préférence à une température supérieure à 525 °C.
1 1. Procédé selon la revendication 10 dans lequel le logarithme népérien du paramètre de Zener-Hollomon Z défini par l'équation (1), ln Z, est compris entre 21 et 25 et de préférence entre 21 ,5 et 24,5 pour la majorité des passes et de préférence pour l'ensemble des passes réalisées lors du laminage à chaud.
z = é e QI(RT (i)
12. Procédé selon une quelconque des revendications 9 à 1 1 dans lequel la mise en solution est précédée par une opération d'écrouissage à froid par laminage ou traction avec une déformation d'au moins 4% et de préférence d'au moins 7 %.
13. Procédé selon une quelconque des revendications 9 à 12 dans lequel on réalise une déformation à froid supplémentaire d'au moins 3% après l'étape de revenu et un traitement de recuit à une température d'au moins 500 °C, et de préférence d'au moins 525°C, le traitement de recuit pouvant être réalisé avant ou après les étapes d'usinage et de traitement de surface.
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