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BREVET D'INVENTION Procédé pour recouvrir des objets en fer et en acier d'une couche d'aluminium
La présente invention a pour objet un procédé pour recouvrir des objets en fer et en acier d'une couche d'a luminium, cela de façon que cette couche couvre la surface totale des objets et s'allie avec elle.
A ces effects, il est connu de plonger les objets dans des sels en fusion et ensuite dans des bains d'aluminium; il est encore connu de créer, lors de l'operation, une atmosphére réductrice au-dessus des bains d'aluminium.
Ces procédés connus n'ont pas donné une solution satisfaisante du problème.
La couche d'aluminium est inégale et par conséquent susceptible de destruction par endroits.Lesprocédés connus de recouvrement par l'aluminium exercent d'ailleurs
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partiellement des actions nuisibles sur les objets.Ces inconvenients résultent du fait qu'avec les procédés connus,on ne s'est pas encore d'une façon suffisamment claire rendu compte de la nécessité qu'il y a d'exclure pendant toute la durée du traitement des objets, depuis le moment de l'introduction dans le bain de traitement préalable, en passant par le bain d'aluminium, jusqu'au refroidissement, toute trace d'air ou d'oxygène.
D'après la presente invention, on a tenu compte de cette nécessité par une disposition grâce à laquelle les objets à recouvrir d'aluminium sont soumis au traitement préalable, par exemple dans des sels en fusion, et au traitement subséquent dans un bain d'aluminium fondu, dans une atmosphère débarrassée d'air et chargée de gaz réducteurs .La condition d'un recouvrement par l'aluminium satisfaisant conformément à l'invention est donc que l'air soit évacué du four,qu'une atmosphère de gaz réductrice soit crée dans celui-ci préfé- rablement par introduction de gaz réducteurs, et que les objets restent dans cette atmosphère réductrice jusqu'au refroidissement.
Les bains de sels en fusion, préférablement composés de chlorures, et le bain d'aluminium ainsi que l'atmosphère se trouvant au-dessus de ces bains, sont maintenus à une temperature convenable, et les objets sont ainsi chauffés à la température voulue.
Ils sont alors exposés à l'action de l'atmos- phère purifiante et reductrice régnant au-dessus d'eux.Cette atmosphère renferme des matières connues produisant de tels effets, capables de nettoyer rapidement, à l'état'ga-
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zeux, la surface métallique, par exemple du chlorure de zinc ZnCl2, du chlorure d'ammonium MH4Cl, ainsi que des gaz réducteurs, de l'hydrogène, du gaz d'éclairage, etc..
Par ce traitement, les objets de fer ou d'acier obtiennent la qualité de surface qui convient particulirement bien pour le traitement subséquent dans un bain d'aluminium en fusion.
Le traitement dans le bain d'aluminium en fusion a lieu directement, sans que les objets aient été préalablement exposés à l'action de l'air ou d'autres gaz.Lorsque les objets sont plongés dans le bain d'aluminium en fusion, il se produit au bout de quelques secondes un alliage uniforme- de l'aluminium et de la surface de fer ou d'acier,et au-dessus il se forme une mince couche d'aluminium.
Après que les objets auront ainsi été recouverts d'aluminium, ils seront retiré.s du fourneau à travers un canal qui est débarrassé d'air,et qui peut être refroidi de l'extérieur à l'aide d'une chemise d'eau ou d'autre moyen équivalent.Ici les objets sont refroidis suffisamment pour qu'une formation d'oxyde soit impossible lorsque les objets arrivent de nouveau à l'air libre. les dessins annexés représentent schématiquement un four approprié à la mise en pratique du procédé selon l'invention.
A est le fourneau dont l'espace désaéré B, situé au-dessus des creusets est rempli par l'introduction de gaz d'éclairage. C'est le creuset pour le bain de sels en
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fusion, et D est le creuset dans lequel est placé l'aluminium à l'état fondu. A travers le tube E, pourvu d'une couvercle et d'un clapet, on pourra introduire une substance appropriée au traitement préalable, comme par exemple du chlorure de zinc et d'ammonium. Cette substance est volatilisée par suite de la haute température qui règne dans le fourneau, et elle remplit sous forme de vapeur la partie supérieure b de celui-ci.
Les objets à traiter sont amenés au creuset 0 par la roue à ailettes enveloppée F, qui constitue fermeture hermétique ; après traitement, ils sont déchargés à travers le canal Q, par un dispositif G semblable à la roue F. Ledit dispositif G est en totalité ou en partie entouré de la chemise de refroidissement K; L,L sont des aubes rotatives qui transportent les objets à travers les deux bains en fusion; M,M sont les foyers pour le chauffage des creusets 0 et D ; sont les brûleurs des foyers, et P,P sont les canaux de sortie des gaz d'échappement.
Un autre perfectionnement selon l'invention consiste à utiliser a la place du bain de sels C, un bain de plomb ou d'autre métal en fusion produisant le même effet.
La figure 2 représente schématiquement une autre forme d'exécution d'un appareil pour l'exécution du procédé en présence.
Cet appareil sert particulièrement pour recouvrir d'aluminium, les fils de fer ou d'acier, ou le fer en rubans, en forme de rouleau, et il se distingue principale-
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ment de celui représenté par la figure 1 en ce que les deux creusets constituent un vase communicante vu que le creuset servant à recevoir le bain d'aluminium en fusion se compose d'un tube, Dl, qui plonge partiellement dans le bain de traitement préalable (du plomb per exemple) C1,de sorte que ce bain pénètre un peu dans le tube D1.
Cette forme d'exécution ne convient évidemment que pour l'emploi,dans le bain C1, de métaux qui à la température de 700 degrés centigrades environ, laquelle convient pour le recouvrement par l'aluminium, ne s'allient point ou ne s'allient qu'en faible mesure à l'aluminium ; elle convient aussi particulièrement pour un travail continu.
A1 est le fourneau dans lequel est monté le récipient C1 sous forme de couvercle. Ledit récipient est à son tour pourvu d'un couvercle B qui ferme hermétiquement à l'air extérieur.Le gaz réducteur et purificateur entre par le tuyau S dans l'espace B1 fermé par le couvercle B. Le fil ou le ruban métallique T à recouvrir d'aluminium, est introduit dans le récipient Ci à travers la buse F1 pourvue d'une garniture d'étanchéité. A l'aide de la poulie U gui est placée au-dessous de tube D1, le fil métallique venant du bain en fusion C1 est conduit en haut à travers le bain d'aluminium logé dans ledit tube, et il est finalement tiré hors du fourneau à travers le tube G1.
M1 est le foyer pour le chauffage du bain Ci; C1 est le brûleur du foyer et P1 est le canal de sortie des gaz brûlés.
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On pourra apporter des changements aux dispositifs qui viennent d'être décrits, sans s'écarter du principe de l'invention. Ainsi par exemple avec la forme d'exécution selon la figure 1, il est bon de protéger par une couche de plomb ou d'autre métal, le fond du creuset qui sert pour recevoir le bain d'aluminium. On empêche ainsi l'aluminium d'exercer une action dissolvante sur la matière du fond du creuset. Cela est d'importance, particulièrement lorsque le creuset est constitué par un vase plat.
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PATENT OF INVENTION Process for covering iron and steel articles with a layer of aluminum
The present invention relates to a method for covering iron and steel objects with a layer of alumina, in such a way that this layer covers the total surface of the objects and becomes allied with it.
For these effects, it is known to immerse objects in molten salts and then in aluminum baths; it is also known to create, during the operation, a reducing atmosphere above the aluminum baths.
These known methods have not given a satisfactory solution to the problem.
The aluminum layer is uneven and therefore susceptible to destruction in places. Known methods of coating with aluminum also exert
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partly harmful actions on objects.These drawbacks result from the fact that with the known methods, it has not yet been sufficiently clear to realize the need to exclude throughout the duration from the treatment of objects, from the moment of introduction into the preliminary treatment bath, through the aluminum bath, until cooling, any trace of air or oxygen.
According to the present invention, this need has been taken into account by an arrangement whereby the articles to be coated with aluminum are subjected to the pretreatment, for example in molten salts, and to the subsequent treatment in a bath of aluminum. molten aluminum, in an atmosphere free of air and charged with reducing gases. The condition for a satisfactory covering by aluminum according to the invention is therefore that the air is discharged from the furnace, that an atmosphere of reducing gas is created therein preferably by introducing reducing gases, and the objects remain in this reducing atmosphere until cooling.
The baths of molten salts, preferably composed of chlorides, and the aluminum bath as well as the atmosphere above these baths are maintained at a suitable temperature, and the objects are thus heated to the desired temperature.
They are then exposed to the action of the purifying and reductive atmosphere prevailing above them. This atmosphere contains materials known to produce such effects, capable of rapidly cleaning, in the 'ga- state.
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zeux, the metallic surface, for example zinc chloride ZnCl2, ammonium chloride MH4Cl, as well as reducing gases, hydrogen, lighting gas, etc.
By this treatment, the iron or steel articles obtain a surface quality which is particularly suitable for subsequent treatment in a bath of molten aluminum.
The treatment in the bath of molten aluminum takes place directly, without the objects having been previously exposed to the action of air or other gases. When the objects are immersed in the bath of molten aluminum, After a few seconds there is a uniform alloy of aluminum and the surface of iron or steel, and above it a thin layer of aluminum forms.
After the objects have thus been covered with aluminum, they will be removed from the furnace through a channel which is free of air, and which can be cooled from the outside using a water jacket. or other equivalent means. Here the objects are cooled sufficiently so that no oxide formation is possible when the objects re-enter the air. the accompanying drawings schematically represent an oven suitable for carrying out the process according to the invention.
A is the furnace in which the deaerated space B, located above the crucibles, is filled by the introduction of lighting gas. It is the crucible for the bath of salts in
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fusion, and D is the crucible in which the aluminum is placed in the molten state. Through tube E, provided with a cover and a valve, it is possible to introduce a substance suitable for the preliminary treatment, such as for example zinc and ammonium chloride. This substance is volatilized as a result of the high temperature in the furnace, and it fills the upper part b thereof in the form of vapor.
The objects to be treated are brought to crucible 0 by the enveloped impeller F, which constitutes a hermetic closure; after treatment, they are discharged through channel Q, by a device G similar to the wheel F. Said device G is totally or partially surrounded by the cooling jacket K; L, L are rotating vanes which transport the objects through the two molten baths; M, M are the hearths for heating crucibles 0 and D; are the hearth burners, and P, P are the exhaust gas outlet channels.
Another improvement according to the invention consists in using, instead of the salt bath C, a bath of lead or other molten metal producing the same effect.
FIG. 2 schematically represents another embodiment of an apparatus for carrying out the present method.
This device is particularly useful for covering aluminum, iron or steel wires, or iron in ribbons, in the form of a roll, and it is mainly distinguished-
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ment of that shown in Figure 1 in that the two crucibles constitute a communicating vessel since the crucible used to receive the bath of molten aluminum consists of a tube, Dl, which is partially immersed in the preliminary treatment bath (lead for example) C1, so that this bath penetrates a little into the tube D1.
This embodiment is obviously only suitable for the use, in the bath C1, of metals which at a temperature of approximately 700 degrees centigrade, which is suitable for coating with aluminum, do not alloy or do not combine. alloy only in small measure with aluminum; it is also particularly suitable for continuous work.
A1 is the furnace in which the container C1 is mounted in the form of a cover. Said receptacle is in turn provided with a cover B which hermetically seals to the outside air. The reducing and purifying gas enters through the pipe S into the space B1 closed by the cover B. The wire or the metal tape T to covered with aluminum, is introduced into the container Ci through the nozzle F1 provided with a seal. Using the pulley U which is placed below tube D1, the metal wire coming from the molten bath C1 is led upwards through the aluminum bath housed in said tube, and it is finally pulled out of the tube. furnace through tube G1.
M1 is the home for heating the bath Ci; C1 is the fireplace burner and P1 is the burnt gas outlet channel.
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Changes can be made to the devices which have just been described, without departing from the principle of the invention. Thus for example with the embodiment according to Figure 1, it is good to protect with a layer of lead or other metal, the bottom of the crucible which serves to receive the aluminum bath. This prevents the aluminum from exerting a dissolving action on the material at the bottom of the crucible. This is important, particularly when the crucible is a flat vessel.