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.létal recouvert d'aluminium et procédé et appareil permettant de le fabriquer.
La présente invention a pour objet un métal compor- tant un enduit d'aluminium, plus exactement un métal fer- reux ainsi recouvert ; a également pour objet un pro- cédé et un appareil permettant de fabriquer ce nouveau @
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produit industriel.
Le métal dit "métal galvanisé" (ou métal recouvert de zinc) et les métaux étamés sont dans le commerce depuis des années, mais, bien que l'intérêt de l'obtention des métaux enduits d'aluminium par immersion dans de l'alumi- nium fondu se soit fait sentir depuis déjà un certain temps, on n'a pas, jusqu'à présent, produit un tel métal comme article commercial, parce qu'on ne connaît pas de procédé industriellement applicable et qui permette d'en- duire le métal (particulièrement un métal ferreux) d'un revêtement d'aluminium offrant les qualités suivantes:
être adhérent, sensiblement uniforme, ductile, non susceptible de se briser au cours de l'usinage usuel des métaux et résistant à la corrosion. On peut trouver dans la littéra- ture technique et scientifique des descriptions de procédés de revêtement de métaux avec de l'aluminium; néanmoins ces procédés sont lents et imparfaits et ne sont pas de nature à fournir un produit qui soit intéressant au point de vue industriel et qui rende des services appréciables.
Le procédé objet de l'invention a l'avantage de permettre d'appliquer aux métaux, et surtout aux métaux ferreux, des revêtements d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium qui sont adhérents, sensiblement uniforme, unis et brillants, convenables et qui donnent toute satisfac- tion dans le commerce et dans l'industrie. Ce procédé s'exécute promptement, avec une rapidité et une souplesse répondant aux exigences de l'industrie moderne. Il convient particulièrement à la fabrication continue de fils, tiges, barres, poutres, feuilles, bandes,etc.. enduits d'aluminium comme on le fait généralement dans la fabrication
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de produits métalliques munis d'enduits.
L'invention s'étend en outre au produit industriel le nouveau constitué poar métal enduit d'aluminium sous diverses formes et particulièrement sous les formes courantes, telles que fils, feuilles, barres,etc., l'en- duit offrant les qualités suivantes : est adhérent, uni, brillant, à surface uniforme ou continue, il résiste à la corrosion tant aux hautes températures qu'aux tempéra- tures normales, il résiste à l'attaque par les acides des fruits, il peut supporter les efforts qui interviennent pendant le travail du métal sans se rompre et mettre à nu le métal ferreux qui se trouve sous lui et il conserve ses propriétés après avoir été soumis au traitement d'usi- nage. L'enduit obtenu est, de plus, sensiblement uniforme en coupe, sur toute la longueur.
Enfin,l'invention a aussi pour objet un appareil utilisé en combinaison avec le procédé.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La fig.l est une vue schématique montrant les divers stades du procédé.
La fig.2 est une vue de côté d'un four destiné à renfermer l'aluminium ou l'alliage d'aluminium fondu et dans lequel les articles reçoivent l'enduit.
La fig.Z est une coupe verticale de ce four.
La fig. 4 est une coupe verticale d'un appareil modifié.
La fig.5 est une reproduction photomicrographique ,%d'une section oblique d'un fil enduit d'un alliage riche
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en aluminium par le procédé objet de l'invention et dis- posé dans une matrice, pour Inexécution de la photogra- phie.
La fig.6 est une vue schématique relative à une variante du procédé.
L'aluminium s'oxyde très facilement à l'état fondu et la pellicule ou couche d'oxyde qui se forme à la surface d'un bain d'aluminium fondu présente une tension superficielle très grande qui, avec la faible densité de l'aluminium fondu, détermine une résistance surprenante à la pénétration, la pellicule d'oxyde s'abaissant forte- ment au-dessous de la surface libre du bain quand on appuie sur elle des objets (par exemple une tige ou un fil d'acier); cette pellicule d'oxyde peut être entraînée par un objet jusqu'à une profondeur très importante sous la surface du bain sans se rompre.
L'aluminium fondu semble, de plus, agir d'une manière semblable sur les articles qui comportent un recouvrement ou une pellicule superficielle d'oxyde. On doit attribuer vraisemblablement à la présence de cette pellicule d'oxyde la cause des échecs rencontrés lorsqu'on a voulu fixer une pellicule de métal adhérente sur des objets métalliques par immer- sion de ceux-ci dans un bain d'aluminium.
Dans le procédé objet de l'invention, on opère de manière à enlever les oxydes de l'objet à traiter afin d'éviter de faire passer cet objet dans une pellicule d'oxyde et à éliminer ou diminuer l'adhérence de l'alumine provenant du bain sur l'objet en question.
La particularité essentielle du procédé objet de l'invention consiste en ce que l'on immerge l'article métallique à traiter dans le bain d'aluminium en-dessous
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de la pellicule d'oxyde ou que l'on élimine virtuel- lement la pellicule superficielle de ce bain et que l'on fait subir à l'article en question un traitement préalable par de l'hydrogène avant de l'introduire dans ce bain d'alu- minium en vue de réduire complètement et d'enlever les oxydes et d'en charger ou saturer d'hydrogène la surface extérieure.
Il y a intérêt également à revêtir l'article en question d'un composé du bore à bas point de fusion (par exemple d'acide borique ou de borax) avant de le faire pénétrer dans le bain d'aluminium et après l'avoir décapé pour en enlever les incrustations,etc..
On va maintenant décrire, en se référant au schéma de la fig.l, le mode d'exécution ------'- du procédé auquel on donne la préférence:
Comme exemple d'article à traiter on a choisi celui d'un fil métallique d'acier, désigné par X. Si le fil X a besoin d'être nettoyé ou débarrassé d'incrustations, il est préférable de la faire passer d'abord dans un appareil de décapage 10 ( qui peut être une cuve contenant une solution d'acide chlorhydrique ou un bain d'alcali ou tout ensemble convenable de dispositifs nettoyeurs) où les incrustations, les oxydes, la graisse,etc..sont enlevés.
ensuite, il est préférable de faire passer le fil nettoyé dans une solution d'acide borique (avantageusement une solution concentrée, par exemple une solution à 7 %) ou une solution de borax ou d'un autre sel de bore à bas point de fusion ; solution est placée dans le récipient 14. Avant de faire passer le fil dans la solution d'acide borique, on peut le chauffer et de préférence on le porte au rouge (600 par exemple) ce qui évidemment détermine .l'expulsion de l'eau adhérant superficiellement au fil
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et concentre la solution déposée sur lui.
Le chauffage peut être exécuté dans un four 12 contenant de l'air chaud.
On peut exécuter la préparation du fil de la manière suivante: on fait passer le fil dans une chambre 16 contenant de l'hydrogène. La longueur de la chambre à hydrogène et la température à laquelle le fil y est chauffé sont telles que le fil y soit complètement désoxydé et que sa surface se charge d'hydrogène avant de pénétrer dans le bain d'aluminium ou d'alumine . Dn peut employer à cet effet un four contenant de l'hydrogène et chauffé à une température de 1000 ; dans. ce four,le fil atteint sensiblement la même température. Avec un fil dtacier, des températures d'environ 900 et plus sont nécessaires à l'obtention d'une charge préalable efficace. On peut opérer avec des mélanges d'azote et d'hydrogène si de hautes températures sont nécessaires. De même,on peut utiliser des mélanges d'oxyde de carbone et d'acide carbonique avec de l'hydrogène.
Ceci permet d'employer comme source économique d'hydrogène certains gaz indus- triels contenant ce corps. Comme gaz de ce genre, on peut mentionner les gaz de hauts fourneaux et le gaz bleu. Tou- tefois il faut éliminer les hydrocarbures non saturés. Si le four est en communication avec la poche à aluminium, il est préférable que ce four soit étanche, ce qui évite la pollution de l'hydrogène par l'oxygène, l'air ou d'autres gaz attaquant l'aluminium. Au contact du bain d'aluminium il importe de ménager une atmosphère qui soit pratiquement exempte d'oxygène et d'autres gaz attaquant l'aluminium afin de diminuer ou de supprimer pratiquement la formation d'une pellicule d'oxyde ou autre sur le bain aux points centrée ou de sortie.
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On peut, dans bien des cas, au lieu de chauffer par l'hydrogène de la chambre 16 l'article à traiter, porter cet article lui-même à la température superficielle requise.
Comme le montre la fig.6, on peut faire passer à travers le fil X un courant électrique qui y est amené et qui en sort par des galets de contact c,c1 ou dispositifs simi- laires. uand on se sert du récipient 14, l'un des contacts, le contact c, par exemple, peut être placé en amont de ce récipient 14, de telle manière que l'article soit chauffé avant de pénétrer dans le récipient en question. Si l'on utilise une solution d'un composé du bore (ou une solution similaire), le fil y reçoit un vernis qui, aux températures supérieures à son point de fusion, laisse facilement péné- trer l'hydrogène jusqu'au fil et en retarde le départ si le fil est ensuite exposé à l'air et refroidi entre le moment où il sort du four à hydrogène et celui où il entre dans le bain d'aluminium.
Le fil, en sortant du four 16, passe dans l'alumi- nium ou l'alliage d'aluminium fondu d'une manière telle qu'il n'ait pas à traverser une pellicule d'alumine. On à peut arriver/ce résultat en introduisant le fil dans le bain d'aluminium sous la surface de ce bain, par exemple comme le montrent les fig.2 et 3, par un orifice 20 pratiqué dans une poche 32 qui contient l'aluminium fondu.Dn peut ensuite faire sortir du bain fondu d'aluminium le'fil enduit soit par un orifice 26 semblable à l'orifice 20 et ménagé dans la poche 22 au-dessous du niveau 24, soit le faire émerger de la surface du bain au sommet de la poche.
Il est recommandable de disposer l'orifice d'entrée ou l'orifice de sortie ou les deux de manière à réduire la @
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surface libre du bain pour que l'oxydation soit abaissée à une valeur négligeable et que l'adhérence de l'alumine sur le métal pourvu de son revêtement soit . évitée.
On peut aussi faire pénétrer le fil dans l'aluminium fondu de telle manière qu'il n'ait pas à traverser une pellicule d'oxyde; à cet effet on l'introduit dans un bain d'aluminium exempt d'oxyde à sa surface, comme il est indiqué sur la fig.4. On peut maintenir la surface du bain exempte d'oxyde en ménageant au dessus d'elle, une atmosphère réductrice d'hydrogène pur pratiquement exempt d'oxygène, comme décrit plus haut. La poche 22, dans le cas de la fig.4, est surmontée d'une coupole ou un couvercle 30 présentant des orifices 32,33 à travers lesquels on peut faire entrer et sortir le fil à traiter. Un galet 35 ou autre dispositif équivalent, peut être ménagé en vue de guider le fil à son entrée dans le bain et à sa sortie.
On peut admettre l'hydrogène au-dessous de la coupole 30 au moyen de tuyaux 37 reliés à elle. Il est loisible d'uti- liser une bobine 39 ou un appareil analogue pour tirer, d'une manière continue, le fil à travers le bain d'aluminium et pour le recevoir après revêtement. Avec un fil de calibre 28, on peut prévoir une vitesse d'avancement de 3 m à 15 m environ à la minute.
L'article revêtu d'aluminium est de préférence essuyé à sa sortie du bain d'aluminium et, pendant que l'enduit d'aluminium est encore plastique; cette opération a pour but d'enlever l'excédent d'aluminium et de régulari- ser l'épaisseur du revêtement. Un dispositif d'essuyage a été indiqué en 45.
On peut maintenir l'aluminium à l'état fondu dans
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la poche 22 à l'aide de brûleurs à gaz 40 ou d'autres appa- reils de chauffage appropriés et les poches peuvent être entourées de maçonneries 42.
On peut de la même manière enduire d'aluminium des feuilles, des barres, des tiges,etc... On peut aussi opérer avec des objets façonnés tels que articles creux en métal, -,. clous,etc.. et, en fait, avec une infinité d'ar- ticles les plus divers pour les recouvrir d'aluminium ou d'alliage à base d'aluminium par le procédé objet de l'inven- tion.
Quand des articles de fer viennent en contact avec l'aluminium ou l'alliage fondu, il se forme à leur surface une couche intermédiaire d'un alliage de fer et d'aluminium et, pour que l'épaisseur de cette couche mixte puisse être sensiblement uniforme sur les différents articles, on les fait pénétrer dans le bain et on les en fait sortir de manière telle que toutes leurs parties soient soumises à l'action de ce bain pendant un temps sensiblement égal.:-,en arrive en tirant les fils,feuilles, barres,etc..à travers le bain à une vitesse sensiblement uniforme de telle manière que toute leur surface et tous leurs points traversent la masse d'aluminium dans le même laps de temps.
Pour ce qui est des objets de petite dimension, on les plonge dans le bain de manière à les submerger ou les immerger sensiblement d'un seul coup et on les retire au bout d'un temps approprié.
De plus,le temps pendant lequel les articles restent soumis à l'action du bain d'aluminium est avantageusement de courte durée.
Dans le cas d'articles enduits d'aluminium qui doivent être soumis aux traitements ou sinages usuels dans
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la fabrication des objets métalliques pourvus de revêtements, par exemple à un cintrage, un étirage, etc. le temps d'expo- sition de. l'article à l'action du bain d'aluminium est, de préférence, tel qu'il ne se forme qu'une petite quantité d'alliage mixte aluminium-fer entre l'objet et le revéte- ment, car les alliages aluminium-fer, exactement comme les alliages zinc-fer et étain-fer, ont tendance à être durs et cassants ; cette raison, la couche mixte est de faible épaisseur afin d'adhérer au métal constitutif de l'objet traité sans éclatement ni rupture.
Il s'est révélé qu'une couche de l'alliage mixte d'une épaisseur de 5 à 7,5 envi- ron résiste au pliage sans donner lieu à une corrosion à l'endroit du pli quand on exécute des essais à la corrosion.
,On peut, selon l'invention, appliquer, sous forme de revêtements adhérents, des alliages, d'aluminium et parti- culièrement des alliages dans lesquels l'aluminium est le métal de base ainsi que 1.'aluminium du commerce; de sorte que le terme "aluminium" partout où il est employé doit être considéré comme désignant aussi bien l'aluminium que ses alliages. Le mot "hydrogène" doit également être compris comme s'étendant aux gaz qui contiennent de l'hydrogène à l'exclusion de ceux qui ont une action nuisible, comme on l'a expliqué ci-dessus.
Les fils et les bandes plates enduits- d'aluminium par le procédé objet de l'invention, sont unis et brillants; la couche d'aluminium est adhérente et sensiblement uniforme sur toute l'étendue du métal qu'elle recouvre. L'enduit d'aluminium, y compris l'alliage mixte entre l'enduit lui- même et le métal constitutif du fil ou de la bande, est d'une épaisseur sensiblement uniforme. On peut plier forte- ment les piècesde métal ainsi revêtues sans que l'enduit
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éclate ou se détache au point de pliage.Le métal ne montre d'ailleurs, quand il a été soumis au traitement, aucune trace de brisure sous l'effet de l'hydrogène ou pour une autre raison, particulièrement lorsqu'il s'agit d'articles en fer.
L'enduit d'aluminium 50 (fig. 5) fait corps avec le métal de base ou de support 52, la couche intermédiaire 54 étant constituée par un alliage de l'aluminium avec le métal sur lequel on a appliqué le revêtement. En 56 est indiquée la matrice qui entoure l'objet et son enduit ; est uti- lisée afin de permettre la prise d'une photographie à plus grande échelle de la section de cet objet.
Les essais prouvent que le métal ainsi recouvert présente une résistance exceptionnellement élevée à la corro- sion ou à l'oxydation, à la fois aux températures normales et aux hautes températures. Les essais montrent également que les objets en question sont exceptionnellement résistants à l'action des acides ou composés que renferment les fruits et les végétaux et qui attaquent le plus souvent les métaux.
Il va. de soi que l'invention n'est pas limitée aux différents modes d'exécution qui viennent d'être décrits et que l'on pourrait s'en écarter sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1) Un objet métallique présentant un revêtement d'aluminium ou d'alliage à base d'aluminium qui y adhère et est uniforme sur toute sa longueur, ce revêtement étant de nature à résister à un pliage important sans accuser de rupture ou d'écaillage.
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