<Desc/Clms Page number 1>
Procédé pour la production de couches métalliques homogènes sur d'autres métaux.
La présente invention a trait à un procédé pour la production de couches de chrome sur du fer et de l'acier.
Il a été proposé dans le brevet britannique n 516260 de procurer un procédé pour former une couche contenant 'du chrome sur une surface d'un objet en fer, en permettant à du chlorure de chrome gazeux d'agir sur la surface à une température élevée, suivant lequel, dans le but d'augmenter l'uniformité de la' couche, l'objet est entouré de morceaux d'un véhicule poreux en matière céramique, capable d'absor- ber le gaz et de le restituer/ensuite,, de sorte que le gaz agit sur la surface à traiter à travers la masse environ- nante de la matière du véhicule.
Il est stipulé que le véhicule peut consister en de 1aporcelaine ou du sillimenite et que le chlorure de chrome peut être formé à l'endroit même en mélangeant une ou plusieurs substances capables de produire du chlorure de chrome avec la matière du véhicule
<Desc/Clms Page number 2>
ou de charger les substances dans le même récipient que le véhicule et l'objet sous traitement, par exemple en faisant passer du gaz de chlorure d'hydrogène sur du chrome, des alliages ou des composes de chrome chauffés.
La présente invention se rapporte à un procédé pour la production de couches de chrome sur du fer et de l'acier dans lequel le fer ou l'acier est chauffé à une température comprise entre 550 et 125 C de préférence entre 700 et 1050 C dans une atmosphère d'hydrogène ou d'un autre gaz ne 'produisant pas de réaction avec le fer ou l'acier ou le chrome (excepté par carburation ou.décarburation) sous les conditions de la réaction avec un agent préparé en impré- gnant une substance poreuse résistant à. la chaleur avec une solution d'un sel sodique, potassique ou ammonique de chrome ou d'acide chromique d'un degré de solubilité élevé et en la réduisant ensuite en la chauffant avec un halo%de d'hydro- gène.
La substance poreuse résistant à la chaleur, peut con- sister par exemple en des fragments de porcelaine, d'une matière céramique, de faïence, de terre cuite ou de scories.
Le choix du sel de chrome est naturellement déterminé par le degré de solubilité au point d'ébullition et à basses températures et également par son prix et sa facilité de préparation. Du chromate ou du bichromate de potassium ou de l'acide chromique par exemple peuvent être employés.
Dans une réalisation préférée de l'invention, la substan- ce poreuse brute, froide, résistant à la chaleur, de préfé- rence des fragments d' une matière céramique, est versée dans une solution saturée bouillante de sel alcalin; de ce fait, la solution est refroidie et le sel se cristallisdans et sur la matière céramique. La matière céramique, une fois imprégnée, est sèchée et une petite quantité de poudre à. blanchir, ou quelqu'autre composé générateur de chlore, est ajoutée.
Elle est exposée ensuite à l'action du chlorure d'hydrogènme à une température d'environ 700 à 850 C jusqu'à ce que la transformation complète du sel alcalin en chlorure alcalin et chlorure de chrome soit effectuée, et de l'bydro-
<Desc/Clms Page number 3>
gène est passé à la même température sur la matière pendant quelques minutes, dans le but d'éliminer un excédent de chlo- rure d'hydrogène présent dans le tube. La matière céramique convient alors pour être employée comme agent de métallisa- tion. Toutefois, il a été constaté qu'une faible addition de chrome ou de ferro-chrome en morceaux augmente le rende- ment du procédé.
Suivant la présente invention, le fer et l'acier sont recouverts de préférence de chrome, en amassant le fer et l'acier dans un four en contact avec l'agent de métallisa- tion, c'est-à-dire une substance poreuse résistant à la cha- leur dont la surface et les pores ont reçu préalablement une couche d'un compote contenant un halo%de de chrome de la manière décrite ci-dessus, t'air est ensuite expulsé du four à l'aide d'un gaz inerte, par exemple, de l'hydrogène, de l'acétylène, du gaz de houille ou d'un mélange de ceux-ci. l'atmosphère ayant été déterminée en tenant compte de la stabilité de 1'haloîde et de l'aspect et des propriétés exi- gées pour l'article'fini. Parfois, une atmosphère d'hydrogène a une action décarburante sur des articles en acier et pour cette raison, son emploi n'est pas souhaitable dans certains cas.
Dana le cas d'une atmosphère d'acétylène, l'alliage prend plutôt la forme d'une diffusion que celle d'un véri- table revêtement (c'est-à-dire il existe le même pourcentage de métal de revêtement dans l'ensemble,, mais une plus grande profondeur de pénétration).
Il est préférable toutefois d'employer une atmosphère d'hydrogène et la température employée sera en général entre 900 et 10500 D pendant une durée de deux à cinq heures, conformément à la température et à l'épaisseur de la couche exigée. Ainsi, par exemple des épaisseurs de couche entre 0,002 de pouce et 0,010 de pouce peuvent être produites par une variation appropriée de la durée et de la température du traitement.
Les exemples suivants montrent comment l'invention peut être mise en exécution.
<Desc/Clms Page number 4>
1.- Du bichromate de potassium fut dissous dans de l'eau bouillante jusqu'à ce qu'une solution saturée fut obtenue. Des fragments sèches d'une matière céramique furent versés dans la solution, qui fut laissée ensuite à elle-même pour se refroidir lentement. La matière céramique imprégnée fut ensuite sèchée soigneusement puis introduite dans le foyer d'un four et un courant d'hydrogèns fut passé à travers celui-ci à une température variant entre 850 et 950 C Un courant de chlorure d'hydrogène fut alors passé par'le tube également à une température comprise entre 850 et 9500C d'où résultat la formation d'une couche homogène adhésive con- tenant des chlorures de potassium et de chrome combinés.
La matière céramique ainsi préparée était prête pour l'usage et fut introduite dans un four en même temps qu'une faible proportion de ferro-chrome exempte de carbone et une quantité de boulons en acier de 4 pouces de longueur et d'un demi pouce de diamètre, la matière céramique et le ferro-chrome étant en contact avec les boulons. Le four fut chauffé à
900 C et de l'hydrogène fut passé à travers celui-ci à cette température pendant trois heures. Il fut constaté que les boulons possédaient une mince pellicule de chrome et résistaient au décapage avec de l'acide nitrique à 15 %.
L'épaisseur de la couche était 0,0015 de pouce. '
2.- Un agent céramique fut préparé comme dans l'exemple
1 et une quantité de boulons en acier de 2 pouces de lon- gueur et de un demi pouce de diamètre furent Introduits dans le four comme dans l'exemple 1 en présence de la-matière céramique et du ferro-ohrome exempt de carbone. De l'hydro- gène fut passé à travers le four à une température de 1000 0. pendant trois heures et quart et une couche lisse de chromè fut obtenue ayant des propriétés similaires à celles de la couche obtenue dans l'exemple 1. L'épaisseur de la couche était 0,0035 de pouce.
3.- Le procédé fut exécuté comme dans l'exemple 2, mais au lieu de boulons, une quantité de tiges en acier furent traitées, chacune ayant une longueur de cinq pouces et un diamètre de trois quarts de pouce. Dans ce cas, une tempéra-
<Desc/Clms Page number 5>
ture de 1050 0. fut employée et le traitement par 1'hydro- gène à cette'températuredura trois heures. Les résultats furent similaires à ceux obtenus dans les exemples 1 et 2.
L'épaisseur de la couche était de 0,005 de pouce.
4 Un agent céramique fut préparé comme dans l'exemple 1 et une quantité de boulons en acier de deux pouces de longueur et d'un demi-pouce de diamètre furent introduite dans le four comme dans 1'exemple 1, en présence de la ma tière céramique et du ferro-chrome exempt de carbone. De l'acétylène fut passé à. travers le four à une température de 1000 C pendant trois heures et demi et on obtint une couche lisse de chrome d'une épaisseur de 0,0035 de pouce ayant des propriétés similaires à celles de la couche obtenue dans l'exemple 1, excepté que la couche était beau- coup plus dure. Il y avait également une légère diffusion de chrome dans le noyau d'acier.
Il doit être entendu.que l'expression "couche" comme employé dans ce qui précède comprend la diffusion, c'est- à-dire que le métal de revêtement au lieu d'être déposé sur la surface du fer ou de l'acier comme couche plus ou moins homogène (excluant naturellement la couche de jonction), le métal de revêtement diffuse dans le fer ou l'acier, de sorte qu'une variation graduelle de la composition a lieu.
Revendications.
EMI5.1
YYY1!1n111111-
1 Procédé peupla production de couches de chrome sur du fer et de l'acier dans lequel le fer ou l'acier est chauffé à une température entre 550 et 1250 C dans une atmosphère d'hydrogène ou d'un autre gaz ne'produisant pas de réaction avec le fer ou l'acier ou le chrome (excepté par carburation ou décarburation) dans les conditions de la réaction, avec un agent préparé par l'imprégnation d'une substance poreuse résistant à la chaleur avec une solution de sel sodique, potassique ou ammonique de chrome ou d'acide chromique d'un degré de solubilité élevé, suivi de la réduc- tion par chauffage avec un halo!de d'hydrogène.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for the production of homogeneous metal layers on other metals.
The present invention relates to a process for the production of chromium layers on iron and steel.
It has been proposed in British Patent No. 516260 to provide a method of forming a chromium-containing layer on a surface of an iron article by allowing chromium chloride gas to act on the surface at an elevated temperature. , according to which, in order to increase the uniformity of the layer, the object is surrounded by pieces of a porous vehicle of ceramic material, capable of absorbing the gas and then releasing it, so that the gas acts on the surface to be treated through the surrounding mass of the material of the vehicle.
It is stated that the vehicle may consist of 1aporcelain or sillimenite and that chromium chloride may be formed at the same location by mixing one or more substances capable of producing chromium chloride with the material of the vehicle.
<Desc / Clms Page number 2>
or load the substances into the same container as the vehicle and the object being treated, for example by passing hydrogen chloride gas over heated chromium, chromium alloys or compounds.
The present invention relates to a process for the production of chromium layers on iron and steel in which the iron or steel is heated to a temperature between 550 and 125 C preferably between 700 and 1050 C in an atmosphere of hydrogen or other gas which does not react with iron or steel or chromium (except by carburizing or decarburizing) under the conditions of the reaction with an agent prepared by impregnating a porous substance resistant to. heat with a solution of a sodium, potassium or ammonium salt of chromium or chromic acid of a high degree of solubility and then reducing it by heating it with a halo% of hydrogen.
The porous heat-resistant substance, for example, may consist of fragments of porcelain, ceramic material, earthenware, terracotta or slag.
The choice of the chromium salt is naturally determined by the degree of solubility at the boiling point and at low temperatures and also by its price and ease of preparation. Potassium chromate or dichromate or chromic acid, for example, can be used.
In a preferred embodiment of the invention the crude, cold, heat-resistant porous substance, preferably fragments of a ceramic material, is poured into a boiling saturated solution of alkali salt; therefore the solution is cooled and the salt crystallizes in and on the ceramic material. The ceramic material, once impregnated, is dried and a small amount of powder. bleach, or some other chlorine-generating compound, is added.
It is then exposed to the action of hydrogen chloride at a temperature of about 700 to 850 C until the complete transformation of the alkali salt into alkali chloride and chromium chloride is effected, and the hydro-
<Desc / Clms Page number 3>
The gene is passed at the same temperature over the material for a few minutes, in order to remove excess hydrogen chloride present in the tube. The ceramic material is then suitable for use as a metallizing agent. However, it has been found that a small addition of chunky chromium or ferro-chromium increases the efficiency of the process.
According to the present invention, the iron and the steel are preferably coated with chromium, by collecting the iron and the steel in a furnace in contact with the metallizing agent, that is to say a porous substance. heat resistant, the surface and pores of which have previously received a layer of a compote containing a halo% chromium in the manner described above, the air is then expelled from the oven with the aid of an inert gas, for example, hydrogen, acetylene, coal gas or a mixture thereof. the atmosphere having been determined taking into account the stability of the haloid and the appearance and properties required for the finished article. Sometimes a hydrogen atmosphere has a decarburizing action on steel articles and for this reason its use is undesirable in some cases.
In the case of an acetylene atmosphere, the alloy takes the form of a diffusion rather than that of a true coating (i.e. there is the same percentage of coating metal in the 'together, but a greater depth of penetration).
It is preferable, however, to employ a hydrogen atmosphere and the temperature employed will generally be between 900 and 10500 D for a period of two to five hours, in accordance with the temperature and the thickness of the layer required. Thus, for example, layer thicknesses between 0.002 inch and 0.010 inch can be produced by suitable variation in the time and temperature of the treatment.
The following examples show how the invention can be carried out.
<Desc / Clms Page number 4>
1.- Potassium dichromate was dissolved in boiling water until a saturated solution was obtained. Dry fragments of a ceramic material were poured into the solution, which was then left on its own to cool slowly. The impregnated ceramic material was then carefully dried and then introduced into the hearth of a furnace and a stream of hydrogen was passed through it at a temperature varying between 850 and 950 C. A stream of hydrogen chloride was then passed through The tube also at a temperature between 850 and 9500C resulting in the formation of a homogeneous adhesive layer containing combined potassium and chromium chlorides.
The ceramic material thus prepared was ready for use and was introduced into a furnace together with a small proportion of carbon-free ferro-chromium and a quantity of steel bolts 4 inches in length and a half inch. in diameter, the ceramic material and the ferro-chromium being in contact with the bolts. The oven was heated to
900 C and hydrogen was passed through it at this temperature for three hours. The bolts were found to have a thin film of chromium and resist stripping with 15% nitric acid.
The layer thickness was 0.0015 of an inch. '
2.- A ceramic agent was prepared as in the example
1 and a quantity of 2 inch long and 1/2 inch diameter steel bolts were introduced into the furnace as in Example 1 in the presence of the ceramic material and the carbon-free ferro-chrome. Hydrogen was passed through the oven at a temperature of 1000 ° C. for three and a quarter hours and a smooth chrome layer was obtained having properties similar to those of the layer obtained in Example 1.. layer thickness was 0.0035 of an inch.
3.- The process was carried out as in Example 2, but instead of bolts, a quantity of steel rods were processed, each having a length of five inches and a diameter of three-quarters of an inch. In this case, a temperature
<Desc / Clms Page number 5>
The temperature of 1050 ° C. was employed and the treatment with hydrogen at this temperature would take three hours. The results were similar to those obtained in Examples 1 and 2.
The layer thickness was 0.005 inch.
4 A ceramic agent was prepared as in Example 1 and a quantity of steel bolts two inches in length and half an inch in diameter were introduced into the kiln as in Example 1, in the presence of the maize. ceramic and ferro-chromium free of carbon. Acetylene was passed to. through the oven at a temperature of 1000 C for three and a half hours and a smooth layer of chrome 0.0035 inch thick was obtained having properties similar to the layer obtained in Example 1, except that the layer was much harder. There was also a slight diffusion of chromium in the steel core.
It is to be understood that the term "layer" as used in the foregoing includes diffusion, i.e. the coating metal instead of being deposited on the surface of the iron or steel. as a more or less homogeneous layer (naturally excluding the junction layer), the coating metal diffuses into the iron or steel, so that a gradual variation of the composition takes place.
Claims.
EMI5.1
YYY1! 1n111111-
1 Process populated by the production of chromium layers on iron and steel in which the iron or steel is heated to a temperature between 550 and 1250 C in an atmosphere of hydrogen or other non-producing gas reaction with iron or steel or chromium (except by carburizing or decarburizing) under the reaction conditions, with an agent prepared by impregnating a porous heat-resistant substance with a solution of sodium salt, potassium or ammonia of chromium or chromic acid of a high degree of solubility, followed by reduction by heating with a halide of hydrogen.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.