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Publication number: BE496422A
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Description


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  PROCEDE DE DEPOT DE CARBURES METALLIQUES SUR DES SURFACES METALLIQUES. 



   Il est connu de recouvrir certains organes de machines, ou cer- tains outils,, d'une couche superficielle de carbures métalliques, ces der-   niors   corps étant les plus durs connus à ce jour après le diamanto Les seuls procédés utilisés jusqu'ici consistaient dans   lemploi   de plaquettes à rap- porter sur   1-'outil   à durcir ou de baguettes en satellite. Outre le fait que le champ d'application de ces procédés est très limitée   ceux-=ci   présentent   l'inconvénient   que la couche de carbures peut n'être pas parfaitement homo- gènee contenir, des gaz occlus, ou ne pas adhérer correctement à l'outil. 



   La présente invention a pour objet un procédé de dépôt d'une cou- che de carbures métalliques sur un métal de base, procédé ne présentant au- cun des inconvénients précités et dont le principe, entièrement nouveau, permet d'obtenir des carbures déposés sous forme non oxydée, et avec une structure moléculaire qui leur assure une dureté encore non atteinte jusqu'ici. 



   Selon l'invention,les carbures à déposer sont utilisés sous for- me de compositions contenant lesdits carbures pulvérisés et agglomérés par une résine facilement volatile, ainsi que diverses matières additionnelles égale- ment volatiles, ces compositions pouvant être solides ou pâteuses et appli- quées à chaud sur la pièce à   recouvrir,   les matières additionnelles et la résine étant éliminées par chauffage, et les carbures fondus sous l'action d'un arc électrique ou du passage du courant électrique dans la pièce de supporte 
Selon un premier mode de réalisation de   l'invention,   la compo- sition contenant les carbures constitue les électrodes mêmes d'un arc élec- trique dont la chaleur provoque la fusion des carbures après volatilisation des matières additionnelles. 



   Selon un second mode de réalisation de l'inventions ladite com- position constitue une pâte épaisse que l'on applique sur   l'objet,   celui-ci étant ensuite chauffé pour volatiliser les matières additionnelles et enfin soumis à   Inaction     d'un   arc électrique à électrodes de charbon sur sa patrie à   durcir.   



   Selon un troisième mode de réalisation ladite composition cons- titue la matière   d'une   meule, reliée à un pôle d'une source de courante   l'au=   

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 tre pôle étant relié à la pièce à recouvrir de telle sorte qu'un arc électrique s'établisse entre ladite meule et la   pièceo   
Plus précisément selon le premier mode de réalisation, on cons- titue des électrodes pour arc électrique, ces électrodes ayant une compo- sition et subissant un traitement assurant la dûreté du dépôt, permettant le passage du courant électrique et enfin susceptibles d'être moulées faci-   lement .    



   La composition de ces électrodes est sensiblement la suivante: 
 EMI2.1 
 - carbure de tungstèneooaoooaooooooooooooooa 63 à 69% 
 EMI2.2 
 
<tb> - <SEP> carbure <SEP> de <SEP> tantale <SEP> ....... <SEP> 16 <SEP> à <SEP> 22%
<tb> 
<tb> - <SEP> carbure <SEP> de <SEP> titane <SEP> ........ <SEP> 00000000.0.000000 <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 12%
<tb> 
<tb> - <SEP> cobalt <SEP> ou <SEP> nickel <SEP> ....... <SEP> 00.0000000.00000000 <SEP> 3 <SEP> à <SEP> 5%
<tb> 
<tb> - <SEP> acide <SEP> borique <SEP> ......

   <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5%
<tb> 
 
 EMI2.3 
 - rési.neonoooooaoaeo ooooooeaaaooaooooo00000 2 à 10, 
On utilise du cobalt comme liant de préférence au nickel, en raison de son oxydation plus faible à la température de l'arc 
La résine doit être une résine thermo-plastique volatile à la température de 700/800  environ, exempte de charges, sauf volatiles, par exemple une résine du type formo-phénolique. 



   Les carbures sont utilisés sous forme de poudres épurées, tout résidu de carbone produisant de l'anhydride carbonique qui resterait dans la couche de carbure déposée, ce carbone étant entraîné par lavage à l'eau ou avec un acide minéral. 



   On prépare l'électrode par moulage à la température de polymé- risation de la résine, par exemple   100/150   puis on élimine selle-ci par chauffage à sa température de volatilisation par exemple vers   700/8000   en milieu faiblement réducteur ou neutre. 



   A ce moment, l'acide borique fondu assure la liaison entre les particules de carbures, mais on ne peut utiliser la baguette telle quelle à cause de sa fragilité et du fait qu'elle s'oxyderait lors du dépôt sous l'action de l'oxygène de l'air à la température de l'arc électrique. 



   On fait alors passer pendant une dizaine de secondes, un courant électrique à travers la baguette., pour chauffer celle-ci à blanc l'intensité de ce courant variant selon les dimensions de la baguette. Ce traitement a pour effet de réaliser à la surface de la baguette une métallisation super- ficielle, les carbures restant intacts à l'intérieur; lors du   dépôt,  cette couche évite l'oxydation à la température de l'arc électrique, elle ne se dépose pas, mais se détache et tombe à la manière d'un laitier. 



   Ce dépôt à l'arc peut être effectué avec une intensité de cou- rant variable selon les dimensions des organes entrant en jeu. 



   Le traitement préalable des électrodes a une importance capita- le comme le montre le fait que des variations de la composition de   1-'électro-   de n'influent pas de façon appréciable sur la dureté du dépôt. 



   Ce traitement a pour but   d'éviter   d'une part l'oxydation des car- buresqui se produit dès   900    à la température de l'arc qui atteint 3.500 , et d'autre part toute modification de la structure chimique des carbures qui par exemple peut passer de CW à C3W2 et   C5W4   et surtout toute modification de structure   moléculaire,   celle-ci assurant la dureté exceptionnelle du dé- pôt. 



   Selon le second mode de réalisation de l'invention, on prépare une pâte épaisse contenant les carbures agglomérant un mélange ayant sensi-   blement   la composition   précédente,,   et en le diluant jusqu'à la consistance 

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 souhaitée par un solvant tel que   1-alcool,     l'acétone,     etc...   



   On utilise cette pâte en l'étalant sur la partie de la pièce à durcir et on la sèche lentement pour provoquer le départ du solvant. Puis,, on réalise un traitement analogue à celui de la composition constituant les électrodes. Pour   cela.,   on chauffe la pièce à la température de polymérisa- tion de la résine, puis à la température de volatilisation de la résine en milieu neutre ou faiblement réducteur, et enfin on soumet la partie de la pièce à durcir à l'action d'un arc électrique à électrodes de charbon, ou plus simplement à un simple passage de courant électrique, le chauffage ayant lieu ainsi par résistance. 



   Enfin2 selon le troisième mode de réalisation de l'invention, on réalise par compression une meule dont la composition est la même que celle des baguettes ou de la pâte précédente. Cette meule est mise en rotation par un moyen quelconque dans un bain électrolytique. Comme électrolyte, on peut se contenter   d'utiliser   de 1-'eau pure mais il est préférable d'utiliser des solutions salines, telles que des solutions de bicarbonates ou de préférence de cyanures. On relie cette meule à un pôle d'une génératrice de courant élec- trique, tandis que l'outil est relié à l'autre pôle.

   On appuie très légère- ment l'outil contre la meule en rotation de sorte qu'un arc électrique s'é-   tablito   La chaleur de   l'arc   provoque la fusion superficielle de la composi- tion et le dépôt des carbures fondus sur   l'outil.   Par ailleurs, l'outil lui- même ne sera pas échauffé de façon appréciable grâce à la présence de bain électrolytique. 



   On peut relier indifféremment à la meule et à l'outil un pôle ou l'autre à la source de courant sans que le dépôt en soit affecté, 
L'intensité du courant à utiliser doit'être choisie uniquement en fonction de la vitesse de rotation de la meule et de la dimension de l'outil à recouvrir. 



   Il est évident que les trois modes de réalisation cités ne doi- vent pas être considérés comme limitatifs et que   l'invention   concerne   d'une   façon générale tous les moyens grâce auxquels on peut mettre en contact un outil à recouvrir et une composition du type précédent à une température suffisante pour provoquer le dépôt de carbures fondus sur   l'outil.   



    REVENDICATIONS.-   
1. Procédé de dépôt de couches superficielles de   carbures   mé- talliques sur des surfaces métalliques caractérisé en ce que les carbures sont utilisés sous forme d'une composition préparée préalablement et con- tenant lesdits carbures pulvérisés agglomérés par une résine thermo-plasti- que, et un liant minérale cette composition étant au moment de l'usage chauf- fée à la température de volatilisation de la résine'en milieu neutre ou   fai-   blement réducteur, puis à la température de fusion des carbures pour laquel- le le liant minéral est également volatilisé.

Claims

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la composition est préparée sous forme'de baguettes jouant le rôle d'électrodes pour arc électrique. la température de l'arc provoquant la fusion des carbu- res, lesdites baguettes étant chauffées au rouge blanc pendant une dizaine de secondes après la volatilisation de la résine.

3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la composition est préparée sous forme de galette mise en rotation dans un bain électrolytique, et relié à un pôle d'une source de courant tandis que l'outil à recouvrir étant relié à l'autre pôle de ladite source et appliqué contre la moule.

4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la composition est utilisée sous forme d'une pâte diluée par un solvant de la <Desc/Clms Page number 4> résine et étalée sur la pièce à durcir, le chauffage à la température de fusion des carbures étant réalisé par exemple par Inaction d'un arc électrique ou par simple passage du courant électrique.

5. Composition pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus selon les revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle comporte des carbures de tungstène, de tantale et de titane, préalablement débarrassés du carbone qu'ils peuvent contenir.

6. Composition selon la revendication 5 caractérisé en ce que le liant minéral est constitué par du cobalt ou du nickel.

7. Composition selon les revendications 5 et 6 caractérisée en ce que la résine thermo-plastique est une résine formo-phénolique.

8. Composition suivant les revendications 5 à 7 caractérisée en ce que les proportions des divers éléments entrant dans cette composition sont les suivantes : EMI4.1 <tb> - <SEP> carbure <SEP> de <SEP> tungstène...................... <SEP> 63 <SEP> à <SEP> 69% <tb> <tb> - <SEP> carbure <SEP> de <SEP> tantale <SEP> ........................ <SEP> 16 <SEP> à <SEP> 22% <tb> - <SEP> carbure <SEP> de <SEP> titane......................... <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 12% <tb> EMI4.2 - cobalt ou iiickelcoo.oee.ooccecoooooooooo.0 3 à 5% EMI4.3 <tb> - <SEP> acide <SEP> borique............................. <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5% <tb> EMI4.4 résineooocooooeoooooooÓoeoeoooooooooooooeo à 10% 9.

Composition selon les revendications 5 à 8 caractérisée en ce qu'elle est obtenue agglomérée à l'état dur par chauffage à la température de polymérisation de la résine thermo-plastique.