BE510780A - - Google Patents

Description

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  PROCEDE POUR LA PRODUCTION SUR DES   METAUX.   NOTAMMENT LE FER, DE PELLICULES ADHERANT A LEUR SUPPDRT METALLIQUE ET DESTINEES A 
FACILITER SA MISE EN FORME A FROID. 



   L'invention a pour objet un procédé pour la production de pellicu- les d'un ou plusieurs sels et/ou oxydes, adhérant fortement à la surface des métaux,tels que le fer, et facilitant grandement le formageà froid des dits   métauxo   
En pratique, il n;a été fait usage jusqu'à présent, dans ce but, que de pellicules de phosphateo Celles-ci présentent l'inconvénient d'exiger pour leur production des produits chimiques coûteux et de la chaleur et de nécessiter une surveillance analytique permanente des bains. Les pellicules de phosphate sont, de plus, très fragiles, tandis que celles d'oxyde et de sulfure sont plastiques et exercent en soi une action lubrifiante. 



   Dans la pratique du formage à froid avec utilisation de pellicules de phosphate, il a été constaté, en outre, qu'il n'est pas avantageux, pour l'opération d'étirage, de produire des pellicules de phosphate relativement épaisses et d'utiliser celles-ci, sans les renouveler pour une série de pas- ses. En effet, par suite de leur fragilité, ces pellicules sont détruites des la première passe presque complètement, Il est par conséquent avantageux, dans la technique de l'étirage, d'utiliser des pellicules minces de phosphate et de les renouveler après chaque passe.

   Mais la dépense relativement élevée que demande la production des pellicules de phosphate s'oppose à cette réali-   sationo   
L'invention permet de résoudre le problème qui consiste à produire, sur le fer notamment, en partant de produits chimiques peu coûteux, par un procédé simple, sans mise en oeuvre de chaleur et pratiquement sans surveil- lance analytique,des pellicules supérieures à celles de phosphate pour la technique de l'étirage. 



   Ce procédé, objet de l'invention, est remarquable notamment en ce qu'il consiste à traiter les objets, en présence d'air et de vapeur d'eau, par des acides tels que l'acide chlorhydrique, l'hydrogène sulfuré, l'acide sulfu- 

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 reux, ou par des solutions de chlorures ou de sulfures qui, en solution aqueu- se, libèrent partiellement de l'acideo 
Dans l'étirage des tubes et le tréfilage, il est déjà connu de dé- caper le tube ou le fil à l'aide d'un acide relativement fort et, après lava- ge, de le laisser reposer jusqu'au lendemain, ce qui détermine la formation de rouille non adhérente, qui facilite le tréfilage ou l'étirage ultérieur. 



  Il semble que cette formation de rouille non adhérente résulte de la présence, sur la surface métallique, de traces d'acideo La couche d'oxyde ainsi formée n'est cependant ni uniforme, ni fortement adhérente à son support. Elle ne peut donc faciliter que dans une très faible mesure l'opération d'étirage. 



   Selon un mode d'exécution de l'invention, et dans le cas de pièces ou objets de fer ou d'acier, on recouvre d'un mince film d'un acide dilué, la pièce à traiter, préalablement décapée par voie chimique ou mécanique, puis on la soumet à l'oxydation à l'air après l'avoir légèrement essorée, sans la laver. 



   Il importe avant tout qu'un mince film liquide de l'acide dilué adhère à la surface du fer, pellicule qui sèche en quelques minutes, tandis que l'acide est transformé en son sel de fer (il). Sous l'action de l'air, en présence de vapeur d'eau, le sel de fer (II) se transforme en pellicule brun clair d'oxyde hydraté de fer L'action de l'acide est essentiellement de na- ture catalytiqueo 
Pour réaliser la formation de la pellicule liquide sur les objets traités, on peut les immerger dans l'acide dilué ou, encore, les brosser ou les arroser à l'aide de celui-ci. On peut aussi soumettre les objets humides à l'action d'acides sous forme gazeuse, tels que l'acide chlorhydrique ou 1; hydrogène sulfuré. 



   Les acides ou sels à réaction acide convenant à la réalisation de la première phase du procédé selon l'invention doivent être à même de réagir avec la surface métallique en donnant lieu à la formation du sel de l'acide considérée La concentration de l'acide est ici d'une importance pratique con-   sidérableo   Si elle est trop forte, la formation de la pellicule ne s'effectue que très difficilement. 



   Dans le cas où il est fait usage d'acide chlorhydrique, la concen- tration de la solution ne doit pas être supérieure à 3   %,   ni inférieure à 0,2 % En utilisant une solution d'acide chlorhydriqueà 1,5 % le processus d'oxydation, à température ordinaire et pour une teneur relative en humidité de 60 à 70 % demand environ 1 heure. Si la concentration en acide dépasse 3 %, la pellicule, vert-noir au début, ne se transforme que partiellement au bout d'une heure en pellicule brun-rouge d'oxyde hydraté; par un brossage sous cou- rant d'eau, il est possible d'enlever la plus grande partie de la pellicule vert foncé. 



   Comme acides susceptibles d'accélérer l'oxydation, il y a lieu de citer en particulier les acides à base de chlore et de soufre. Lorsqu'on uti- lise l'acide sulfurique ou phosphorique, la formation de sel est rapide, mais les sulfates ou phosphates de fer formés offrent une résistance importante à la formation d'oxyde hydraté. 



   De même que celle des pellicules de phosphate, la formation des pel- licules d'oxyde hydraté de fer peut être facilitée par l'addition d'accéléra- teurs. Particulièrement actif est l'acide sulfureux qui est en soi un filmogè- ne pour l'oxyde hydraté, mais d'autres agents d'oxydation tels que l'eau oxy- génée, l'hypochlorite ou les nitrites sont également des accélérateurs effica- ces. 



    EXEMPLES.-   
Les pièces de fer décapées par voie mécanique ou chimique sont plon- gées dans une solution de 5 parties en volume d'acide chlorhydrique à 20  Bé, de 90 parties d'eau et d'une partie en volume d'acide sulfureux à 6 %. 



   La quantité d'acide restant adhérente à la surface du fer dépend de la nature de la surface des pièces traitées :les surfaces rugueuses retiennent 

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 plus d'acide que les surfaces lisses. C'est pourquoi il est recommandé de maintenir 5 à 10 minutes dans le bain d'immersion les pièces de fer à surfa- ce lisse, tandis que celles à surface rugueuse peuvent en être retirées après quelques secondes,, L'acide superflu est enlevé par un léger centrifugeage des pièces,, Celles-ci sont ensuite amenées dans une chambre, avantageusement mu- nie de dispositifs de climatisation et dont le degré d'humidité relative est d'environ 60 à 70 % 
Si l'on ne dispose pas de dispositif de climatisation, il est avan- tageux de disposer sur le plancher de la chambre un bac rempli d'eau chauffée à 20-25 ,

   ou d'y ajouter de 2 à 5 % d'un produit hygroscopique, tel que de la glycérine ou du chlorure de calcium. A la place d'acide chlorhydrique, il peut également être fait usage de sels acides, tels que le chlorure de fer ou le chlorure de chrome. 



   Une autre solution oxydante convenable est constituée par 6 parties en poids de sulfite de sodium, 4 parties d'acide chlorhydrique à 20  Bé et 90 parties d'eau. Si l'on utilise une solution de 5 parties de chlorure de chro- me hexahydraté dans 95 parties d'eau, il n'est pas nécessaire d'ajouter d'agents hygroscopiques, ce sel étant lui-même hygroscopique. 



   La pellicule d'oxyde hydraté de fer produite conformément à l'inven- tion se transforme facilement en pellicule noire de sulfure de fer sous l'ac- tion d'agents sulfurants, tels que, par exemple, les solutions de sulfures al- calinso 
Conformément à l'invention, la pellicule de sulfure convenant tout particulièrement à la mise en forme à froid peut être produite simplement par action directe d'agents sulfurants, anorganiques et solubles dans l'eau, sur les métaux, et notamment sur le fer, en présence d'air et de vapeur d'eauo 
Sur le fer, la pellicule de sulfure se forme rapidement, même à froid, lorsqu'on fait agir sur les pièces de fer, en présence d'air et de va- peur d'eau, de l'hydrogène sulfuré gazeux.

   La pellicule de sulfure ainsi for- mée présente un aspect métallique, brillant, couleur d'argent ou de laiton, Dans le cas d'utilisation de vapeurs de sulfure d'ammonium, il se produit une pellicule noire de sulfure, sans brillant   métalliqueo   
Bien que le procédé selon l'invention ait en premier lieu pour ob- jet la production de pellicules de sulfure sur le fer, il peut être également avantageusement appliqué à des objets à surfaces non ferreuses, par exemple au nickel ou alliages de nickel, ainsi qu'à l'acier inoxydable, dans ce der- nier cas,il est bon cependant d'opérer à température légèrement plus élevée. 



  Bien qu'il ne soit, en général, pas nécessaire de munir de pellicules d'étira- ge les métaux non ferreux, tels que le cuivre, le laiton ou les alliages d'a- luminium, les pellicules de sulfure ont l'avantage d'augmenter la longévité des outils. 



   Pour produire la pellicule d'étirage de sulfure selon l'invention, il suffit de soumettre, dans une caisse en bois, à l'action d'hydrogène sulfu- ré gazeux en présence d'air et de vapeur d'eau, les objets préalablement dé- capés par voie mécanique ou chimiqueo Après avoir été décapés et lavés, les objets peuvent être encore humides, mais pas exagérément, car ceci entraînerait une consommation inutile d'hydrogène sulfuré et la formation de sulfure de fer sans adhérence, se superposant à la pellicule fortement adhérente.

   L'hydrogène sulfuré utilisé renfermant de la vapeur d'eau, de par sa constitution même, et, la formation du sulfure donnant naissance à de l'eau, il n'est pas néces- saire d'ajouter de la vapeur   d'eau.   Pour une concentration superficielle pas trop importante dans la chambre de réaction, les quantités d'air qui s'y trou- vent sont normalement suffisantes pour permettre la formation de la pellicule de sulfure. 



   Etant donné que, dans de l'air suffisamment humide (degré relatif d'humidité supérieur à 60 %), la pellicule de sulfure a tendance à s'oxyder, il est recommandé de poursuivre le traitement des pièces sulfurées immédiate- ment après les avoir retirées de la caisse, ou de les entreposer dans une en- ceinte dont le degré d'humidité est relativement faible. 

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   Les pellicules de sulfure pour étirage peuvent également, confor- mément à l'invention, être produites par immersion des objets à traiter dans des sulfures ou polysulfures alcalins ou alcalino-terreux solubles dans l'eau, les dits objets étant soumis, après égouttage, à l'action de l'air et de la vapeur d'eauo Il apparaît que, lors de la formation de sulfure par ce procédé, ce n'est pas seulement l'oxygène de l'air qui agit, mais aussi l'acide carbo- niqueo 
Suivant une variante de l'invention, la pellicule de sulfure pour étirage'n'est pas produite au cours d'une opération distincte, mais pendant l'opération de mise en forme à froid elle-même, et ce en incorporant au lubri- fiant des produits qui, venant au contact de la pièce à étirer, donnent nais- sance à la pellicule de sulfure. 



   Il est fait usage dans ce but, conformément à l'invention, d'une solution aqueuse d'un sulfure ou polysulfure soluble dans l'eau et d'un pro- duit lubrifiant également soluble dans l'eau. 



   Comme sulfures solubles selon l'invention, il faut signaler, en premier lieu, le sulfure ou le polysulfure d'ammonium. L'hydrogène sulfuré est également efficace, mais sa mauvaise odeur et sa nocivité rendent son utilisa- tion pratiquement   impossible.,   Comme produits lubrifiants solubles dans l'eau, on peut citer, les savons, les alkyl-benzène-sulfonates, les sulfonates d'al- cools gras et produits analogues. 



  EXEMPLE.- 
 EMI4.1 
 
<tb> Sulfonate <SEP> d'alcool <SEP> gras <SEP> @ <SEP> à <SEP> 5 <SEP> %
<tb> 
<tb> Solution <SEP> à <SEP> 20 <SEP> % <SEP> de <SEP> sulfure <SEP> ou <SEP> polysulfure <SEP> d'
<tb> 
 
 EMI4.2 
 ammonium 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 D 0 0 0 0 0 0 . 0 e 0 0 0 0 CI 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 .. 0 0 0 05 à 10 % 
 EMI4.3 
 
<tb> Eau <SEP> @ <SEP> 93 <SEP> 85 <SEP> %
<tb> 
 
En vue d'éviter les frais de transport inutiles, on peut utiliser un concentré du lubrifiant soluble et du sulfure, concentré qui est dilué au poste d'utilisation. 



   Les pellicules de sulfure, produites par la mise au contact de tels lubrifiants avec les pièces de fer devant être mises en forme à froid, sont extrêmement minces, mais suffisent néanmoins à éviter la morsure des outils sur les pièces de fer traitées. L'emploi des lubrifiants sulfurants permet de confectionner des outils d'étirage en partant d'aciers bon marché, non alliés. 



   L'efficacité d'attaque de ces lubrifiants pendant l'opération d'é- tirage peut encore être accrue par chauffage en cours d'opération du lubrifiant   sulfurant et réfrigérant, ainsi que des pièces à étirer, et, en particulier, de ces dernières. L'action sulfurante de ces lubrifiants devient, en outre,   plus intense en cours d'utilisation, vraisemblablement par suite de la forma- tion, sous l'action de   l'air,   de produits corrosifs. 



   Pendant l'opération, le lubrifiant n'est pas consommé, mais les surfaces le sont, en raison de la formation de sulfure métallique ; il est par conséquent nécessaire de rajouter de temps à autre des sulfures au lubrifiant utilisé. 



   REVENDICATIONS.

Claims (1)

1. 1 Procédé pour la production sur des métaux, notamment le fer, de pellicules en particulier d'oxyde ou de sulfure adhérant à leur support métallique et facilitant la mise en forme à froid des métaux, le dit procédé étant caractérisé en ce qu'on traite les objets, en présence d'air et de va- peur d'eau, par des acides tels que l'acide chlorhydrique, l'hydrogène sulfu- ré, l'acide sulfureux, ou par des solutions de chlorures ou de sulfures qui, en solution aqueuse, libèrent partiellement de l'acide; 20- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'en vue de l'application de l'invention à la production de pellicules d'étirage sur des pièces métalliques et, en particulier, des pièces de fer, on recouvre les pièces d'une pellicule d'acide dilué puis on les soumet à l'action de 1' .air en présence de vapeur d'eau;

   <Desc/Clms Page number 5> 3 Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour le production de pellicules d'oxyde sur du fer, les pièces sont plongées dans un acide dilué, tel que l'acide chlorhydrique ou sulfu- reux, puis, sans être lavées, soumises à l'action de l'air en présence de vapeur d'eau; 4 Procédé suivant l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'à la place d'acide, il est fait usage de sels acides, tels que le chlorure de fer ou de chrome; 5 Procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'aux acides utilisés est ajouté un accélérateur, tel que l'acide sulfureux, l'hypochlorite, l'eau oxygénée et/ou des produits hygroscopiques, tels que le chlorure de calcium;

   6 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la production de pellicules de sulfure sur des métaux, notamment le fer, on fait agir sur ceux-ci de l'hydrogène sulfuré gazeux, en présence d'air et de vapeur d'eau; 70- Procédé suivant les revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les pellicules d'oxyde produites sont traitées par des agents sulfurants, tels que l'hydrogène sulfuré ou les sulfures alcalins ; 8 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, suivant une variante et pour la production de pellicules de sulfure, les métaux sont munis d'une pellicule d'un sulfure en solution, puis soumis à l'action de l'air en présence de vapeur d'eau;

   9 Procédé suivant l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que, lors de la mise en forme à froid, on utilise, comme agent lubrifiant et réfrigérant, une solution aqueuse renfermant un lubrifiant soluble dans l'eau et un sulfure ou polysulfure également soluble dans l'eau; 10 Procédé de production sur des métaux de pellicules adhérant à leur support métallique et facilitant leur forme à froid en substance com- me décrit; 11 Les pièces métalliques revêtues par le procédé, suivant 1 une quelconque des revendications précédentes, d'une pellicule adhérente, en particulier d'oxyde ou de sulfureo