BE571568A

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Publication number: BE571568A
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Description

La présente invention est relative à un procédé pour déposer des métaux légers, tels que le magnésium, l'aluminium, ou analogues, par métallisation gazeu- se, sur des surfaces métalliques, en vue de former des corps métalliques composi- tes.

On a déjà essayé de constituer des objets composites à partir de di- vers métaux et de métaux légers tels que le magnésium et l'aluminium; cependant, on n'a pas pu obtenir des résultats favorables sans l'utilisation de couches d'ad- hérence intermédiaires. On a dû recourir à cette solution., étant donné la faible adhérence qui se manifeste entre ces métaux légers et les surfaces métalliques auxquelles ils sont appliqués. Ceci est dû en grande partie à leur affinité mar- quée pour l'oxygène. La présente invention vise à éliminer ces difficultés dans toutes les applications pratiques et à établir un procédé pour exécuter un pla- cage de ces métaux légers sur différentes surfaces métalliques.

Suivant la présente invention l'aluminium ou le magnésium métalliques, ou leurs mélanges appropriés, sont déposés directement sur un support qui peut être constitué par un métal tel que l'acier, le fer, le cuivre, le magnésium, l'aluminium ou des alliages métalliques, de manière à constituer une couche de métal, ou un revêtement de métal léger, à adhérence tenace. Le procédé suivant l'invention élimine ainsi la nécessité d'utiliser une couche d'adhérence inter- médiaire, comme il était de pratique courante à ce jour.

Le principal objet de la présente invention consiste à appliquer direc- tement un métal léger, tel que l'aluminium et le magnésium, sur un métal de base, y compris l'aluminium et le magnésium et leurs alliages, de telle façon que le métal de base se voit doter d'une enveloppe ou partie extérieure, constituée es- sentiellement en aluminium ou magnésium purs.

Un autre objet de l'invention consiste à établir un objet métallique composite constitué par un support en métal léger et un revêtement ou enrobage extérieur en aluminium métallique.

Un autre objet de l'invention consiste à établir un objet métallique composite tel que décrit et qui comprend une couche d'aluminium métallique ou de magnésium métallique, constituée par métallisation gazeuse.

Un autre objet de l'invention consiste à établir un procédé par lequel un métal léger, tel que le magnésium ou l'aluminium, peut être appliqué sous forme de placage sur des pièces moulées en métal, des tôles, des bandes de métal, ou éléments analogues, le tout pouvant être façonné de manière à fournir une lar- ge gamme de produits et se présenter sous diverses formes, cela partout où l'on désire que l'objet final présente une portion extérieure composée de métal léger.

Un autre objet de l'invention consiste à établir un procédé par lequel des métaux tels que l'acier, le fer, le cuivre, et analogues, peuvent être proté- gés de façon appropriée par une couche d'aluminium métallique, cette dernière é- tant déposée directement sur le support.

Un autre objet de l'invention consiste à établir un procédé pour unir de façon tenace l'aluminium ou le magnésium métallique à une base de support mé- tallique, sans qu'il soit nécessaire d'employer une couche ou un alliage d'adhé- rence intermédiaire, comme il était de pratique courante à ce jour.

Un autre objet de l'invention consiste à établir un procédé perfection- né pour déposer par métallisation gazeuse, ces métaux légers du groupe II et III de la Table de Classification Périodique, sur les surfaces d'objets.

Un autre objet de l'invention consiste à établir un procédé pour pro- duire des objets recouverts d'aluminium, procédé où l'aluminium métallique est déposé sur la surface du support et dans les pores et interstices de la surface, de manière à constituer, sur cette surface, un revêtement ou enrobage ancré, essentiellement incorporé au support, d'aluminium métallique.

Ces objectifs et avantages, ainsi que d'autres,ressortiront au cours de la description qui suit.

Les dessins annexés à la présente description montrent un objet métal- lisé au gaz, établi conformément à la présente invention.

Dans ces dessins :
La fig. 1 est une vue perspective d'une tôle composite où l'on a appli- qué les principes de la présente invention.

La fig. 2 est une vue en coupe de la tôle représentée dans la fig. 1.

La fige 3 est une vue perspective et en coupe d'un câble métallique composite établi suivant les principes de la présente invention.

Suivant l'invention, les surfaces métalliques telles que le magnésium, l'aluminium, l'acier, le fer, le cuivre, et analogues, ainsi que les alliages métalliques, sont nettoyées, de façon à les débarrasser des matières étrangères, et sont ensuite soumises à la métallisation gazeuse, en utilisant un composé or- ganométallique approprié, décomposable à la chaleur, d'aluminium ou de magnésium, ou de leurs mélanges appropriés, pour constituer un produit métallique composite fini.

Les exemples qui suivent illustrent la manière dont l'invention doit être mise en pratique, mais n'ont aucun effet limitatif sur la portée de cette dernière.

EXEMPLE 1
Un moulage en magnésium métallique, traité au jet de sable en vue de présenter une surface propre, a été chauffé jusque 350 C-400 C environ dans une atmosphère d'hélium sec contenant le diphényle-magnésium. Ce composé organo- métallique du magnésium se décompose à 280 C environ, en se dissociant en magné- sium et en diphényle. Ce procédé a été exécuté à la pression atmosphérique et en l'absence d'humidité, afin d'éviter le risque d'incendie. Dans ce cas, la forma- tion du dépôt de magnésium pouvait s'effectuer suivant l'équation :
EMI2.1

EXEMPLE II.

Une tôle de magnésium a été métallisée au gaz avec du magnésium métal- lique, en procédant comme dans l'Exemple I, mais à une pression inférieure à la pression atmosphérique, soit une pression de 18-25" de mercure et en employant l'azote sec en qualité de véhicule gazeux inerte pour le diphényle-magnésium.

EXEMPLE III.

Dans cet Exemple, un feuillard d'acier, préalablement débarrassé de matières étrangères, a été chauffé à 350 0 et a été mis en contact avec une at- mosphère d'hélium sec, contenant le diéthyle-magnésium, à une pression inférieure à la pression atmosphérique, comme dans l'exemple II. Après la dissociation du composé alkyle-magnésium, le magnésium se dépose sur la surface de l'acier.

EXEMPLE IV.

Des moulages de fer ont été recouverts de magnésium, par métallisation gazeuse, comme dans l'Exemple III, en utilisant l'iodure de méthyle-magnésium, qui se décompose par la chaleur à 250 C environ.

EXEMPLE V.

Le magnésium métallique a été déposé par métallisation gazeuse sur l'acier, comme dans l'Exemple III, mais en utilisant l'iodure de triarylméthyle- magnésium, à la température de placage, de façon à déterminer la décomposition

thermique de l'iodure, dans une atmosphère de gaz inerte sec, l'azote par exemple.

EXEMPLE VI
Dans cet Exemple, on a employé un mélange, dans les proportions de 50%-50% en poids, de triéthyle-aluminium et de diéthyle-magnésium et la métallisa- tion gazeuse a été appliquée à un feuillard d'acier, en procédant comme dans 1, Exemple III. Dans ce cas, le feuillard d'acier se voit appliquer, par métallisa- tion gazeuse, un placage constitué par un alliage de magnésium et d'aluminium, la température étant augmentée afin de déterminer la dissociation du mélange de composés organométalliques et le dépôt du constituant métallique.

EXEMPLE VII.

Une plaque de cuivre a été nettoyée et a été chauffée dans une atmos- phère d'hélium, à une température d'environ 385 C, et où l'on a introduit environ 10% de triméthyle-aluminium. Ce composé a bouilli à 135 C environ et a été amené à se dissocier, de façon à laisser un dépôt de métal.

Les métaux légers en question, tels que l'aluminium et le magnésium, sont ainsi déposés directement sur un métal de support, lequel peut être un métal d'alliage comportant, par exemple,,de l'acier, du cuivre, du fer, etc., de telle sorte que l'on obtient un produit composite où le métal léger est muni de façon monolithe et tenace au métal ou à l'alliage métallique, lequel appartient aux métaux du type lourd.

D'autres composés métalliques pouvant être utilisés pour déposer le magnésium ou l'aluminium par métallisation gazeuse, comme décrit plus haut, sont; le diméthyle-magnésium; le triméthyle-aluminium; les halogénures de triarylméthy- le-magnésium,le diphényléthyle-magnésium, l'hydrure d'aluminium, les nitrures de magnésium et d'aluminium, ainsi que d'autres composés d'aluminium et de magnésium qui se dissocient sous l'effet de la chaleur, de manière à déposer leur constituant métallique, dans les conditions de température, de pression et d'atmosphère inerte imposées.

Les composés halogénés de métaux légers, tels que les bromures, les io- dures ou les chlorures, peuvent être produits à partir de l'eau de mer ou être obtenus en tant que sous-produits au cours de la récupération ou des procédés visant à préparer divers composés et produits chimiques et utilisant des eaux qui contiennent de la saumure.

Les revêtements établis en ces métaux légers peuvent présenter diver- ses épaisseurs, à volonté, compte tenu de l'usage auquel l'objet en question est destiné. Dans la majorité des cas, un revêtement de 0,001 à 0,0025 pouce est suf- fisant pour assurer une protection contre la corrosion.

Le procédé suivant l'invention permet de fabriquer de façon continue, et en série, des produits composites magnésium-aluminium, tels que fils, câbles, plaques, feuillards, tôles ou écrans. L'épaisseur du revêtement peut être contro- lée en limitant la durée de la métallisation gazeuse, soit, le temps pendant le- quel l'objet séjourne dans l'enceinte de métallisation. L'invention est particu- lièrement indiquée pour l'aluminage de métaux là où l'on désire que le métal à déposer pénètre dans les pores et interstices, en vue de former un enrobage ex- térieur à adhérence essentiellement totale, en aluminium métallique.

La matière soumise à la métallisation gazeuse avec des métaux légers peut consister en divers métaux ou alliages et présenter les diverses formes et aspects décrits. Pour nettoyer le métal préalablement à la métallisation gazeuse, on peut faire appel à des méthodes classiques, telles que le lavage ou l'immer- sion de la matière dans des solutions alcalines ou acides et son rinçage avec de l'eau chaude claire, ainsi qu'un chauffage à 150-200 C pendant une durée suffisan- te pour chasser toute humidité et obtenir une surface parfaitement sèche. Au be- soin, on peut appliquer les méthodes de nettoyage électrochimiques, comme celles qui sont généralement employées, de même que les méthodes de nettoyage mécaniques; par exemple, récurage avec des brosses en fil de fer et sablage.

Le préchauffage et le séchage de l'objet, préalablement à la métallisa- tion gazeuse, sont de préférence effectués dans une atmosphère inerte, telle que l'azote, l'hélium, ou analogues, afin d'empêcher l'oxydation. Ensuite, la surface métallique chauffée et complètement sèche, est soumise à la métallisation gazeuse.

En appliquant le procédé de métallisation gazeuse suivant la présente invention, on peut recouvrir la matière ou l'objet d'un film ou placage métalli- que d'une épaisseur voulue quelconque, constitué en métal essentiellement pur.

On obtient ainsi un revêtement protecteur, avec ceci que le film ou le placage réalisé ne contient pas de matières étrangères, telles que les occlusions indési- rables constituées par des métaux, sels, particules d'anode, bulles, ou analogues, qui sont inévitablement apportés sur la cathode, ensemble avec le métal requis, lors de l'application de méthodes de revêtement électrolytiques courantes. Au contraire, dans la métallisation gazeuse, le métal est déposé sur le support en l'absence d'humidité ou de vapeur d'eau. L'oxygène et les matières oxydables sont également absents.

On a constaté que le revêtement produit par cette méthode de métallisation gazeuse représente un dépôt métallique qui pénètre dans les pores et les interstices du métal de support, sans donner lieu à la formation de l'al- liage fragile peu satisfaisant, que l'on observe lorsque le revêtement est obte- nu par un procédé humide ou par les méthodes de placage à l'aide de métaux en fusion. La raison exacte de ce phénomène n'est pas connue, mais il y a lieu de supposer que ces effets favorables sont dus au fait que le dépôt métallique est exempt d'impuretés, en particulier d'impuretés métalliques, qui impriment la pro- priété qui se traduit par la caractéristique d'alliage fragile.

Le dépôt de métal dans les interstices du support, obtenu par la métallisation gazeuse, produit une portion intermédiaire tenace, qui demeure ductile et résistante, de telle manière que le métal ainsi recouvert peut être travaillé au besoin. La métallisation ga- zeuse permet de former un dépôt de n'importe quelle épaisseur voulue, laquelle peut être si réduite, par exemple, que la couche métallique soit en fait trans- parente et que, lorsqu'elle est déposée sur un support transparent, tel que le verre, il en résulte un verre fumé. D'autre part, le dépôt métallique peut être renforcé de façon à produire au besoin un revêtement d'un épaisseur de 1/32 à 1/16 de pouce, ou davantage par exemple.

Lorsqu'on emploie des conduits , tubes., pour le transport de substan- ces corrosives, il est avantageux de former un revêtement ou un placage sur la sur- face intérieure du tube, de façon que ce dernier résiste à la corrosion. Ceci peut être obtenu par la métallisation gazeuse, de telle façon que la paroi intérieure soit protégée contre la corrosion. La métallisation effectuée de cette manière est très supérieure à celle réalisée par les méthodes de placage humides, car, avec ces dernières, il est difficile de réaliser un revêtement uniforme sur la surface intérieure d'objets creux, en particulier de conduits. De plus, lorsqu'on emploie les méthodes humides courantes de revêtement électrolytique, il y a toujours une certaine occlusion, bien que minime, d'électrolyte.

Bien que ce phénomène puisse être imperceptible dans des conditi@@ idéales, la quantité d'impuretés déposées simultanément avec le métal est généralement suffisamment élevée pour aboutir finalement à la détérioration de l'objet plaqué. La métallisation gazeuse élimine ces difficultés, étant donné que la mise en oeuvre de ce procédé ne comporte ni ne requiert la présence d'un électrolyte, qui constitue la condition préalable lors de l'exécution du procédé humide de placage électrolytique.

De plus, la métallisation gazeuse permet de mettre du métal naissant pur en contact direct avec des surfaces de support chimiquement propres, sur les- quelles le métal doit être déposé ; plus, et vue que le métal est déposé à par- tir d'un état gazeux, sa pénétration profonde dans les pores et interstices de métal s'accomplit sans inclusions d'impuretés susceptibles d'altérer les caracté- ristiques physiques du métal, de sorte que les portions interstitielles du re- vêtement agissent en réalité de manière à améliorer les caractéristiques physi- ques du métal de base ou du support.

Bien que l'on ait décrit un mode opératoire particulièrement favora- ble, ainsi que de nombreux exemples mettant en évidence les divers modes de réa- lisation de l'invention et la manière dont celle-ci peut être mise en oeuvrer il est bien entendu que la présente demande de brevet n'est pas limitée à ces dé- tails et que l'on peut y apporter diverses modifications et variantes susceptibles de s'offrir à l'esprit des hommes de métier, cela sans s'écarter de l'esprit de l'invention, ni dépasser la portée ce celle-ci.

Les dessins annexés représentent quelques exemples d'exécution de produits obtenus par le procédé suivant l'invention.

Dans ces dessins :
La fig. 1 représente une tôle composite pourvue d'un revêtement en métal léger.

La fig. 2 représente un corps d'acier, de fer, de cuivre, etc., muni d'un revêtement en aluminium ou en magnésium, ancré dans la surface du métal de base.

La fig. 3 représente un câble métallique composite formé d'un noyau de fer, recouvert de métal léger.

Dans la fig. 1, 1 désigne l'ensemble de la tôle composite; 2 - la pel- licule de métal léger.

Dans la fig. 2, 3 désigne le corps de métal de support; 4 - la couche d'aluminium ou de magnésium; 5 - l'ancrage de la couche de métal léger dans la surface du métal de base.

Dans la fig. 3, 6 désigne l'ensemble du câble métallique composite; 7 - le noyau en fer ; 8 - la couche de métal léger.

REVENDICATIONS.

1. Produit composite, constitué par au moins deux métaux comprenant un métal de base et un métal léger, unis de façon monolithe.

2. Produit composite en métal, comprenant un métal de base sur lequel est appliquée à adhérence monolithe une couche de métal léger, ce dernier métal étant choisi dans le groupe constitué par le magnésium et l'aluminium.

3. Produit composite en métal, dans lequel la couche métallique exté- rieure est déposée par un procédé de métallisation gazeuse.

4. Produit métallique composite, comprenant une couche de métal de re- vêtement unie à interpénétration au support et qui pénètre dans les pores et les interstices du métal de support, ladite couche de métal extérieure comprenant le magnésium et l'aluminium.

5. Produit métallique composite, comprenant une base d'acier à la- quelle est unie à interpénétration une couche de métal extérieure, cette dernière couche comprenant un métal choisi dans le groupe constitué par le magnésium et l'aluminium.

6. Produit métallique composite, comprenant un métal de base constitué par le magnésium et auquel est unie à interpénétration une couche de métal exté- rieure, cette dernière couche comprenant un métal choisi dans le groupe constitué par le magnésium et l'aluminium.

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Claims

7. Produit métallique composite, comprenant un métal de base constitué par le cuivre et auquel est unie à interpénétration une couche de métal extérieure cette dernière couche comprenant un métal choisi dans le groupe constitué par le magnésium et l'aluminium. <Desc/Clms Page number 6>

8. Produit composite en magnésium-aluminium, sous la forme d'un fil, d'un câble, ou-analogue, comprenant un revêtement extérieur à adhérence monolithe, établi en un métal léger choisi dans le groupe comprenant l'aluminium et le magné- sium.

9. Produit composite magnésium-aluminium, sous la forme d'un fil, d'un câble, ou analogue, pourvu d'un revêtement extérieur à adhérence monolithe, con- sistant en un métal léger choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le mag- nésium et(ou) leurs alliages.

10. Produit métallique composite, sousla forme d'un fil, d'un câble, ou analogue, comportant un revêtement extérieur à adhérence monolithe, constitué en un métal léger.

11. Procédé pour former un produit métallique composite, ce procédé comprenant les dispositions qui consistent : à nettoyer le métal; à chauffer le métal nettoyé, et à soumettre le métal chauffé à la métallisation gazeuse, en vue d'y déposer un métal léger.

12. Procédé pour former un produit métallique composite, comprenant les dispositions qui consistent ; à nettoyer le métal; à chauffer le métal nettoyé; et à soumettre le métal chauffé à la métallisation gazeuse, en vue d'y déposer un métal léger, ledit métal consistant en aluminium, en magnésium et leurs allia- ges.

13. Procédé pour former un produit métallique composite, comportant une base en acier, ce procédé comprenant les dispositions qui consistent : à nettoyer le métal ; chauffer le métal nettoyé; et à soumettre le métal chauffé à la mé- tallisation gazeuse, en vue d'y déposer un métal léger, ce dernier métal consis- tant en aluminium, en magnésium et leurs alliages.

14. Procédé pour former un corps métallique composite, comportant un revêtement ou une couche extérieure de métal léger , ce procédé comprenant les dispositions qui consistent : à nettoyer chimiquement le métal de base ; àchauf- fer ce dernier dans une atmosphère inerte; et à soumettre le corps ainsi chauffé à une atmosphère inerte contenant un composé organométallique à une température suffisante pour déterminer la dissociation du composé organométallique et le dépôt, sur ledit corps de base en acier, du constituant métallique de ce composé.

15. Procédé pour former un corps métallique composite, comprenant un revêtement ou une couche extérieure de métal léger, ce procédé comprenant les dispositions qui consistent : à nettoyer chimiquement le métal de base; à chauffer ce dernier dans une atmos- phère inerte; et à soumettre le corps ainsi chauffé à une atmosphère inerte con- tenant un composé organométallique à une température suffisante pour déterminer la dissociation de ce composé organométallique et le dépôt, sur ledit corps de base en acier, du constituant métallique de ce composé, ledit composé organomé- tallique étant choisi dans le groupe comprenant l'aluminium et le magnésium.

16. Procédé pour munir un corps métallique d'un revêtement ou d'une couche extérieure de métal leger, ce procédé comprenant les dispositions qui consistent : à nettoyer le corps métallique; à chauffer le corps métallique net- toyé, dans une atmosphère inerte; à soumettre ensuite le corps ainsi chauffé à une atmosphère contenant un composé organométallique dissociable par la chaleur; et à maintenir une température suffisante pour déterminer la dissociation du composé et le dépôt, sur le corps métallique, du constituant métallique de ce com- posé.

17. Procédé pour munir un corps métallique d'un revêtement ou d'une couche extérieure de métal léger, ce procédé comprenant les dispositions qui con- sistent : à nettoyer le corps métallique ; à chauffer le corps métallique ainsi nettoyé, dans une atmosphère inerte ; à soumettre ensuite le corps ainsi chauf- fé à une atmosphère contenant un composé organométallique dissociable par la cha- <Desc/Clms Page number 7> leur; et à maintenir une température suffisante pour déterminer la dissociation du composé et le dépôt de son constituant métallique sur ledit corps métallique, ledit métal léger étant sélecté dans le groupe constitué par le magnésium et 1' aluminium.

18. Procédé pour former des produits métalliques composites, ce pro- cédé comprenant les dispositions qui consistent : à chauffer un moulage en magné- sium métallique, débarrassé de matièresétrangères, à une température de 350-400 C dans une atmosphère d'hélium sec et à mettre en contact ledit moulage de magné- sium métallique ainsi chauffé, avec le diphényle-magnésium, tout en maintenant la température à environ 280 C au moins, en vue de déterminer la dissociation du diphényle-magnésium et le formation d'un dépôt de magnésium métallique sur le moulage.

19. Procédé pour former des produits métalliques composites, ce pro- cédé comprenant les dispositions qui consistent à chauffer un moulage en magné- sium métallique, débarrassé de matières étrangères, à une température d'environ 350-400 C, dans une atmosphère d'hélium sec et à une pression inférieure à la pression atmosphérique et à mettre en contact ledit moulage en magnésium métalli- que ainsi chauffé, avec le diphényle-magnésium, tout en maintenant la température à environ 280 C au moins, en vue de déterminer le dissociation du diphényle-magné- sium et la formation d'un dépôt de magnésium métallique sur ce moulage.

20. Procédé pour former des produits métalliques composites en acier et en métal léger, ce procédé comprenant les dispositions qui consistent : à dé- barrasser un feuillard d'acier de matières étrangères; à chauffer le feuillard ainsi nettoyé, à une température de 350-400 C environ ; et à mettre en contact ledit métal chauffé, tout en le maintenant dans une atmosphère d'hélium sec, avec le diéthyle-magnésium, ladite température étant suffisamment élevée pour déterminer la dissociation du diéthyle-magnésium et la formation d'un dépôt de magnésium sur l'acier.

21. Procédé pour former des produits métalliques composites en acier et en métal léger, suivant la revendication 20, dans lequel le composé métallique dissociable par la chaleur consiste en iodure de méthyle-magnésium, qui se dis- socie par la chaleur à une température d'environ 250 C.

22. Procédé pour former des produits métalliques composites en acier et en métal léger, suivant la revendication 20, dans lequel le composé de magné- sium dissociable par la chaleur est constitué par l'iodure de triarylméthyle- magnésium, la température étant telle qu'il en résulte une dissociation de l'io- dure par la chaleur.

23. Procédé pour établir un corps métallique composite, dans lequel le métal est nettoyé et est soumis à une métallisation gazeuse par sa mise en con- tact avec un mélange de triéthyle-aluminium et de diéthyle-magnésium, à une tem- pérature d'environ 200-300 C, en vue de déterminer la dissociation des composés organométalliques aluminium-magnésium et la formation, sur la surface du métal, d'un dépôt d'aluminium et de magnésium.

24. Procédé pour établir un métal composite de cuivre et d'aluminium, comprenant les dispositions qui consistent à chauffer le produit en cuivre, après nettoyage de celui-ci, dans une atmosphère d'hélium, à une température de 385- 400 C environ et à mettre le triméthyle-aluminium en contact avec le produit en cuivre ainsi chauffé, pendant que celui-ci se trouve dans une atmosphère d'hélium, de manière à déterminer une dissociation des composés organométalliques de l'alu- minium et du magnésium et la formation d'un dépôt d'aluminium et de magnésium sur la surface métallique.

25. Procédé pour établir des corps métalliques composites pourvus d' un revêtement en métal léger, dans lequel ce dernier est apporté sur le corps métallique par métallisation gazeuse, cette dernière étant opérée en utilisant des composés organométalliques du magnésium et de l'aluminium, choisis dans le <Desc/Clms Page number 8> groupe consistant en :diméthyle-magnésium; triméthyle-aluminium; halogénures de triarylméthyle-magnésium, diphényl-éthyle-magnésium hydrure d'aluminium, nitrures de magnésium et d'aluminium.