<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention est relative à un composé et à un procédé pour produire un alliage contenant du phosphore, résistant à l'oxydation, à l'usure et à la corrosion et métallurgiquement lié à un ou plusieurs métaux. L'alliage peut être formé comme couche superficielle ou placage sur un métal de base ou comme joint de brasure entre des pièces métalliques.
La présente invention procure en particulier un composé, par exemple un composé de revêtement ou de brasure, destiné à être utilisé pour produire un alliage contenant du phosphore, lié métallurgiquement à une ou plusieurs surfaces métalliques lorsqu'on chauffe le métal dans une atmosphère réductrice, ce composé consistant en un composé phosphoreux, contenant de l'oxygène, de nickel, de cobalt et/ou de fer.
L'invention procure également un procédé de formation d'un placage lié métallurgiquement, résistant à l'usure et à la corrosion, sur un corps métal- lique, procédé qui comprend l'application d'un revêtement d.u composé précédent à la surface du corps métallique et le chauffage de celui-.ci avec son revêtement dans une atmosphère réductrice pour amener le revêtement à former un alliage phosphoreux de nickel, de cobalt et/ou de fer.
Dans une forme de réalisation pré- férée, l'invention procure un procédé de production d'un objet métallique, qui englobe la phase de traitement thermique de l'objet métallique, ce procédé com- prenant le revêtement de l'objet métallique par le composé ci-avant @@@t la phase de traitement thermique, de sorte que cette dernière phase est utilisée dans le but supplémentaire de produire le placage, sur l'objet, de l'alliage de phosphore lié métallurgiquement.
L' invention a également pour but de procurer un procédé de brasure de deux éléments métalliques, qui comprend l'application du composé défini ci- avant à la jonction des deux éléments, et le chauffage de ceux-ci dans ne atmos- phère réductrice pour amener le composé à former un alliage de niukel, de cobalt et/ou de.fer, lié métallurgiquement aux deux éléments.
L'invention est basée sur la découverte qu'un revêtement, sur une surface métallique, d'un composé de phosphore, contenant de l'oxygène, d'un métal choisi dans le groupe comprenant le nickel, le cobalt et le fer peut .être réduit et qu'un alliage de phosphore du métal choisi peut être lié métallurgiquemént à la surface métallique par chauffage de celle-ci avec son revêtement dans une atmosphère réductrice, jusqu'à une température supérieure au point de fusion de l'alliage de phosphore désiré. Cette découverte est surprenante parce que le phosphore et ses oxydes se vaporisent ou se subliment aux températures relati- vement basses et on s'attendrait donc à ce qu'ils le fassent dans le cas présent au lieu de former les alliages de placage ou de brasure.
Suivant les procédés de placage de la technique antérieure, une sus- pension d'un alliage de phosphore finement divisé est appliquée à une surface métallique et est ensuite chauffée sur cette surface jusqu'au point de fusion de l'alliage. Ces processus antérieurs sont de cadre limité parce que seuls les alliages qui ont une teneur relativement élevée en phosphore peuvent être broyés.
Il est coûteux de broyer de tels alliages jusqu'à la finesse nécessaire et des précautions spéciales sont nécessaires pour empêcher l'oxydation durant l'opéra- tion de broyage. Un autre désavantage est que les particules fines de ces alliages sont de densité relativement élevée et sont, par conséquent, difficiles à mainte- nir en suspension.
Suivant le processus de placage de l'invention, la matière de revête- ment de départ peut être sous forme d'une suspension liquide convenant pour une application par pulvérisation, trempage, brossage ou extrusion et une caractéris- tique importante de l'invention est qu'une telle suspension du caractère physi- que désiré peut être produite facilement à un coût relativement bas. Sous cet aspect, l'invention est très avantageuse comparativement aux processus de la technique antérieure mentionnés ci-avant.
<Desc/Clms Page number 2>
Les particules fines utilisées dans les suspensions de la présente invention sont beaucoup plus légères que celles de la technique antérieure et peuvent être facilement maintenues en suspension pour l'application du revêtement initial sur des surfaces métalliques.
De même, les composés de brasure de l'invention constituent une amé- lioration par rapport aux composés de brasure courants utilisés pour le même but et peuvent être produits plus économiquement que ceux-ci.
Divers composés de brasure sont actuellement utilisés pour la jonction de métaux dans un four sous une atmosphère protectrice. Lorsque les conditions de fonctionnement ne sont pas rigoureuses dans la vie utile de la partie brasée ou lorsque le point de vue économique est important, la matière habituelle pour la brasure est le cuivre ou un des alliages du cuivre. Si la partie brasée doit être exposée à une température élevée en service, ou doit être utilisée en pré- sence de matières corrosives, ou doit séjourner sous des conditions oxydantes, des alliages de brasure, tels que de nickel-silicium-bore, de nickel-silicium- chrome-bore et de nickel-phosphore, sont couramment utilisés. Ces alliages sont appliqués à la main au joint à braser sous forme finement divisée et mélangés à un fondant ou à une matière plastique fine.
Ceci est pénible et dure longtemps car seule une petite quantité du mélange est appliquée par un fil aplati utilisé comme spatule.
D'autre part, les composés de brasure perfectionnés de l'invention peuvent être procurés sous la forme d'une suspension permanente de particules très finement divisées, de sorte que les composés de brasure peuvent être appli- qués aux joints par extrusion sous forme d'une pâte, ce qui simplifie ainsi grandement l'opération.
Il n'est pas pratique d'utiliser les alliages de la tech- nique antérieure sous forme de pâtes car (1) de telles particules d'alliages sont habituellement d'une dimension de mailles allant de-40 à +150 mailles et sont presque impossibles'à maintenir en suspension dans un composé extrudable ; et (2) toute matière organique quelconque ajoutée aux poudres d'alliages de la techni- que antérieure dans le but de les maintenir en suspension se décompose aux tem- pératures de brasure pour laisser une pellicule mince de carbone autour de chaque particule d'alliage. Comme les alliages ont peu d'action dissolvante sur le carbone, les pellicules de carbone se trouvant autour des particules d'alliages empêchent les matières de brasure de la technique antérieure de s'unir lorsqu' elles sont fondues et empêchent ainsi une coulée convenable durant l'opération de brasure.
La présente invention évite ces désavantages par réalisation de la phase de chauffage de l'opération de brasure dans une atmosphère réductrice et par utilisation d'un composé de brasure amélioré, tel que défini ci-avant, qui est réduit au cours de la phase du chauffage pour produire un alliage de brasure désiré.
Par contracte avec les alliages de placage et de brasure de la tech- nique antérieure, tels que mentionnés ci-avant, les phosphates métalliques qui doivent être réduits dans la formation des alliages liés métallurgiquement sui- vant la présente invention peuvent facilement être broyés fins ou produits sous une forme finement divisée par précipitation. Il est, par conséquent, simple de prévoir les phosphates métalliques sous la forme de particules très fines qui peuvent être facilement maintenues en suspension. Comme l'alliage de phosphore est produit à la surface du métal à plaquer ou au joint brasé, par réduction d'un phosphate, des matières organiques utilisées dans le composé comme agents de suspension sont oxydées durant la réduction des phosphates et ainsi, de ce fait, ne gênent pas la coulée de la matière de brasure.
Bien qu'une opération de broyage puisse être évitée en utilisant un processus de précipitation, il est pratique de broyer les phosphates métalliques, le coût du broyage ne constituant qu'une fraction du coût de la réduction d'un aliage métallique dur sous forme d'une poudre.
<Desc/Clms Page number 3>
Dans la préparation des composés de la présente invention, il est préférable de broyer les phosphates anhydres de nickel, cobalt et fer en solutions de viscosité élevée. Ces phosphates sont difficiles à broyer à l'état fin ou lors- qu'ils sont en solution de basse viscosité. Par contre, ils sont beaucoup plus facilement réduits à un état fin de subdivision en solutions de viscosité élevée car le milieu très visqueux entourant les particules aide à séparer les particu- les les unes des autres lorsqu'elles ont été broyées.
Afin que la teneur en car- bone par ce. de la solution puisse être maintenue faible (à savoir le pourcentage ajouté par l'agent augmentant la viscosité, par exemple de l'éthyl cellulose), les phosphates sont broyés dans un milieu très visqueux et ce milieu est ensuite ramené au niveau de viscosité requis en le mélangeant avec du solvant additionnel après que le broyage est terminé.
Les suspensions formant alliages de la présente invention doivent être de teneur en carbone très basse pour que la matière coule convenablement.
Sinon, le résidu carboné enveloppe les particules de l'alliage résultant et empêche les particules de s'unir. La teneur en carbone ne devrait pas excéder 0,00056 gr par cc. du milieu de suspension*
On peut utiliser des agents épaississants ou émulsionnants, tels que de la gomme adragante. On peut utiliser d'autres colloïdes hydrophiles comme stabilisants, par exemple de l'amidon, de la gélatine, des composés stables dé cellulose, etc. Dans l'utili sation d'un stabilisant colloïdal, il est important que la teneur en acide libre du méla.nge soit maintenue basse. La gomme adragante, par exemple, se coagule à un pH inférieur à 4.
L'un quelconque d'un certain nombre de milieux de suspension et l'une quelconque d'un certain nombre de matières colloïdes peuvent être utilisés dans le but de créer des suspensions pour les opérations de brasure. Par exemple, le milieu de suspension peut être une résine alkyde ou un diluant de peinture de type du pétrole, ou de la cellulose nitratée, ou de l'éther- alcool.
Les suspensions à base d'eau de phosphate de nickel,cobalt ou fer sont capables d'absorber une quantité considérable d'eau durant l'hydratation.
Cette période d'hydratation peut s'étendre sur plusieurs jours. Lorsque les phosphates sont hydratés, ils font prise en mélanges durs semblables à du ciment.
En conséquence, il est nécessaire d'ajouter de l'eau à la suspension au fur et à mesure que l'hydratation se développe pour maintenir la viscosité convenable.
Un autre désavantage de l'utilisation de suspensions dans l'eau est le craquelage qui se produit dans les revêtements durant le chauffage, et qui constitue apparem- ment le résultat de la perte d'eau d'hydratation.
Pour surmonter ces désavantages à un degré important, on a réalisé beaucoup de travaux avec=les suspensions organiques dans lesquelles le milieu de suspension était un alcool ou un mélange d'alcool-toluol contenant un agent adhésif pour lier le revêtement en place jusqu'à ce que la réduction et la fusion soient accomplies. On a trouvé qu'un mélange 80%- 20% de toluol et d'alcool éthylique avec 1% d'éthyl cellulose K-5000 peut être utilisé pour la suspension de phosphates.
Des suspensions de phosphates métalliques dans l'alcool et l'éthyl cellulose ne montrent pas de tendance au craquelage durant l'opération de chauf- fage. Lorsqu'un agent de suspension organique est utilisé, on peut employer des phosphates anhydres et comme il n'y a pas d'eau d'hydratation, le pourcentage de métal dans le revêtement est plus élevé.
Des poudres de métaux aisément oxydables, telles que d'aluminium et de chrome, peuvent également être ajoutées aux suspensions de phosphates, et dans ce cas, l'addition d'un oxyde de bore ou d'un 'borate de métal alcalin aidera grandement à mouiller'.les particules métalliques.
<Desc/Clms Page number 4>
Un avantage important de la présente invention est la souplesse en ce qui concerne les propriétés de l'alliage de phosphore lié métallurgiquement.
Le point de fusion de l'alliage, par exemple, peut être contrôlé ou réglé jusqu' à un degré élevé en traitant le composé de revêtement initial pour modifier la teneur en phosphore du produit final. La teneur en phosphore peut être modifiée par l'utilisation de fondants, en utilisant des sels réductibles, des oxydes ou des hydroxydes des métaux nickel, cobalt ou fer, mélangés avec le composé de phosphore, contenant de l'oxygène, de ces métaux. La teneur en phosphore peut également être modifiée en choisissant les sels des divers acides contenant du phosphore. Dans certains cas, l'addition de fondants avait pour résultat un abaissement substantiel de la température à laquelle le revêtement initial fondait pour former l'alliage soudé ou accroché, comme montré dans l'exemple 3 suivant.
Une caractéristique importante de l'avsation est que le procédé soit mis en oeuvre à des températures dans la gamme opératcire des fours industriels habituels qui sont utilisés pour diverses opératicna de chauffage des métaux.
L'utilisation de tels fours permet de réaliser la phase de chauffage du procédé en prévoyant une production élevée à un faible coût de travail et avec des frais généraux peu élevés. Comme la matière de revêtement de départ n'est pas coûteuse et peut être appliquée à un coût exceptionnellement bas, l'entièreté du procédé peut être réalisée d'une manière excessivement économique comparativement à d'autres procédés ayant le même but général.
L'invention tire également avantage du fait que la fabrication de beaucoup.d'objets métalliques suppose une phase de traitement thermique d'un type déterminé, par exemple une phase de recuit ou une opération de brasure.
L'invention permet d'utiliser cette phase pour former le placage métallique dé- siré à la surface de l'objet. Comme la phase de chauffage n'est pas attribuable à l'opération de placage, le coût de l'addition du placage ne réprésente qu'une très faible augmentation du coût final.
Comme illustration particulière, le procédé de placage de la présente invention peut être appliqué à la production d'un pot d'échappement courant uti- lisé sur les petits moteurs à combustion interne* Normalement, les parties con- stitutives sont assemblées et placées dans un four, et elles y sont chauffées jusqu'à une température suffisamment élevée pour provoquer la fusion du métal de brasure et son union aux parties constitutives du pot d'échappement. Un four habituel pour ce besoin est capable de chauffer les pièces métalliques jusqu' une température aussi'élevée que 2200 F ou 2300 F, par exemple.
Si le pot d'échappement est réalisé avec les métaux habituels sans placage, il s'oxydera rapidement lorsqu'il est installé sur un moteur car il est chauffé à des températures relativement élevées pendant de longues périodes de temps. En conséquence, les pots d'échappement habituels ont de relativement courts temps de service. Cependant, suivant la présente invention, un placage résistant à l'oxydation peut être lié métallurgiquement aux surfaces du pot d' échappement pour augmenter la durée de service et l'opération de chauffage pour fondre le métal de brasure peut servir au but supplémentaire de former le placage de métal protecteur, si un composé de revêtement, tel que celui illustré par les exemples suivants, est appliqué aux surfaces métalliques de l'ensemble du pot ,d'échappement avant que celui-ci ne soit placé dans le four de brasure.
Lorsque- l'ensemble du pot d'échappement est chauffé dans le four de brasure, il est simplement nécessaire de prévoir une atmosphère réductrice dans ce four de brasure pour provoquer une réduction du composé de phosphore, contenant de 1' oxygène, dans le revêtement initial, de sorte que toutes les surfaces du pot d'échappement terminé, seront recouvertes d'un placage lié métallurgiquement et résistant à l'oxydation. Dans beaucoup de cas, un four de brasure courant fonc- tionne habituellement avec une atmosphère réductrice, celle-ci étant couramment produite par la combustion d'un gaz naturel. Lorsqu'un tel four est utilisé, au- cun frais supplémentaire n'est à prévoir pour assurer l'atmosphère réductrice,
<Desc/Clms Page number 5>
les seuls frais additionnels étant amenés par l'opération du revêtement initial non coûteux.
L'invention peut être appliquée avec succès à la formation de revête- ments d'alliage lié métallurgiquement sur de l'acier inoxydable. A cet effet, le procédé peut être mis en oeuvre dans une atmosphère d'hydrogène sèche, ou bien des fondants peuvent être ajoutés à la matière de revêtement pour permettre la mise en oeuvre du procédé dans une atmosphère réductrice ordinaire, telle qu'une atmosphère de gaz naturel, ou des gaz exothermiques ou endothermiques.
Pour certains besoins, il est très avantageux que l'aire du placage puisse être étroitement contrôlée. Pour d'autres besoins, il est possible de réaliser un revêtement extrêmement mince, de sorte que l'épaisseur ajoutée du placage peut ordinairement être ignorée, pour ce qui concerne les dimensions des objets plaqués. L'invention permet également de produire divers finis de.surface allant des surfaces lisses aux surfaces rugueuses et granulaires, ainsi que des surfaces ridées.
Les divers placages produits dans les exemples suivants tendent à être relativement minces, l'épaisseur se rangeant de 0,001 à 0,003 pouce. On a trouvé qu'il est possible de répandre le revêtement initial de façon très mince et de produire ainsi un placage qui est si mince qu'il ne peut pas être mesuré avec un micromètre ordinaire. C'est ainsi qu'il est possible de plaquer un objet sans changer la dimension de l'objet d'un degré perceptible quelconque. On a également trouvé avantageux pour certains besoins de rendre rugueuse la surface du métal de base par gravure ou sablage pour augmenter l'épaisseur moyenne du placage final.
On a visé à ce que le composé de brasure soit appliqué sous forme de pâte au joint où la brasure est désirée, l'application étant faite par extrusion du composé en pâte à partir d'une bouteille en matière plastique à expression.
Si on le désire, le composé de brasure.peut être appliqué par une spatule. On laisse sécher la matière humide et ensuite.l'objet métallique est chauffé dans une atmosphère qui est réductrice envers le fer à la température à laquelle l'alli- age de phosphore désiré fond, par exemple à environ 1900 F pour le phosphate de nickel.
Dans -l'atmosphère réductrice, le phosphate est réduit en un alliage de nickel-phosphore de bas point de fusion, ayant une ductibilité élevée, de bonnes caractéristiques de coulée, et qui est auto-fondant.
Lorsqu'on plaque ou brase des métaux à haute teneur en carbone et certains aciers alliés, un nettoyage et une attaque convenables de la surface métallique aident à l'action de mouillage durant l'accrochage. Une solution qui peut être utilisée pour nettoyer et attaquer ou graver la surface d'un métal comprend 50 cc, d'alcool isopropylique et 30 à 50 cc. d'acide chlorhydrique com- mercial. La surface métallique est revêtue'de cette solution et on laisse la solution réagir pendant 5 à 20 minutes. La surface est lavée avec de l'alcool isopropylique, laissée à sécher et ensuite-le revêtement de placage est appliqué.
Les équations de réaction suivantes illustrent la formation de divers alliages dans les diverses mises en pratique suivant l'invention.
EMI5.1
(1) 3Ni(OH) + 2H3P4. ¯ , Ni3(P04)2 + 6H 2 0 (2) Ni3(P04)2 + SCO = Ni3P + 8co2 (3) Ni3(PO4)2' + 4C = ,Ni3P2 + 4C02 (4) NICO3 +2H(HgPOg) = Ni(H2P02) + 0 2 + H 20
<Desc/Clms Page number 6>
(5) 2Ni(H2P02)2 = Ni2P2O7 + 2PH3 + H20
EMI6.1
(5) 3NïC0 + 2H3PO4 = Ni3(P04)2 + 3C02 + 3H 20 (7) 3CoCO3 + 2H3Po4 = Co3 (PO4)2 + 3H2O (3) 2Fe + 2H3P04 = 2FeP04 + 3H2
Les exemples 1 à 17 suivants illustrent des composés de revêtement convenant spécialement pour le placage d'un métal de base, et tous ces exemples produiront le placage lié métallurgiquement désiré à des températures inférieures à 2300 F.
EXEMPLE 1.
10 gr de Ni 00 (94 % de pureté)
6 gr de H3PO4 (mélange commercial d'un titre de 85%)
15 cc de H2O
Ce mélange produit la réaction chimique illustrée par l'équation (6) ci-avant. Le composé contenant de l'oxygène du métal choisi, à savoir le nickel, est évidemment le Ni (PO4)2 Le produit de cette réaction est répandu en un revêtement sur un morceau d'essai en acier doux et était ensuite chauffé dans un four ayant une atmosphère réductrice produite par un gaz naturel. A 2050 F, le revêtement fondait et commençait à produire un placage lié métallurgiquement ayant une surface lisse. Aucune perle de fondant ne se montrait et il n'y avait pas d'attaque sur la surface du métal de base. Le mélange initial était ensuite modifié par réduction du H20 à 12 cc, et en ajoutant 0,25 gr de A12O3.H2O.
Lorsqu'un revêtement du produit de réaction était appliqué à un morceau d'acier doux et que ce morceau était chauffé dans une atmosphère réductrice, le revête- ment fondait en une couche de couleur jaune d'or avec des zones de fondant blanc sur la surface de la couche liée métallurgiquement. Apparemment, ce mélange procure la quantité maximum d'aluminium qui peut être utilisée avec une fusion totale.
EXEMPLE 2.
10 gr de NiC03 (94% de pureté)
20,86 gr d'acide hypophosphoreux H3P02 (titre de 50 %)
Ce mélange donnait la réaction de l'équation (4) ci-avant. Le produit de réaction consistant essentiellement en Ni(H2PO2) était répandu sur un morceau d'acier doux et chauffé dans une atmosphère réductrice cumme décrit précédemment.
A 1900 F, le revêtement était réduit en une poudre d'alliage de nickel luisant mais la poudre ne fondait pas. A 1950 F, une couche inférieure du revêtement de poudre fondait et se soudait. Lorsque le morceau était réchauffé jusqu'à 2000 F, le revêtement fondait et se répandait en une couche très mince sur le morceau, la couche étant liée métallurgiquement au métal de base. Le placage résultant a une surface cristalline ressemblant à une feuille galvanisée.
EXEMPLE 3.
Le mélange initial de l'exemple 1 était modifié pour comprendre 20 cc, de H2O, 0,25 gr de gomme adragante comme agent épaississant ou émulsionnant et 0,75 gr d'acide borique comme agent fondant. Ce composé était appliqué comme revêtement à un morceau d'acier doux et chauffé de la manière habituelle dans une atmosphère réductrice. Le revêtement fondait à 18500 F, pour produire un placage métallurgiquement lié avec beaucoup de perles de fondant sur le placage.
Ce même processus était répété en utilisant les agents fondants suivants au lieu d'acide
<Desc/Clms Page number 7>
borique, le revêtement ayant le point de fusion indiqué et le placage métallurgi- quement lié ayant l'apparence indiquée : (a) l gr d'une solution de silicate de sodium de 40 Bé - le revête- ment fondait à 1900 F pour former un placage avec des perles de fondant en évi- dence; (b) 0,25 gr de Borax - le revêtement fondait à 1850 F pour produire le placage avec un revêtement noir; (c) 0,25 gr de NaCO - le revêtement fondait à 1850 F pour produire un placage uniforme très mince recouvert d'une pellicule noire.
EXEMPLE 4.
Le produit de réaction du premier composé mentionné de l'exemple 3 contenant de l'acide borique mais contenant 0,25 gr de car ? au lieu de la gomme adragante était appliqué comme revêtement sur un morceau d'acier inoxydable 18-8 et chauffé dans une atmosphère réductrice de gaz naturel. À 2000 F, un placage d'alliage de nickel était produit sur le morceau d'acier inoxydable, le placage ayant un revêtement brun uniforme. Ce processus était répété en utilisant le produit de réaction du composé ci-avant modifié pour n'inclure que 0,25 gr d'acide borique, avec sensiblement les mêmes résultats.
EXEMPLE 5.
10 gr de NiCO3
0,25 gr de Cr(OH)3
6 gr de H3PO4 (titre de 85%).
1 gr de gomme adragante
15 cc. de H2O
Le morceau de métal revêtu du produit de réaction de ce mélange était chauffé jusqu'à 2000 F dans une atmosphère réductrice et ensuite refroidi..
Le résultat était un placage luisant et brillant, lié métallurgiquement, d'appa- rence exceptionnellement bonne. Le processus était répété en utilisant le produit de réaction du mélange ci-avant dans lequel le Cr(OH)3 était remplacé par :
1 gr de H3BO3 (acide borique)
0,25 gr de LiF
0,5 gr de chrome métallique (-100 mailles)
A 2000 F, le revêtement produisait un placage lisse lié métallur- giquement recouvert d'un fondant noir adhérent.
EXEMPLE 6.
10 gr de NiC03
6 gr de H3PO4
0,75 gr de WO3
0,25 gr de gomme adragante
20 cc. de H2O
Le produit de réaction du revêtement appliqué à un morceau de métal et chauffé dans une atmosphère réductrice fondait à 2000 F pour former un placa- ge ayant une surface lisse et pas de perles de fondant. Du MoO ou du CrO3 peuvent être substitués au WO3' si on le désire.
<Desc/Clms Page number 8>
EXEMPLE 7.
20 gr de Ni3(P04)2 4 gr de H3B04
1 gr de LiF2
5 gr d'aluminium (-40 mailles, + 60 mailles)
20 20 d'une solution de 3/4 gr d'éthyl cellulose K-5000 (Hercules Powder Co) dans 100 cc. d'alcool méthylique.
Lorsqu'un morceau de métal revêtu de cette solution était chauffé jusqu'à 2000 F dans une atmosphère de gaz naturel, il se produisait une fusion en un revêtement gris foncé avec un fini sablée EXEMPLE 8.
10 gr de CoC03
2,64 gr de H3P04 (titre de 85 %)
20 cc. d'eau
La réaction produite par ce mélange est représentée par l'équation (7) ci-avant. La réaction et l'hydratation totale du phosphate avec l'eau étaient extrêmement lentes et, après 48 heures, il était nécessaire d'ajouter 10 ce. d'eau pour fournir un mélange à brosser. A 1950 F, le revêtement du produit de réaction sur le métal de base dans une atmosphère réductrice fondait et se répan- dait pour former un placage mince métallurgiquement lié. Aucune perle de fondant n'apparaissait et aucune attaque ou gravure du métal de base n'étàit apparente.
Le placage était très dur et ne pouvait pas être limé.
EXEMPLE 9
10 gr d'orthophosphate de cobalt (anhydre)
0,25 gr d'éthyl cellulose du type K-5000 (Hercules Powder Co)
5 CC. d'alcool isopropylique
20 cc. de toluol.
Le mélange était soumis à une opération de broyage pour produire une suspension d'une consistance permettant l'application à la manière d'une peinture. Lorsque le morceau de métal avec son revêtement peint était chauffé dans une atmosphère réductrice, le revêtement coulait bien à 2150 F pour produire un placage métallurgiquement lié avec de petites perles de fondant. Le composé de revêtement produisait le placage désiré sur le c8té inférieur du morceau, aussi bien que sur le côté supérieur.
EXEMPLE 10.
Le mélange initial de l'exemple 8 était modifié pour comprendre :
0,25 gr de gomme adragante
35 ce. de H20
Le produit de réaction de ce mélange, appliqué comme revêtement à un morceau de métal et chauffé dans une atmosphère réductrice, fondait et se répandait en une couche mince à 2050 F pour former un placage lisse lié métal- lurgiquement.
EXEMPLE 11.
5 gr d'orthophosphate de cobalt
1 gr de chrome métallique 5 gr de H3B04 3 4
<Desc/Clms Page number 9>
2 gr de LIF2
12 cc. de H2O
Lorsqu'un morceau de métal revêtu de ce mélange était chauffé jusqu'à 2050 F dans une atmosphère de gaz naturel, pratiquement tout le chrome se dissolvait dans le placage résultant. La surface du placage avait des particu- les rondes.
EXEMPLE 12.
10 gr de poudre de fer (-600 mailles) 6,7 gr de H3PO4 (titre de 85 %)
30 cc. d'eau.
Ce mélange produisait la réaction de l'équation (8). A 2050 F, dans l'atmosphère réductrice, un revêtement de ce produit de réaction fondait et commençait à produire un plaéage très lisse lié métallurgiquement. Aucune perte de fondant n'apparaissait. Le placage était si dur qu'il ne pouvait pas être limé ou broyé par des processus ordinaires.
EXEMPLE 13.
5 gr de Fe3PO4
1 gr de chrome métallique (-100 mailles)
1 gr d'acide borique
0,5 gr de LiF2
8 ce. de H2O
Lorsqu'une bande métallique revêtue de ce mélange était chauffée jusqu'à une température de 2050 F dans une atmosphère réductrice, le revêtement se fondait en un revêtement ridé noir ayant une surface vitreuse. Le mélange ci-avant était alors modifié en diminuant le LiF à 0,5 gr et en substituant 1 gr d'aluminium finement divisé au chrome métallique* Le fer fondait pour humidifier les particules d'aluminium et à 2050 F dans une atmosphère réductrice, un placa- ge métallique lié métallurgiquement était produit, qui était propre et de couleur grise. Les particules d'aluminium se présentant sur la surface donnaient au placage un fini sableux.
EXEMPLE 14.
D'excellentes suspensions formant alliages pour une application à la brosse étaient produites en mélangeant 20 gr d'orthophosphate respectivement de nickel, de cobalt et de fer anhydre avec 23 cc. d'une solution de 0,75 gr d' éthyl cellulose K-5000 dans 100 ce. d'alcool méthylique. Ces mélanges étaient broyés dans un moulin à boulets jusqu'à une dimension de particules très fines.
L'exemple suivant illustre un processus très satisfaisant pour le broyage du composé de phosphore contenant de l'oxygène, dans la préparation des suspensions formant alliages de la présente invention.
EXEMPLE 15.
20 cc. d'une solution de 1 gr d'éthyl cellulose K-5000 dans 80 ce. de toluol et 20 cc d'alcool isopropylique étaient ajoutés à 20 gr d'orthophosphate de nickel anhydre. Ce mélange était broyé à un état fin de subdivision dans un broyeur de laboratoire. 5 cc. d'un solvant constitué de 80% de toluol et de 20% d'alcool isopropylique étaient ajoutés, et le broyage était poursuivi jusqu' à ce que le composé soit bien mélangé. Cette addition amenait le mélange à une consistance pour le brossage, prêt à l'usage.
<Desc/Clms Page number 10>
Les exemples suivants illustrent spécialement des composés de brasure convenables.
EXEMPLE 16.
100 gr d'hydroxyde nickeleux étaient ajoutés à 130 cc. d'eau. Après un mélange énergique, 45 cc. d'acide orthophosphorique à 85% étaient mélangés à la suspension. Finalement, 1 gr de gomme adragante et 1/4 ce. d'huile de pin étaient mélangés énergiquement avec la suspension. La suspension était ensuite soumise à une opération de broyage ou d'émulsionnement pour obtenir une suspensif uniforme.
L'hydroxyde nickeleux et de l'eau étaient mélangés avant que l'acide ne soit ajouté pour réduire au minimum la chaleur engendrée par la réaction qui forme le phosphate. La gomme adragante aide à stabiliser la suspension et l'huile de pin empêche la fermentation de cette gomme adragante.
EXEMPLE 17.
Des pâtes de brasure excellentes étaient préparées en ajoutant 50 gr respectivement de phosphate de nickel, de phosphate de cobalt et de phosphate de fer, à 45 cc. d'une solution de 0,75 gr d'éthyl cellulose K-5000 dans 20 cc. d'alcool isopropylique et 80 cc. de toluol. On déterminait que la teneur de car- bone résiduaire laissé lors de la décomposition de l'agent de suspension par chauffage ne devait pas excéder 0,00056 gr par cc. de la suspension.
REVENDICATIONS.
1. Un composé destiné à être utilisé dans la production d'un alliage contenant du phosphore lié métallurgiquement à une ou plusieurs surfaces métalli- ques par chauffage du métal dans une atmosphère réductrice, ce composé compre- nant un composé phosphoreux, contenant de l'oxygène, de nickel,de cobalt et/ou de fer.
2. Un composé de revêtement destiné à produire un revêtement lié métallurgiquement sur un corps métallique, par chauffage du corps métallique dans une atmosphère réductrice, ce composé comprenant un composé phosphoreux contenant de l'oxygène, et un métal choisi dans le groupe comprenant le nickel, le fer et le cobalt.
3. Un composé de revêtement suivant les revendications 1 ou 2 qui comprend un fondant consistant en oxyde de bore ou en un borate de métal alcalin.