<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
ayant pour objet, PROOBDB POUR FORMER UN BOT* 8 W : ARTIOLBBT METAL PBIRRIM
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention est relative à un procédé dit re vêtement ou d'enrobage d'articles en étal ferreux. Kilt con cerne plus particulièrement un procédé pour former un revit.. ment de diffusion en alliage d'aluminium *et fer sur un sup port en métal terreux, grâce à l'emploi d'un agent de trane- fert en métal fondu,
On a éprouvé des difficultés considérables pour obtenir de$ articles en alliage slujminium-fer possédant des propriétés acceptables pour pouvoir être utilisés dans le commerce.
Les alliage. contenant plus de 5 % environ d'aluminium deviennent cassants ou fragile , lorsqu'ils sont travaillés à froid. L'an robage ou le revêtement d'un support en métal déformable, par exemple en acier doux, ne s'est pas révélé une solution entière- ment satisfaisante du problème, par suite de la difficulté que l'on éprouve à obtenir une bonne adhérence ou diffusion de 1'al liage sur la surface du support.
Lorsqu'on a essayé de préparer de tels articles, il t'est révélé nécessaire de faire appel' des traitements spéciaux du support au moyen de gaz avant ou pendant l'opération d'enrobage ou de revêtement
La présente invention a pour objet un procédé perfec- tionné de préparation d'enrobages ou de revêtements de haute qualité en un alliage d'aluminium sur divers articles métalliques, Conformément à la présente invention, un article en métal fer reux est mis en contact avec un bain fondu contenant comme in grédients essentiels une source d'aluminium et n Métal du groupe 11A choisi parmi le calcium le baryum,
le magésium et le strontium, qui soint quslifiés d'"agents de bransferut" dans la suite du présent mémoire,
<Desc/Clms Page number 3>
Pouf inexécution du procédé suivant l'invention on peut préparer un bain fondu de diverses Manières. Un mélange d'un ou plusieurs agent$ de transfert et d'un* Source d'aimai-.
EMI3.1
nium peut être fondu, en chauffant le mélange 1 une taapératura comprît entre environ $0000 et la température do fusion de l'article à enrober;
ou bien l'agent de transfert peut 4tre fondu et l'aluminium y ajouta L'article' enrober eu 1 riva. ' tif est alors trempé dans le bain, La durée de traitement dans le bain peut être de quelques Minute A 1 heure ou davantage, selon les caractéristiques de revêtement particulières désirées* Une pénétration plus profonde de l'élément diffusant a, ..voir l'aluminium ce produit, lorsque les durées de traitement uti.* liedon sont prolongea* En général, une durée de traitement d'environ 1 minute à 1 heure est préférée* A la fin de 1'in tervalle de temps choisi l'article qui porte un revêtement de diffusion sur sa surface cet retira du bain.
refroidi brus*, quement, et on le désire, puis nettoyé, pour éliminer le fluide de refroidissement et le bain qui y adhère*
L'emploi d'une atmosphère de gaz inerte est souhaits. ble au-dessus du bain fondu, mais n'est pas essentiel* le bain
EMI3.2
pouvant être utilisé dans des conditions soigneuseaent réglées dans l'atmosphère ambiante. Il est préférable d'agiter le bain, pendant son utilisation, par des moyens mécaniques ou autre.. mais ceci n'est Pas essentiel.
La composition du bain doit être réglée* La quantité
EMI3.3
d'aluminium doit être maintenue à une valeur inférieure a z du poids du bain. Il cet essentiel que cette limite soit respeam tëe, étant donné que, lorsqu'on et rapproche de cette limite supérieure, on observe tout d'abord un décapage du support tore reux, ce support se dissolvant finalement entièrement dans le bain.
La limite inférieure de la proportion d'aluminium n'est pas critique et dépend principalement de la durée de traitement
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
et de la température utilisée , ainsi que de la oono.n.t1on voulut d'aluminium dans 1, enrbea, In général, on utilise Au moins 0,5 % en poids d'aluminium, la proportion pré tiré* étant comprise entre bzz6 et 20 %# On peut utiliser n'ittporta quelle source d'alumin1U= métallique pour obtenir des revl'e#tnte ayant une 4paiaaeuf de moins dt OàO25 t jusqu'à 0,25 m ou davantage.
Gomma exemples de composée d'aluminium qui peuvent être réduite A l'état d'aluminium métallique par l'agent de transferton peut citer le chlorure d'aluminium et l'oxyde
EMI4.2
d'aluminium, de même que les alliages t.rro..lumin1.
L'autre ingrédient essentiel du bain, à savoir l'agent de transfert doit. lorsqu'il est utilisé 4ulo itro prêtent en une quantité supérieure A 30% du poids du bain, Dans une forme d'exécution préférée* on utilise environ 60 à 99# un poids d'agent de transfert, Ces quantité peuvent varier par introduction d'un diluant neutre, c''et-Adire d'une matière qui ne réagit pas avec les ingrédients contenue dans le bain et ne diffuse pas dans une mesure substantielle dans le sup port. Comme exemples de diluante pouvant être utilités pour ré duire la quantité d'agent de transfert nécessaire et pour mo- difier la température de fusion du bain, on peut citer la
EMI4.3
cuivre, le plomb et ltétaino De petites quantités d'un ou plu- sieurs éléments diffusants peuvent également être incorporées dans le bain.
EMI4.4
La température opératoire du bain est choisie dé ma" nière z, affecter favorablement la vitesse de diffusion de l'l1u. minium et des éventuels autres éléments de diffusion qui peu-
EMI4.5
vent Sire présente et de manière à Maintenir l'agent de trans'* fort présent dans le bain A l'état fondu* Une température infe'" rieur* à environ dOC1C n'est pas considérée comme pratique, parce que la vitesse de diffusion est trop faible* Lq tempéra- ture opératoire maximale pratique peut tire considérée comme
<Desc/Clms Page number 5>
@ étant la température d'ébullition normale de l'agent durant* fort particulier utilisé, mais la température opératoire doit, ' en tout cas,
être maintenue inférieure au point de fusion nor- mal de l'article en métal ferreux solide traite. Une tempéra-, ture opératoire préférée pour le procédé est comprise entre environ 900 et 1200*0.
La durée de séjour de l'article en Notai terreux dans le bain fondu influence l'épaisseur du revêtement obtenu et peut varier fortement, Selon la grandeur du btin fondu et la ; durée de traitement nécessaire pour l'épaisseur désirée d'enro bage, uno feuille d'acier enroulée ou un article en Métal fer reux de forme déterminée peut être amené à passer, de manière continue, dans le bain fondu à une vitesse réglée de façon à obtenir la durée de séjourvoule pour un revêtement d1siré;
de manière intermittente @ ou bien les articles peuvent être manière intermittents de manière à obtenir la durée de séjour voulue pour un revête- , ment désiré puis être retirée du bain.
Aucun pré-traitement spécial des articles en Métal ferreux n'est nécessaire avant immersion dans le bain fondu.
Il est évidemment souhaitable que la surface de l'article en métal ferreux soit propre et, pour obtenir les Meilleure ré sultats,il est préférable que l'article en métal terreux soit soumis à un traitement de dégraissage classique* Cependant il a été constaté que les revêtements formés par le procédé ne sont pas influencés dans une Mesure significative par la présence de dépota ou de Minces pellicules d'huile à la surface du métal de base.
Les articles ferreux traités par la procédé suivant la présente invention sont qualifiés d' "articles anrebés ou re vêtus* bien que l'on doive noter que l'élément diffusant migra dans la surface solide des articles ferreux et en Modifie ainsi les caractéristiques. Pour les durées de traitement usuelles ..
<Desc/Clms Page number 6>
qui vont d'environ 1 minute A plusieurs heure., l'enrobage se caractérise par des concentration. différentes de l'élément dit..
EMI6.1
fusant à la surface extérieure muta l'intérieur.
Les exemples i11uatratir. suivant., dans lesquels les parties et pourcentages sont en poids saut indication contrai- ' re permettront de mieux comprendre l'invention.
EMI6.2
.KjCBMPLQ Des échantillons en acier doux contenant Q,Oâg6 de car- , bone ont été traitée dans un bain fondu contenant 500 grammes de calcium et 20 grammes d'aluminium. Après une durée de con-
EMI6.3
tact d'une heure à 1060009 de* revêtements ductiles de fer-elu" . minium ce sont formée. La surface des échantillons n'était point recouverts d'aluminium pur, mais bien d'un alliage de fer et d'aluminium possédant une résistance à l'oxydation, bien supérieure à celle du métal de base originel
EMI6.4
exemple il
Un cylindre de x 5 cm en acier inoxydable a été immer.., gé pendant 2 heures dans un bain de diffusion contenant 220 g
EMI6.5
de calcium et 80 g d'aluminium maintenu à 1000110. Après avoir été retiré du bain le cylindre a été nettoyé et chauffé pen- dant 16 heures à .air 1230'C.
Un reveteasent de moins de OsQ2 mm s'est formé et il ne s'est produit aucun écailleaent de ce revêtement au cours du refroidissement, Ces résultats sont re. marc;uableet parce que l'acier inoxydable enrobé atout révélé extri#ment résistant à l'oxydation aux températures élevées et étant donné que des cycles répétée de chauffage et de re- froidissement n'ont pas provoqué d"cal1lemtnt. L'absence de tout écaillement indique que l'acier inoxydable enrobé peut
EMI6.6
être chauffe et refroidi à de nombreuses repris* sans 'c.11 lement notable.
L'acier inoxydable non traité devient rapide- ment inutilisable au coure des cycles de chauffage et de re
EMI6.7
troidissements à cause de l'éeeilloment excessif qui se produit au cours du refroidissement*
<Desc/Clms Page number 7>
Des résultats similaires peuvent être obtenus, en opé rant de la manière décrite ci-dessus mais en utilisant du ba ryum au lieu du calcium dans le bain.
EMI7.1
$xkmpls ni On ruz préparé un bain contenant 120 grammes de magnésium' et 30 grammes d'aluminium en poudre.Le bain a été agité et maintenu sous une atmosphère d'argon. Un échantillon en acier
EMI7.2
doux a été trempé dans ce bain pendant 10 minutes à 10Q0*C# Un revêtement d'une épaisseur de 0,025 m ,test formé sur le mé- tal de buse et la surface de ce revêtement contenait environ 10% d'aluminium,
EMI7.3
ËEMP IV Un bain contenant 500 grammes de calcium et 20 grammes d'aluminium a étehauffé à 1060 C et 10 grammes de manganèse en poudre ont été ajoutée, après agitation du mélange de cal- ciuj et d'aluminium sous argon pendant 1 heure.
Après une agita- tion supplémentaire, un échantillon en acier doux a été traité
EMI7.4
pendant 30 minutes à 106000 et un revêtement d'alliage ter- aluminium-manganèse d'une épaisseur d'environ 0,0675 mm s'est
EMI7.5
formé. L'échantillon enrobé s'est révélé très résistant à l'o- xydation, lorsqu'on l'a exposé à l'air 1 des températures élevées
EMI7.6
de l'ordre de 10000 à 1100*C. Dec résultats similaires peuvent être obtenus en opé- rant de la manière décrite ci-dessus, mais en utilisant du strontium au lieu de calcium.
EMI7.7
4ziluctz Et On a préparé un bain contenant 51 grammes de calcium, 17 grammes d'aluminium et 4 grammes d'yttrium.
Un échantillon ..
EMI7.8
d'acier doux a été traité dans ce bain pendant 2 heures à 1100-C.
Oh a obtenu un revêtement d'une épaisseur de 0,015 mm contenant bzz d'aluminiumét ,tp d'yttrium en surface.
<Desc/Clms Page number 8>
EXEMPLE VI
Cet exemple illustra la nature critiqua de la concen- tration en agent de trantert du, bain fondu,
Divers échantillons d'acier calmé 1008 4'un. épaisseur de 0,050 mmont été traitée pendant 15 minutes à une température de 1140 C en les trempant en série dans des bains tondus de calcium, auxquels du fil d'aluminium avait été ajouté, Les bain* ont été maintenus nous une atmosphère protectrice d'argon*
Le premier bain était constitué de 500 gramme. de calciw. auxquels 1180 grammes d'aluminium (70% et poida d'aluminium) ont été ajoutés.
En l'espace de 5 minutes après l'immersion de l'échantillon d'acier dans le bain, cet échantillon s'est dis- sous complètement.
Le second bain était composé de 500 grammes de calcium et de 910 grammes d'aluminium (65% en poids d'aluminium).
L'échantillon a été retiré du bain après 15 minutespuis in- specté et pesé. Il avait perdu environ 10% de son poids et pré- sentait une surface décapée irrégulière, Dans l'eau chaude, il rouillait. Une analyse quantitative par fluorescence aux rayons X de la surface de l'échantillon a révélé la présence d'un peu d'aluminium à la surface de 1'échantillon.
Au troisième bain, 500 grammes de calcium et 640 gram- mes d'aluminium (environ 56% en poids d'aluminium) ont été a joutes. Au bout de 15 minutes, l'échantillon a été retiré du bain. L'échantillon a augmenté de poids d'environ 5% Il pré- sentait une surface lisse et brillante et ne rouillait pas, lors d'un traitement au moyen d'acide acétique dilué. La pré sence d'aluminium en surface a été révélée clairement par fluo rescence aux rayons X.
Un quatrième échantillon a été trempé dan. un bain con tenant 500 grammes de calcium et 190 grammes d'aluminium (en. viron 27% en poids d'aluminium). Après 15 minutes, l'échantillon
<Desc/Clms Page number 9>
a été retiré du bain. On a constaté qu'il contenait, en surface, environ 25%^ en poids d'aluminium, le restant étant constitué par du tort L'échantillon présentait une surface lisse et ré fléchssante
Comme on 1'a déjà signalé dans les exemples précédents, de petite. quantités de divers métaux peuvent tire incorporées dans la bain fondu, en plus de l'aluminium. Des métaux, tels que le manganèse et l'yttrium, peuvent être incorpora en pe tites quantités dans le bain.
Il est à noter que de nombreux traitements bien connue peuvent être employés pour améliorer l'aspect de la surface d'un article enrobé obtenu par le procédé suivant l'invention si on le désire. Ainsi une surface présentant un aspect amélio- ré peut être obtenue en traitant le métal de base à froid, de façon qu'il présente une surface polie analogue à celle d'un miroir,
avant l'enduction. Ou bien.\ la surface de l'article en- robé peut être travailla' froid pour en améliorer 1' aspect L'article enrobé préparé par le procédé suivant la présente invention peut également être soumis à des traitements thermi que subséquents afin d'améliorer les propriétés physiques de cet article, ces traitements thermiques pouvant constituer en un refroidissement brusque ou en un recuit, si on le désire*
Les produite obtenue par le procédé suivant la présente invention conviennent particulièrement dans les applications où une résistance élevée A l'oxydation,
une résistance élevée à la corrosion par les gaz de fusée ou de carneaux aux tempe** raturée élevées et une immunité contre l'attaque de diverses espèces de gaz sulfuré tels que H2S SO2 et SO3 sont désirées* Ces articles enrobée peuvent être utilisât comme récipients destinés A contenir du sel, du cyanure et du plomb, lorsque les températures opératoires e rapprochent de 843 C Ils peuvent aussi être utilisés comme tubes pour réchauffeurs d'air dispositifs de chauffage rayonnants A la.vapeur d'eau et
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
appareil de polymérisation 4* gaa et d'huile ,
e 114 conviennent usai pour la fabrication d'appareils électriques Un enrichie-
EMI10.2
semant en surface d'un òr électrique par de l'aluminium con" . fera des propriétés électriques déslrablsai tant que et nani- tente la fragilité des alliages courants. Au surplus, la d'car- buration du support terreux, qui est assurée par le procédé
EMI10.3
suivant la présente invention réduit encore les portée d dnerw gie attribuabl*4 à la présence de carbone dans les produits de la technique antérieure. Lorsqu'on applique la procède auto vant la présente invention, le traitement de décarburation
EMI10.4
supplémentaire qui et communément appliqué n'est plue néces- saire.
Il est évident que diverses modifications peuvent être apportées aux détails décrits plue haut, sono sortir du cadra de l'invention.
REVENDICATIOSN
EMI10.5
1.-' Procédé pour former un revêtement de diffusion en allia. go aluminium-fer aur un article en métal terreux. caractérisé en ce qu'on met cet article en contact avec un bain fondu contenant un mélange d'un métal du groupe IIA choisi parmi le calcium, la baryum. le magnésium et le strontium et et'un. source d'aluminium) mélange dans lequel ledit métal est présent en une quantité co
EMI10.6
prise entre environ ? et environ 99% en poids tandis que 1 'alu- minium y est présent en une quantité inférieure à 70% du poids de ce bain, la température de celui-ci étant maintenu* entre