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pour objet MOOEDS MUR PORHER t Ri1'E'" tmjJÏ,;
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La présente invention est relative à un procédé pour enrober des articles en métal ferreux par diffusion
Le but principal de l'enrobage des métaux est de protéger leur surface, On utilise communément des métaux enrobés ou muni, d'un revêtemetn qui protège leurs surfaces contre l'oxydation. la corrosion et 1'usureLa plupart des maière formés d'un métal appliqué sur un métal que l'on trouve dans le commerce sont obtenue.
par électropalqueage par immersion à chaud ou par pplication d'une fouille d'un métal sur un métal différent. Des revêtements ont également été appliquée sur des surfaces métalliques par de$ procédés de diffusion. Cependant, les procédés de diffusion utilisé dans le passé n'ont malheureusement pas acquis une valeur commerciale importante, par cuite des limitations impolie. par des questions d'appareillas., par suite de la qualité médicors des revêtements obtenu. ou par suit. de raiso économiques.
La prisant* invention a pour objet un procédé pra tique d'enrobage ou d'enduction, par diffusion, d'articles en métal ferreux, oeux-ci étant revêtus d'au Moine un élé ment diffusant choisi parmi le chrome et l'aluminium.
Les articles obtenue portent une couche contenant un les éléments de diffusion en question ou une combinaison de ces éléments alliés au fer Ainsi, des couches en alliage Or-le peuvent tire formées sur des articles en métal ferreux par le procédé suivant l'invention, les articles obtenu* possédant les
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caractéristiques de réestance à la corrosion de l'acier inoxydable De môme, des couches en alliage Al-?* peuvent -
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être formées sur les articles en métal ferreux, de façon que ceux-ci présentent une surface résistant davantage 4
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l1 oxydation .
Lea objectifs précités, ainsi que d'autre* ojeo,tr8 de l'invention sont atteinte griot au procède qui coatt.,. tremper un article en étal ferreux dans un bain foui* z tenant du lithium métallique en tant qui agent tt tmoftièt et dans lequel est incorpore au min* un ïlimmt dtttvj t choisi parmi le chrome et l'aluminium, 1. OOlLteQt ¯t" 1- bain et l'article en question ayant lieu à une 1reqp#f ttwe comprise entre environ 900'0 et le point de .1Q... Vvc* tio1e, cette température étant, dé pr6téreno., ootûprlirti mu% environ 1000 et 1200bot la procède de di,.1on euivant 11t . applicable à n'importe quel "art1()l-e en métal fer'Mt10ê"., miïiïfr expression désignant, dans le purent mdtaotml \1\h t\q)D". métallique quelconque Contenant du ter sa proportAû* 4444gsx- ddrente.
L'article en m4tal ferreux eet, de ï>eg3?ô &e m. fer ou en un alliage contenant au mine 5C e e'R le-tau 4 -t*i>o Le procéda suivant l'invention permet V aî pl.ii|aeT par diffusion, un élément diffusait ou une o()mbma1"cm A"-416- monta diffusants sur un article en métal ferreux, 0l1" U peut aussi ai on le désire, être agence pour éliminer ou '?6ittef la quantité de l'un ou l'autre des éléments de d1tuatn Pr" citée présente dans un article en métal ferreux., en-vue 60 modifier la compouitîen de l'alliage présent à la tmse et
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cet article .
,
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Bien que la demanderesse ne délire pas qui l'in-
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vention soit limitée à une quelconque théorie partioulibroo
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elle suppose que le processus de diffusion des éléments en
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question .'explique 1# ni eux par un transfert inothormique d'une phase liquide à une phase solide, transfert dans le
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quel le lithium fondu agit principalement comas solvant et
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oomm. milieu du transfert pour Mené? les éléments diffusant$ en contact avec l'artiole en métal terreux oolidui go trans- fort d'un processus de diffusion isothefmique en phase solide qui Meute la araiteanou ou la développement de la couche appliquée Our l'article an métal ferreux, On a constaté que la tendance thtJ804yn1qu...x1m"1.
peu? un transfert d'une phase liquide & une phase @*lido as présente
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lorsque le lithium fondu est saturé par l'élisent diffusent ot lorsque l'élément diffusant n'est pas présent dans l'arti-
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oie solide, encore qu'il puisée ety dissoudre o*2plétementî Le transfert de la phase liquidé à la phase 001140
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donne lieu à l'incorporation de l'élément diffusant dans la
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surface du support, Aux empé&ture8 élevées qui sont utilisées, la diffusion qui se propage vers l'intér1bûr de 1f1dm.nt produit alors un développement ou une oroîseance dé la oeuahe:
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appliquée.
La vitesse à laquelle la oouohe se développe est conditionnée par les lois bien connues de diffusion en phase solide et varie selon l'élément particulier employé
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Le bain de transfert de ibétai fondu contient du lia thiuctt le ou les éléments diffusants et les éventuelles Cà. tibres diluantes qui peuvent être présentes* Le litb1uI peut être remplacé en partie par diverses mâtièred diluant.., de manière à réduire la quantité de lithium nécessaire pouf 10 processus de diffuej.o!4e6 de Manière z modifier les t'ipriete
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de transfert des éléments diffusants. Comme exemple-de tels 'diluante,on peut citer le cuivre, le plomb, l'étain et le sels du type halogénure de lithium.
Pour obtenir des résul tata plus favorables donc le procède suivant l'invention.. le lithium doit, de préférence, être présent en quantités telles qu'il constitue au moins 10% du poids du bain des résultats encore meilleurs pouvant être obtenus lorsquela proportion de lithium est supérieure à 40 du poids du bain, le bain peut être entièrement à l'état fondu, le ou les éléments diffusante étant dissous dans le lithium.
Cependant, dans les eau où l'élément diffusant ne présente qu'une soulbi lité limitée dans le lithium, comme cela est, par exemple, la cas pour le chrome$ un excès de l'élément diffusant solide peut être présent dans le bain en phase solide. Lorsqu'on utilise certaine éléments diffusants dans le bain, il peut se faire que l'article ou support à enrober ou à enduire ait tendanoe à se dissoudre, lorsqu'on le laisse trop longtemps' dans le bain. Ainsi, lorsqu'on utilise de 1'aluminiu comme, seul élément diffusant, il peut s'avérer souhaitable que le bain contienne moins de 60 ou 70% environ en poids d'lumi nium.
Le restant du bain peut être constitué par un autre élément diffusant, par un ou plusieurs diluants et par au moins 10% en poids de lithium .
Le bain fondu utilisé pour 1'exécution du procède suivant l'invention peut se préparer de diverses manierez Ainsi, ce bain peut être obtenu en chauffant un mélange de lithium et du ou des éléments diffusants, conjointement avec les diluants éventuels désirés, à la température opératoire, .Ou, bien, le ou Ion éléments diffusants peuvent être préparés à la concentration choisie et ajoutés à une charge fondue
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de lithium maintenue à la température opératoire Le ou les éléments diffusante peuvent être ajoutée par intermittence pour recharger le bain ou peuvent être ajoutes, de Manière continue, en quantité réglées,
pour faciliter une enduction ou un enrobage continu et prolonge. Le ou les éléments diffu sants peuvent être ajoutée nous forme de particule@ de cali bre quelconque, encore que l'on obtienne généralement des revêtements ou enrobage. plus uniformes, lorsque le ou les éléments en question sont ajoutde noue forme d'une poudre fi nement divisée.
L'emploi d'une atmosphère de gaz inerte au-dessus du bain fondu est souhaitable,bien que non essentiel, le bain pouvant être utilisé à l'air libre, dans des conditions soigneusement réglées. On préfère agiter le bain au coure de non utilisation, par des moyens mécaniques ou autres, mais une telle agitation n'est pas non plus essentielle.
La température opératoire du bain est choisie de manière à affecter favorablement la vitesse de diffusion du ou des éléments diffusants, tout en maintenant le lithium à l'état fondu. En général, des températures Inférieure à environ 800 C ne sont pas considérées comme Intéressantes pour la diffusion de métaux, parce qu'à ces températures la vitesse de diffusion est trop faible, Une température opéra- toire préférée pour l'exécution du procédé est une température comprise entre environ 1000 C et 1200*0. Des température$ su @ périeures à 1200 C peuvent être utilisées dans une enceinte close, afin d'empêcher que le lithium s'échappe du bain par distillation, mais la température opératoire doit, en tout cas,
être maintenue, inférieure à la température de fusion normale de l'article en métal ferreux traité.
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La durée de séjour de l'article en métal ferreux dans le bain fondu pour obtenir une diffusion du ou de élé ment@ diffusante influence l'épaisseur du revêtement obtenu et peut donc varier fortement. Selon le volume du bain tondu et la durée de traitement nécessaire pour obtenir une cohe d'épaisseur voulue d'un élément diffusant particulier ou d'une combinaison particulière de tels éléments, on peut faire passer des articles en métal ferreux de forme déterminée ou de la tale d;
acier enroulée sur elle-même, de manière continue, dans le bain fondu, à une vitesse propore à correspondre à la durée de séjour nécessaire dans le bain pour obtenir une cou che d'épaisseur désirée. Ou bien, des articles peuvent être trempés de manière intermittente dans le bain fondu, pendant une durée suffisante pour obtenir une couche désirée, puis retirée du bain,
Aucun traitement préalable spécial des articles en . métal ferreux n'est nécessaire avant trempage dans le bain fondu, Il est évidemment souhaitable que la surface de l'arti- cle en métal ferreux soit propre et, pour obtenir les meilleurs résultats,
il est préférable que l'article en métal ferreux soit dégraissé de la manière habituelle, Cependant, on a connu taté que les revêtements obtenus par le procédé suivant 1'in vention ne sont pas influencés dans une mesure notable, par la présence de dépota ou de minces pellicules d'huile à la surface du métal de base.
Les articles en métal ferreux traités par le pro- cédé suivant la présente invention sont qualifiés d'"articles enrobés", bien qu'il doive être noté que les éléments diffu- sants migrent dans la surface solide des articles en métal ferreux et en modifiant, par conséquent, les caractéristiques*
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Pour les durées de traitement habituelle qui vont d'environ
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5 minutes à plusieurs heures, la couche appliquée se oaraoté- r18' par le fait qu'elle présente des concentration$ diffé- rentet en éléments diffuaante à sa surfera extérieure qu'tt l'intérieur de la couche@ lies exemples suivant$$ qui Illustrent des mode$ d'exécution préférées de l'invention permettront de mieux comprendre celle-ci,
Dans ces exemples les quantités 'des di vers ingrédients sont données en pour conte en poids saut Indication contraire. les concentrations en éléments difu
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oante des oouohea, qui sont données dans les exemples, cons- tituent la concentration moyenne en éléments diffusant qui est mesurée, par fluorescence aux rayons X, dans une tranche d'une épaisseur d'environ 0,0079 mm à la partie supérieur* de la couche.
Les épaisseurs des couchée, dont il est question
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dans les exemple., ont été déterminées par examen microscopi- que de sections transversales des articles enrobés, après dé- capage pendant 30 à 60 secondée dans un mélange à 3 # d'aolde nitrique concentra et à z 4'cthano.. Cependant, il est à noter que, par suite de la nature des couches de diffusion,
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des oonoentratione appréciables en éléments diffusants peuvent se présenter dans des couchée de l'article enrobé qui sont plus profondes que celles indiquées par l'essai après décapage
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#l#1lLJ..t.
Dans un creuset en acier au carbone, on a formé un bain fondu de 100 g de lithium et de l de chrome en poudre. Un échantillon d'acier doux a été trempé dans ce bain
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pendant 30 minutes à 1100"0, puis en a été retiré. Une couche d'acier inoxydable brillante d'excellente qualité n'est formée* On a constaté à l'analyse que cette couche présentait) en sur-
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face, une teneur en chrome de 28 à 30% L'échantillon traité présentait une résistance excellente à la corrosion en pré sono@ de SO2 humide,
cette résisitance étant comparable à celle obtenue avec l'acier inoxydable de la série 400 du commere
La couche appliquée a été enlevée dans de l'acide nitrique concentré et on a constaté que cette couche était fortement ductile*
EXEMPLW 2
Dans un creuset en acier au carbone, on a forée un bain fondu de 500 grammes de lithium et de 30 gramme d'alu- minium.
Le bain a été agité et utilisé sous argon, Un chant Ion en acier doux (0,6% de carbone) a été traité dans ce bain pendant 1 heur. , 105 C$ On a ainsi obtenu une couche d'une épaisseur d'environ 0,05 m La surface de l'échantillon n'était pas recouverte d'aluminium pur, maie plutôt d'un allia- ge ter-aluminium, L'échantillon enrobé présentait une résis tance excellente a l'oxydation, ainsi qu'on a pu le constater en l'exposant à l'air à des températures de 1000 à 1100 L'essai a été répété avec un échantillon d'acier inoxydable
316 au lieu de l'échantillon d'acier doux.
De résultats ana logues ont été obtenue.
EXEMPLE 3
Un bain contenant 500 g de lithium et 20 g d'alumi nium a été chauffé à 1050 C Apres avoir agité le Mélange de lithium et d'aluminium pendant peu de temps, sous argent on y a ajouté 10 gramme de chrome en poudre.
Après agitation peu- dant 30 minutes supplémentaires, un échantillon d'acier doux (contenant 0,04% de carbone) a été traité pendant 30 minutes dans le bain maintenu à 1050*0. L'échantillon a été unstitueé retiré du bain et on a constaté qu'il portait une couche
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d'une épaisseur d'environ 0,0373 m en alliage aluminium- fer On a constaté que l'article enrobé présentait une résis tance à l'oxydation et à la corrosion très supérieur à celle du métal de base non modifié par le procédé suivant l'invention.
Il est à noter que de nombreux traitement% bien oon- nus peuvent être appliquée pour améliorer , is on le désire, l'aspect de la surface d'un article enrobé Ainsi un. surfa oe brillante peut être obtenue en travaillant le métal de baseà froid, de façon que sa surface présente l'aspect d'un miroir, avant l'enrobage, Ou bien encore, la surface de l'ar- ticle enrobe peut être travaillés ä froid, pour en améliorer l'aspect. Les articles enrobée peuvent aussi être fournis à des traitements thermiques ultérieure, afin d'en améliorer les propriétés physiques,
par exemple par des traitements de refroi dissement brusque'ou de trompe.