Procédé pour la fabrication d'un article métallique à couche de recouvrement en aluminium ou en un alliage d'aluminium, installation pour la mise en oeuvre de ce procédé et article obtenu suivant ce dernier. Les métaux -dits galvanisés, e'est=à-dire muni;
d'une couche de recouvrement en zinc, ainsi que les métaux étamés sont depuis longtemps des produits commerciaux et, bien qu'on ait reconnu déjà depuis quelque temps les av anta.gesusceptibles de résulter du fait de recouvrir des métaux d'une couche d'alu- ininium par voie d'immersion -de ces métaux clans un bain d'aluminium fondu, un tel mé tal recouvert d'aluminium n'a pas été produit comme un article de commerce, en raison du manque d'un procédé satisfaisant et pratique au point de vue commercial, permettant de munir un métal, en particulier un métal fer reux, d'une couche de recouvrement en alu minium ou en un alliage d'aluminium qui soit adhérente, sensiblement uniforme, duc tile,
infrangible dans les procédés de travail de métal ordinaires et résistante à la corro sion. Des procédés pour l'application d'une couche de recouvrement métallique d'alumi- nium à des métaux sont bien décrits dans la littérature technique et scientifique, ainsi que dans des brevets, mais ces procédés dé crits sont lents et imparfaits et échouent sur tout lorsqu'il s'agit de la fabrication d'un produit ou article pratique et satisfaisant au point -de vue commercial.
L'invention se rapporte à un nouveau procédé pour la fabrication d'un article mé tallique à couche de recouvrement en alumi nium ou en un alliage d'aluminium, dans le quel on introduit l'ébauche de l'article métal lique dans un bain d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium fondu. Ce procédé se ca ractérise en ce que l'ébauche de l'article mé tallique, avant d'être introduite dans-le bain susénoneé, est soumise à un traitement préli minaire à chaud dans un milieu gazeux con tenant de l'hydrogène dans le but -de lui faire absorber une certaine partie de ce gaz qui vient recouvrir toute la surface de l'ébauche, cette dernière, ainsi recouverte, étant ensuite introduite dans le bain.
Ce procédé peut être exécuté d'une manière rapide, c'est-à-dire avec une vitesse susceptible de répondre aux exigences de fabrication .de l'industrie mo derne. Il peut, d'autre part, être exécuté d'une manière continue, ce qui est particuliè rement avantageux lorsqu'il s'agit -de munir d'une couche de recouvrement, par exemple en aluminium, des articles métalliques tels que des fils, des tiges, -des barres, -des tra verses, des feuilles, des bandes ou autres pro duits similaires.
L'aluminium s'oxyde très facilement à l'état fondu et la pellicule ou couche qui se forme à la surface du bain d'aluminium fondu a une haute tension de surface, qui, conjointement avec la basse densité de l'alu minium fondu, donne lieu à une résistance à la pénétration dans une mesure surpre nante, la pellicule d'oxyde étant fortement abaissée au-dessous du niveau du bain lors qu'un objet, par exemple une tige en acier ou un fil de fer, est pressé sur la surface du bain, la pellicule d'oxyde pouvant être abaissée par l'objet jusqu'à une profondeur considérable au-dessous -de la surface du bain sans se rom pre.
L'aluminium fondu ne donne pas un re couvrement bien adhérent et .uniforme sur des ébauches d'articles métalliques qu'on intro duit dans le bain d'aluminium fondu à tra vers une surface recouverte d'une couche ou pellicule d'oxyde, parce que cette pellicule d'oxyde d'aluminium vient s'interposer entre l'ébauche et la couche de recouvrement. D'autre part, la présence de traces minimes d'oxygène ou d'oxydes à la surface -de l'é bauche semble empêcher l'obtention d'un ar ticle à couche de recouvrement adhérente et uniforme.
Il est par conséquent avantageux, en opé rant suivant le nouveau procédé, d'introduire l'ébauche -de l'article métallique, de telle fa çon ou sous de telles conditions dans le bain d'aluminium fondu, que l'adhésion d'oxyde d'aluminium provenant du bain -à l'ébauche de l'article ou objet -, munir de la couche de recouvrement soit évitée. Ceci peut être ac- compli en introduisant l'article métallique dans le bain d'aluminium au-dessous de la pellicule d'oxyde formée sur le bain, ou en éliminant virtuellement la pellicule sur la surface de l'aluminium fondu.
L'ébauche de l'article métallique peut aussi être recouverte d'un composé boré ayant un point de fusion bas, par exemple de l'acide borique ou .du bo rax, avant d'être introduit dans le milieu contenant -de l'hydrogène et après avoir été soumis à un traitement de -décapage pour en enlever toutes incrustations, etc.
L'invention vise aussi une installation pour la mise en couvre du nouveau procédé, ainsi qu'un article obtenu suivant ce dernier.
Un article muni d'une couche -de recouvre ment métallique en un alliage d'aluminium, des formes .d'exécution -d'un four servant à la fabrication -de cet article et des -diagrammes destinés :à rendre les explications du procédé plus claires sont représentés, à titre d'exem ple, au dessin annexé, dans lequel: La fi-. 1 est une vue schématique servant à illustrer un certain mode,de réalisation du procédé;
Les fig. 2 et 3 sont respectivement une vue de côté et une coupe verticale d'un four contenant un bain d'aluminium fondu, dans lequel sont immergés les articles à munir d'une couche -de recouvrement; La fig. 4 est une coupe verticale -d'un autre four;
La fig. 5 est une reproduction d'une pho tographie micrographique d'une section obli que par un fil de fer@muni .d'une couche -de recouvrement en un alliage riche en alumi nium, et logé dans une matrice pour être photographié; La fig. 6 est une vue schématique illus trant un autre mode -de réalisation du pro cédé. _ Dans ce qui suit, on décrira, d'une manière plus spécifique et en se référant à la fig. 1, un mode préféré d'exécution -du procédé.
On a pris, comme, exemple de l'article à munir d'une couche -de recouvrement, un fil d'acier désigné par la lettre X. Le fil d'acier X, s'il est nécessaire ,de le nettoyer ou d'en enlever, par exemple, des incrustations, est préférablement d'abord amené à passer par un décapeur ou nettoyeur 10, qui peut con sister, par exemple, en une cuve contenant une solution d'acide chlorhydrique, un bain d'alcali ou tout autre agent .de décapage<B>ou</B> de macérage convenable, où sa surface est débarrassée d'incrustations, d'oxydes, de graisse, etc.
Le fil d'acier nettoyé est ensuite amené à passer à travers une solution d'acide borique, préférablement une solution concen trée, par exemple à 7 ô , ou une solution -de borax ou autre sel .de bore ayant un point de fusion bas, .contenu dans une cuve 1.1. Avant de passer à travers la solution d'acide borique, le fil est avantageusement chauffé au rouge, par exemple à .600' C, ce chauf fage ayant pour but d'éliminer l'eau se trou vant au voisinage immédiat du fil et de con- centmer la portion de la solution qui l'entoure lorsqu'il y est introduit.
Le traitement de chauffage est effectué dans un four -désigné par 12?, renfermant de l'air chauffé. Le fil .d'acier est ensuite soumis à un traitement appelé dans ce qui suit "enrobage préliminaire" et qui est exécuté, par exemple, < le la manière suivante: Le fil X est amené à passer par une -chambre ou four 16 conte nant -de l'hydrogène ou .des gaz à teneur d'hydrogène.
La longueur de cette chambre à. hydrogène et la température .à laquelle le fil est chauffé dans celle-ci sont telles que ce dernier absorbe une quantité d'hydrogène suffisante pour qu'il se trouve complètement désoxydé et que sa surface soit complètement enrobée ou chargée d'hydrogène avant -d'at teindre le bain d'aluminium ou .d'alliage -d'a luminium. La chambre ou four à hydrogène 16 est chauffée, par exemple, ,à une tempéra ture d'environ 900 ou 1000' C pour produire un enrobage préliminaire efficace, le fil y prenant à peu près la même température. Lorsque des températures élevées sont em ployées, il est possible qu'un mélange -de ni trogène avec de l'hydrogène soit aussi avan tageux.
Il est aussi possible d'employer des mélanges de monoxyde -de carbone et .de dioxyde de carbone avec de l'hydrogène. Des mélanges pareils permettent @de faire usage de certains gaz industriels contenant -de l'hy drogène, et sont, par conséquent, avantageux aussi au point -de vue économique. Comme gaz de ce genre entrant en ligne de compte on peut citer, par exemple, le gaz de Blau qui contient à peu près<B>50%</B> d'hydrogène. Toutefois, les gaz d'hydrocarbures devraient être éliminés.
Lorsque la chambre ou four 16 est en communication avec le creuset conte nant le bain d'aluminium, il est préférable que ce four soit étanche, afin d'empêcher la contamination de l'hydrogène par -de l'oxy gène ou de l'air ou autres gaz actifs envers l'aluminium. En contact avec le bain d'alu minium, il est important d'employer une at mosphère qui est virtuellement libre -d'oxy gène et d'autres gaz actifs envers l'alu minium, afin de réduire ou virtuellement éli miner la formation -d'un oxyde ou autre pel licule sur le bain d'aluminium en des endroits d'entrée et,de sortie.
Au lieu de chauffer le fil :d'acier ou autre article au moyen de l'hydrogène chauffé dans la chambre 16, il est préférable, dans bien des cas, de chauffer l'article lui-même pour lui donner la température superficielle dési rée. Comme on peut le voir à la fig. 6, un -courant électrique peut être envoyé à travers l'article, le courant passant, par exemple, au moyen .de galets de contact c, c' par la por tion du fil d'acier ou autre article comprise entre ces deux galets.
Quand une cuve à bain de recouvrement 14 est employée, l'un des ga lets, par exemple le galet c, peut être placé en avant de la cuve 14, -de façon à chauffer l'article avant son entrée dans cette .dernière. Lorsqu'une solution -d'un composé -boré _ ou son équivalent est employée, l'article est pourvu d'une glaçure qui, à des températures situées au-dessus -de celles. correspondant à son point de fusion, permet à de l'hydrogène ,de pénétrer facilement jusqu'au fil d'acier et retarde l'échappement ,de l'hydrogène pendant le passage de l'article du four à hydrogène 16 au bain d'aluminium. .
Dans l'exemple selon la fig. 1, le fil d'acier X sortant du four 16 est introduit -dans, le bain d'aluminium ou d'allïage d'alu minium,<B>de,</B> façon à éviter son passage à ira vers toute pellicule -d'oxyde qui se trouve sur le bain.
Ceci est accompli en, introduisant le fil,d'a-cier dans le bain à un endroit situé aü- ,dessous -du niveau de l'aluminium fondu, par un trou 20 prévu à cet effet dans le creuset 22: contenant le bain d'aluminium, comme on peut le voir aux fig. 2 et 3, le trou 20 s'ou vrant à l'intérieur du creuset en un endroit situé au-dessous -du niveau 24 du bain d'alu minium.
Le fil d'acier muni d'une couche d'aluminium peut ensuite être retiré dtt bain d'aluminium soit par un trou<B>M</B> similaire au trou 20 et qui est aussi prévu dans la pa roi du creuset en, un endroit situé au-dessous du niveau 24, ou il peut être sorti du bain par la surface de celui-ci et par le haut du creuset 22.
Une disposition très avantageuse des trous d'entrée et de sortie pour le fil d'acier consiste en ce que la surface exposée -du bain est restreinte à tel point que l'oxy- ,dation elle-même soit restreinte au point d'être négligeable, et d e façon que des adhé rences d'oxyde d'aluminium au fil 'acier re couvert soient évitées.
Le fil d'acier X peut aussi être introduit dans le bain d'aluminium, de manière à évi ter, dans une grande mesure son passage à travers une pellicule d'oxyde en l'introdui sant danse un bain d'aluminium, par la sur face même -du bain, comme on peut le vair à la fig. 4.
La surface de l'aluminium fondu peut être maintenue libre d'oxyde en la re couvrant d'une atmosphère réductrice ou neu tre, telle que, par exemple, une atmosphère réductrice d'hydrogène sensiblement libre d'oxygène, etc., comme on l'a<B>déjà</B> fait re marquer, la quantité -d'oxyde d'aluminium pouvant être réduite dans une grande mesure en restreignant la surface exposée du bain, comme on l'a déjà. fait remarquer. La fi-. 4 montre que le creuset 22 est pourvu d'un ciel ou chapeau-couvercle 30 pourvu d'orifices 32', 33 par lesquels le fil d'acier, pour en rester au même exemple d'article, est introduit dans le creuset et retiré d e celui-ci.
Un galet de guidage 35 est disposé @de façon à guider le fil dans le bain et hors de -celui-ci. De l'hy- drogène peut être amené au-dessous du ciel 30 par des tuyaux 3..7.
Des moyens, tels qu'un treuil 39, peuvent être prévus pour tirer le fil d'acier ou autre article d'une manière continue à travers le bain d'aluminium et y enrouler le fil muni de la couche de recouvrement. Une vitesse d'avancement :de 3 à 5 mètres par minute peut, par exemple, être employée en munissant un fil d'acier d'une couche de recouvrement en aluminium.
L'article muni de la couche de recouvre ment est préférablement essuyé après sa sor tie du bain d'aluminium et pendant que la couche de recouvrement en aluminium est en core à l'état plastique, afin d'enlever tout excédent d'aluminium et de régulariser l'é paisseur de la couche d'aluminium. Un essuyeur est indiqué en 45 (fig. 0).
L'aluminium peut être maintenu, à l'état fondu dans le creuset 22 au moyen -de brû leurs à gaz 40 ou d'une autre manière conve nable et le creuset peut être entouré de ma çonnerie 42..
Des feuilles métalliques, des barres, des tiges, etc., peuvent être munies, d'une manière similaire, d'une couche -de recouvrement mé tallique à base d'aluminium. Il est aussi pos sible de recouvrir, d'une manière similaire, .des articles façonnés tels que des tubes, etc.
Lorsque des articles ferreux viennent en contact avec l'aluminium ou l'alliage d'alu minium fondu, une mince couche en alliage d'aluminium et de fer est formée à la surface -de l'article ferreux, -et pour que l'épaisseur de cette couche d'union soit sensiblement uni forme sur des articles individuels, -ces. der niers sont -de préférence introduits -dans le bain d'aluminium et en sont sortis d'une ma nière telle que toutes les parties soient expo sées au contact du bain pendant des périodes -de temps sensiblement égales.
Ceci peut être accompli en avançant les fils, feuilles, barres, etc., à une vitesse sensiblement uniforme, de façon que chaque partie ou point de l'article entre dans le bain et en sorte dans la même période de temps. De petits articles sont simplement plongés dans le bain, de façon à y être immergés sensiblement tous à la fois et à en être retirés après une période de temps convenable. Le temps pendant lequel les ar ticles restent exposés au contact ,du bain d'a luminium est préférablement court.
Pour des articles ù couche de recouvrement métallique en aluminium ou. en un alliage d'a luminium, qui sont destinés à être soumis aux procédés de travail de métal usuels dans la fabrication d'articles métalliques à couche ,de recouvrement, tels que le pliage, l'étirage, etc., le temps d'exposition au bain d'alumi nium par exemple est préférablement d'une durée telle que seulement une mince cou che d'union en alliage d'aluminium et de fer se forme entre l'article ferreux et la couche d'aluminium, attendu que les alliages.
d'a luminium et de fer sont susceptibles d'être tout comme les alliages -de zinc et -de fer et ceux d'étain et de fer, durs et friables, la portion d'union étant, par conséquent, main tenue aussi mince que possible, de façon à pouvoir être pliée avec le corps de métal ferreux sans sauter ou se rompre. On a trouvé qu'une épaisseur de 0,0050 à. 0,0075 mm pour la portion d'union en alliage était convenable pour résister au pliage sans qu'il ,puisse se produire de corrosion à la portion pliée lors que celle-ci est soumise à des essais de corro sion.
Les fils -d'acier ou autres articles munis d'une couche de recouvrement de la manière ci-dessus ,décrite sont lisses et luisants; la cou che de recouvrement en aluminium est adhé- rente et sensiblement uniforme sur tout le corps de métal sur lequel elle est appliquée. En outre, cette couche d'aluminium y com pris la portion d'union en alliage se trouvant entre elle et le corps métallique ont une épais seur sensiblement uniforme.
Les articles mé talliques munis de la couche de recouvrement peuvent être fortement courbés ou pliés sans que la couche saute ou se détache du corps métallique. De plus, on ne peut remarquer aucun effrittement de la couche métallique après que l'article a passé par le traitement à l'hydrogène ou autre gaz protecteur, en particulier clans le cas d'articles métalliques ferreux.
La couche métallique 50 à base d'a luminium est solidaire, -comme on peut le voir à la fig. 5, du corps métallique 52, la portion d'union 54 entre ces -deux parties con sistant en un alliage d'aluminium et du mé tal sur lequel la couche de recouvrement est appliquée. 56 désigne une matrice entourant l'article muni de la couche de recouvrement et n'ayant pour but que -de faciliter l'opéra tion destinée à être exécutée pour photogra phier, à une échelle plus grande, la section transversale d'un fil -de fer muni d'une couche de recouvrement.
Des essais ont montré que des articles mu nis d'une couche ,de recouvrement en alumi nium de la manière décrite, ont une résis tance extraordinairement élevée à la corro sion, ou à l'oxydation, tant aux températures ordinaires qu'aux températures élevées. Des essais ont aussi montré que ces mêmes arti cles étaient extraordinairement résistants aux acides de fruits et -de substances végétales ou de composés qui attaquent la plupart -des métaux.