Procédé pour l'obtention d'objets métalliques moulés. La présente invention a pour objet un procédé pour l'obtention d'objets métalliques moulés, formés au moins en majeure partie d'au moins un métal léger tel que l'alumi nium et le magnésium par exemple, et présen tant un grain fin -et des propriétés méca niques améliorées.
Dans les procédés connus d'obtention d'objets moulés en métaux légers fiels que l'aluminium ou le magnésium, ou des alliages dans lesquels l'aluminium ou le magnésium constitue l'élément prépondérant, la pratique du moulage par coulée directe ou sous pres sion a consisté à utiliser des moules de fer ou d'acier ou en métaux autres que l'alumi nium et ses alliages.
On a également proposé d'utiliser des moule d'aluminium ou de ses alliages pour le moulage de l'aluminium Ou des alliages d'aluminium. Niais on a constaté que ces moules n'ont qu'une durée ,très brève parce que le méfiai à couler s'allie ou s'attache avec le métal formant le moule.
Dans certains cas et pour éviter cela, il a été proposé d'enduire les moules avec une substance réfractaire, comme c'est l'usage courant pour traiter les moules et leis noyaux dans la fonderie<B>de</B> métaux, c'est-à-dire en badigeonnant les surfaces des moules avec des compositions. qui contiennent des. oxydes appropriés ou d'autres ingrédients.
Un tel traitement des moules a toutefois pour effet de retarder la transmission de la chaleur du métal fondu au moule,et, lorsque de l'alumi nium ou l'un de ses alliages est coulé dans des moules formés d'un métal similaire, c'est-à-dire d'aluminium ou d'un de ses alliages, la protection offerte est inadéquate, les moules manifestant une usure rapide.
L'invention est basée sur l'observation que des métaux légers, comme par exemple .l'aluminium, le magnésium et leurs alliages, peuvent être coulés dans des moules en métal léger ou en alliage léger, dont les surfaces venant en contact avec le métal fondu dans l'opération de la coulée ont été soumises à une oxydation anodique, sans qu'il se pro duise de ces difficultés comme celles signa lées ci-dessus.
Autrement dit, les moules sont rendus extrêmement résistants à l'usure par le fait que le métal à mouler n'adhère pas à la surface du moule.
En outre, avec des surfaces anodisées, la transmission de chaleur du métal coulé au moule est exaltée et non pas retardée, comme on pourrait le croire, par le revêtement anodique, le résultat étant que les corps moulés présentent une structure à grain fin et que par suite ils possèdent des ,propriétés mécaniques considérablement amé liorées.
Le procédé selon l'invention est caracté- risé en ce qu'on coule la matière métallique devant former ces objets, dans un moule en métal léger ou en alliage léger et dont la sur face intérieure au moins a été oxydée ano- diquement.
L'invention comprend également un moule pour la mise en oeuvre de ce procédé et qui est caractérisé en ce qu'il est en métal léger ou en alliage léger et en ce que sa surface intérieure au moins est oxydée anodiquement.
L'invention comprend encore un objet moulé obtenu par le procédé -en question. On va décrire maintenant, à titre d'exem- ples, quelque:, mises @en aeuvre du procédé:
Pour obtenir des objets moulés constitués par un métal léger tel que de l'aluminium ou de magnésium, ou un alliage de ces métaux, 'par exemple du bronze d'aluminium, on utilise pour le moulage des moules, en alumi nium ou,en alliage d'aluminium, dont la sur face intérieure, avec laquelle vient en con- tact le métal fondu, est anodisée,
c'est-à-dire a été oxydée anodiquement. Les moules en question peuvent être fabriqués par moulage, usinage ou forgeage, après quoi ils sbnt oxy dés anodiquement. Cette anodisation a pour effet, comme on le sait, de recouvrir la sur face traitée d'une mince pellicule d'oxyde d'aluminium qui adhère fortement avec le ;
moule et n'en peut glus être détachée.
On peut faire varier, selon les cm., l'épais seur de la couche d'oxyde formée par anodi- sation, de même que sa porosité, selon la, fa çon dont est conduit le traitement anodique. Comme la surface anodisée est poreuse, on peut l'imprégner, de manière connue, par un traitement avec des substances obturant ses pores et servant en même temps, de lubrifiant, au augmentant sa résistance à la corrosion.
Ainsi, par exemple, comme lubrifiant, on peut employer pour imprégner la surface anodisée, du graphite ou une autre matière facilitant le décollement des objets moulés du moule. Le traitement par le graphite ou par une autre matière facilitant le détachement des pièces moulées peut être effectué par une suspension de graphite dans de Peau avec une solution de silicate de sodium.
Par ailleurs, pour augmenter la résistance à la corrosion, la couche anodique peut être sou mise à une opération de fixage (sealing), par exemple par un traitemet au moyen de cer- tains sels métalliques, notamment une solu- tion,de bichromate de potasse ou par un trai tement de la couche anodisée avec,de l'acétate de nickel ou de cobalt,
ou du permanganate de potasse et de l'acétate de ,cebalt. On peut en aore traiter la surface anodisée par de l'eau à température suffisamment élevée.
Lorsque l'on utilise le graphite comme agent d'im prégnation de la surface anodisée, celui-ci -donne à ,cette surface une grande résistance vis-à-vis de la chaleur, sans toutefois gêner d'une façon appréciable le transfert de la, chaleur des objets, moulés au moule.
La couche anodique peut être formée de n'importe quelle manière connue. Ainsi, les électrolytes peuvent contenir de l'acide sul furique, oxalique, chromique ou autre. De même, les .conditions de concentration, de nomposition d'électrolytes, ainsi que les con ditions d'utilisation peuvent varier large ment selon les cas.
On sait d'ailleurs, que pour le traitement anodique, certains électro- lytes sont préférables à d'autres pour la production de couches d'oxyde d'aluminium denses résistantes à l'usure et à la corrosion.
L'expérience a montré que les objets moulés obtenus par le procédé décrit pré sentent une finesse de grain remarquable et.. de ce fait, des propriétés mécaniques. (téna: cité, résistance à la traction, allongement, etc.) considérablement améliorées par rap port aux objets de même composition obtenus par moulage selon les procédés connus.
De plus, du fait de la plus grande rapidité de transmission de la chaleur du métal fondu au moule, réalisée grâce à la présence de la couche anodique, on peut réaliser le moulage de petits objets avec une vitesse notablement supérieure à celle obtenue par les procédés connus. En effet, la solidification et le refroi- diss-ement des objets. moulés sont très rapides.
Pour augmenter encore la, vitesse de refroi dissement des objets moulés, les moules peuvent être pourvus extérieurement d'ailettes de refroidissement et/ou d'autres moyens de refroidissement. ,Ainsi, par exemple, le moule peut être enfermé dans une chambre tra versée par un fluide de refroidissement.
Dans certains cas, le moule peut même faire corps avec une chambre de refroidissement à tra vers laquelle peuvent circuler des solutions aqueuses de sels, ou encore de l'eau ou de l'air. La surface extérieure ou certaines par ties seulement de la surface extérieure du moule peuvent également être anodisées.
Comme indiqué précédemment, les moules peuvent être en aluminium façonné ou coulé. Un avantage supplémentaire dans cer- taines applications du procédé décrit consiste en ce que le moule et la matière coulée dans celui-ci peuvent être de même composition ou d'une composition très semblable, de telle façon que ces moules et l'objet moulé ont à peu près le même coefficient de dilatation.
Ceci est un avantage très appréciable par rap port aux procédés connus de moulage d'objets en métaux légers.
Le moulage par le procédé décrit peut être fait par coulée directe ou :sous pression. Dans le cas où l'on envisage une pro duction à grande échelle, on peut procéder comme suit: On réalise, au moyen de modèles appro priés, un "maître-moule", soit mécanique ment, soit par moulage en sable, en alumi nium ou en un alliage d'aluminium, dont au moins la surface intérieure est anodisée.
Dans ce "maître-moule", on @couleJ une série de moules permanents en aluminium ou en alliage d'aluminium, et ces moules perma nents permettent à leur tous la réalisation en série de corps moulés identiques entre eux et ayant une ,structure de grain d'une grande finesse, permettant ultérieurement, si on le désire, un usinage très précis, de même que l'obtention d'une surface donnant, lors de l'oxydation anodique,
des résultats supé rieurs à ceux qu'on obtient avec des pièces fondues d'a.pxès les procédés connus. On voit donc que, selon cette dernière manière de pro céder, les moules eux-mêmes. sont à grain fin et sont obtenus par le procédé décrit.
Le procédé décrit offre un avantage im portant qu'il convient de signaler, à savoir que, puisqu.'il permet d'obtenir une grande finesse de grain simplement par l'opération de moulage, on peut, dans certains cas, éviter les traitements thermiques ultérieurs qui sont nécessaires dans les procédés connus, lorsque l'on veut obtenir une grande finesse.
Process for obtaining molded metal objects. The present invention relates to a process for obtaining molded metal objects, formed at least for the most part of at least one light metal such as aluminum and magnesium for example, and having a fine grain - and improved mechanical properties.
In the known processes for obtaining articles cast in light metals such as aluminum or magnesium, or alloys in which aluminum or magnesium constitutes the predominant element, the practice of molding by direct or under pressure casting. This consisted in using molds of iron or steel or of metals other than aluminum and its alloys.
It has also been proposed to use molds of aluminum or its alloys for molding aluminum or aluminum alloys. But it has been observed that these molds have only one duration, very short because the mistrust to be poured allies or attaches itself to the metal forming the mold.
In some cases and to avoid this, it has been proposed to coat the molds with a refractory substance, as is common practice for treating molds and cores in the <B> metal </B> foundry, that is to say by brushing the surfaces of the molds with compositions. that contain. appropriate oxides or other ingredients.
Such treatment of the molds, however, has the effect of retarding the transmission of heat from the molten metal to the mold, and, when aluminum or one of its alloys is poured into molds formed of a similar metal, it is That is to say of aluminum or one of its alloys, the protection offered is inadequate, the molds showing rapid wear.
The invention is based on the observation that light metals, such as for example aluminum, magnesium and their alloys, can be cast in light metal or light alloy molds, the surfaces of which come into contact with the metal. molten metal in the casting process have been subjected to anodic oxidation, without such difficulties as those mentioned above.
In other words, the molds are made extremely resistant to wear by the fact that the metal to be molded does not adhere to the surface of the mold.
Further, with anodized surfaces, the heat transmission from the cast metal to the mold is enhanced and not retarded, as one might think, by the anodic coating, the result being that the castings exhibit a fine grain structure and as a result they have considerably improved mechanical properties.
The process according to the invention is characterized in that the metallic material which is to form these objects is cast in a mold of light metal or of light alloy, the inner surface of which at least has been oxidized anodically.
The invention also comprises a mold for carrying out this method and which is characterized in that it is made of light metal or of light alloy and in that its interior surface at least is oxidized anodically.
The invention also comprises a molded object obtained by the process -in question. We will now describe, as examples, some :, implementations of the process:
To obtain molded articles consisting of a light metal such as aluminum or magnesium, or an alloy of these metals, 'for example aluminum bronze, molds are used for molding, in aluminum or, in aluminum alloy, the inner surface of which, with which the molten metal comes into contact, is anodized,
that is, has been anodically oxidized. The molds in question can be made by casting, machining or forging, after which they are anodically oxidized. This anodization has the effect, as we know, of covering the treated surface with a thin film of aluminum oxide which adheres strongly to the;
mold and cannot be loosened.
The thickness of the oxide layer formed by anodization, as well as its porosity, can be varied, depending on the cm., Depending on the manner in which the anodic treatment is carried out. As the anodized surface is porous, it can be impregnated, in a known manner, by a treatment with substances closing its pores and serving at the same time as a lubricant, increasing its resistance to corrosion.
Thus, for example, as a lubricant, it is possible to use to impregnate the anodized surface, graphite or another material facilitating the detachment of the molded articles from the mold. The treatment with graphite or other material facilitating the detachment of the molded parts can be carried out by a suspension of graphite in water with a solution of sodium silicate.
Moreover, to increase the resistance to corrosion, the anodic layer can be subjected to a fixing operation (sealing), for example by a treatment by means of certain metal salts, in particular a solution, of dichromate of potash or by treatment of the anodized layer with nickel or cobalt acetate,
or potash permanganate and cebalt acetate. The anodized surface can also be treated with water at a sufficiently high temperature.
When graphite is used as an agent for impregnating the anodized surface, the latter gives this surface a high resistance to heat, without however appreciably hindering the transfer of heat. the heat of the objects, molded in the mold.
The anode layer can be formed in any known manner. Thus, the electrolytes may contain sulfuric, oxalic, chromic or other acid. Likewise, the conditions of concentration, nomposition of electrolytes, as well as the conditions of use may vary widely depending on the case.
It is known, moreover, that for the anodic treatment, certain electrolytes are preferable to others for the production of dense layers of aluminum oxide which are resistant to wear and to corrosion.
Experience has shown that the molded articles obtained by the method described present a remarkable fineness of grain and .. therefore, mechanical properties. (tena: quoted, tensile strength, elongation, etc.) considerably improved compared to articles of the same composition obtained by molding according to known methods.
In addition, due to the greater speed of heat transmission from the molten metal to the mold, achieved thanks to the presence of the anode layer, the molding of small objects can be carried out with a considerably higher speed than that obtained by the processes. known. Indeed, the solidification and cooling of objects. castings are very fast.
To further increase the cooling rate of the molded articles, the molds may be provided externally with cooling fins and / or other cooling means. Thus, for example, the mold can be enclosed in a chamber traversed by a cooling fluid.
In some cases, the mold can even be integral with a cooling chamber through which can circulate aqueous solutions of salts, or water or air. The outer surface or only parts of the outer surface of the mold may also be anodized.
As previously stated, the molds can be shaped or cast aluminum. A further advantage in some applications of the disclosed process is that the mold and the material cast therein may be of the same or very similar composition, such that these molds and the molded object have roughly the same coefficient of expansion.
This is a very appreciable advantage over known methods of molding objects in light metals.
The molding by the method described can be done by direct casting or: under pressure. In the event that a large-scale production is envisaged, one can proceed as follows: One carries out, by means of suitable models, a "master-mold", either mechanically or by casting in sand, in aluminum. nium or an aluminum alloy, at least the inner surface of which is anodized.
In this "master-mold", a series of permanent aluminum or aluminum alloy molds are cast, and these permanent molds allow all of them the production in series of molded bodies identical to each other and having a structure of grain of great fineness, allowing later, if desired, a very precise machining, as well as obtaining a surface giving, during anodic oxidation,
results superior to those obtained with molten parts a.pxès known methods. It can therefore be seen that, according to this latter way of proceeding, the molds themselves. are fine-grained and are obtained by the method described.
The method described offers an important advantage which should be pointed out, namely that, since it makes it possible to obtain a great fineness of grain simply by the molding operation, it is possible, in certain cases, to avoid the treatments. thermal subsequent which are necessary in the known processes, when it is desired to obtain great fineness.