<B>Procédé pour plaquer un métal sur un objet</B> conducteur <B>de</B> l'électricité, appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé et objet plaqué obtenu par ce procédé La présente invention concerne le placage d'objets par décomposition thermique de com posés gazeux métallifères.
Il est connu de provoquer le dépôt de revê tements métalliques sur des pièces à plaquer par décomposition thermique de composés métallifères gazeux.
Dans ces procédés, et plus particulièrement dans les procédés de placage de parties métal liques par pyrolyse de composés gazeux métal lifères et dépôt du composant métallique du gaz, il est indispensable de pouvoir contrôler strictement les conditions de décomposition du composé gazeux si l'on veut obtenir un dépôt bien uniforme. La pyrolyse doit, de préférence, se produire à la surface même de la pièce à plaquer. Toutefois, étant donné que la pièce à plaquer doit être chauffée, l'air con tenu dans les appareils utilisés jusqu'à présent s'échauffe également, ce qui peut provoquer une décomposition prématurée des gaz porteurs de métal.
D'autre part, étant donné que les composés métallifères gazeux doivent être chauffés pour les porter à l'état gazeux, leur contact occasionnel avec les surfaces chauffées de l'appareil sur leur parcours jusqu'à la pièce à plaquer peut également provoquer leur décomposition prématurée.
Quelle que soit la façon dont se produit cette décomposition prématurée, il en résulte un placage de qualité défectueuse, car le revê tement déposé peut présenter un manque d'uniformité, des piqûres et une adhérence insuffisante à l'objet plaqué.
Le présent breveta pour objet un procédé pour plaquer un métal sur un objet conducteur de l'électricité par pyrolyse de composés métallifères gazeux décomposables par la cha leur, procédé dans lequel la pièce à plaquer est disposée dans une chambre de placage où l'on introduit le composé gazeux, caractérisé en ce que le composé métallifère gazeux est projeté sous forme d'au moins un jet à proximité immédiate de la pièce à plaquer et à une tem pérature inférieure à celle à laquelle ledit composé commence à se décomposer, tandis que la pièce à plaquer est chauffée par induc tion à une température supérieure à la tempé rature de décomposition du composé gazeux.
Le présent brevet concerne également un appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé, comprenant une chambre de placage, _ des moyens pour supporter dans cette chambre la pièce à plaquer et des moyens pour amener les composés gazeux décomposables en contact avec ladite pièce;
cet appareil est caractérisé en ce que les organes d'amenée des composés gazeux sont, au moins en partie, en matière isolante de la chaleur et montés à l'intérieur de la chambre à distance des moyens de support de la pièce à plaquer, avec des orifices dirigés vers la pièce à plaquer, et en ce que des moyens sont disposés à l'extérieur de la chambre pour chauffer par induction électromagnétique une pièce à plaquer conductrice de l'électricité placée sur lesdits moyens de support.
Grâce à un tel agencement, seule la pièce à plaquer conductrice de l'électricité est chauffée par la source de chaleur, la matière thermo- isolante des conduites de gaz et éventuellement aussi de la chambre de placage elle-même restant insensible aux variations de température provoquées par la source de chaleur d'induction.
On peut prévoir des moyens de refroidisse ment autour de la chambre de placage pour faciliter la dispersion de la chaleur qui peut lui être communiquée par convexion ou radiation de la pièce à plaquer. Normalement cet effet sur la chambre est d'importance minime, mais comme l'échange de chaleur entre la chambre et la pièce à plaquer est fonction de la tem pérature de ladite pièce, des conditions de pres sion gazeuse à l'intérieur de la chambre, de la distance entre lesdits éléments, et ainsi de suite, il peut être avantageux de prévoir dans chaque appareil quelque moyen de refroidissement.
L'organe d'amenée du gaz peut être lui aussi légèrement influencé par la chaleur dégagée par la pièce à plaquer, mais l'effet des gaz chauds qui le traversent est généralement suffisant pour rendre négligeable toute légère augmentation de température dans cet organe.
On peut utiliser comme matière isolante de la chaleur pour l'appareil du verre, des matières céramiques, des tissus imprégnés ou non, etc.
Les objets que l'on peut aisément plaquer dans l'appareil comprennent les objets en fer, en acier, en nickel, en cuivre, et de façon géné rale en n'importe quel métal bon conducteur de la chaleur susceptible d'être chauffé par induction.
Dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la température des gaz porteurs de métal à l'entrée de l'appareil, le débit de ces gaz, la température de décomposition des dits gaz et la température à laquelle est main- tenue la pièce à plaquer ainsi que la pression des gaz à l'intérieur de la chambre peuvent influencer le point de décomposition du composé métallique. Toutefois chacun de ces facteurs variables peut être contrôlé dans l'appareil de façon telle que la projection du gaz porteur de métal sous forme de jets à proximité immé diate de l'objet à plaquer permet de contrôler le point de décomposition du composé métalli fère.
L'application du gaz sous forme de jets et le fait de soumettre ces jets à l'action de la chaleur émanant de la pièce à plaquer provoque une élévation constante de la température du gaz sur son parcours de l'orifice d'émission à la pièce à plaquer, de sorte que la température de décomposition est atteinte au moins appro ximativement à l'instant même où le jet de gaz vient frapper la pièce à plaquer.
On peut utiliser dans l'appareil et avec le procédé suivant l'invention des gaz-supports pour les gaz métallifères et parmi des gaz- supports, on peut citer le bioxyde de carbone, l'azote, l'hélium, etc., c'est-à-dire des gaz qui sont inertes par rapport à l'objet à traiter et au métal de placage.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exem ples, plusieurs formes d'exécution de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention. Dans ce dessin: La fig. 1 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution de l'appareil.
La fig. 2 est une vue en coupe transversale du même appareil, suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'une autre forme d'exécution de l'appareil conformée de façon à permettre de plaquer simultanément deux faces opposées d'un objet.
La fig. 4 est une vue partielle en coupe d'une autre forme d'exécution de l'appareil dans lequel l'organe d'amenée des gaz de placage peut tourner autour de la pièce à plaquer.
La fig. 5 est une vue partielle en coupe d'une autre forme d'exécution de l'appareil destinée au placage interne d'objets creux. La fig. 6 est une vue en coupe transversale de l'organe d'amenée des gaz dans l'appareil de la fig. 5, et la fig. 7 est une vue en coupe transversale d'une variante de cet organe d'amenée des gaz. L'appareil représenté dans les fig. 1 et 2 comprend un tube 1 en verre, constituant la chambre de placage, fermé à l'une de ses extré mités par un bouchon en verre 8 et solidaire à son autre extrémité d'une tubulure de sortie 3.
Dans un trou central du bouchon 8 passe un tube de raccord 2 supportant un organe tubu laire en verre 6 pour l'amenée du. gaz de placage provenant d'une source de gaz non représentée reliée à l'extrémité gauche du tube de raccord 2. L'extrémité opposée du conduit d'amenée de gaz 6 est fermée en 15. Cet organe d'amenée du gaz de placage est construit en matière diélectrique ou isolante de la chaleur; il est muni d'une série d'orifices 7 disposés longitu dinalement en regard d'une pièce à plaquer 5 conductrice de la chaleur, montée sur un organe de support 4 en matière isolante de la chaleur. A titre indicatif, dans la forme d'exé cution représentée dans les figures 1 et 2, l'organe d'amenée des gaz peut avoir un diamètre de 6 à 13 mm et une longueur de 35 à 40 cm environ.
Cet organe peut être placé à une dis tance de 3,5 à 5 cm de la surface de la pièce à plaquer.
Autour de la chambre 1 est montée une chemise de refroidissement 9 pour circulation d'eau entre la tubulure d'entrée 12 et la tubulure de sortie 13. Tout contre la chemise 9, à l'exté rieur de la chambre 1 est disposée une source de chaleur par induction sous la forme d'un bobinage 11 relié électriquement à une source d'énergie électrique (non représentée). Dans la forme d'exécution de l'appareil représentée dans les fig. 1 et 2, l'espace 10 entre la paroi de la chambre 1 et la paroi extérieure de la chemise 9 peut être en pratique d'environ 2 cm.
Pour utiliser l'appareil représenté dans les fig. 1 et 2 en vue du placage d'une pièce d'acier au moyen de nickel carbonyle gazeux et de bio xyde de carbone servant de gaz-support au nickel carbonyle, on commence par évacuer l'air et les autres gaz de la chambre de placage avant d'y introduire un courant de C02 porteur de nickel carbonyle suivant la pratique courante. La température du mélange gazeux à l'entrée 2 de la chambre 1 est tenue, de préférence, entre 200 et 320 C. Cette température s'élève jusqu'en- tre 500 et 950 C en un point situé à environ 2,5 cm au-dessus de la pièce à plaquer 5. Cette dernière est portée à une température de 190 C plus ou moins 30 C.
On a constaté qu'une température de 620 C environ du mélange gazeux est parti culièrement favorable et les mesures effectuées indiquent que cette température peut être atteinte dans l'appareil lorsque le débit du gaz à l'entrée est d'environ 566 litres par heure et la pression dans la chambre d'environ 0,5 kg absolu par centimètre carré, le bobinage d'induction 11 étant règlé de façon à fournir une fréquence de <B>100</B> à 300 kilocycles à bas voltage.
Pour obtenir cette pression dans la chambre, la tubulure de sortie 3 de ladite chambre peut être reliée à une pompe à vide de façon connue. Dans les conditions ci-dessus, on peut obtenir sur une plaque d'acier un revêtement de nickel de 0,005 cm d'épaisseur dans l'espace d'environ quatre minutes. Le dépôt, grâce à l'élévation graduelle de la température du gaz à l'approche de la pièce à plaquer, est uniforme, fortement adhérent et exempt de piqûres.
La pression dans la chambre de placage n'est pas déterminante, et @ l'on peut abaisser cette pression jusqu'à environ 0,1 mm de mercure les basses pressions exigeant toutefois une durée de placage plus prolongée pour une épaisseur donnée du revêtement métallique à obtenir.
Pour obtenir un placage satisfaisant, on peut faire circuler dans la chemise de refroi dissement de l'eau à une température de 20 à 150 C, avec un débit d'environ 2 litres à la minute.
Dans la forme d'exécution de l'appareil représentée dans la fig. 3, la pièce à plaquer 30 est supportée par des organes 31 et 32 fixés au bouchon 25 qui ferme la chambre 20 de placage et qui est muni d'une tubulure de sortie 26 pour le passage des gaz de rebut. La pièce à plaquer 30 est disposée dans cet exemple entre les branches 28,28 d'un U que forme l'extrémité de l'organe d'amenée des gaz de placage; cet organe est alimenté en gaz porteur de métal par un tube extérieur 33 scellé de façon étanche au moyen d'une garniture 34 dans la paroi 20 de la chambre.
Les gaz de placage traversent la partie 27 du tube d'amenée qui est en matière isolante de la chaleur ou diélectrique et sont projetés par les orifices 29 sur la pièce à plaquer 30 chauffée par induction électromagnétique au moyen du bobinage extérieur 22. Une chemise de refroidissement 21 avec circulation d'eau de la tubulure d'entrée 23 à la tubulure de sortie 24 remplit la même fonction que la chemise 9 de la fig. 1. L'agen cement selon la fig. 3 est particulièrement indi qué pour plaquer en une seule opération les deux faces opposées d'une pièce de métal.
La forme d'exécution représentée dans la fig. 4 est analogue à celle de la fig. 3, à l'excep tion de l'organe d'amenée des gaz de placage 42 à deux branches en U entre lesquelles est dis posée la pièce à plaquer 44. Cet organe 42 est entraîné en rotation par un moteur 46 au moyen de courroies 47; la poulie entraînée 48 est fixée sur un prolongement extérieur d'un arbre creux solidaire de l'organe d'amenée des gaz 42. Le bobinage de chauffage par induction 49 dont une partie seulement est repré sentée est analogue au bobinage 22 de la fig. 3 et fonctionne de la même façon.
Dans la forme d'exécution de l'appareil représentée dans la fig. 5, on trouve un organe d'amenée des gaz 50, de forme cylindrique et fermé à une de ses extrémités, dont la périphérie est percée d'orifices 52. Cet organe est disposé dans un élément 57 dont la paroi intérieure peut être plaquée de façon uniforme en faisant tourner l'organe d'amenée des gaz 50 par des moyens d'entraînement analogues à ceux utilisés dans la forme d'exécution représentée dans la figure 4. Les orifices 52 peuvent être répartis comme il est représenté dans les fig. 6 ou 7 ou suivant toute autre disposition géométrique appropriée aux exigences du placage dans chaque cas particulier.
La fig. 6 montre une disposition triangulaire des orifices 54 dans un organe d'amenée des gaz cylindrique 53, tandis que la fig. 7 montre une disposition quadrilatérale des orifices 56 dans un organe d'amenée des gaz cylindrique 55. La disposition et le nombre des orifices peut varier suivant l'épaisseur des revêtements à obtenir, le dia mètre de l'organe d'amenée des gaz et le dia mètre de la pièce à plaquer.
On peut utiliser pour le procédé et avec l'appareil décrits tous les gaz porteurs de métal qui sont susceptibles de se décomposer par l'ac tion de la chaleur et de fournir un dépôt métal lique. On peut utiliser, notamment, les car bonyles de nickel, de fer, de chrome, de molyb dène et de cobalt. Certains hydrures tels que les hydrures d'antimoine et d'étain sont aussi efficaces. D'autres composés appropriés com prennent, par exemple, le chlorure de chromyle, le cadmium bromo-carbonyle, le nitrosyle de cuivre et le cobalt nitrosyle-carbonyle.
Pour utiliser ces composés, il importe seulement que la température de vaporisation du composé ne soit pas dépassée dans une trop forte mesure lors de la préparation du gaz et que le gaz soit ensuite protégé lors de son amenée à la chambre de placage contre l'action de la chaleur qui serait susceptible de le porter à une température supérieure à celle où il pourrait commencer à se décomposer. Par exemple, si l'on utilise du nickel carbonyle, la température du gaz doit être maintenue au-dessous de 800 C jusqu'à son émission sous forme de jets, car le nickel carbonyle peut déjà commencer à se décomposer lentement à cette température.
En revanche si les jets de gaz sortent à environ 701, C. de l'organe d'amenée, il ne se produit pratiquement aucune décomposition des gaz en mouvement jusqu'à ce qu'ils viennent frapper la pièce à plaquer. Le nickel carbonyle se décompose rapidement aux températures supérieures à 1900 C, température que l'on considère comme la température de décomposition de ce produit.