Objet et procédé de fabrication de celui-ci La présente invention se rapporte à un objet qui comprend une pièce de base solide, un premier revê tement métallique fixé à elle et en faisant partie inté grante, et un deuxième revêtement solidaire du précé dent d'un oxyde de métal réfractaire, le revêtement métallique étant stable dans l'air à la température ambiante et ayant un point de fusion égal au mini mum à 200,) C, le revêtement d'oxyde métallique ré fractaire ayant lui-même un point de fusion minimum de 1000 C.
Un procédé de fabrication dudit objet est carac térisé par le fait qu'on applique un revêtement de métal ayant un point de fusion supérieur à 2000 C sur la pièce de base solide, puis en ce qu'on pul vérise un oxyde de métal réfractaire en fusion, ayant un point de fusion supérieur à 1000o C, sur ce revê tement métallique.
Il est donc possible de réaliser des objets résis tant aux flammes, et en particulier des objets métal liques revêtus d'une matière réfractaire résistant à l'oxydation et assurant une protection supplémentaire contre l'oxydation du métal sous-jacent, de rendre certains objets résistant à l'humidité et aux influen ces d'humidification, de créer sur ces objets des revê tements réfractaires supérieurs, adhérant fortement dans diverses conditions d'emploi, de créer des objets composites résistant aux flammes et se prêtant à une fabrication facile, et de permettre l'obtention d'objets résistant à l'érosion et qui soient également résistants à l'oxydation.
Il est également possible de ménager un revête ment sur les pièces en acier utilisables dans les moteurs d'avions et les turbines à gaz, afin de leur donner une plus grande durée de service, de créer un revêtement pour les chambres de combustion et les tuyères des moteurs de fusées et engins analogues, afin d'augmenter leur durée utile, de créer des revê- tements supérieurs pour les fusées et les engins de navigation aérienne, de fournir un revêtement d'oxyde réfractaire applicable à une pièce métallique sans exiger l'opération consistant à rendre rugueuse la surface en cours de revêtement par découpe intense au jet de sable ou de grenaille, afin d'assurer une adhérence maximum,
et de créer un revêtement sur des objets métalliques afin de leur donner une meil leure résistance aux chocs thermiques.
Finalement il est possible de créer des revête ments supérieurs sur des matières telles que le car bone, le graphite et les matières plastiques, de créer un revêtement réfractaire sensiblement imperméa ble pour diverses matières telles que celles qui vien nent d'être mentionnées, de créer des surfaces de portée résistant à l'oxidation aux températures éle vées, de permettre la réalisation de paliers et de surfaces de portée résistant aux conditions corrosi ves, d'augmenter l'adhérence des revêtements mul tiples et des revêtements intercalables en sandwich, de créer un revêtement réfractaire sans contamina tion fâcheuse de la surface métallique originelle par les particules du fluide d'érosion comme un jet de sable,
de substituer une opération de nettoyage de surfaces à un décapage intense au jet de sable ou de grenaille, tout en obtenant une adhérence supé rieure sans déformation du métal, de rendre rugueuse la surface en cours de revêtement par l'emploi d'un enduit de métal pulvérisé, d'interposer une couche de métal résistant à l'oxydation entre un revêtement d'oxyde réfractaire légèrement perméable et un métal de base oxydable, et de créer une couche de métal résistant à la chaleur ainsi qu'à l'oxydation entre une matière de base et un revêtement d'oxyde réfrac taire appliqué par pulvérisation à l'aide d'une flamme.
Pour la formation d'un objet selon l'invention, on peut utiliser un pistolet de métallisation du type général décrit dans le brevet américain No 1100602. Les pistolets de métallisation de ce genre sont bien connus et sont vendus communément dans l'industrie, de sorte qu'ils n'ont pas besoin d'être décrits en détail. Le métal utilisé se présente sous la forme d'une tige ou d'un fil qui est fondu, atomisé et pul vérisé par le pistolet, et projeté contre la surface sous la forme d'un brouillard de particules fondues ténues, qui se figent sur place.
On peut utiliser en outre un autre pistolet décrit dans le brevet américain No 2707691. Ce pistolet est généralement utilisé pour revêtir la matière d'un oxyde réfractaire. En règle générale, un pistolet de métallisation convenant pour faire fondre, atomiser et pulvériser un oxyde réfractaire peut être employé pour faire fondre, atomiser et pulvériser des métaux, à condition que le métal soit présenté à lui sous la forme d'un fil ou d'une tige ayant le diamètre con venant à ce pistolet pour autant que ce dernier comporte un dispositif de mise au point du débit d'arrivée du métal et de réglage de la flamme, afin de l'adapter à la pulvérisation de ce métal.
Dans d'autres cas, on peut employer un pistolet pour la projection de l'oxyde réfractaire à l'aide d'une flamme, à condition que ce pistolet soit capable de pulvériser l'oxyde sous la forme pulvérulente. Enfin, on peut également utiliser un pistolet de projection de poudre, pour effectuer le travail en question.
La pièce de base peut être une pièce de métal qui peut être soit une pièce métallique conformée, soit un morceau de tôle ou de feuillard. Pour d'au tres modes de réalisation, la pièce de base peut être une pièce en matière plastique, c'est-à-dire une pièce en une matière organique capable d'être moulée, extrudée ou autrement conformée, comme une pièce en résine de phénol-formaldéhyde, en un polymère de méthacrylate, en styrène ou en diverses autres matières organiques, comme celles dont on se sert dans l'industrie des matières plastiques.
L'ébonite peut être utilisé pour former la pièce de base, ainsi que diverses pièces rigides constituées par un succé dané du caoutchouc comme le butadiène-styrène, le butadiène-acrylo-nitrile et le butadiène chloré. <I>Exemple 1</I> On soumet à l'enduisage -6 pièces d'acier inoxy dables, de façon à produire des objets tels que les prévoit l'invention. L'acier inoxydable qu'on emploie ici est celui qui porte le No<B>321</B> dans la spécifica tion de l'Institut américain des Fers et Aciers. Les pièces d'acier inoxydables en question ont une sec tion représentée par un carré de 5 cm sur 5 cm et une épaisseur égale à 1,6 mm. Ce sont les pièces de base.
On les soumet à un jet de grenaille d'acier du type Pangborn G-25, sous une pression égale à 2,8 kg/crn2, jusqu'à ce qu'on obtienne une surface rendue uniformément rugueuse. On peut alors les revêtir de nickel par métallisation, en utilisant un pistolet métalliseur du type Metco, avec une vitesse d'avance du fil égale à 3 mm environ. On pulvérise ensuite de l'alumine à l'aide d'un pistolet du type décrit dans le brevet américain No 2707691 déjà cité.
La pression de l'air comprimé va de 5,6 à 6,3 kg/cm . Dans chaque cas, la flamme est pro duite par combustion d'acétylène en présence d'oxy gène, et dans chaque cas aussi un jet d'air est utilisé pour l'atomisation et la pulvérisation. La commande des vannes d'arrivée des gaz aux pistolets de métal lisation est une notion classique dans cette technique et n'a pas besoin d'être décrite en détail, pas plus que la commande du mécanisme d'avance puisque toutes ces données sont décrites dans les brevets amé ricains susrappelés et dans de nombreux autres bre vets intéressant la technique de la métallisation.
Le premier revêtement de nickel sur l'acier inoxy dable a une épaisseur égale à 0,1-0,2 mm. Le revê tement d'alumine qui lui est superposé, et qui est constitué par un revêtement d'oxyde réfractaire sta ble au contact de l'air à la température ambiante, a un point de fusion supérieur à 1000 Cet une épaisseur allant de 0,25 à 0,50 mm. En réalité, ce revêtement d'alumine est à peu près complètement cristallisé et son point de fusion, déterminé par les évaluations récentes, est de 2015 C 15o C.
Les revêtements et les bases forment des pièces composites monoblocs. La force d'adhérence entre le revêtement métallique et le revêtement d'oxyde ré fractaire (alumine) est sensiblement égale à la cohé sion du revêtement d'oxyde réfractaire lui-même. Les particules individuelles du revêtement de métal et les particules individuelles du revêtement d'oxyde réfractaire sont auto-agglomérées, de sorte que cha que revêtement forme une structure solidaire rigide,
indépendamment de l'élément de base ou support. Le revêtement de métal est formé de particules ténues de métal en fusion ayant subi une solidifica tion brusque sur l'élément de base ou support lui- même. Le revêtement d'alumine est formé de parti cules ténues d'oxyde en fusion ayant subi une solidification brusque sur le revêtement de métal lui-même. Le nickela un point de fusion de 1455o <I>C.</I> Le nickel et l'alumine, aussi dénommé oxyde d'alu minium, sont tous deux sensiblement purs.
L'adhérence entre le métal de la base ou sup port et le revêtement d'oxyde réfractaire peut sou vent être de nature mécanique. Dans ces conditions, le degré de rugosité superficielle du métal constitue un facteur important pour l'obtention d'une adhé rence satisfaisante. Un ancrage mécanique est favorisé par des angles de dépouille, qui sont souvent pré sents sur cette surface. Dans certaines circonstances, on peut faire appel également à une adhérence chimique. Des observa tions ont été effectuées sur un échantillon obtenu par application d'un revêtement de nickel sur de l'acier inoxydable, avec application ultérieure d'un revêtement final de zircone.
On a soumis ces pièces ou échantillons à un chauffage et à un refroidisse ment cycliques, et elles supportent très bien le trai tement auquel elles sont soumises. On a observé, lors d'un examen microscopique en section droite, des zones foncées qui semblent être formées par de l'oxyde de nickel, et celui-ci peut avoir contribué au rendement supérieur obtenu par un processus chimique ou physique.
<I>Exemple</I> On utilise un plus grand nombre de pièces en acier inoxydable d'une dimension de 5 cm au carré et d'une épaisseur de 1,6 mm environ, ces pièces servant de supports. On applique sur certaines de ces pièces un revêtement d'alumine. On applique sur d'autres pièces un revêtement de zircone. On applique sur d'autres encore un revêtement de nickel avant l'application du revêtement d'alumine. Sur certaines autres pièces, on applique un revêtement de nickel avant le revêtemnt de zircone, et sur d'autres pièces encore on dépose un alliage nickel-chrome avant le revêtement d'alumine, tandis que d'autres pièces reçoivent un revêtement en alliage nickel- chrome avant le revêtement de zircone.
L'alliage nickel-chrome utilisé est du nichrome qui renferme de 60 à 80 % de nickel, et de 11 à 20 % de chrome, le reste étant formé par du fer. On n'a pas déterminé exactement dans quelle partie de cette gamme se trouvait le métal particulier utilisé, mais les différences obtenues dans la totalité de cette gamme sont pratiquement négligeables. Il semble que le fil conducteur utilisé pour appliquer le revê tement métallique par pulvérisation soit formé par 60 %r. de nickel, 24 % de fer et 16 % de chrome.
On donnera ci-après une description des échan tillons, de leur préparation en vue de l'application d'un revêtement, du revêtement en soi, de l'épais seur des revêtements obtenus, et des résultats des essais.
Echantillons <I>:</I> on découpe dans une tôle d'acier inoxydable 321 quarante-deux échantillons de 5 cm X 5 cm X 1,6 mm.
<I>Préparations :</I> on soumet tous les spécimens à un décapage au jet avec de la grenaille Pangborn G-25, sous une pression de 2,8 à 3,5 kg/cm . La grenaille vient frapper les plaquettes selon un angle de 90 environ. Le décapage au jet est juste suf fisant pour fournir une surface uniformément ru gueuse. Les échantillons reçoivent une forme légère ment convexe par suite des contraintes de com pression qui ont pu être engendrées dans la surface à cause de l'impact.
<I>Application du revêtement :</I> on effectue cette application du revêtement à l'aide de l'équipement décrit dans l'exemple 1. On sépare les échantillons en sept lots, de chacun 6 échantillons. On munit trois lots d'un revêtement direct d'oxyde métallique réfractaire sur la surface d'acier inoxydable ayant été décapée par jet. Le revêtement de 2 de ces lots est formé par de l'alumine (ce qui donne ainsi 2 lots identiques dont l'un peut être considéré comme lot de contrôle) tandis que l'autre reçoit de la zircone.
On applique sur les quatrième et cinquième lots un revêtement de métal pulvérisé en nickel, et sur les sixième et septième lots un revêtement de métal pulvérisé en nichrome. On munit ensuite les qua trième et sixième lots d'un revêtement d'alumine et les cinquième et septième lots d'un revêtement de zircone.
Epaisseur <I>du</I> revêtement <I>:</I> les revêtements d'oxyde ont des épaisseurs de 0,38 mm 0,125 mm. Les revêtements sous-jacents en métal ont une épaisseur de 0,150 mm 0,05 mm.
<I>Essai au contrôle :</I> on soumet ensuite la totalité des échantillons à un essai ou contrôle, afin de déter miner la faculté relative des revêtements à résister à des échauffements et à des refroidissements répétés. On chauffe un four électrique de laboratoire à 1040e C. On juxtapose dans ce four les 6 échantillons d'essai constituant un seul lot, avec la face munie d'un revêtement dirigé vers le bas, en les posant sur une pièce plane en acier inoxydable formée par un tamis dont les mailles ont environ 6 mm. On place ce tamis portant les échantillons sur la sole du four, et on ferme la porte.
Après 60 secondes, on sort du four le tamis portant les échantillons chauffés au rouge à une tem pérature d'environ 1000o C, et on le maintient au- dessus d'un courant d'air à la température ambiante, refoulé par un ventilateur et se déplaçant à une vitesse de 90 mètres/minute. Cette opération amène les échantillons à la température ambiante en un laps de temps compris entre 3 et 4 minutes. On les examine ensuite pour déterminer l'état du revêtement, et on répète le cycle précédent.
<I>Critère de défectuosité :</I> le soulèvement ou gon flement et l'écaillage d'une petite partie du revête ment constituent un défaut. Le nombre de cycles auxquels on soumet les pièces avant d'arriver à un état défectueux est enregistré. Les résultats sont donnés dans le tableau en page 4 Un autre mode de formation du revêtement métal lique sous-jacent consiste à faire intervenir un arc électrique projetant du métal de revêtement sur la surface de base, qui peut être dans ce cas un métal ou plus généralement un autre conducteur de l'élec tricité. Le métal de revêtement, qui se présente sous la forme d'une tige, fait office d'électrode, et la matière de base ou support constitue l'autre élec trode.
Un générateur comme celui qui est utilisé pour la soudure à l'arc électrique est employé pour engen drer une différence de tension suffisante, entre la matière de base et la tige du métal de. revêtement, de façon qu'un arc électrique jaillisse entre les deux quand ils sont rapprochés suffisamment.- Grâce au jaillissement de cet arc, certaines fractions de la tige se trouvent fondues et adhèrent ainsi à la matière de base.
La tige de métal qui doit être employée comme revêtement est maintenue dans un support analogue à un pistolet ; sur lequel est monté un vibrateur pneumatique qui imprime une vibration au support et à la tige, ce qui se traduit par le dépôt d'un revêtement de métal formé de particules ténues
EMI0004.0001
Tableau <SEP> No <SEP> 1
<tb> <I>Résultats <SEP> de <SEP> l'essai <SEP> par <SEP> chauffage <SEP> et <SEP> refroidissement <SEP> cycliques</I>
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> Nombre <SEP> de
<tb> Lot <SEP> N <SEP> Revêtement <SEP> cycles <SEP> cycles <SEP> cycles <SEP> Type <SEP> de <SEP> défectuosité
<tb> maximum <SEP> minimum <SEP> moyen
<tb> 1 <SEP> Alumine <SEP> 6 <SEP> 1 <SEP> 3-1/3 <SEP> Le <SEP> revêtement <SEP> se <SEP> soulève <SEP> à <SEP> l'écart <SEP> du
<tb> du <SEP> support <SEP> sur <SEP> les <SEP>
angles
<tb> 2 <SEP> Alumine, <SEP> 4 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> Comme <SEP> précédemment
<tb> essai <SEP> de
<tb> contrôle
<tb> 3 <SEP> Zircone <SEP> 11 <SEP> 6 <SEP> 7-5/6 <SEP> Défaut <SEP> sur <SEP> les <SEP> bords <SEP> par <SEP> suite <SEP> d'un
<tb> léger <SEP> soulèvement <SEP> du <SEP> revêtement
<tb> 4 <SEP> Nickel <SEP> 10 <SEP> 3 <SEP> 8 <SEP> L'alumine <SEP> se <SEP> soulève <SEP> légèrement <SEP> à
<tb> sous <SEP> l'écart <SEP> du <SEP> revêtement <SEP> sous-jacent <SEP> en
<tb> alumine <SEP> nickel <SEP> sur <SEP> les <SEP> bords
<tb> 5 <SEP> Nickel <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 40+ <SEP> Légère <SEP> désagrégation <SEP> sur <SEP> les <SEP> bords,
<tb> sous <SEP> aucun <SEP> soulèvement
<tb> zircone
<tb> 6 <SEP> Nichrome <SEP> 40 <SEP> 9 <SEP> 34+ <SEP> Désagrégation <SEP> sur <SEP> les <SEP> bords <SEP> avec <SEP> un
<tb> sous <SEP> léger <SEP> soulèvement <SEP> du <SEP> revêtement <SEP> d'alu alumine <SEP> mine <SEP> par <SEP> rapport <SEP> au <SEP> revêtement <SEP> sous jacent <SEP> en <SEP> nichrome <SEP> vers <SEP> les <SEP> angles en fusion qui se figent ou se solidifient sur place. Le revêtement d'oxyde est ensuite appliqué par-dessus le revêtement de métal comme décrit précédemment. Le revêtement à l'aide du métal par jaillissement d'arc constitue d'ailleurs une technique connue, qui a été décrite dans de nombreux brevets ainsi que dans des revues techniques.
<I>Exemple 3</I> Quatre plaques d'acier inoxydable, fournies en vue des essais sous la forme de plaquettes par un constructeur américain en renom de moteurs à réac tion, avaient des dimensions de 15 cm X 6,3 cm X 1,6 mm. On a soumis ces pièces aux attaques à l'aide de grenaille d'acier broyé de type G-25, puis à une métallisation à l'aide de 0,125 mm de nickel, suivis d'un revêtement par pulvérisation d'oxyde réfractaire ayant une épaisseur de 0,625 mm par le procédé décrit dans le brevet américain No<B>2707691</B> déjà cité. On a revêtu ainsi deux plaquettes avec de l'alumine, et deux avec de la zircone stabilisée.
Les essais de chauffage ont été faits dans des conditions correspondant aux conditions de travail des moteurs, dans le laboratoire du constructeur de moteurs, dans le laboratoire du constructeur de mo teurs en question, qui a déclaré que les plaquettes d'acier recouvertes d'un dépôt métallisé de nickel et soumises à l'action d'une flamme projetant des revê tements d'alumine et de zircone ont témoigné d'une amélioration marquée par rapport aux plaquettes précédemment soumises aux essais.
Ce constructeur de moteurs a également déclaré que la plaquette à revêtement d'alumine s'est détachée au voisinage de ses extrémités mais qu'il n'y a pas eu de défaut du revêtement lui-même, non plus que sur l'inter face. Enfin, ce constructeur de moteurs a indiqué que la zircone était encore plus adhérente et ne témoignait d'aucun défaut au cours d'un essai, et présentait seulement un léger défaut sous l'effet des forces de cisaillement (à l'intérieur du revêtement) dans le voisinage d'un des angles de la plaquette au cours d'un autre essai.
On peut également réaliser la combinaison sui vante 1) Alumine appliquée sur de l'aluminium revêtant de l'acier ; 2) Alumine appliquée sur du cuivre revêtant de l'acier ; 3) Alumine appliquée sur du fer revêtant de l'acier, et en particulier de l'acier inoxydable ; 4) Alumine appliquée sur du molybdène revêtant de l'acier<B>;</B> 5) Alumine appliquée sur du métal Monel (pro duit de marque) revêtant de l'acier ; 6) Alumine appliquée sur du métal Inconel (produit de marque) revêtant de l'acier.
Au lieu de l'alumine dont il a été fait état dans les divers exemples susindiqués, on pourrait employer du zircon, de la zircone, de l'oxyde de chrome, de la wollastonite, des spinelles, etc.
<I>Exemple 4</I> D'autres échantillons destinés aux essais qui ont été effectués impliquent l'emploi d'une pièce de base formée de carbure de tungstène cémenté, dans un cas, et d'acier inoxydable, dans un autre cas. Une couche de nickel rugueuse a été déposée par emploi du procédé à l'arc précédemment décrit. Un revê tement d'alumine ayant une épaisseur égale à 0,25- 0,50 mm a été ensuite pulvérisé par-dessus le nickel. On a constaté une excellente adhérence du revête ment d'alumine. D'autres métaux et d'autres carbu res durs tels que ceux dont on fait usage pour cons tituer les mèches d'outils, etc. auraient pu trouver leur emploi ici.
Toutefois, pour le procédé faisant intervenir un arc électrique, il est nécessaire que la pièce de base soit bonne conductrice de l'électricité. <I>Exemple 5</I> Des revêtements multiples peuvent être obtenus. C'est ainsi par exemple que des spécimens de fer noir ont été utilisés au cours d'une série d'expériences.
Ces spécimens ont été rendus rugueux en les atta quant par un jet de grenaille sous une pression de 2,8 kg/cm2, et un revêtement de nickel ayant une épaisseur d'environ 0,15 mm a été pulvérisé en uti lisant un fil de nickel ayant une section égale à environ 3 mm, puis on a pulvérisé un revêtement d'alumine modérément tendre, en utilisant un pistolet du modèle A fabriqué par la Société américaine Wall Colmonoy Co, de Detroit, en employant comme substance d'avancement des monohydrates d'alpha- alumine. On a pulvérisé ensuite un revêtement formé d'alumine dure en employant une tige d'alumine ayant une section égale à 3 mm environ,
comme décrit dans l'exemple 1. L'objet résultant compor tait un revêtement surfacial formé d'alumine dure résistant fortement à la corrosion et une micro structure feuilletée capable de bien résister aux con traintes d'échauffement et de refroidissement sans écaillage, conjuguée à une couche d'alumine sous- jacente et à une couche d'ancrage en nickel. D'au tres oxydes et d'autres combinaisons d'oxydes ainsi que d'autres métaux peuvent d'ailleurs trouver leur emploi ici.
D'autres combinaisons de revêtements multiples et de revêtements à éléments intercalaires ou en sandwich peuvent être employés suivant les condi tions d'application pratique. C'est ainsi, par exemple, que la couche sous-jacente de métal peut être pro jetée à l'aide d'un pistolet de pulvérisation, puis chauffée sur sa surface afin de consolider les par ticules et de rendre le revêtement moins perméable ou sensiblement imperméable. Le traitement de la surface au chalumeau est un des moyens qui per mettent d'obtenir ce résultat. Si la surface chauffée n'est pas suffisamment rugueuse pour assurer une bonne fixation de la couche d'oxyde réfractaire, on peut la rendre rugueuse en l'attaquant au jet de sable ou de grenaille, ou par une autre méthode telle qu'un dépôt d'un autre métal produit par pul vérisation.
<I>Exemple 6</I> On a attaqué deux spécimens de fer noir à la grenaille, sous une pression égale à 2,8 kg/em2, la grenaille étant constituée par des grains d'acier afin de donner lieu à une surface rendue rugueuse, puis on a pulvérisé à l'aide du pistolet de type A de la Société américaine dite: Wall Colmonoy Co, en y faisant arriver dans un cas de la poudre d'étain, et dans l'autre cas de la poudre de plomb. On a pro cédé ensuite à un revêtement par pulvérisation à l'aide d'alumine, par la méthode décrite dans l'exem ple 1. On a obtenu dans les deux cas un bon revê tement d'alumine dure, doté d'une adhérence satis faisante.
On a dû veiller à éviter une fusion nuisible du revêtement sous-jacent en étain pendant la pul vérisation de l'alumine, du fait que son point de fusion est faible (232o C).
Le pistolet prévu dans le brevet susmentionné est capable, dans des conditions opératoires conve nables, de projeter des oxydes réfractaires par pul vérisation sur des métaux stables, y compris les allia- ges possédant des points de fusion au moins égaux à 200o C. Toutefois, des métaux réfractaires ayant des points de fusion supérieurs à 10000 C convien nent particulièrement bien pour un travail à haute température avec emploi d'oxydes réfractaires ayant des points de fusion supérieurs à 10000 C.
Les oxy des et les métaux qui sont réfractaires à l'action des produits chimiques et à l'érosion peuvent trouver leur utilité dans de nombreuses applications à des températures moins élevées, et même à la tempéra ture ambiante ou au-dessous.
Un revêtement métallique sous-jacent auquel il convient de donner la préférence a une épaisseur comprise entre 0,10 et 0,38 mm, mais il est possible d'utiliser des revêtements plus minces ou au con traire plus épais, ayant une épaisseur comprise par exemple entre 0,025 et 0,75 mm.
De même, une épaisseur de revêtement d'oxyde réfractaire à laquelle on peut donner usuellement la préférence se trouve dans une gamme comprise entre 0,125 et 125 mm, mais il est possible, dans d'autres conditions opératoires, d'employer des revêtements plus minces ou, au contraire plus épais, ayant une épaisseur comprise entre 0,05 et 5 mm ou davan tage, en fonction des applications envisagées. Il n'y a aucun facteur.
critique à propos de ces échelles de valeur et les épaisseurs les plus pratiques sont choi sies afin d'obtenir dans chaque cas le meilleur com promis industriel entre le prix de revient et le ren dement technique, compte tenu des applications envi sagées, et en tenant compte notamment de l'isolation thermique, de la résistance à la corrosion, de la résistance aux chocs thermiques, de la résistance à l'érosion, etc. du produit.
Des surfaces rugueuses sont désirables sur le revêtement métallique pour constituer la fondation du revêtement d'oxyde réfractaire. Des angles en dépouille ménagés dans les bosses et les creux de la surface ont leur utilité. Le degré de la rugosité désiré exact dépend de plusieurs facteurs, tels que les conditions pratiques, la configuration des surfaces revêtues, le fluide d'attaque à la grenaille et les tech niques d'attaque à la grenaille si l'on a recours à ce moyen, ou les techniques de métallisation si l'on donne au contraire la préférence à la métallisation pour rendre la surface rugueuse afin de fixer inva riablement en place le revêtement d'oxyde réfractaire final.
Les considérations de- prix de revient et d'em ploi pratique doivent également entrer en ligne de compte. Une forme concave (surtout à l'intérieur de parois cylindriques) soumise au cours de l'usage à un échauffement par l'intérieur, comme c'est le cas des chambres de combustion et des tuyères des fusées, convient tout particulièrement, en ce sens qu'elle donne de bons résultats. L'attaque à l'aide de matières abrasives inorganiques dures et tenaces se présentant sous la forme d'une grenaille, comme de l'alumine fondue ou du carbure de silicium, a son utilité, car elle empêche que des particules de métal ne s'encastrent dans la surface, comme cela se produit quand on attaque la surface à l'aide de grenaille d'acier.
De même, la surface de la pièce de base doit être suffisamment propre et rugueuse pour assurer une bonne adhérence avec la couche inférieure en métal. Mais le travail exécuté indique d'une façon générale que la rugosité surfaciale de la pièce de base a une moindre importance, comme facteur de fixation du revêtement métallique, que l'état surfacial du revêtement métallique comme facteur de fixation du revêtement d'oxyde réfractaire.
C'est ainsi qu'une pièce de base légèrement nettoyée présente une sur face qui convient souvent pour le maintien du revê tement métallique sous-jacent contre la pièce de base, et que la surface rugueuse obtenue directement sur un revêtement métallique, tel que celui qu'on produit à l'aide d'un pistolet de métallisation ou par un procédé d'application à l'arc en déposant des particules métalliques plastifiées par la chaleur con vient pour la fixation du revêtement d'oxyde réfrac taire. Dans ces conditions, l'opération consistant à appliquer un revêtement métallique sur une pièce de base constitue un artifice permettant de rendre rugueuse la surface d'application du revêtement d'oxyde réfractaire, afin de favoriser son adhérence à la pièce de base.
Si la couche métallique sous-ja cente est déposée par un procédé qui ne lui donne pas une surface suffisamment rugueuse, on peut la rendre rugueuse par d'autres moyens et notamment en l'attaquant à l'aide de sable ou d'une grenaille. La galvanoplastie donne lieu à une surface lisse.
Les oxydes réfractaires ayant un point de fusion supérieur à 10000 C et formant un revêtement con venable sont décrits dans la partie supérieure de la colonne 5 du brevet américain N 2707691 déjà cité et, dans la colonne 4 de ce brevet, se trouve un exposé général des oxydes à employer de préférence. Tous les métaux dotés de stabilité dans l'air et ayant un point de fusion supérieur à 200,) C peuvent trouver leur emploi ici, mais pour de nombreuses applications pratiques il convient de donner la pré férence à un métal résistant à l'oxydation. Un métal résistant à l'oxydation peut être défini comme un métal ou un alliage possédant une résistance à l'oxy dation au moins égale à celle de l'acier inoxydable à une température de 1000o C dans l'air.
Les métaux élémentaires qui sont par eux-mêmes résistants à l'oxydation et qui constituent des élé ments de nombreux alliages résistant à l'oxydation sont, si l'on exclut les métaux précieux, tels que le platine et l'or, qui sont effectivement très résistants à l'oxydation, mais trop coûteux pour la plupart des applications industrielles, le nickel, le cobalt et le chrome.
En règle générale, les alliages résistant à l'oxyda tion ainsi qu'à la chaleur peuvent être classés en deux groupes fondés respectivement sur le nickel, le cobalt et le fer, le nom utilisé pour leur classification correspondant à l'élément qui est présent en une quantité plus grande, que n'importe quel autre élé ment de l'alliage. Bien que le chrome constitue un élément important dans de nombreux alliages de ce genre, les alliages à base de chrome n'ont pas à l'heure actuelle la même importance.
Des alliages typiques résistant à la chaleur sont indiqués dans le tableau en page 7 L'opération consistant à revêtir la pièce de base en matière rigide de métal implique, la fusion du métal, son atomisation et sa projection sur la sur face de la matière rigide. Mais, suivant une variante de réalisation, les particules de métal fondu peuvent être produites en séparant le métal fondu de manière à donner naissance à ces particules, sans qu'il soit nécessaire de procéder à une atomisation. Suivant un autre mode de réalisation, le revêtement métallique peut être obtenu par galvanoplastie.
De même, sui vant la réalisation préférée, le recouvrement du revê tement métallique à l'aide d'oxyde métallique réfrac taire implique la fusion de l'oxyde métallique pour former un oxyde métallique fondu, son atomisation et sa projection sur la surface du revêtement métal lique.
L'atomisation du métal peut être obtenue par l'emploi d'un jet de gaz comme décrit dans de nom breux brevets antérieurs, par exemple dans le brevet américain No 1100602 déjà cité, et dans le brevet américain N 1128053. Comme déjà décrit dans ce brevet, l'oxyde de métal fondu est atomisé de manière analogue, c'est-à-dire grâce à l'action d'un jet de gaz. En règle générale, ce jet de gaz est formé, dans les deux cas, en majeure partie d'air, mais le gaz coin= bustible, tel que de l'acétylène et de l'oxygène, fait partie de ce jet.
The present invention relates to an object which comprises a solid base part, a first metallic coating attached to it and forming an integral part thereof, and a second coating integral with the previous one. a refractory metal oxide, the metal coating being stable in air at room temperature and having a melting point equal to a minimum of 200,) C, the refractory metal oxide coating itself having a minimum fusion of 1000 C.
A method of manufacturing said object is characterized by applying a coating of metal having a melting point above 2000 C on the solid base part, then spraying a refractory metal oxide melting point, having a melting point greater than 1000o C, on this metallic coating.
It is therefore possible to produce objects resistant to flames, and in particular metal objects coated with a refractory material resistant to oxidation and providing additional protection against the oxidation of the underlying metal, to make certain objects resistant to humidity and to the influences of humidification, to create on these articles superior refractory linings, adhering strongly under various conditions of use, to create composite articles which are resistant to flames and lend themselves to easy manufacture, and to obtain objects resistant to erosion and which are also resistant to oxidation.
It is also possible to provide a coating on steel parts usable in aircraft engines and gas turbines, in order to give them a longer service life, to create a coating for the combustion chambers and the nozzles rocket engines and the like, in order to increase their useful life, to create superior coatings for rockets and air navigation vehicles, to provide a refractory oxide coating applicable to a metal part without requiring the operation consisting in roughening the surface being coated by intensive cutting with sandblasting or shot, in order to ensure maximum adhesion,
and to create a coating on metallic objects in order to give them better resistance to thermal shock.
Finally it is possible to create superior coatings on materials such as carbon, graphite and plastics, to create a substantially impermeable refractory lining for various materials such as those just mentioned, to create bearing surfaces resistant to oxidation at high temperatures, to allow the construction of bearings and bearing surfaces resistant to corrosive conditions, to increase the adhesion of multiple coatings and sandwich-intercalable coatings, to create a refractory lining without undesirable contamina tion of the original metal surface by particles of the erosion fluid such as a sand jet,
to substitute a surface cleaning operation for intense blasting with a sandblast or shot, while obtaining superior adhesion without deformation of the metal, to roughen the surface being coated by the use of a coating of pulverized metal, to interpose a layer of oxidation resistant metal between a coating of slightly permeable refractory oxide and an oxidizable base metal, and to create a layer of heat resistant as well as oxidation resistant metal between a base material and a refractory oxide coating applied by spraying with a flame.
For the formation of an article according to the invention, one can use a metalizing gun of the general type described in US Pat. No. 1100602. Metalizing guns of this kind are well known and are commonly sold in industry, from so that they do not need to be described in detail. The metal used is in the form of a rod or wire which is melted, atomized and pulverized by the gun, and projected against the surface in the form of a mist of fine molten particles, which congeal on square.
In addition, another gun described in US Patent No. 2,707,691 can be used. This gun is generally used to coat material with a refractory oxide. In general, a metallization gun suitable for melting, atomizing and pulverizing a refractory oxide can be employed for melting, atomizing and pulverizing metals, provided that the metal is presented to it in the form of a wire or d 'a rod having the diameter con coming to this gun provided that the latter comprises a device for adjusting the flow rate of the metal inlet and for adjusting the flame, in order to adapt it to the spraying of this metal.
In other cases, a gun may be employed for the projection of the refractory oxide with the aid of a flame, provided that this gun is capable of atomizing the oxide in the powder form. Finally, one can also use a powder projection gun, to perform the work in question.
The base piece can be a piece of metal which can be either a shaped piece of metal or a piece of sheet metal or strip. For other embodiments, the base part may be a plastic part, i.e. a part of an organic material capable of being molded, extruded or otherwise shaped, such as a resin part. phenol-formaldehyde, a methacrylate polymer, styrene, or various other organic materials, such as those used in the plastics industry.
Ebonite can be used to form the base part, as well as various rigid parts constituted by a rubber substitute such as butadiene-styrene, butadiene-acrylonitrile and chlorinated butadiene. <I> Example 1 </I> -6 pieces of stainless steel are subjected to coating, so as to produce objects as provided for by the invention. The stainless steel used here is that which bears the No. <B> 321 </B> in the specification of the American Institute of Iron and Steel. The stainless steel parts in question have a section represented by a square of 5 cm by 5 cm and a thickness equal to 1.6 mm. These are the basic parts.
They are subjected to a jet of steel shot of the Pangborn G-25 type, under a pressure equal to 2.8 kg / cm 2, until a uniformly roughened surface is obtained. They can then be coated with nickel by metallization, using a metallizer gun of the Metco type, with a wire advance speed equal to approximately 3 mm. Alumina is then sprayed using a gun of the type described in US Pat. No. 2,707,691 already cited.
The pressure of the compressed air ranges from 5.6 to 6.3 kg / cm. In each case the flame is produced by combustion of acetylene in the presence of oxygen, and in each case also an air jet is used for atomization and spraying. The control of the valves for supplying the gases to the metalizing guns is a conventional concept in this art and does not need to be described in detail, nor does the control of the advance mechanism since all these data are described. in the above-mentioned American patents and in numerous other patents relating to the technique of metallization.
The first nickel coating on stainless steel has a thickness of 0.1-0.2 mm. The alumina coating which is superimposed on it, and which is constituted by a coating of refractory oxide which is stable in contact with air at ambient temperature, has a melting point greater than 1000 C and a thickness ranging from 0, 25 to 0.50 mm. In fact, this alumina coating is pretty much completely crystallized and its melting point, determined by recent evaluations, is 2015 C 15o C.
The coverings and the bases form one-piece composite parts. The adhesion strength between the metallic coating and the refractory oxide (alumina) coating is substantially equal to the cohesion of the refractory oxide coating itself. The individual particles of the metal coating and the individual particles of the refractory oxide coating are self-agglomerated, so that each coating forms a rigid integral structure,
regardless of the base element or support. The metal coating is formed of fine particles of molten metal which have undergone sudden solidification on the base or support member itself. The alumina coating is formed from fine particles of molten oxide which have undergone sudden solidification on the metal coating itself. Nickela has a melting point of 1455o <I> C. </I> Nickel and alumina, also referred to as aluminum oxide, are both substantially pure.
The adhesion between the metal of the base or support and the refractory oxide coating can often be mechanical in nature. Under these conditions, the degree of surface roughness of the metal constitutes an important factor in obtaining satisfactory adhesion. Mechanical anchoring is favored by draft angles, which are often present on this surface. In some circumstances, chemical adhesion can also be used. Observations were made on a sample obtained by applying a nickel coating to stainless steel, with subsequent application of a final zirconia coating.
These parts or samples have been subjected to cyclic heating and cooling, and they withstand the treatment to which they are subjected very well. Dark areas were observed on cross-sectional microscopic examination which appear to be formed by nickel oxide, and this may have contributed to the superior performance obtained by a chemical or physical process.
<I> Example </I> A larger number of stainless steel parts with a dimension of 5 cm square and a thickness of approximately 1.6 mm are used, these parts serving as supports. Some of these parts are coated with an alumina coating. A zirconia coating is applied to other parts. A nickel coating is applied to still others before the alumina coating is applied. On some other parts, a nickel coating is applied before the zirconia coating, and on still other parts a nickel-chromium alloy is deposited before the alumina coating, while other parts receive a nickel alloy coating - chrome before the zirconia coating.
The nickel-chromium alloy used is nichrome which contains 60 to 80% nickel, and 11 to 20% chromium, the rest being formed by iron. It has not been determined exactly which part of this range the particular metal used was in, but the differences obtained across this range are practically negligible. It appears that the conductive wire used to apply the metal spray coating is 60% r. nickel, 24% iron and 16% chromium.
A description will be given below of the samples, of their preparation for the application of a coating, of the coating per se, of the thickness of the coatings obtained, and of the results of the tests.
Samples <I>: </I> forty-two samples of 5 cm X 5 cm X 1.6 mm are cut from a 321 stainless steel sheet.
<I> Preparations: </I> All specimens were subjected to blasting with Pangborn G-25 shot at a pressure of 2.8 to 3.5 kg / cm. The shot strikes the plates at an angle of approximately 90. The blasting is just sufficient to provide a uniformly rough surface. The samples receive a slightly convex shape as a result of the compressive stresses which may have been generated in the surface due to the impact.
<I> Application of the coating: </I> this application of the coating is carried out using the equipment described in Example 1. The samples are separated into seven batches, each of 6 samples. Three batches were provided with a direct coating of refractory metal oxide on the stainless steel surface which had been jet etched. The coating of 2 of these batches is formed by alumina (which thus gives 2 identical batches, one of which can be considered as a control batch) while the other receives zirconia.
The fourth and fifth batches were sprayed with nickel metal, and the sixth and seventh was sprayed with nichrome metal. The fourth and sixth batches are then provided with an alumina coating and the fifth and seventh batches with a zirconia coating.
<I> coating thickness </I>: </I> oxide coatings have thicknesses of 0.38 mm 0.125 mm. The underlying metal coatings have a thickness of 0.150 mm 0.05 mm.
<I> Inspection test: </I> all the samples are then subjected to a test or control, in order to determine the relative ability of the coatings to withstand repeated heating and cooling. An electric laboratory oven is heated to 1040 ° C. The 6 test samples constituting a single batch are juxtaposed in this oven, with the side provided with a coating facing downwards, by placing them on a flat piece of stainless steel formed by a sieve with a mesh of about 6 mm. This sieve carrying the samples is placed on the bottom of the oven, and the door is closed.
After 60 seconds, the sieve carrying the samples heated red to a temperature of about 1000 ° C is removed from the oven, and it is maintained above a current of air at room temperature, discharged by a fan and moving at a speed of 90 meters / minute. This brings the samples to room temperature over a period of 3 to 4 minutes. They are then examined to determine the condition of the coating, and the previous cycle is repeated.
<I> Defect criterion: </I> Lifting or swelling and chipping of a small part of the coating constitutes a defect. The number of cycles to which the parts are subjected before reaching a faulty state is recorded. The results are given in the table on page 4 Another way of forming the underlying metal lique coating is to cause an electric arc to project coating metal onto the base surface, which in this case may be one or more metals. usually another electrical conductor. The coating metal, which is in the form of a rod, acts as the electrode, and the base or support material is the other electrode.
A generator such as the one used for electric arc welding is employed to generate a sufficient voltage difference between the base material and the metal rod. coating, so that an electric arc spouts out between the two when they are brought together sufficiently. - Thanks to the bursting of this arc, certain fractions of the rod are found melted and thus adhere to the base material.
The metal rod to be used as a coating is held in a gun-like holder; on which is mounted a pneumatic vibrator which imparts a vibration to the support and to the rod, which results in the deposition of a metal coating formed of fine particles
EMI0004.0001
Table <SEP> No <SEP> 1
<tb> <I> Results <SEP> of <SEP> test <SEP> by <SEP> heating <SEP> and <SEP> cooling <SEP> cyclic </I>
<tb> Number <SEP> of <SEP> Number <SEP> of <SEP> Number <SEP> of
<tb> Batch <SEP> N <SEP> Coating <SEP> cycles <SEP> cycles <SEP> cycles <SEP> Type <SEP> of <SEP> defect
<tb> maximum <SEP> minimum <SEP> medium
<tb> 1 <SEP> Alumina <SEP> 6 <SEP> 1 <SEP> 3-1 / 3 <SEP> The <SEP> coating <SEP> is <SEP> lifts <SEP> to <SEP> away <SEP> of
<tb> of the <SEP> support <SEP> on <SEP> the <SEP>
angles
<tb> 2 <SEP> Alumina, <SEP> 4 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> Like <SEP> previously
<tb> test <SEP> of
<tb> control
<tb> 3 <SEP> Zirconia <SEP> 11 <SEP> 6 <SEP> 7-5 / 6 <SEP> Default <SEP> on <SEP> the <SEP> edges <SEP> by <SEP> continued <SEP > a
<tb> light <SEP> lifting <SEP> of the <SEP> coating
<tb> 4 <SEP> Nickel <SEP> 10 <SEP> 3 <SEP> 8 <SEP> Alumina <SEP> <SEP> lifts <SEP> slightly <SEP> to
<tb> under <SEP> the deviation <SEP> of the <SEP> coating <SEP> underlying <SEP> in
<tb> alumina <SEP> nickel <SEP> on <SEP> the <SEP> edges
<tb> 5 <SEP> Nickel <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 40+ <SEP> Slight <SEP> disintegration <SEP> on <SEP> the <SEP> edges,
<tb> under <SEP> no <SEP> uplift
<tb> zirconia
<tb> 6 <SEP> Nichrome <SEP> 40 <SEP> 9 <SEP> 34+ <SEP> Disaggregation <SEP> on <SEP> the <SEP> edges <SEP> with <SEP> a
<tb> under <SEP> light <SEP> lifting <SEP> of the <SEP> coating <SEP> of alumina alumina <SEP> mine <SEP> by <SEP> ratio <SEP> to <SEP> coating <SEP> underlying <SEP> in <SEP> nichrome <SEP> to <SEP> the <SEP> angles in fusion which freeze or solidify in place. The oxide coating is then applied over the metal coating as previously described. The coating with the aid of the metal by arc spurting constitutes moreover a known technique, which has been described in numerous patents as well as in technical journals.
<I> Example 3 </I> Four stainless steel plates, supplied for testing in the form of pads by a renowned American jet engine manufacturer, had dimensions of 15 cm X 6.3 cm X 1.6 mm. These parts were attacked with G-25 type ground steel shot, followed by metallization using 0.125 mm nickel, followed by a refractory oxide spray coating having a thickness of 0.625 mm by the method described in the aforementioned United States Patent No. <B> 2707691 </B>. Two wafers were thus coated with alumina, and two with stabilized zirconia.
The heating tests were carried out under conditions corresponding to the working conditions of the engines, in the laboratory of the engine manufacturer, in the laboratory of the engine manufacturer in question, who declared that the steel plates covered with a metallized deposition of nickel and subjected to the action of a flame projecting coatings of alumina and zirconia showed a marked improvement over the wafers previously subjected to the tests.
This engine builder also stated that the alumina coated pad came off near its ends but that there was no defect in the coating itself, nor on the inter face. . Finally, this engine builder indicated that the zirconia was even more adherent and showed no defect during a test, and only showed a slight defect under the effect of shear forces (inside the coating ) in the vicinity of one of the corners of the insert during another test.
The following combination can also be made: 1) Alumina applied to aluminum coating steel; 2) Alumina applied to copper coating steel; 3) Alumina applied to iron coating steel, and in particular stainless steel; 4) Alumina applied to molybdenum coating steel <B>; </B> 5) Alumina applied to Monel metal (brand name product) coating steel; 6) Alumina applied to Inconel metal (branded product) coating steel.
Instead of the alumina mentioned in the various examples mentioned above, one could use zircon, zirconia, chromium oxide, wollastonite, spinels, etc.
<I> Example 4 </I> Other samples intended for the tests which have been carried out involve the use of a base part formed of cemented tungsten carbide, in one case, and stainless steel, in another case. A rough nickel layer was deposited using the arc process described above. An alumina coating having a thickness of 0.25-0.50 mm was then sprayed over the nickel. Excellent adhesion of the alumina coating was found. Other metals and other hard carbons such as those used for making tool bits, etc. could have found their jobs here.
However, for the process involving an electric arc, it is necessary for the base part to be a good conductor of electricity. <I> Example 5 </I> Multiple coatings can be obtained. Thus, for example, specimens of black iron were used in a series of experiments.
These specimens were roughened by etching them with a shot blast under a pressure of 2.8 kg / cm2, and a nickel coating having a thickness of about 0.15 mm was sprayed using a wire. nickel having a section equal to about 3 mm, then a coating of moderately soft alumina was sprayed, using a gun of model A manufactured by the American company Wall Colmonoy Co, of Detroit, using as advancing substance of monohydrates alpha-alumina. A coating formed of hard alumina was then sprayed using an alumina rod having a section equal to approximately 3 mm,
as described in Example 1. The resulting object comprised a surface coating formed of hard alumina highly resistant to corrosion and a laminated micro structure capable of withstanding well the stresses of heating and cooling without chipping, combined with an underlying alumina layer and a nickel anchor layer. Other oxides and other combinations of oxides as well as other metals can also find their use here.
Other combinations of multiple coatings and interlayer or sandwich coatings may be employed depending on practical application conditions. For example, the underlying layer of metal can be sprayed with a spray gun and then heated on its surface to consolidate the particles and make the coating less permeable or substantially waterproof. The treatment of the surface with a torch is one of the means which makes it possible to obtain this result. If the heated surface is not rough enough to ensure good fixation of the refractory oxide layer, it can be roughened by sandblasting or grit blasting, or by some other method such as deposition. of another metal produced by pulverization.
<I> Example 6 </I> Two specimens of black iron were attacked with shot, under a pressure equal to 2.8 kg / m 2, the shot being formed by grains of steel in order to give rise to a surface roughened, then it was sprayed using the type A gun of the American company known as: Wall Colmonoy Co, making it arrive in one case with tin powder, and in the other case with powder of lead. A spray coating was then carried out with the aid of alumina, by the method described in Example 1. In both cases, a good hard alumina coating was obtained, provided with an adhesion. satis doing.
Care had to be taken to avoid deleterious melting of the underlying tin coating during the pulverization of the alumina, since its melting point is low (232 ° C).
The gun provided for in the aforementioned patent is capable, under suitable operating conditions, of projecting refractory oxides by spraying onto stable metals, including alloys having melting points at least equal to 200 ° C. However, refractory metals with melting points above 10,000 C are particularly suitable for high temperature work with the use of refractory oxides having melting points over 10,000 C.
Oxides and metals which are refractory to chemical action and erosion may find utility in many applications at lower temperatures, and even at room temperature or below.
An underlying metallic coating to which preference should be given has a thickness of between 0.10 and 0.38 mm, but it is possible to use thinner or, conversely, thicker coatings having a thickness of between example between 0.025 and 0.75 mm.
Likewise, a thickness of the refractory oxide coating which can usually be preferred is in a range of 0.125 to 125 mm, but it is possible, under other operating conditions, to employ thinner coatings. or, on the contrary thicker, having a thickness between 0.05 and 5 mm or more, depending on the applications envisaged. There is no factor.
criticism about these value scales and the most practical thicknesses are chosen in order to obtain in each case the best industrial compromise between the cost price and the technical yield, taking into account the envisaged applications, and taking into account including thermal insulation, corrosion resistance, thermal shock resistance, erosion resistance, etc. of the product.
Rough surfaces are desirable on the metal coating to provide the foundation for the refractory oxide coating. Flank angles formed in the bumps and valleys of the surface are useful. The exact degree of roughness desired depends on several factors, such as practical conditions, the configuration of the coated surfaces, the grit etching fluid, and the grit etching techniques if this is used. medium, or metallization techniques if, on the contrary, preference is given to metallization to roughen the surface in order to invariably fix in place the final refractory oxide coating.
Considerations of cost price and practical employment must also be taken into account. A concave shape (especially inside cylindrical walls) subjected during use to heating from the inside, as is the case with combustion chambers and rocket nozzles, is particularly suitable in this respect. sense that it gives good results. Etching with hard and stubborn inorganic abrasive materials in the form of grit, such as molten alumina or silicon carbide, has its utility in preventing metal particles from settling. 'embed in the surface, as happens when attacking the surface with steel shot.
Likewise, the surface of the base piece should be sufficiently clean and rough to ensure good adhesion with the bottom metal layer. But the work carried out generally indicates that the surface roughness of the base part is of less importance, as a fixing factor of the metallic coating, than the surface state of the metallic coating as a fixing factor of the refractory oxide coating. .
Thus, a lightly cleaned base part has a surface which is often suitable for holding the underlying metal coating against the base part, and the rough surface obtained directly on a metal coating, such as the one which is produced by means of a metallization gun or by an arc application process by depositing metal particles plasticized by heat suitable for the fixation of the refractory oxide coating. Under these conditions, the operation consisting in applying a metallic coating to a base part constitutes an artifice making it possible to roughen the application surface of the refractory oxide coating, in order to promote its adhesion to the base part.
If the underlying metal layer is deposited by a process which does not give it a sufficiently rough surface, it can be roughened by other means and in particular by attacking it with sand or shot. . Electroplating results in a smooth surface.
Refractory oxides having a melting point above 10,000 ° C. and forming a suitable coating are described in the upper part of column 5 of the already cited US Pat. No. 2,707,691, and in column 4 of this patent there is a general discussion. oxides to be used preferably. All metals endowed with stability in air and having a melting point higher than 200 ° C can be used here, but for many practical applications preference should be given to an oxidation resistant metal. An oxidation resistant metal can be defined as a metal or an alloy having an oxidation resistance at least equal to that of stainless steel at a temperature of 1000o C in air.
Elemental metals which are in themselves resistant to oxidation and which constitute elements of many oxidation resistant alloys are, if one excludes precious metals, such as platinum and gold, which are indeed very resistant to oxidation, but too expensive for most industrial applications, nickel, cobalt and chromium.
Generally, alloys resistant to oxidation as well as heat can be classified into two groups based on nickel, cobalt and iron respectively, the name used for their classification corresponding to the element which is present. in a greater quantity than any other element of the alloy. Although chromium is an important element in many such alloys, chromium-based alloys do not currently have the same importance.
Typical heat resistant alloys are shown in the table on page 7 The operation of coating the rigid base piece with metal involves melting the metal, atomizing it and spraying it onto the surface of the rigid material . But, according to an alternative embodiment, the particles of molten metal can be produced by separating the molten metal so as to give rise to these particles, without it being necessary to carry out atomization. According to another embodiment, the metallic coating can be obtained by electroplating.
Likewise, according to the preferred embodiment, the covering of the metal coating with the aid of refractory metal oxide involves the melting of the metal oxide to form a molten metal oxide, its atomization and its projection onto the surface of the coating. metallic.
The atomization of the metal can be obtained by the use of a gas jet as described in numerous prior patents, for example in the United States patent No. 1100602 already cited, and in the United States patent No. 1128053. As already described in this patent, the molten metal oxide is atomized in a similar way, that is to say by the action of a gas jet. As a rule, this gas jet is formed, in both cases, for the most part of air, but the wedge gas = bustible, such as acetylene and oxygen, is part of this jet.