FR2488912A1 - Poudre contenant du fer, du molybdene et du silicium, alliage forme au chalumeau a plasma et segment de piston a revetement d'alliage - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ALLIAGE FORME PAR PULVERISATION AU CHALUMEAU A PLASMA. ELLE SE RAPPORTE A UN ALLIAGE QUI CONTIENT 10 A 21 DE MOLYBDENE, 0,4 A 6,0 DE SILICIUM ET LE RESTE DE FER, AVEC EVENTUELLEMENT DU CARBONE ETOU DU MANGANESE. CET ALLIAGE EST UTILISE POUR LE REVETEMENT DES SEGMENTS DE PISTONS DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE ET A PRATIQUEMENT LES MEMES PROPRIETES DE RESISTANCE QUE LES REVETEMENTS DE MOLYBDENE SEUL. APPLICATION AU REVETEMENT DES SEGMENTS DE PISTONS DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE.

Description

La présente invention concerne une poudre sous forme d'un mélange pu sous forme composite, particulièrement utile pour la formation d'une surface de portée ayant une résistance élevée à l'usure et au frottement, par pulvérisation au chalumeau à plasma. Les compositions de poudres selon l'invention sont particulièrement utiles pour la formation de surfaces de portée sur des segments de pistons ou des joints d'étanchéité du sommet dans les moteurs à combustion interne tels que les moteurs diesel ou à essence. Elle se rapporte aussi à un alliage formé au chalumeau à plasma avec une telle poudre et un segment de piston portant un revêtement d'un tel alliage.

Un revêtement d'alliage formé sur un segment de piston ou sur un joint d'étanchéité du sommet dans un moteur rotatif, subit des conditions qui ne sont pas communes aux autres surfaces de portée, par exemple celles du vilebrequin et des bielles, qui sont soumises à une température relativement uniforme dans un bain d'huile, mais avec des variations de la pression de contact entre les surfaces.

Une surface de portée de segment d'autre part doit supporter des conditions très variables. Celles-ci comprennent notamment une grande variation de température, une grande variation de pression, l'exposition à des produits chimiques réactifs formés par combustion, une lubrification réduite par rapport à celle des paliers de vilebrequin par exemple, l'exposition à des particules étrangères abrasives, etc.

En conséquence, un alliage qui peut convenir dans certaines conditions ne convient pas obligatoirement dans d'autres conditions. Le segment de piston est un exemple. Cependant, une matière qui peut supporter de façon satisfaisante les nombreuses conditions fixées pour un segment de piston dans un moteur à combustion interne supporte souvent les conditions imposées dans d'autres applications non seulement dans un moteur à combustion interne mais ailleurs.

Jusqu'à présent, on a mis au point des revêtements élaborés comme surfaces de portée, allant de métaux durs, (comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n" 3 539 192, 3 690 68 < , 3 725 017 et 3 814 447) à des oxydes de métaux réfractaires, comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3 697 091 et 3 794 334.

Chacun des revêtements présente des avantages particuliers dans des conditions données, soit pour le traitement soit pour l'application finale. Une matière particulièrement utile et à base de molybdène est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique précité nO 3 690 686 et elle est utilisée actuellement très largement sur les segments de pistons des moteurs à combustion interne. Son problème principal est un problème de rentabilité car le prix du molybdène a augmenté de 20 e au cours des trois dernières années.

En conséquence, le coût initial de la poudre est très éleve. La moitié environ de la matière appliquée au chalumeau à plasma est usinée lors de la finition des segments de pistons revêtus comme décrit dans ce dernier brevet cité, et bien que les bouts formées permettent une certaine récu pération, la différence de coûts est aussi élevée. Un produit moins coûteux pouvant remplacer ces revêtements très coûteux et a teneur élevée en molybdène est donc nécessaire.

Les surfaces de portée formées d'alliage contenant du molybdène avec une quantité importante de fer et appli que par pulvérisation dans un plasma ne sont pas nouvelles de façon générale. On peut par exemple se référer au brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 819 384 qui indique qu'une poudre contenant 50 à 75 O de molybdène et 50 à 25 % de fer est utile pour le revêtement des surfaces des segments des pistons. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 991 240 décrit la formation de surfaces de portée à l'aide d'une poudre appliquée par pulvérisation à la flamme, cette poudre contenant de la fonte, du molybdène et du bore. Le brevet allemand nO 2 456 238 décrit aussi une composition formée à partir d'une poudre contenant du fer, du molybdène et du bore.

Les sytèmes contenant du fer, du molybdène et du silicium sous forme d'alliages sont connus depuis longtemps et on connait aussi une plage relativement large de concen trations du silicium dans ces systèmes. Le brevet des
Etats-Unis d'Amérique nO 2 383 969 décrit un aimant permanent contenant 70 % de fer, 17 % de molybdène et 0,1 % de silicium. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 655 365 décrit un alliage pour outil contenant 20 à 48 % de fer, 25 à 50 % de cobalt, 10 à 40 % de molybdène, 0,5 à 4 % de carbone et une petite quantité de silicium. L'alliage est formé par compression à chaud de trois poudres alliées.Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 856 478 décrit un alliage pour siège de soupape contenant 10 à 12 % de molybdène, 88 à 90 '% de fer et 0,05 à 20 % de silicium.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2 124 877 décrit des concentrations légèrement plus élevées de silicium, dans le cas d'un alliage dur pour outil. La concentration du molybdène est comprise entre 4,5 et 10 %, celle du silicium entre 0,2 et 1,25 %, le reste étant représenté par le fer. La présence de carbone, de soufre, de phosphore et de manganèse est aussi indiquée. Les brevets des Etats
Unis d'Amérique nO 2 219 462 et 2 354 147 décrivent aussi des alliages ayant des concentrations intermédiaires de silicium.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 428 442 décrit aussi des concentrations plus élevées de silicium dans des alliages. La composition décrite contient une quantité relativement faible de molybdène, c' est-à-dire comprise entre 0,0 et 5,0 %. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 161 948 décrit une composition à faible température de fusion, contenant du fer et du molybdène avec du silicium en quantité comprise entre 5 et 25 zen poids. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2 289 365 decrit un alliage contenant du phosphore, du silicium et du fer, pouvant aussi contenir du molybdène en quantité pouvant atteindre 35 % en poids. Le phosphore et le silicium représentent ensemble 26 % au maximum, la quantité de phosphore étant comprise entre 2 et 13 % et celle de silicium entre 6 et 22 %. Le reste est formé de fer. Le brevet allemand nO 2 433 814 décrit aussi une composition à base de fer, de molybdène et de silicium, contenant au maximum 45 % de fer.

On ne connaît pas de documents décrivant une poudre sous forme d'un mélange ou d'une matière composite, destinée à être appliquée par pulvérisation dans un plasma pour la formation d'une surface de portée, cette poudre contenant 70 à 87 % de fer, 10 à 25 % de molybdène, 0,5 à 6 % de silicium, 0,0 à 4 % de carbone et éventuellement un liant organique en quantité comprise entre 0,0 et 2,5 %, la quantité totale étant égale à 100 % évidemment.

L'invention concerne une telle composition. Une quantité relativement faible de molybdène très coûteux est utilisée en combinaison avec un mélange de fer et d'une petite quantité de silicium, éventuellement avec une petite quantité de carbone. Ainsi, on constate que, dans un revêtement de segments de pistons ou de joints d'étanchéité pour sommet de rotor, le fer peut être utilisé en combinaison avec une petite quantité de silicium comme diluant peu cou- teux du molybdène très croûteux, sans réduction importante des propriétés des revêtements par rapport à celles des revêtements contenant une concentration élevée de molybdène.

L'invention concerne donc un mélange de poudre de molybdène diluée- par un mélange contenant essentiellement de la poudre de fer et une petite quantité de poudre de silicium. Le diluant peut être incorporé à la poudre pulvérisée soit sous forme d'un mélange soit sous forme d'une matière composite, avec un liant organique ou minéral.

Le mélange diluant est un mélange de 98,5 à 99,5 % en poids de poudre de fer, le reste étant formé de poudre de silicium. Ce diluant peut contenir avantageusement du carbone en quantité pouvant atteindre 0 à 4 parties pour 100 parties du diluant de fer-silicium. La poudre de molybdène est diluée par mélange de 790 à 900 parties en poids du diluant avec 100 parties de molybdène ou, comme indiqué précédemment, par un liant. Des alliages préalables de fer et de molybdène contenant 50 à 75 % de molybdène et le reste de fer (avec des traces d'impuretés) peuvent être utilisés dans la mesure où l'analyse élémentaire de la poudre cor respond aux plages de compositions indiquées.Du manganèse en quantité pouvant atteindre 4 parties environ pour 100 de molybdène et une matière organique en quantité pouvant atteindre 25 parties environ pour 100 parties de molybdène peuvent aussi être présents le cas échéant.

Lorsque cette composition est appliquee par pul vérisation au chalumeau à plasma sur un substrat de fer et est usinée avec une finition lisse à l'aide d'une meule fine (vitrifiée) de carbure de silicium, la surface de portée obtenue est très satisfaisante, surtout dans un moteur à combustion interne sous forme d'une surface de portée de segments de pistons ou de joints d'étanchéité de sommet de rotor.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une élévation latérale avec des parties en coupe d'un cylindre de moteur ayant un piston qui a des gorges contenant des segments de compression et des segments racleurs, avec une face de portée coopérant avec la paroi du cylindre, cette face de portée étant formée d'alliage de molybdène dilué par du fer, appliqué sur place au chalumeau à plasma, selon l'invention
la figure 2 est une coupe partielle agrandie du segment supérieur de compression de la figure 1
la figure 3 est analogue à la figure 2 mais représente le second segment de compression du piston de la figure 1
la figure 4 est analogue à la figure 2 mais représente le segment racleur placé dans la troisième gorge du piston de la figure 1
la figure 5 est analogue à la figure 2 mais représente le segment racleur d'huile de la quatrième gorge du piston de la figure 1
la figure 6 est une coupe schématique d'un chalumeau de pulvérisation dans un plasma utilisé couramment pour le revêment d'une matière à base de fonte par mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention ;;
la figure 7 est une coupe partielle agrandie représentant l'interface d'une matrice d'alliage remplissant une gorge et. du corps de fonte moulée d'une pièce ; et
la figure 8 est une coupe d'un chalumeau à plasma destiné à l'application de la surface dure sur un segment de piston ou une autre pièce.

Comme indiqué sur la figure 1, l'ensemble 10 comprenant un cylindre et un piston comporte de façon générale un piston classique de moteur à combustion interne à quatre gorges de logement de segments, destiné à fonctionner dans un cylindre d'un moteur. L'ensemble 10 comporte un piston 11 et un cylindre 12 ayant un alésage 13 loge le piston 11. Ce dernier a une tête 14 avec une bande 15 ayant quatre gorges périphériques 16, 17, 18 et 19 de logement de segments. La gorge supérieure 16 contient un segment fendu 20 de compression pour piston, formé de fonte. La seconde gorge 17 contient un second segment plein et fendu de compression 21 un peu plus large que le piston 20. La troi sième gorge 18 contient un ensemble formant segment racleur 22 d'huile en deux parties.La quatrième gorge ou gorge inférieure 19 contient un ensemble 23 formant segment racleur d'huile en trois parties. Les segments de fonte et les segments racleurs d'acier peuvent tous avoir des surfaces de portée réalisées selon l'invention.

Comme indiqué sur la figure 2, le segment supérieur de compression 20 a un corps 24 de fonte, avantageusement de fonte grise dont la teneur en carbone est d'environ 3,5 % en poids. La périphérie externe 25 de ce segment est couverte d'un revêtement 26 d'alliage appliqué au chalumeau à plasma, formé à partir des poudres selon l'invention.

La figure 3 représente le second segment 21 de compression qui a un corps 27 formé du même type de fonte que le corps 24 du segment 20. La périphérie externe 28 du corps 27 est inclinée vers le haut et vers l'intérieur depuis le bord inférieur du segment et une gorge périphérique 29 est formée autour de cette périphérie inclinée. La gorge 29 est remplie d'un alliage 26.

Comme indiqué sur la figure 4, l'ensemble 22 formant segment racleur d'huile placé dans la troisième gorge 18 comprend un segment flexible 30 en une seule pièce de section en U et un segment écarteur 31 formé de tôle métallique, ayant des branches qui pénètrent dans la cavité du segment 30 afin que celui-ci soit écarté. Le segment et l'écarteur sont décrits plus en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 281 156.

Le segment racleur d'huile 30 en une seule pièce a deux cordons 32 qui dépassent radialement et qui sont distants axialement. Les périphéries de ces cordons 32 portent le revêtement 26.

La figure 5 représente l'ensemble 23 formant segment racleur d'huile qui comprend un segment élastique 33 formant entretoise et écarteur, supportant un mince segment fendu 34 en forme de rail. L'ensemble 33 est du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2 817 564. Les périphéries externes des segments racleurs 34 sont revêtues par l'alliage 26 selon l'invention.

La description qui précède montre que les faces de portée de chacun des segments de compression et racleur 20, 21, 22 et 23 sont revêtues par le revêtement 26 d'alliage contenant une phase de molybdène-fer-silicium selon l'invention. Les faces 26 de portée ainsi revêtues glissent sur la paroi de l'alésage 13 du cylindre 12 et assurent l'étan- chéité. Les segments 20, 21, 22 et 23 sont comprimés dans l'alésage 13 si bien qu'ils s'écartent en venant coopérer étroitement avec la paroi d'alésage et maintiennent une bonne coopération étanche lors du glissement, avec des caractéristiques acceptables d'usure et de frottement.

Comme l'indique la figure 6, l'alliage formant le revêtement ou les faces 26 est appliqué sur les segments par exemple sur les segments 21, par empilement de plusieurs segments sur un arbre 35, les segments étant comprimés afin que les extrémités fendues soient presque en butée. L'arbre serrant la pile de segments sous forme fermée et contractée, peut être monté dans un tour et les périphéries des segments peuvent être usinées afin que les gorges 29 soient formées. Les périphéries externes des segments 21 montés sur l'arbre sont alors revêtues à l'aide d'un chalumeau 36 à plasma et avec les compositions de poudres selon l'invention. Ce chalumeau 36 comporte un boîtier isolé 37, par exemple de "Nylon" dont dépasse une électrode arrière 38, la distance de dépassement pouvant être réglée par un bouton vissé 39.La face avant du boîtier loge une électrode avant 40. Le boîtier 37 et l'électrode 40 sont creux et entourés par une double enveloppe de circulation Si bien qu'un fluide de refroidissement peut circuler d'une entrée 41 à une sortie 42. Un gaz de formation de plasma ayant une composition classique est transmis par une entrée 43 dans la chambre formée par le boîtier 37 et l'électrode 40 afin qu'il s'écoule autour de l1électrode 38.

L'extrémité avant de l'électrode 40 forme une buse 44 de sortie du plasma et les ingrédients destinés à former l'alliage du revêtement 26 sont transmis à la buse par une entrée 45 de poudre qui se trouve juste avant la sortie de projection de la buse.

Un plasma formé d'un gaz ionisé est produit par circulation du gaz du plasma de l'entrée 43 à un arc électrique formé entre les électrodes 38 et 40. Ce gaz de plasma n'est pas oxydant et il est formé d'azote ou d'argon combiné à de l'hydrogène. La flamme de plasma quittant la buse 44 aspire la poudre destinée à former l'alliage et soumet ces ingrédients à des températures si élevées qu'ils s'allient. La poudre pulvérisée est habituellement en suspension dans un véhicule gazeux. Le courant projeté transporte de l'alliage au fond de la gorge 29 de chaque segment de piston et remplit la gorge.

La poudre la plus avantageuse transmise à l'entrée 45 de poudre du chalumeau 36 est formée de molybdène qui a été dilué par le diluant fer-silicium qui peut contenir aussi éventuellement une petite quantité de carbone et/ou un liant organique et/ou du manganèse, dans les proportions indiquées précédemment.

L'alliage 26, comme représenté sur la figure 7, est formé en fait in situ dans la gorge 29 et il est lié au corps 27 du segment le long d'une interface formée par diffusion ou d'une zone soudée 46. Cette zone ou interface 46 est formée par les matières de l'alliage et par la ma tière du corps 27, habituellement de la fonte grise.

Pendant l'application par pulvérisation dans un plasma, il est souhaitable que la température dans la gorge 29 soit maintenue à une valeur qui empêche la fusion excessive et la combustion du métal du corps 27, sans réduction notable du mouillage de la surface par l'alliage. A cet effet, l'arbre portant les segments est de préférence refroidi par un courant extérieur de gaz inerte, frappant les deux côtés de la flamme. I1 est souhaitable que la température des segments 21, dans l'empilement, soit maintenue autour de 2050C ou moins. I1 n'est pas nécessaire qu'un traitement thermique ultérieur soit appliqué a segments revêtus dans le plasma, autrement que le refroidissement spontané à l'air.

La poudre transmise à l'entrée 45 est dosée de préférence à l'aide d'un gaz d'aspiration, par vibration, par des engrenages mécaniques, etc. Toute la poudre fond complètement et pénètre dans la zone centrale de la flamme du plasma.

La formation des revêtements 26 d'alliage dans une gorge pour la formation d'une bande autour de la péri phérie du piston 21 par exemple met en oeuvre le métal du corps du segment comme support le long de la gorge en vue de la formation d'une zone initiale de cassure rapide à la surface de l'anneau comme decrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique nO 3 133 739. La périphérie inclinée du segment 21 peut être formée par rectification avec une meule de carbure de silicium ou par torsion de l'anneau en cours d'utilisation, dans sa gorge de logement, comme décrit dans le dernier brevet cité.

La mise en oeuvre d'une opération de pulvérisation dans une flamme de plasma apparaît peut-être mieux sur la figure 8 qui représente un chalumeau de pulvérisation de ce type et montre comment il fonctionne. Un chalumeau 47 de pulvérisation peut être fixé en un point 48.

La figure représente aussi un support 49 d'électrode et une électrode 50. Le chalumeau est refroidi par circulation d'un fluide de refroidissement provenant d'une réserve 51. L'arc 52 est formé par une alimentation 53. Le gaz du plasma introduit à l'emplacement 54 est une combinaison d'azote ou d'argon et d'hydrogène, empêchant une oxydation excessive. La poudre de pulvérisation, en suspension dans un véhicule gazeux, pénètre par un orifice 55 et parvient dans la région de la flamme 56 formée par le plasma dans la buse 57. La flamme de plasma est créée évidemment par ionisation et combustion du gaz du plasma.

On a aussi représenté une matière de base préparée pour la pièce 58 qui reçoit une matière 59 de surfaçage appli quée sous forme d'un rideau 60. Comme indiqué précédemment, le chalumeau est déplacé alternativement par rapport à la matière de base afin qu'il forme plusieurs couches formant le revêtement final dans son ensemble. Dans Je cas du mandrin 35, le chalumeau est maintenu fixe et le mandrin ou arbre est entraîne en rotation.

Les matières diluantes utilisées selon l'invention peuvent être préalablement alliées et mises en poudre de manière classique. Ainsi, le fer et le silicium peuvent être associés par fusion à des températures permettant leur alliage, puis refroidis et mis en poudre sous forme de ferrosilicium, contenant les éléments respectifs dans les proportions indiquées dans la suite du présent mémoire pour les éléments non alliés.En outre, comme indiqué précédemment, une partie ou la totalité du fer peut être alliée préalablement avec le molybdène puis mis en poudre avant application dans le plasma, l'opération d'alliage prealable étant effectuée en présence de silicium ou non. I1 est cependant avantageux que les poudres des éléments soient mélangées suivant les plages indiquées dans le présent mémoire, en pourcentages, comme représenté dans les exemples particuliers qui suivent.

Comme indiqué précédemment, des liants sont utilisés pour la formation de matières composites qui sont différentes des simples mélanges. Un liant qui peut être utilisé est un vernis phénolique classique. D'autres exemples de liants organiques utiles sont des vernis alkydes modifiés par une huile ou époxydes, des huiles siccatives, par exemple un vernis d'huile de lin, l'huile de tung, le caoutchouc naturel ou synthétique en solution dans un solvant ou sous forme d'un latex, etc. Les résines organiques de différents types qui sèchent ou durcissent par évaporation d'un solvant ou par durcissement thermique ou chimique, peuvent aussi être utilisées.La nature du liant organique a peu d'importance dans la mesure où il durcit d'une certaine manière en preservant une composition prédéterminée à l'état non allié, dans la totalité en pratique de la poudre à pulvériser. Quel que soit le liant organique, il est détruit dans la flamme de plasma et ne participe pas à l'alliage résultant.

Les exemples qui suivent indiquent quelques types de compositions de poudres selon l'invention, permettant la formation de surfaces d'alliage de molybdène dilué par du fer et du silicium, sous forme de revêtements durs. I1 faut évidemment noter que ces exemples sont purement illustratifs et non limitatifs.

EXEMPLE 1
Un exemple de composition diluante selon l'invention a la composition suivante
poudre de fer (dimension particulaire 97 %
inférieure à 88 microns)
poudre de silicium (dimension parti- 1 t
culaire inférieure à 88 microns)
poudre de carbone (dimension parti- 2 %
cula ire inférieure à 88 microns)
EXEMPLE 2
Une autre composition diluante selon l'invention contient les ingrédients suivants
poudre de fer (dimension particulaire 98,5 %
inférieure à 88 microns)
poudre de silicium (dimension parti- 1,5 %
culaire inférieure à 88 microns)
EXEMPLE 3
Une autre composition diluante selon l'inven- tion contient les ingrédients suivants
poudre de fer (dimension particulaire 96
inférieure à 88 microns)
poudre de silicium (dimension parti- 0,5 %
culaire inférieure à 88 microns)
poudre de carbone (dimension parti- 3,5 %
cula ire inférieure à 88 microns)
EXEMPLE 4
Une autre composition diluante contenant du manganèse et selon l'invention contient les ingrédients suivants, avec une dimension particulaire toujours inférieure à 88 microns
poudre de fer 94,2 %
poudre de silicium 1,0 %
poudre de manganèse 2,4 %
poudre de carbone 2,4 %
EXEMPLE 5
Une composition diluante avantageuse selon l'invention contient les ingrédients suivants, sous forme de poudres de dimension particulaire inférieure à 88 microns
poudre de fer 95,0 %
poudre de silicium 1,0 %
poudre de carbone 2,9 %
poudre de manganèse 0,2 %
poudre de matière organique 0,9 %
De nombreuses variantes des compositions diluantes qui précèdent sont évidentes pour les hommes du métier.Ces compositions diluantes sont mélangées à du molybdène en poudre (dimension particulaire inférieure à 88 microns) par un procédé et un appareil connu de mélange donnant un mélange aussi uniforme que possible des poudres. Bien qu'on ait in diqué que la dimension particulaire des poudres était inférieure à 88 microns, c'est-à-dire que 95 % au moins de la poudre passent par un tamis à orifices de 88 microns, il est souhaitable que 20 vau minimum de la poudre passent par un tamis à orifices de 44 microns. Les poudres doivent être par ailleurs dépourvues de matières étrangères. Les particules de métal sont en général inférieures à 20 microns mais supérieures à 0,1 micron.

EXEMPLE 6
Un exemple de composition de poudre destinée à être appliquée dans un plasma sur un segment de piston ou un joint d'étanchéité de sommet de rotor, formé de fonte, par mise en oeuvre de l'invention, contient les ingrédients suivants
poudre de molybdène, dimension parti- 10 %
culaire inférieure à 88 microns
diluant de l'exemple 1 90 %
EXEMPLE 7
Une autre composition de poudre selon l'invention destinée à être appliquée dans un plasma sur un segment de piston ou un joint d'étanchéité de sommet formé de fonte, par mise en oeuvre de l'invention, contient les ingrédients suivants
poudre de molybdène, dimension parti- 23,8 %
cula ire inférieure à 88 microns
diluant de l'exemple 1 76,2 %
EXEMPLE 8
Une autre composition de poudre selon l'invention destinée à être appliquée dans un plasma sur un segment de piston ou un joint d'étanchéité de sommet, formé de fonte, contient les ingrédients suivants
poudre de molybdène, dimension parti- 21 %
culaire inférieure à 88 microns
diluant de l'exemple 2 79 %
EXEMPLE 9
Une autre composition de poudre selon l'invention destinée à être appliquée dans un plasma sur un segment de piston ou un joint d'étanchéité de sommet formé de fonte, contient les ingrédients suivants
poudre de molybdène, dimension parti- 14,3 %
culaire inférieure à 88 microns
diluant de l'exemple 3 85,7 %
EXEMPLE 10
Une autre composition de poudre selon l'invention destinée à être appliquée au chalumeau à plasma sur un segment de piston ou un joint d'étanchéité de sommet de rotor, formé de fonte, contient les ingrédients suivants
poudre de molybdène, dimension parti- 14,3 %
culaire inférieure à 88 microns
diluant de l'exemple 4 85,7 %
EXEMPLE 11
La meilleure composition composite de poudre selon l'invention destinée à être appliquée dans un plasma sur un segment de piston ou un joint d'étanchéité de sommet, formé de fonte, contient les ingrédients suivants
poudre de molybdène 15 %
diluant de l'exemple 5 85 % les poudres ayant une dimension particulaire inférieure à 88 microns, 20 % au moins des poudres ayant une dimension particulaire inférieure à 44 microns.

EXEMPLE 12
une autre composition de poudre composite selon l'invention destinée à être appliquée au chalumeau à plasma sur de la fonte pour la formation d'une surface de portée, après rectification, contient les ingrédients suivants
poudre de molybdène, dimension parti- 25 %
culaire inférieure à 88 microns
diluant de l'exemple 5 75 %
EXEMPLE 13
Un autre composition de poudre composite selon l'invention destinée à être appliquée au chalumeau à plasma sur de la fonte pour la formation d'une surface de portée après rectification, contient les ingrédients suivants
poudre de molybdène, dimension parti- 10,0 z
culaire inférieure à 88 microns
diluant de l'exemple 5 90,0 %
EXEMPLE 14
Une autre composition de poudre composition selon l'invention destinée à être appliquée au chalumeau à plasma sur de la fonte afin qu'elle forme une surface de portée après rectification, contient les ingrédients suivants
poudre de molybdène, dimension parti- 16,5 %
culaire inférieure à 88 microns
diluant de l'exemple 5 83,5 %
Lors de l'utilisation d'un liant, l'ingrédient le plus important, le fer, peut être considéré comme revêtu ou recouvert d'un revêtement contenant un liant et le molybdène et le silicium de la composition, sous forme non alliée ou préalablement alliée.

Dans les compositions indiquées précédemment, d'autres ingrédients, présents en quantités qui n'ont pas d'effet nuisible sur les alliages formés sur les surfaces de portée, peuvent être présents. Ces ingrédients sont habituellement présents sous forme d'impuretés, par exemple le phosphore, l'arsenic, le sélénium, etc. Le silicium des compositions qui précèdent peut être remplacé en totalité ou en partie par le soufre.

Les poudres destinées à être appliquées dans un plasma et particulièrement avantageuses selon l'invention se caractérisent par une concentration inhabituellement élevée de fer par rapport à la teneur en molybdène pour ce type d'application. La présence du silicium, avec ou sans carbone (et de préférence avec) augmente la résistance au frottement. En général, on constate que le rapport pondéral du fer au molybdène, dans les exemples qui précèdent, est compris entre 9/1 et 3,2/1 et que le fer et le molybdène forment ensemble 90 à 99 % du poids de la poudre. Le silicium est présent à raison de 0,4 à 6 % du poids de la poudre.

Par raison de commodité, les-poudres destinées à être pulvérisées dans un plasma, correspondant aux exemples 6 à 14 qui précèdent, ont une analyse élementaire correspondant aux valeurs suivantes
molybdène 10 % à 25 % en poids
fer 87,6 % à 70,0 % en poids
silicium 0,4 % à 6,0 % en poids manganèse 0,0 à 0,4 % en poids
carbone 2,0 % à 4,0 % en poids
matières organiques 0,0 % à 2,5 % en poids
I1 faut noter que les poudres d'éléments indiquées précédemment sont rarement disponibles sous forme pure à des prix raisonnables.En conséquence, bien qu'on puisse utiliser des poudres ayant la pureté pour réactif, lorsqu'on peut supporter leur prix, on peut aussi utiliser, avec des résultats très satisfaisants, des poudres des qualités du commerce, contenant des traces d'impuretés normalement présentes, par exemple de silicium, de nickel, de cobalt, de chrome, d'aluminium, de carbone, etc.

Les paramètres de pulvérisation dans un plasma qui peuvent être utilisés sont ceux qui sont connus dans la technique, par exemple indiqués dans le brevet des Etats
Unis d'Amérique nO 3 819 384. Un jeu convenable de paramètres pour la pulvérisation dans un plasma et des limites utilisables est indiqué dans le tableau qui suit.

TABLEAU
Chalumeau "Metco" type 3MB
Buse G
Pièce à poudre nO 2
Azote primaire à 3,5 bars 2,83 m3/min (conditions
normales)
H2 secondaire à 3,5 bars 0,42 m3/min dans les
conditions normales
Intensité 500 ampères
Tension 70-75 volts 3
Débit du véhicule gazeux 1,05 m3/min dans les
conditions normales
Débit d'arrivée de poudre 4,54 kg/h
Distance entre le chalumeau 9,5 à 11,4 cm
et la pièce
Contre-pression 2,8 bars
Vitesse de rotation (segments 19
de piston)
Réglage du vernier 44
Lors de l'application directe d'un revêtement sur un substrat de fonte, par exemple un segment de piston de compression, le substrat est avantageusement préchauffé à une température comprise entre 93 et 2320C, bien que cette caractéristique ne soit pas obligatoire.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Alliage déposé par pulvérisation dans un plasma, caractérisé en ce qu'il est formé à partir d'un mélange de poudres à pulvériser dans un plasma, contenant du molybdène, du fer et du silicium, le rapport pondéral du fer au molybdène dans la poudre étant compris entre 9/1 et 3,2/1, le fer et le molybdène formant ensemble 90 à 99 % du poids de la poudre, le silicium étant présent à raison de 0,4 à 6,0 % environ du poids de la poudre, celle-ci ayant une dimension particulaire telle que 95 % au moins de la poudre passent par un tamis à orifices de 88 microns.

2. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poudre contient en outre 2 à 4 % en poids de carbone.

3. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poudre contient en outre du manganèse en quantité inférieure ou égale à 0,4 % en poids.

4. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poudre contient une résine organique en quan tité ne dépassant pas 2,5 % en poids.

5. Alliage déposé par pulvérisation dans un plasma, caractérisé en ce qu'il est formé à partir d'une poudre pour pulvérisation dans un plasma, ayant la composition suivante

fer 87,6 à 71,1 % en poids

molybdène 10,0 à 21,0 % en poids

silicium 0,4 à 6,0 % en poids

manganèse 0,0 à 0,4 % en poids

carbone 0,0 à 4,0 % en poids

liant organique 0,0 à 2,5 % en poids

6.Mélange de poudre destiné à être pulvérisé dans un plasma pour la formation d'un alliage sur un substrat de métal ferreux, ladite poudre étant caractérisée en ce qu'elle a une dimension particulaire telle que 95 % au moins passent par un tamis à orifices de 88 microns, la poudre étant formée par un mélange de poudres métalliques ayant la composition suivante

poudre de molybdène 10,0 à 25 %

poudre de fer 70,0 à 87,6 %

poudre de silicium 0,5 à 6,0 %

poudre de manganèse 0,0 à 0,4 %

poudre de carbone 0,0 à 4,0 %

liant organique 0,0 à 2,5 % le pourcentage pondéral total de ces ingrédients de la composition étant égal à 100.

7. Segment de piston comportant un corps de métal ferreux et un revêtement placé sur la surface de portée du corps, ledit segment étant caractérisé en ce que le revêtement est formé d'un alliage déposé par pulvérisation dans un plasma, lui-même formé à partir d'un mélange de poudres à pulvériser dans un plasma, contenant essentiellement du molybdène, du fer et du silicium, le rapport pondéral du fer au molybdène dans la poudre étant compris entre 9/1 et 3,2/1, le fer et le molybdène formant ensemble 90 à 99 % du poids de la poudre, le silicium étant présent à raison de 0,4 à 6,0 % enyiron du poids de la poudre, celle-ci ayant une dimension particulaire telle que 95 % au moins passent par un tamis à orifices de 88 microns.

8. Poudre composite à pulvériser dans un plasma, ladite poudre étant caractérisée en ce que les particules individuelles contiennent, sous forme de constituants non alliés, un constituant à base de molybdène, un constituant à base de fer et un constituant à base de silicium, le constituant à base de molybdène étant choisi dans le groupe qui comprend le molybdène et les ferromolybdènes, le constituant à base de silicium étant choisi dans le groupe qui comprend le silicium et les ferrosiliciums, la poudre contenant 10 à 25 % en poids de molybdène, 0,4 à 6,0 % en poids de silicium et 70 à 87,6 % de fer.

9. Segment selon la revendication 7, caractérisé en ce que le mélange de poudres à pulvériser dans un plasma contient en outre 0 à 3,5 % en poids environ de poudre de carbone.

10. Segment selon la revendication 7, caractérisé en ce que le mélange de poudres à pulvériser dans un plasma contient en outre 0 à 2,4 % environ en poids de poudre de manganèse.