FR2589483A1 - Procede d'obtention par diffusion de revetements composites sur des pieces metalliques et dispositif pour mettre en oeuvre ce procede - Google Patents
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Abstract
LE PROCEDE COMPORTE LA DISSOLUTION SEPAREE, DANS UNE MATIERE VEHICULE EN FUSION 3 D'ELEMENTS D'ADDITION 8, 9, A UNE TEMPERATURE T EGALE A 0,5 A 0,8FOIS LA TEMPERATURE DE LEUR FUSION ET LA SATURATION EN ELEMENTS D'ADDITION 8, 9 DE LA SURFACE DE LA PIECE METALLIQUE 5 A UNE TEMPERATURE T EGALE A 0,3 A 0,5FOIS LA TEMPERATURE DE FUSION DE LA MATIERE DE LADITE PIECE 5, LA DIFFERENCE T-T ETANT EGALE OU SUPERIEURE A 50C. A CETTE FIN, IL EST PREVU DANS LE DISPOSITIF DES CHAMBRES CHAUFFABLES ET COMMUNIQUANT ENTRE ELLES: UNE CHAMBRE CENTRALE 2 RECEVANT DE LA MATIERE VEHICULE EN FUSION 3 ET LA PIECE METALLIQUE 5 A REVETIR ET DEUX CHAMBRES PERIPHERIQUES 6, 7 RECEVANT DE LA MATIERE VEHICULE EN FUSION 3 ET DES ELEMENTS 8, 9 D'ADDITION INDIVIDUELS.
Description
La présente invention concerne les procédés de
traitement thermique de métaux et alliages et les disposi-
tifs pour mettre en oeuvre ces procédés, et plus précisé-
ment elle vise les procédés d'obtention par diffusion de revêtements composites sur-des pièces métalliques et les
dispositifs pour mettre en oeuvre ces procédés.
L'invention peut être avantageusement mise en oeuvre dans la petite mécanique pour obtenir des revêtements composites sur de petites pièces de configuration complexe
en divers métaux et alliages, tels que des corps de frotte-
ment, des contacts, des bornes, dans l'horlogerie pour re-
vêtir des pièces telles que les bottiers, les bracelets, des pièces assurant la marche, dans l'industrie chimique
pour protéger des pièces contre les agents agressifs du mi-
lieu, notamment pour les rendre plus réfractaires.
L'invention peut également être mise en oeuvre pour fabriquer des pièces obturatrices nécessitant d'être
protégées contre la corrosion.
On connait un procédé d'obtention par diffusion de revêtements composites sur des pièces en cuivre, en fer connu sous
la marque commerciale " ARMCO" en métaux réfractaires ou allies au chro-
me et au nickel, au moyen d'un transfert isothermique sur la surface à revêtir des éléments diffusants (Cr, Ni, Mo, Fe, Ti) au
sein de matières fondues (Na, Ca, Li, Bi, Pb) (Cf, par exem-
ple, le certificat d'auteur d'U.R.S.S. no 298 701, classe
C 23 c 9/08, publié le 16.03.1971).
Selbn le procédé en question, la dissolution de s divers éléments diffusants et la saturation de la surface de la pièce par diffusion de ces éléments sont opérées à
une même température élevée, ce qui provoque leur dissolu-
tion irrégulière, une solubilité insuffisante d'éléments
tels que Cr, Mg et éventuellement une altération de la sur-
face de la pièce par corrosion. Tout cela a pour conséquen-
ce l'impossibilité d'obtenir le revêtement d'une composition
et d'une densité requises.
On connaît un dispositif servant à obtenir par dif-
fusion des revêtements composites sur des pièces métalliques,
dispositif qui met en oeuvre le procédé précité et qui com-
porte un organe contenant de la matière véhicule en fusion et des éléments d'addition et placé dans un four électrique (Cf. le même certificat d'auteur);
Dans ledit dispositif, l'organe recevant la ma-
tière véhicule en fusion et les éléments d'addition revêt l'aspect d'une ampoule fabriquée avec une matière inerte
(insoluble dans le milieu saturant).
L'opération de saturation est exécutée de la ma-
nière suivante: dans une atmosphère de gaz inerte, notamment
dans celle d'argon, on verse dans l'ampoule la matière vé-
hicule en fusion, notamment du sodium ou du lithium, on y ajoute les éléments d'addition, notamment du chrome, de l'aluminium, et on y introduit la pièce à revêtir. On scelle l'ampoule par soudage. Ensuite, on la place dans un four, notamment un four électrique à moufle et on prooède à la saturation par diffusion, en maintenant l'ampoule dans le
four à une température et pendant un laps de temps suffi-
sants pour obtenir un revêtement de l'épaisseur imposée.
Cette façon de procéder est caractérisée par un bas rendement, l'impossibilité de contrôler le processus
de dissolution, c'est-a-dire de déposer les éléments d'ad-
dition dans l'ordre de succession requis pour obtenir les
compositions nécessaires des revêtements.
On connait un procédé d'obtention par diffusion de revêtements composites sur des pièces métalliques, qui prévoit des dissolutions séparées dans une matière véhicule en fusion des éléments d'addition et la saturation en ces éléments, à chaud, de la surface de la pièce métallique (cf., par exemple, le certificat d'auteur -d'U.R.S.S. n
644 869, classe C 23 C 9/10, publié le 30.01.1979).
Comme matière véhicule en fusion, on utilise dans ledit procédé du plomb et du bismuth fondus dans lesquels
on introduit les éléments d'addition: le titane et le nic-
kel. Les dissolutions séparées des éléments d'addition dans
la matière véhicule en fusion et la saturation en ces élé-
ments de la surface de la pièce sont opérées successive-
ment pendant 0,5 à 1 heure à une température de 1 100 à 1 150 C. Le nombre de cycles est fonction de l'épaisseur du revêtement. Il en résulte l'impossibilité d'obtenir sur la surface de la pièce par le procédé indiqué un revêtement
sous forme de composés intermétalliques ou chimiques vou-
lus d'une épaisseur et d'une densité requises.
En outre, la température élevée à laquelle s'opère la saturation provoque des modifications structurales dans
la matrice des pièces à revêtir et une altération par cor-
rosion de la surface de la pièce.
On connaît un dispositif pour obtenir par diffu-
sion des revêtements composites sur les pièces métalliques, dispositif servant à mettre en oeuvre le procédé précité et comportant un organe contenant de la matière véhicule en fusion et les éléments d'addition, organe entouré d'éléments
chauffants (cf. le même certificat d'auteur).
Dans ledit dispositif, l'organe contenant de la matière véhicule en fusion et les éléments d'addition est réalisé sous forme de deux cuves contenant chacune de la
matière véhicule en fusion et un élément d'addition indi-
viduel. Chaque cuve est encadrée d'éléments chauffants.
La saturation est opérée successivement dans ces
cuves contenant de la matière véhicule en fusion, en l'oc-
currence du plomb et du bismuth fondus, en transférant de temps en temps la pièce d'une cuve à l'autre. Dans chaque cuve on dissoud un des éléments d'addition, en l'occurrence
le titane et le nickel.
Il en résulte un bas rendement de la saturation par diffusion, l'impossibilité d'une saturation simultanée
en plusieurs éléments d'addition, une distribution irrégu-
lière des éléments d'addition dans le volume de la cuve.
La présente invention a pour but de mettre au point un procédé d'obtention par diffusion de revêtements
composites sur des pièces métalliques, dans lequel la dis-
solution séparée dans une matière véhicule en fusion des éléments d'addition et la saturation en ces éléments de la surface de la pièce soient réalisées à une température telle qu'elle permette d'obtenir par diffusion des revé- tements composites d'une composition, d'une épaisseur et
d'une densité requises et d'éviter des modifications struc-
turales dans la matrice de la pièce à revêtir et l'altéra-
tion par corrosion de la surface de cette pièce, ainsi que
de créer un dispositif pour obtenir par diffusion des revê-
tements composites sur des pièces métalliques, dispositif
permettant de réaliser ledit procédé et dans lequel l'orga-
ne recevant la matière véhicule en fusion et les éléments d'addition soit réalisé de façon à assurer un accroissement
du rendement de la saturation par diffusion et une distri-
bution uniforme des élémerts d'addition dans la matière vé-
hicule en fusion.
La solution consiste en ce que, dans le procèdé' d'obtention par diffusion de revêtements composites sur des pièces métalliques, qui prévoit la dissolution séparée des éléments d'addition dans une matière véhicule en fusion et la saturation, à chaud, en ces éléments de la surface de la pièce métallique, la dissolution séparee des éléments
d'addition dans la matière véhicule en fusion s'opère, sui-
vant l'invention, à une température T égale à 0,5 à 0,8 fois la température de leur fusion et que la saturation de la surface de la pièce en ces éléments est réalisée à une température T1 égale à 0,3 à 0,5 fois la température de
fusion de la matière de la pièce, la différence T - T1 é-
tant égale ou supérieure à 50 OC.
La limite supérieure de la température de satura-
tion T1 est choisie en raison du fait qu'aux températures
plus élevées (supérieures à 0,5 T2, o T2 est la tempéra-
ture de fusion de la matière de la pièce), des modifica-
tions structurales (notamment recristallisation) interviten-
dront au sein de la matière de la pièce, qui se répercute-
ront sur ses caractéristiques.
La limite inférieure est choisie en raison du fait qu'aux températures plus basses (inférieures à 0,3 T2) il se produit une baisse très sensible de l'intensité de diffusion des éléments d'addition au sein de la solution solide de la matière de la pièce et un ralentissement de la vitesse de déformation du revêtement. La température de dissolution des éléments d'addition T égale à 0,5 à 0,8 T3 (o T3 est la température de fusion des éléments d'addition)
est choisie pour assurer, dans la matière véhicule en fu-
sion, leur concentration optimale pour la formation des re-
vêtements requis. La limite supérieure est en l'occurrence imposée par le fait que les températures supérieures à 0,8 T3
donnent lieu à une forte concentration des éléments d'addi-
tion dissous dans la matière véhicule en fusion,ce qui con-
duit à la formation d'un revêtement poreux et à une struc-
ture irrégulière. Aux températures plus basses (inférieu-
res à 0,5 T3), la concentration des éléments d'addition dans la matière véhicule en fusion est insuffisante pour assurer une vitesse élevée de déposition des éléments d'addition sur
la pièce. La température de dissolution doit être supérieu-
re à la température de saturation d'au moins 50 C pour as-
surer le transfert thermique des éléments d'addition par la
matière véhicule en fusion.
S'il s'agit d'obtenir un revêtement composite d'u-
ne composition complexe, il est souhaitable que la satura-
tion de la surface de la pièce en éléments d'addition soit
opérée simultanément.
S'il s'agit d'obtenir un revêtement composite dans lequel les caractéristiques quant à l'épaisseur du
revêtement varient progressivement, il est avantageux d'o-
pérer successivement la saturation de la surface de la piè-
ce en éléments d'addition.
Le but de l'invention est également atteint par le fait que dans le dispositif pour obtenir par diffusion
des revêtements composites sur des pièces métalliques, dis-
positif qui met en oeuvre le procédé de l'invention et qui
comporte un organe recevant de la matière véhicule en fu-
sion et les éléments d'addition, ledit dispositif étant
entouré d'éléments chauffants, l'organe recevant la ma-
tière véhicule en fusion et les éléments d'addition est
réalisé, suivant l'invention, sous forme d'une chambre cen-
trale recevant de la matière véhicule en fusion, dans la-
quelle on introduit la piece métallique à revêtir, et d'au moins deux chambres périphériques recevant de la matière véhicule en fusion et des éléments d'addition déterminés,
ces chambres communiquant avec la chambre centrale, au voi-
sinage immédfat de ses extrémités, par l'intermédiaire de
deux conduits, alors que les éléments chauffants sont dis-
posés sur chacune des chambres et sur chacun des conduits.
Il est avantageux de prévoir dans le dispositif un mécanisme de malaxage de la matière véhicule en fusion,
monté dans la chambre centrale.
Uue telle conception du dispositif revendiqué pour obtenir par diffusion des revêtements composites sur des pièces métalliques, qui met en oeuvre le procédé suivant
l'invention, permet de déposer par diffusion des revête-
ments composites de compositions requises sur des pièces en métaux divers, d'accélérer la saturation par diffusion et
d'abaisser la température à laquelle elle s'opère.
L'invention est expliquée dans ce qui suit par
la description d'exemples concrets de sa réalisation et les
dessins ci-joints, dans lesquels:
- la Fig. 1 présente un schéma général du dispo-
sitif revendiqué pour obtenir par diffusion des revêtements composites sur des pièces métalliques, qui met en oeuvre
le procédé suivant l'invention (en coupe longitudinale).
- la Fig. 2 montre un schéma général d'une autre variante de réalisation du dispositif pour obtenir par
diffusion des revêtements composites sur des pièces métal-
liques, qui met en oeuvre le procédé suivant l'invention
(axonométrie avec arrachement partiel).
Le procédé suivant l'invention pour obtenir par
diffusion des revêtements composites sur des pièces métal-
liques consiste à revêtir une pièce métallique, par exem-
ple, en alliage chrome-nickel ou en niobium, en utilisant comme matière véhicule en fusion des métaux à bas point
de fusion à l'état fondu, notamment le sodium, et comme élé-
ments d'addition, Mo, Cr, T, Ni, Si, Hf.
On plonge la pièce à revêtir dans la matière vé-
hicule en fusion et on procède à une dissolution séparée,
dans la matière véhicule en fusion, des éléments d'addi-
tion, a une température T égale à 0,5 à 0,8 fois la tempé-
rature de leur fusion, et on effectue la saturation de la surface de la pièce métallique en éléments d'addition à une température T1 égale à 0,3 à 0,5 fois la température de
fusion de la matière de la pièce, la différence T - T1 é-
tant égale ou supérieure à 50 C.
On opère la saturation durant un temps suffisant pour obtenir le revêtement requis. Toutes les opérations énumérées, à savoir la coulée de la matière véhicule en fusion, le versement des éléments d'addition, l'immersion
de la pièce dans la matière véhicule en fusion et la satu-
ration, sont exécutées dans une atmosphère de gaz inerte.
La saturation de la surface de la pièce en divers éléments d'addition est réalisée simultanément quand il s'agit d'obtenir un revêtement composite de composition complexe. Dans le cas o il est nécessaire d'obtenir un revêtement composite dans lequel les caractéristiques, quant à l'épaisseur du revêtement, variant progressivement, la saturation de la surface de la pièce en divers éléments
d'addition est effectuée successivement.
L'invention vise également un dispositif pour ob-
tenir des revêtements composites sur des pièces métalliques, qui met en oeuvre le procédé suivant l'invention, décrit
dans ce qui précède.
Ledit dispositif pour obtenir des revêtements
composites, en l'occurrence binaires, sur des pièces métal-
liques, comporte, suivant l'invention, un organe 1 (-Fig.l) recevant de la matière véhicule en fusion et les éléments
d'addition. L'organe I est réalisé sous forme d'une cham-
bre centrale 2 recevant de la matière véhicule en fusion 3 qui est du sodium, dans laquelle on introduit, au moyen d'un porte-pièce 4, une pièce métallique 5 à revêtir, et
de deux chambres périphériques 6 et 7 recevant de la ma-
tière véhicule en fusion 3 et des éléments d'addition indi-
viduels 8 et 9, l'élément d'addition 8, qui est du titane, allant dans la chambre 6, et l'élément d'addition 9, qui est
du nickel, dans la chambre 7.
Les chambres 6 et 7 communiquent avec la chambre
2, au voisinage immédiat de ses faces 10 et 11, par l'in-
termédiaire de deux conduits 12, 13 et 14, 15 respective-
ment.
Sur chacune des chambres 2, 6 et 7 et sur chacun
des conduits 12, 13, 14, 15 sont disposés des éléments chauf-
fants sous forme hélicoTdale 16, 17, 18, 19, 20, 21 et 22 respectivement. Les éléments chauffants 16, 19, 20-, 21, 22 sont connectés électriquement avec un interrupteur 23, et les éléments chauffants 17 et 18, avec des interrupteurs
24 et 25 respectivement.
Dans la chambre centrale 2 est monté un mécanis-
me 26 prévu pour le malaxage de la matière véhicule en fu-
sion 3.
La figure 2 représente une variante de réalisation du dispositif pour obtenir par diffusion des revêtements composites, en l'occurrence quaternaires, sur des pièces métalliques, dispositif réalisant le procédé suivant l'in_
vention. Cette variante est conforme à celle de la figure 1.
La différence consiste en ce que l'organe 1 (Fig. 2) recevant de la matière véhicule en fusion et les éléments d'addition comporte quatre chambres périphériques 6, 7, 27, 28, recevant de la matière véhicule en fusion 3 - sodium,
et les éléments d'addition individuels un élément d'addi-
tion 8 - molybdène, admis dans la chambre 6, un élément d'ad-
dition 9 - du chrome, dans la chambre 7, les chambres 27 et 28 recevant respectivement, comme éléments d'addition,
du hafnium et du silicium.
Les chambres 27 et 28, de même que les chambres 6 et 7, communiquent avec la chambre centrale 2, au voisi- nage immédiat de ses faces 10 et 11, par l'intermédiaire de deux conduits 29, 30, 31, 32 respectivement. Sur chacune des chambres 27 et 28 et sur chacun des conduits 29, 30, 31, 32, sont disposés respectivement des éléments chauffants
33, 34, 35, 36, 37, 38, réalisés sous forme hélicoidale.
Les éléments chauffants 35, 36, 37 et 38 sont connectés é-
lectriquement avec l'interrupteur 23, et les éléments chauf-
fants 33 et 34, avec des interrupteurs 39 et 40 respecti-
vement.
Le principe de fonctionnement du dispositif re-
vendiqué pour obtenir par diffusion des revêtements compo-
sites sur des pièces métalliques, réalisant le procédé sui-
vant l'invention, consiste en ce qui suit.
Dans la chambre centrale 2 (Fig.l) on introduit, au moyen du porte-pièce 4, la pièce 5 à revêtir. Ensuite, on verse dans les deux chambres périphériques 6 et 7 des
éléments d'addition 8 et 9 (notamment du titane et du nic-
kel respectivement) et on fait couler dans les chambres 2,
6 et 7, une matière véhicule en fusion 3 (notamment du so-
dium). Cela fait, on met en marche, par l'intermédiaire des interrupteurs 23, 24 et 25, les éléments chauffants
16, 17 et 18, et on porte la température de la matière vé-
hicule en fusion 3 dans la chambre 2 jusqu'à 0,3 à 0,5 de
la température de fusion de la matière de la pièce à revê-
tir, et la température de la matière véhicule en fusion 3
dans les chambres 6 et 7 jusqu'à 0,5 à 0,8 de la tempéra-
ture de fusion des éléments d'addition correspondants 8 et 9. Cela faisant, on assure une différence de température égale ou supérieure à 50 C entre la matière véhicule en fusion 3 contenue dans la chambre centrale 2 et la matière
véhicule en fusion 3 contenue dans les chambres périphéri-
_ques 6 et 7. Après quoi on met en marche le mécanisme 26
de malaxage et on maintient la pièce métallique 5 à revé-
tir pendant un temps suffisant pour obtenir le revêtement requis. En procédant de la sorte, on obtient une saturation simultanée de la surface de la pièce métallique 5 en élé-
ments d'addition 8 et 9.
Pour saturer la surface de la pièce métallique 5 en éléments d'addition 8 et 9, on effectue successivement
les opérations analogues à celles précédemment décrites.
La différence consiste en ce qu'on met en marche les éléments chauffants 16 et 17 à l'aide des interrupteurs
23, 24, et qu'on porte la température de la matière véhicu-
le en fusion 3 contenue dans la chambre 2 jusqu'à 0,3 à 0,5 fois la température de fusion de la matière de la pièce 5 à revêtir, et dans la chambre 6, jusqu'à 0,5 à 0,8 fois la température de fusion de l'élément d'addition 8. On assure alors une différence de températures égale ou supérieure à C entre la matière véhicule en fusion 3 contenue dans
la chambre centrale 2 et celle contenue dans la chambre 6.
Ensuite, on met en action le mécanisme 26 de malaxage, on maitient la pièce métallique 5 à revêtir pendant un temps suffisant pour saturer la surface de la pièce 5 en élément
d'addition 8 et on débranche l'élément chauffant 17 à l'ai-
de de l'interrupteur 24. Cela fait, on branche l'élément chauffant 18 à l'aide de l'interrupteur 25 et on procède à
la saturation de la surface de la pièce 5 en élément d'ad-
dition 9 dans les conditions précédemment décrites.
Le principe de fonctionnement du dispositif sui-
vant la figure 2 est analogue à celui du dispositif confor-
me à la figure 1.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on don-
ne ci-après des exemples concrets de réalisation du procédé
suivant l'invention, mis en oeuvre avec le dispositif re-
vendiqué. Exemple 1 La figure 1 montre une variante de réalisation du 1 1
dispositif pour obtenir un revêtement binaire avec une sa-
turation simultanée en deux éléments d'addition.
On verse dans les chambres périphériques 6 et 7 des poudres d'éléments d'addition 8 (titane à raison de 5 à 10 % en masse: point de fusion de 1 668 C) et 9 (nic- kel à raison de 10 à 20 % en masse; point de fusion de 1 453 C) respectivement, et puis on remplit les chambres 2, 6 et 7 avec du sodium fondu à titre de matière véhicule
en fusion 3 (complément à 100).
On branche ensuite les éléments chauffants 16, 17 et 18 à l'aide des interrupteurs 23, 24 et 25 et on porte la température du sodium fondu 3 contenu dans la chambre 2 jusqu'à la température T1 = 477 C (0,3 fois la température de fusion de la matière de la pièce 5, égale à 1 590 C), et la température du sodium fondu 3 contenu dans la chambre
6 jusqu'à la température T = 834 C (0,5 fois la températu-
re de fusion du titane, égale a 1 668 C), et dans la cham-
bre 7, jusqu'à la température T = 726 C (0,5 fois la tempé-
rature de fusion du nickel, égale à 1 453 C). En procédant
* de la sorte, on assure une différence de températures supé-
rieure à 50 C entre le sodium fondu 3 contenu dans la cham-
bre 2 et celui contenu dans les chambres 6 et 7.
Cela fait, on introduit dans la chambre 2 une piè-
ce métallique de 5xlOxl mm en alliage au chrome et au nic-
kel de la composition suivante (% en masse): 0,08 de C; 1 à 2 de Mn; 17 à 19 de Cr; 9 à 11 de Ni; 0,7 de Ti; le reste étant du fer (la température de fusion de la matière
de la pièce 5 est égale à- 1 590 C). On branche le mécanis-
me 26 de malaxage et on maintient la pièce 5 pendant quatre heures, après quoi, on l'extrait et on la lave avec de l'eau courante.
Toutes les opérations sont effectuées dans une at-
mosphère inerte d'argon.
On obtient finalement un revêtement au titane et au nickel, exempt de pores et ayant une épaisseur uniforme
d'environ 40 microns.
Du point de vue structural, le revêtement obtenu est un composé interméta!lique Ni3Ti au sein d'une solution
solide à base de Ni.
Ce revêtement a fait preuve d'une bonne résistan-
ce à la corrosion en milieux acide et alcalin. Ainsi, l'al- lure de la corrosion dans une solution aqueuse à 5 Z de
HN03 et une solution aqueuse à 10 % de Na0H se chiffre res-
pectivement à 0,01 et 0,003 mm par an.
Exemple 2
On procède comme dans l'exemple 1, à cette diffé-
rence près que latempérature T1 du sodium fondu 3 contenu dans la chambre 2 est égale à 636 C (0,4 de la température de fusion de la matière de la pièce 5, égale à 1 590 C), et la température Tdu sodium fondu 3 contenu dans la chambre 6 est égale à 834 C (0,5 fois la température de fusion du titane), et dans la chambre 7, T est égale à 726 C (0,5 fois la température de fusion du nickel). En Procédant de
la sorte, on assure une différence de températures supé-
rieure à 50 C entre le sodium fondu 3 contenu dans la cham-
bre 2 et celui contenu dans les chambres 6 et 7.
On obtient finalement un revêtement au titane et au nickel, exempt de pores et ayant une épaisseur uniforme de 50 microns. D'après ses caractéristiques, ce revêtement
est analogue à celui obtenu dans l'exemple 1.
Exemple 3
On procède comme dans l'exemple 1, à cette diffé-
rence près que la temperature T1 du sodium fondu 3 contenu
dans la chambre 2 est égale à 795 C (0,5 fois la tem-
pérature de fusion de la matière de la pièce 5, égale à
1 590 C), alors quela température T du sodium fondu 3 conte-
nu dans la chambre 6 est égale à 834 C (0,5 fois la
température de fusion du titane), et celle de la chambre 7 -
T - est égale à 871 C (0,6 fois la température de fusion
du nickel). En procédant de la sorte, on assure une diffé-
rence de température égale à 50 C entre le sodium fondu 3
contenu dans la chambre 2 et celui de la chambre 6, et su-
périeure à 50 C dans la chambre 7.
On obtient finalement un revêtement d'une épais-
seur de 55 microns et dont les caractéristiques sont ana-
logues à celui obtenu dans l'exemple 1.
Exemple 4
On procède comme dans l'exemple l, à cette diffé-
rence près que la saturation de la surface de la pièce métal-
lique 5 en éléments d'addition 8 et 9 est effectuée succes-
sivement. L'ordre de succession des opérations est analogue
à celui de l'exemple 1.
La différence consiste en ce qu'on branche d'a-
bord les éléments chauffants 16 et 17 à l'aide des inter-
rupturs 23, 24 et qu'on porte la température du sodium fondu 3 contenu dans la chambre 2 jusqu'à T1 = 795 C (0,5 fois la température de fusi;on de la matière de la pièce 5, égale à 1 590 C), et dans la chambre 6, jusqu'à T: 1 008 C (0,6 fois la température de fusion du titane). En procédant
de la sorte, on assure une différence de températures su-
périeure à 50 ?C entre le sodium fondu 3 contenu dans la
chambre centrale 2 et celui contenu dans la chambre' péri-
phérique 6.
Cela fait, on met en action le mécanisme 26 de malaxage et on maintient la pièce métallique 5 à revêtir pendant 4 heures. Au cours de ce maintien, il se produit
la saturation en titane de la surface de la pièce 5. En-
suite, on débranche l'élément chauffant 17 à l'aide de l'in-
terrupteur 24, après quoi on branche l'élément chauffant 18 à l'aide de l'interrupteur 25, on porte la température de la matière en fusion dans la chambre 7 jusqu'à T = 1 160 C (0,8 fois la température de fusion du nickel). En
procédant de la sorte, on assure une différence de tempé-
ratures supérieure à 50 C entre le sodium fondu 3 contenu dans la chambre centrale 2 et celui contenu dans la chambre périphérique 7. On maintient la pièce 5 dans ces conditions pendant 4 heures. Au cours de ce maintien, il se produit la saturation en nickel de la surface de la pièce 5. Cela fait, on extrait la pièce 5 et on la lave avec de l'eau courante. On obtient finalement un revêtement au titane et au nickel, à deux couches, exempt de pores et ayant une épaisseur uniforme d'environ 60 microns. La première cou- che du revêtement est une solution solide de titane dans le fer. La seconde, un composé intermétallique Ni3Ti au sein d'une solution solide de fer et de titane. Les perfor-
mances du revêtement dépassent de 1,5 fois celles du reve-
tement de l'exemple 1.
Exemple 5
La figure 2 représente une variante de réalisation du dispositif pour obtenir un revêtement quaternaire par
saturation simultanée en quatre éléments d'addition.
On verse dans les chambres périphériques 6, 7, 27 et 28 des poudres d'éléments d'addition: le molybdène (10% en masse; point de fusion de 2 620 C), le chrome (10 % en masse; point de fusion de 1 875 C), le hafnium (10 % en masse; point de fusion de 2 222 C et le silicium (10 % en masse; point de fusion de 1 415 C) respectivement, puis on remplit les chambres 2, 6, 7, 27 et 28 de sodium fondu
à titre de matière véhicule (complément à 100).
Ensuite, on branche les éléments chauffants 16, 17 18, 33 et 34 à l'aide des interrupteurs 23, 24, 25, 39 et 40 et on porte la température du sodium fondu 3 contenu dans la chambre 2 jusqu'à une température T1 = 987 C (0,4 fois
la température de fusion de la matière de la pièce 5, éga-
le à 2 468 C), dans la chambre 6 jusqu'à une température
T = i 310 C (0,5 fois la température de fusion du molyb-
dène, égale à 2 620 oC), dans la chambre 7, jusqu'à une température T = I 125 C (0,6 fois la température de fusion du chrome, égale à 1 875 C), dans la chambre 27 jusqu'à une température T = 1 111 OC (0,5 fois la température de fusion du hafnium, égale à 2 222 C), dans la chambre 28
jusqu'à une température T = 1 132 CC (0,8 fois la tempéra-
ture de fusion du silicium, égale à 1 415 C). En procédant
de la sorte, on assure une différence de températures supé-
rieure à 50 C entre le sodium fondu 3 contenu dans la chambre 2 et celui contenu dans les chambres 6, 7, 27 et 28. Cela fait, on plonge dans la chambre 2 une pièce métallique 5 de 5xlOxl mm en niobium (point de fusion 2 468 C). On met en action le mécanisme 26 de malaxage et on maintient la pièce 5 pendant 8 heures, après quoi on
extrait la pièce et on la lave avec de l'eau courante.
i' On obtient finalement un revêtement uniforme et
sans la solution de continuité, d'une épaisseur de 60 mi-
crons. Le revêtement contient les phases suivantes: NbSi2,
MoSi2, Cr5Si3, Cr2Hf.
Le revêtement ainsi obtenu a conféré à la matière de base réfractaire de la résistance à l'oxydation. La
pièce portant ce revêtement a été chauffée pendant 25 heu-
res à l'air à une température de 1 000 C. Aucune oxydation
appréciable ni pénétration d'oxygène n'a été observée.
Exemple 6
On procède comme dans l'exemple 5, à cette diffé-
rence près que la saturation de la surface de la pièce 5
(Fig.2) en éléments d'addition est opérée successivement.
L'ordre de succession des opérations est analogue à celui
de l'exemple 5.
La différence consiste en ce qu'on branche d'abord les éléments chauffants 16 et 17 à l'aide des interrupteurs 23 et 24 et qu'on porte la température du sodium fondu 3 contenu dans la chambre 2 jusqu'à T1 = 987 C, et celui
contenu dans la chambre 6 jusqu'à T = 1 310 C. En procé-
dant de la sorte, on assure une différence de températures supérieure à 50 C entre le sodium fondu 3 contenu dans la
chambre centrale 2 et celui contenu dans la chambre périphé-
rique 6.
Cela fait, on met en action le mécanisme 26 de malaxage, on plonge la pièce 5 en niobium dans la chambre 2 et on maintient la pièce 5 à revêtir pendant 3 heures. Au
cours de ce maintien, il se produit la saturation en molyb-
d'ne de la surface de la pièce 5.
Ensuite, on débranche l'élément chauffant 17 à
l'aide de l'interrupteur 24, après quoi on branche à t'l1é-
ment chauffant 18 à 1'aide de l'interrupteur 25 et on por-
te la température de la matière en fusion 3 contenue dans la chambre 7 jusqu'à T = I 125 C et on maintient la pièce dans ces conditions pendant 3 heures. Au cours de ce main- tien, il se produit la saturation en chrome de la surface
de la piece 5.
çCela fait, on débrancne l'élément chauffant 18 à
l'aide de l'interrupteur 25 et on branche l'élément chauf-
fant 33 a l'aide de l'interrupteur 39 et on porte la tempé-
rature de la matière en fusion contenue dans la chambre 27
jusqu'à T = I 111 lC et on maintient la pièce dais ces con-
ditions pendant 3 heures. Tl en résulte la saturation en
hafnium de la surface de la pièce 5.
Ensuite, on débranche l'élément chauffant 33 à
l'aide de l'interrupteur 39 et on branche l'élément chauf-
fant 34 à l'aide de l'interrupteur 40 et on porte la tem-
pérature de la matière en fusion contenue dans la chambre 28 jusqu'à T = I 132 C et on maintient la pièce 5 pendant
3 heures.
En procédant de la sorte, on assure une différen-
ce de température supérieure à 50 C entre le sodium fondu 3 contenu dans la chambre centrale 2 et celui contenu dans
les chambres périphériques 7, 27 et 28.
On obtient finalement par diffusion un revêtement à quatre couches constitué de phases complexes à base de Nb, Mo, Cr, Hf et Si. Les caractéristiques du revêtement ainsi obtenu sont analogues à celles du revêtement de
Claims (5)
1 - Procédé d'obtention par diffusion de revête-
ments composites sur des pièces métalliques comprenant la dissolution séparée, dans une matière véhicule en fusion (3), d'éléments d'addition (8, 9) et la saturation en ces
éléments de la surface d'une pièce métallique (5) sous chauf-
fage, caractérisé en ce que la dissolution séparée dans la matière véhicule en fusion (3) des éléments d'addition (8, 9) s'effectue à une température T égale à 0,5 à 0,8 fois la température de leur fusion, et que la saturation en ces
éléments de la surface de la pièce (5) s'effectue à une tem-
pérature T1 égale à 0,3 à 0,5 fois la température de fusion de la matière de la pièce (5), la différence T - T1 étant
égale ou supérieure à 50 OC.
2 - Procédé suivant la revendication 1, caracté-
risé en ce que la saturation en éléments d'addition (8, 9)
de la surface de la pièce (5) est réalisée simultanément.
3 - Procédé suivant la revendication 1, caracté-
risé en ce que la saturation en éléments d'addition (8, 9)
de la surface de la pièce (5) est opérée ensuite.
4 - Dispositif pour obtenir par diffusion des re-
vêtements composites sur des pièces métalliques pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, dispositif comportant un organe (1) qui reçoit la matière véhicule en
fusion (3) et les éléments d'addition (8, 9) et entouré d'é-
léments chauffants, caractérisé en ce que l'organe (1) re-
cevant de la matière véhicule en fusion (3) et les éléments
d'addition (8, 9) est réalisé sous forme d'une chambre cen-
trale (2) recevant de la matière véhicule en fusion (3), dans laquelle on introduit la pièce métallique (5), et d'au
moins deux chambres périphériques (6, 7) recevant de la ma-
tière véhicule en fusion (3) et des éléments d'addition in-
dividuels (8, 9), communiquant avec la chambre centrale (2)
au voisinage immédiat de ses faces (10, 11) par l'intermé-
diaire de deux conduits (12, 13, 14, 15), alors que les élé-
ments chauffants (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) sont disposés
sur chacune des chambres (2, 6, 7) et sur chacun des con-
duits (12, 13, 14, 15).
- -5---Dispo-s-itif suivant la revendication 4, carac-
térisé en ce qu'il est prévu dans ce dispositif un mécanis- me (26) de malaxage de la matière véhicule en fusion (3),
monté dans la chambre centrale (2).
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2589483A1 true FR2589483A1 (fr) | 1987-05-07 |
| FR2589483B1 FR2589483B1 (fr) | 1988-01-29 |
Family
ID=25144579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8516137A Expired FR2589483B1 (fr) | 1985-10-17 | 1985-10-30 | Procede d'obtention par diffusion de revetements composites sur des pieces metalliques et dispositif pour mettre en oeuvre ce procede |
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| JP (1) | JPS62112772A (fr) |
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| WO1996015283A1 (fr) * | 1994-11-15 | 1996-05-23 | Tosoh Smd, Inc. | Procede pour fixer des cibles sur une plaque de support |
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-
1985
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- 1985-11-05 JP JP60247885A patent/JPS62112772A/ja active Pending
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Patent Citations (3)
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| CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 98, no. 6, février 1983, page 250, résumé no. 38799d, Columbus, Ohio, US; & SU - A - 954 502 (KRASNODAR POLYTECHNIC INSTITUTE) 30-08-1982 * |
| CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 99, no. 10, septembre 1983, page 277, résumé no. 75429z, Columbus, Ohio, US; & SU - A - 1 016 397 (KRASNODAR POLYTECHNIC INSTITUTE) 07-05-1983 * |
Also Published As
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| FR2589483B1 (fr) | 1988-01-29 |
| US4624871A (en) | 1986-11-25 |
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|---|---|---|---|
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