FR2696948A1 - Agent filtrant métallique poreux, matière particulaire métallique dont il est fait et procédé pour améliorer sa résistance. - Google Patents
Agent filtrant métallique poreux, matière particulaire métallique dont il est fait et procédé pour améliorer sa résistance. Download PDFInfo
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Abstract
L'invention concerne un milieu métallique poreux comprenant des matières particulaires frittées dont chacune a un noyau et une surface, les matières particulaires comprenant (a) au moins environ 60% en poids d'un métal de base comprenant au moins l'un du fer et du nickel, (b) au moins environ 11% en poids de chrome et (c) pas plus d'environ 0,06% en poids de carbone. Selon l'invention, les surfaces des matières particulaires sont enrichies d'au moins un élément de traitement en une quantité et sur une profondeur suffisantes pour améliorer la résistance des matières particulaires métalliques frittées à une oxydation non souhaitable. L'invention s'applique notamment aux filtres.
Description
La présente invention se rapporte à des agents métalliques poreux qui sont
résistants à une oxydation non souhaitable ainsi qu'à un procédé pour leur production L'invention est également dirigée vers des matériaux dont sont formés de tels agents ainsi qu'à un procédé pour leur production En particulier, les agents métalliques poreux comprennent des agents fins de filtration en métal
qui résistent à la corrosion et/ou à l'oxydation à haute température.
Les agents filtrants en métal sont utilisés dans une grande variété d'applications étant donné leur excellente intégrité de structure, leur excellente versatilité et leur aptitude à résister aux hautes températures Dans des applications à haute température, les agents métalliques offrent un avantage important par rapport aux filtres en céramique étant donné la fragilité inhérente de ces derniers La plupart des métaux ne présentent pas le même degré de fragilité mais présentent plutôt un certain degré de ductilité, c'est-à-dire que le métal peut être étiré, étendu ou martelé pour l'amincir sans le rompre Les agents filtrants formés de métaux utiles sont élastiques et peuvent résister à un
choc ou à des vibrations.
Les agents filtrants métalliques peuvent être produits à une grande variété de grandeurs des pores et de configurations et ils sont typiquement formés en frittant des matières particulaires fines de métal comme des particules de métal ou des fibres de métal Les fibres fines de métal sont particulièrement souhaitables parce que les fibres de métal permettent la formation d'agents filtrants qui, malgré le fait qu'ils ont une très petite grandeur des pores, présentent une faible chute de pression (Ap) La production d'un tel agent peut nécessiter l'utilisation de fibres de métal ayant des diamètres extrêmement petits, n'atteignant souvent qu'environ 2 microns de diamètre ou compris entre
environ 1 et environ 4 microns.
Le type d'application ou la durée de vie d'un agent filtrant en métal peut cependant être limité par l'aptitude du métal de base à résister à une oxydation non souhaitable Pour cette invention, l'oxydation non souhaitable est définie comme une réaction chimique qui modifie les propriétés chimiques et physiques d'un métal d'une manière détrimentielle L'oxydation a ici la signification qui lui est typiquement donnée par un chimiste, c'est-à-dire que l'état d'oxydation ou la valence d'au moins un élément métallique dans l'alliage augmente Une oxydation non souhaitable comprend à la fois la corrosion et l'oxydation à haute température d'un métal Une grande variété de conditions (comprenant une exposition à des solutions aqueuses acides ou contenant un halogénure, un contact avec des gaz corrosifs et la combinaison de hautes températures avec un environnement oxydant ou contenant du soufre) peuvent favoriser le développement de réactions non souhaitables d'oxydation La corrosion peut se présenter sous une grande variété de formes, comprenant la corrosion en général, les piqûres et la corrosion par crevasses (qui se présentent particulièrement dans des environnements à forte teneur en chlorures), des fissures par corrosion dues à l'effort, une fragilisation par l'hydrogène et une corrosion intergranulaire Des fissures par l'effort aidé par l'hydrogène peuvent se développer quand des composants en métal sont soumis à un effort en présence d'hydrogène ou de sulfure d'hydrogène Une oxydation non souhaitable peut provoquer une accumulation de produits d'oxydation ou bien
l'érosion du métal, affaiblissant ainsi l'intégrité physique de l'agent filtrant.
Finalement, une oxydation non souhaitable peut avoir pour résultat une rupture
de l'agent du fait des fissures, du creusement de rigoles ou d'un bouchage.
On sait bien que la résistance à une oxydation non souhaitable d'un alliage métallique particulier peut être améliorée en enrichissant l'alliage de
certains métaux de traitement comme du chrome, du nickel ou de l'aluminium.
L'addition de chrome à un métal peut donner une résistance accrue à la corrosion en général et par piqûres Des alliages ferreux contenant diverses quantités d'aluminium montrent une meilleure résistance à l'oxydation et à l'attaque par le soufre à de hautes températures On sait que des alliages contenant du nickel ont une bonne résistance à la corrosion par piqûres et crevasses et sont souvent utilisés dans des environnements contenant des chlorures Les qualités d'acier inoxydable qui sont stabilisées par du titane ou du
niobium présentent une meilleure résistance à une corrosion intergranulaire.
Le processus de frittage utilisé pour former des agents filtrants métalliques impose des limites sur les alliages métalliques qui peuvent potentiellement être employés Certains éléments très réactifs, s'ils sont présents, même en quantités mineures, interféreront gravement avec le processus de frittage Par exemple, la présence de quelques centièmes pour-cent d'aluminium dans un alliage aura un effet néfaste sur le frittage et la présence de quelques
dixièmes pour-cent d'aluminium rendra difficile le frittage d'un matériau.
D'autres éléments comme du chrome sont particulièrement sujets à une volatilisation pendant le frittage sous vide, ce qui rend difficile le maintient de fortes concentrations de tels éléments De plus, les hautes températures requises pour le frittage ont tendance à avoir pour résultat la formation d'agents filtrants o la composition de l'alliage est sensiblement uniforme dans tout le profil des matières particulaires métalliques frittées Tandis que l'augmentation de la quantité d'un élément spécifique dans tout le profil des matières particulaires métalliques frittées peut améliorer la résistance de la surface à une oxydation non souhaitable, les propriétés physiques du noyau de la matière particulaire
peuvent être modifiées de façon néfaste.
Malheureusement, pour des applications o il faut une meilleure résistance à une oxydation non souhaitable, de nombreux alliages ne sont pas simplement pas disponibles en tant que fibres métalliques fines Des difficultés dans le processus d'étirage (comme des cadences élevées de durcissement, des inclusions non métalliques, des carbures, des phases précipitées et des oxydes réfractaires) limitent le diamètre auquel on peut étirer une fibre des qualités les plus fortement alliées Par exemple, Hastelloy X n'est pas commercialisé à des diamètres plus fins que 8 microns De même, Fecralloy n'est commercialisé qu'à un diamètre minimum de fibre de 22 microns Des fibres fines en acier inoxydables ayant des diamètres de moins d'environ 2 microns ne sont essentiellement disponibles qu'en acier inoxydable 316 L. La disponibilité d'agents filtrants métalliques ayant une assez grande variété de compositions d'alliages supérieurs améliorerait fortement la plage des applications o l'on pourrait employer de tels agents Depuis un certain temps, l'industrie électronique a requis des filtres fins capables de filtrer les gaz très corrosifs, tels que le chlore, le chlorure d'hydrogène et l'hexafluorure de tungstène, utilisés dans la fabrication des puces L'industrie nucléaire nécessite des filtres fins capables de résister à l'eau surchauffée à des températures de 300 à 350 'C D'autres industries ont des applications de filtres qui impliquent une exposition à de hautes températures d'utilisation (comme plus de 350 'C) en présence de gaz de combustion ou d'environnements oxydants tels que l'air Les environnements gazeux à haute température ayant une teneur appréciable en
soufre posent des problèmes particulièrement difficiles de corrosion.
Il serait particulièrement souhaitable que des agents filtrants métalliques, formés de fibres métalliques très fines, avec leur faible chute de pression inhérente, soient disponibles dans une plus large plage d'alliages Il y a par conséquent une nécessité continue d'agents métalliques poreux pouvant être utilisés dans des environnements provoquant une corrosion non souhaitable En particulier, il y a une nécessité d'agents filtrants métalliques fins et de fibres dont sont faits de tels agents avec une meilleure résistance à la corrosion et/ou à
l'oxydation à haute température.
La présente invention est dirigée vers un agent métallique poreux qui a une meilleure résistance à une oxydation non souhaitable La présente invention concerne de plus un agent filtrant métallique fritté et fin, de préférence formé de fibres métalliques, qui a une meilleure résistance à la corrosion et/ou à l'oxydation à haute température De tels agents ne sont pas encore connus parce qu'on pense que les fibres dont sont formés de tels agents n'étaient pas commercialisées Dans d'autres cas, lorsque les fibres sont disponibles, la composition d'un alliage particulier peut souvent être telle que l'alliage ne puisse
être fritté avec succès.
La présente invention offre des matières particulaires métalliques ayant un noyau et une surface Les matières particulaires métalliques comprennent au moins environ 60 % en poids d'un métal de base comprenant (a) au moins l'un du fer et du nickel, (b) au moins environ 11 % en poids de chrome et (c) pas plus d'environ 0,06 % en poids de carbone Au moins les surfaces des matières particulaires sont enrichies d'au moins un élément de traitement en une quantité et à une profondeur suffisantes pour améliorer la résistance des matières
particulaires métalliques frittées à une oxydation non souhaitable.
Contrairement à un processus d'oxydation de surface, qui donne un dépôt de matière à la surface et ne peut typiquement avoir pour résultat une pénétration au-delà d'une profondeur pouvant atteindre environ 20 nm dans la surface, la présente invention donne des matières particulaires métalliques frittées qui sont enrichies par un élément de traitement sensiblement plus profondément dans les surfaces des matières particulaires La quantité et la profondeur de l'enrichissement varieront avec l'élément de traitement d'enrichissement,
l'alliage qui est enrichi et l'effet qui est recherché.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne des agents métalliques poreux frittés comprenant les matières particulaires métalliques décrites ci-dessus Un mode de réalisation préféré de la présente invention concerne un agent métallique poreux comprenant des matières particulaires métalliques frittées, o les surfaces des matières particulaires sont enrichies d'au moins un élément de traitement sans sensiblement diminuer la ductilité des matières particulaires métalliques frittées Les matières particulaires métalliques
sont de préférence des fibres en métal, et mieux des fibres en acier inoxydable.
De plus, la présente invention concerne un procédé de production d'un agent métallique poreux qui résiste à une oxydation non souhaitable La présente invention offre également un procédé de production d'un agent filtrant métallique fin qui résistance à la corrosion et/ou à l'oxydation à haute température Dans un mode de réalisation préféré, la résistance à la corrosion et/ou à l'oxydation haute température d'un agent métallique poreux est améliorée sans provoquer d'effet néfaste sensible sur les propriétés physiques de l'agent, comme une diminution sensible de ductilité ou une augmentation sensible de fragilité du métal La méthode permet l'introduction d'un certain nombre déléments comme du zinc et du cadmium qui ne sont pas disponibles dans des alliages produits par des techniques conventionnelles de fabrication de l'acier. De plus, la présente invention offre un procédé pour améliorer la résistance des agents métalliques poreux à une oxydation non souhaitable, comprenant le frittage des matières particulaires métalliques décrites ci-dessus, pour former un agent métallique poreux et le chauffage de l'agent métallique poreux en présence d'une composition en pack à une température d'au moins environ 700 'C La composition en pack comprend un élément de traitement, un
activateur et, facultativement, un diluant.
Par ailleurs, la présente invention offre un procédé d'enrichissement des surfaces de fibres métalliques frittées par un élément de traitement Ce procédé consiste à chauffer les fibres métalliques frittées en présence d'une composition en pack à une température d'au moins environ 700 'C Dans un autre mode de réalisation, un agent filtrant métallique fin qui comprend des fibres métalliques frittées, peut être chauffé en présence d'une composition à une température d'au moins environ 700 'C Les fibres métalliques sont de préférence des fibres
d'acier inoxydable.
La présente invention offre également un procédé pour améliorer la résistance d'un agent filtrant métallique fin à une oxydation non souhaitable comprenant (a) le frittage de fibres métalliques ferreuses, comprenant au moins environ 11 % en poids de chrome et pas plus d'environ 0,06 % en poids de carbone pour former un agent filtrant métallique fin; et (b) le chauffage de l'agent filtrant métallique fin en présence d'une composition en pack, à une
température d'au moins environ 700 'C.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails
et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 montre une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation d'un tube métallique poreux préparé pour le traitement d'enrichissement selon la présente invention; et la figure 2 montre une vue schématique dun anneau en métal subissant
un test de déformabilité de l'anneau.
La présente invention concerne des agents filtrants métalliques fins comprenant des matières particulaires métalliques frittées, qui ont un noyau et une surface Les matières particulaires métalliques comprennent (a) au moins environ 60 % en poids dun métal de base comprenant au moins l'un du fer et du nickel (b) au moins environ 11 % en poids de chrome et (c) pas plus d'environ 0,06 % en poids de carbone Les surfaces des matières particulaires sont enrichies d'au moins un élément de traitement en une quantité et à une profondeur suffisantes pour améliorer la résistance des matières particulaires métalliques frittées à une oxydation non souhaitable Selon l'élément spécifique de traitement introduit à la surface des matières particulaires métalliques, le traitement améliore la résistance à la corrosion et/ou la résistance à l'oxydation à haute température de l'agent filtrant De préférence, les matières particulaires métalliques frittées sont des fibres métalliques fines et, mieux, des fibres d'acier inoxydable De préférence, les surfaces des matières particulaires sont enrichies d'au moins environ 1 % en poids dun élément de traitement en se basant sur la
composition totale des matières particulaires traitées.
Le traitement de surface ou enrichissement dans la présente invention signifie le traitement ou l'enrichissement de la surface de la matière particulaire sur une profondeur (en mesurant à partir de la surface) et à une concentration telle des (s) élément (s) de traitement que l'on puisse obtenir une réduction sensible ou une élimination d'une oxydation non souhaitable, en particulier pour l'application dans laquelle la matière particulaire métallique ou les agents formés d'une telle matière particulaire sont utilisés De manière concomitante, une telle matière particulaire et/ou de tels agents conservent sensiblement leur ductilité (en particulier en mesurant par le Test de Déformabilité dun anneau ou
le Test de Ductilité à la Flexion).
Les matières particulaires métalliques de la présente invention comprennent des matières particulaires qui sont appropriées à une utilisation pour former un agent filtrant métallique fin Les matières particulaires métalliques appropriées comprennent des fibres métalliques et des particules métalliques, en préférant les fibres métalliques Les matières particulaires métalliques de la présente invention peuvent être polycristallines ou peuvent
être un monocristal.
Pour l'invention, les fibres métalliques sont des matières particulaires métalliques qui ont un rapport d'aspect d'au moins environ 100 à 1 Les fibres peuvent être des filaments, qui peuvent être formés en étirant un métal à travers une filière fine comme une filière en diamant, ou bien des barbes qui sont des fibres cristallines individuelles Les fibres ont typiquement un diamètre compris entre 0,25 micron et 50 microns, de préférence plus petit que 30 microns, et mieux plus petit que 12 microns et, encore mieux, compris entre 1 et 4 microns. Les fibres métalliques, les tapis de fibres métalliques et les agent frittés formés des fibres métalliques que l'on utilise dans cette invention sont commercialisés d'un certain nombre de sources On peut choisir des fibres d'une longueur et
d'un diamètre appropriés pour satisfaire à l'application voulue des agents.
Typiquement, la longueur des fibres est comprise entre environ 0,16 et environ 1,3 cm et, dans certains cas, elles peuvent avoir 5,1-7,6 cm de long Pour des applications spécifiques, on peut également utiliser des fibres plus longues ou
plus courtes.
Les matières particulaires métalliques peuvent également être sous la forme de particules métalliques fines qui n'ont pas un rapport d'aspect d'au moins environ 100 à 1 Les particules métalliques sont généralement de forme sphéroïdale et peuvent avoir une surface irrégulière Typiquement, la grandeur moyenne d'une particule ne dépasse pas environ 150 microns Les particules métalliques fines ont de préférence une grandeur moyenne de particules de pas plus de 40 microns et mieux de pas plus de 25 microns Dans un mode de réalisation de la présente invention, un filtre métallique poreux calibré à 5 microns peut être formé d'une poudre de particules de maille 500, c'est-à-dire o
% des particules ont moins de 20 microns.
Les matières particulaires métalliques peuvent se composer d'un métal généralement résistant à la corrosion, de préférence un alliage à base de fer ou de nickel Un métal à base de fer (métal ferreux), comme de l'acier inoxydable, est généralement préféré du point de vue prix et pour sa versatilité et sa formabilité Les matières particulaires métalliques de la présente invention contiennent au moins environ 60 % en poids d'un métal de base comprenant au moins l'un du fer et du nickel et au moins environ 11 % en poids de chrome De
plus, le métal de base peut contenir O à environ 20 % en poids de molybdène.
Dans un mode de réalisation préféré, les matières particulaires métalliques se composent de tout acier inoxydable facilement frittable, et de préférence d'au moins environ 50 % en poids de fer et au moins environ 10 % en poids de chrome On préfère particulièrement des fibres métalliques comprenant de l'acier inoxydable comme l'acier inoxydable 310 ou l'acier inoxydable 316 L. On sait que la teneur en carbone d'une matière particulaire métallique influence fortement la résistance à la corrosion d'un agent filtrant qui en est formé Si la teneur en carbone est trop élevée, les carbures auront tendance à précipiter à proximité de la surface du métal La présence de carbures de surface est très néfaste à la résistance à la corrosion aqueuse Pour que le traitement de surface de la présente invention soit le plus efficace, il est préférable que sensiblement la totalité de carbure présent soit dissous avant introduction de l'élément de traitement à haute température à la surface des matières particulaires métalliques Pour garantir que cette condition est remplie, on utilise typiquement des matières particulaires métalliques ayant une teneur en carbone de pas plus de 0,06 % en poids De préférence, la teneur en carbone des matières particulaires métalliques ne représente pas plus d'environ 0,03 % en poids La teneur en carbone peut être diminuée à un niveau encore plus bas en
soumettant les matières particulaires métalliques à une étape initiale de frittage.
Il est également possible d'employer des matières particulaires métalliques ayant une teneur légèrement plus élevée en carbone qui est alors réduite au niveau
souhaité par frittage.
En plus de la diminution de la teneur en carbone, le frittage des matières particulaires métalliques a pour résultat la formation de liaisons entre des matières particulaires métalliques adjacentes Cela est nécessaire pour façonner les matières particulaires ensemble en un agent filtrant La formation des liaisons entre les matières particulaires métalliques adjacentes ne modifie sensiblement pas les matières particulaires Les formes d'origine des matières particulaires sont discernables, même après l'étape de frittage Par exemple, le frittage de fibres métalliques pour former un agent filtrant donne une matrice
métallique fibreuse et ne fusionne pas les fibres en un bloc poreux de métal.
Le frittage est généralement effectué sous un vide poussé ou bien dans une atmosphère réductrice Etant donné la grande aire superficielle, les matières particulaires métalliques fines sont particulièrement sujettes à une perte de certains métaux du fait d'une volatilisation pendant le frittage sous vide Si le frittage est effectué sous un vide poussé sans étape subséquente d'enrichissement, l'agent filtrant qui se forme peut être plus sensible à la corrosion du fait de la perte d'un métal tel que le chrome, de ses surfaces Dans de tels cas, le traitement d'enrichissement de la présente invention est particulièrement bénéfique parce qu'il permet de restaurer la perte du métal lors du frittage et ce qui peut être encore plus important, cela permet d'augmenter la
teneur en ce métal ou en une autre substance.
Tandis que le processus d'enrichissement de la présente invention peut être effectué sur des matières particulaires métalliques frittées, l'enrichissement est de préférence entrepris avec des matières métalliques particulaires qui ont été frittées sous la forme d'un agent métallique poreux De préférence, l'enrichissement est entrepris avec des fibres métalliques qui ont été frittées sous la forme d'un agent filtrant métallique fin Comme on l'a noté ci-dessus, le
frittage peut avoir pour résultat la perte des éléments du fait de la volatisation.
De plus, les conditions de haute température requises pour le frittage peuvent mener à des changements de distribution des éléments dans le profil d'une matière particulaire En conséquence on maintient un meilleur contrôle général de la quantité et de la profondeur du processus d'enrichissement si cet enrichissement est entrepris à la suite du frittage En entreprenant l'enrichissement sur des matières particulaires qui ont déjà été frittées en un agent, on peut obtenir un produit final ayant une composition d'alliage qui ne
peut être frittée sans résultat néfaste.
Pour la présente invention, "élément" a la signification qui lui est
donnée par un chimiste, c'est-à-dire sous forme élémentaire ou non combinée.
Les éléments de traitement de la présente invention peuvent être choisis dans une grande variété d'éléments reconnus par ceux compétents en technique métallurgique pour améliorer la résistance d'un métal à une oxydation souhaitable, c'est-à-dire pour améliorer la résistance à la corrosion ou la résistance à l'oxydation à haute température d'un métal Le choix d'un élément de traitement pour une application particulière peut dépendre d'autres propriétés physiques que l'on souhaite dans le produit, ainsi que du degré de résistance à une oxydation non souhaitable Selon le choix des éléments de traitement, le processus d'enrichissement peut avoir pour résultat une amélioration de la résistance à la corrosion et/ou de la résistance à l'oxydation à haute température
d'une matière particulaire métallique.
Les éléments appropriés de traitement comprennent les métaux tels que le chrome, le nickel, le molybdène, le cuivre, le béryllium, le vanadium, le zinc, le cadmium, l'argent et autres métaux nobles, le rhénium, le tantale, le tungstène, l'aluminium, le titane, l'yttrium et des métaux de terres rares De ce groupe de métaux, on préfère, comme éléments de traitement, le chrome, le nickel, le molybdène, l'aluminium, le vanadium, l'yttrium, le rhénium et l'argent Des éléments non métalliques de traitement, comme le silicium ou l'azote, peuvent également être utilisés pour améliorer la résistance des matières particulaires métalliques de la présente invention à une oxydation non souhaitable, dans certaines applications Parmi les éléments non métalliques de traitement, on préfère le silicium Lorsque l'on souhaite l'amélioration de la résistance à la corrosion des matières particulaires métalliques, on préfère le chrome, le nickel, le molybdène, le cuivre, le béryllium, le silicium, l'azote, le vanadium, le zinc, le cadmium, l'argent et autres métaux nobles, le rhénium, le tantale et le tungstène L'addition d'aluminium est particulièrement efficace pour augmenter la résistance à la corrosion à haute température et à l'oxydation d'une matière particulaire métallique Etant donné l'effet néfaste de la présence de l'aluminium sur l'aptitude d'un alliage à être fritté, le potentiel d'enrichir les matières particulaires avec de l'aluminium, subséquemment au frittage, est particulièrement avantageux On préfère également comme éléments de traitement, le chrome, le nickel, le silicium, le molybdène, le titane, l'yttrium et les métaux de terres rares lorsque l'on souhaite une amélioration de la résistance à l'oxydation à haute température des matières particulaires métalliques Comme
éléments de traitement, on préfère surtout le chrome, le silicium et l'aluminium.
Par ailleurs, l'addition d'un certain nombre d'éléments de traitement peut avoir un effet bénéfique sur la résistance à des types spécifiques de corrosion, des aciers inoxydables austénitiques exposés à des solutions contenant des chlorures L'enrichissement des aciers inoxydables austénitiques par du silicium, du vanadium, du chrome, du nickel, du molybdène, de l'azote, de l'argent ou du rhénium, peut améliorer la résistance des aciers à une corrosion par piqûres du fait des chlorures L'enrichissement avec du silicium, du chrome, du nickel, du molybdène, de l'azote et du cuivre peut augmenter la résistance des aciers inoxydables austénitiques à la corrosion par les crevasses en présence de chlorures La résistance à la corrosion par l'effort par des solutions de chlorure peut être accrue par enrichissement des aciers inoxydables austénitiques avec du
béryllium, du silicium, du nickel, du cuivre, du zinc ou du cadmium.
Dans un mode de réalisation de la présente invention, la surface d'une
matière particulaire métallique est enrichie d'au moins un élément de traitement.
Le processus d'enrichissement est typiquement effectué en utilisant un seul élément de traitement Dans certains cas, pour obtenir une résistance requise à une oxydation non souhaitable, pour maintenir une phase souhaitée, pour améliorer la ductilité etc, il est peut être nécessaire d'enrichir les matières particulaires métalliques avec plus d'un élémentde traitement Lorsque l'on souhaite l'introduction de plus d'un élément de traitement, les éléments de traitement peuvent être introduits simultanément en une seule étape d'enrichissement ou bien séquentiellement dans une série d'étapes d'enrichissement. Le processus d'enrichissement consiste à chauffer les matières particulaires métalliques en présence d'une composition en pack Tandis que le processus denrichissement donne typiquement une augmentation de la concentration en surface de l'élément de traitement, une augmentation de la teneur de l'élément de traitement dans tout le profil de la matière particulaire métallique peut également être obtenue en changeant les conditions de traitement, c'est-à-dire la température et la durée d'exposition (voir la
description ci-dessous) Pour une application particulière, il peut être
souhaitable dobtenir une plus grande profondeur d'enrichissement ou bien un enrichissement uniforme à travers toute la matière particulaire, par exemple l'enrichissement d'aciers inoxydables austénitiques par du silicium ou du nickel, afin d'améliorer la résistance de la matière particulaire à la corrosion par l'effort dans des solutions de chlorure Quand l'enrichissement se produit à travers tout le profil, la quantité d'enrichissement dans le noyau de la matière particulaire doit être contrôlée pour éviter tout effet néfaste sensible sur les propriétés
physiques générales de la matière particulaire métallique.
En particulier, il faut prendre soin d'éviter une diminution importante de la ductilité ou une augmentation importante de la fragilité des matières particulaires métalliques ou des agents On sait que l'addition de certains éléments à un alliage métallique à base de fer mène à une diminution de la ductilité (et une augmentation de la fragilité) du métal Par exemple, la fragilité peut se produire avec un alliage à base de fer quand la teneur en chrome dépasse environ 35 % en poids du fait d'une tendance du mélange résultant à former une phase sigma S'il y a de l'aluminium ou du silicium à raison de plus d'environ 12 % en poids d'un alliage d'acier inoxydable, l'alliage peut devenir insuffisamment ductile du fait de la formation d'une phase intermétallique (Fe 3 Al ou Fe 3 Si) De même, si un alliage à base de nickel contient plus d'environ 12 % en poids d'aluminium ou de silicium ou plus d'environ 30 % de molybdène, l'alliage peut devenir insuffisamment ductile du fait de la formation
d'une phase intermétallique (Ni 3 Al, Ni 3 Si ou Mo Ni 4).
S'il y a diminution sensible de la ductilité, cela affecte de façon néfaste l'aptitude des agents poreux formés des matières particulaires métalliques à résister à un choc ou à des vibrations, ce qui rend l'agent en plus sujet à une rupture dans un grand nombre des applications de filtration o l'on utilise de tels agents On a trouvé que l'aptitude d'un agent poreux à résister aux chocs et aux il vibrations pouvait être mise en corrélation avec la ductilité mesurée par le Test de Déformabilité de l'anneau et le Test de Ductilité à la Flexion (que l'on décrira ci-dessous). Le Test de Ductilité à la Flexion est typiquement utilisé pour évaluer la ductilité de feuilles plates d'agents poreux Le processus peut être utilisé pour évaluer des feuilles formées de fibres métalliques ou des feuilles formées d'autres matières particulaires métalliques Pour cette invention, la déformabilité à l'allongement est définie comme la valeur de S (%) dans le Test de Ductilité à la Flexion o on observe les premières fissures des fibres La déformabilité à l'allongement est une mesure relative de la ductilité (ou du manque de fragilité) d'un métal Des agents formés de fibres métalliques frittées conservent suffisamment de ductilité pour une utilisation comme agents filtrants lorsqu'un coupon de test formé des fibres métalliques a une déformabilité à l'allongement
d'au moins environ 2,0 % de préférence d'au moins environ 3,5 %.
Le Test de Déformabilité d'un anneau peut être utilisé pour évaluer la ductilité des agents métalliques poreux tubulaires et on l'utilise typiquement pour évaluer les agents poreux tubulaires formés de particules métalliques frittées Les résultats du Test de Déformabilité d'un anneau s'expriment en termes de "déformabilité de l'anneau" (voir exemple 5 pour la définition) qui est une mesure relative de la ductilité ou du manque de fragilité des agents métalliques Un agent métallique poreux tubulaire selon la présente invention conserve suffisamment de ductilité pour une utilisation comme agent filtrant lorsqu'un anneau de test de l'agent métallique poreux a une déformabilité d'au
moins environ 3 %, de préférence d'au moins 0,6 %.
Une matière particulaire métallique pour présenter d'autres propriétés physiques générales, qu'il serait souhaitable de conserver après le processus d'enrichissement Il peut être possible d'améliorer la résistance des matières particulaires métalliques à un type de corrosion en enrichissant les surfaces au moyen d'un élément de traitement tout en maintenant une composition d'alliage qui confère une meilleure résistance à un second type de corrosion, dans le noyau des matières particulaires Par exemple, la résistance des matières particulaires métalliques frittées à une corrosion par piqûres peut être améliorée par enrichissement des surfaces des matières particulaires par un élément de traitement tel que du vanadium, tout en maintenant sensiblement la résistance du noyau des matières particulaires métalliques frittées à une autre forme de corrosion comme des fissures par corrosion générale ou par corrosion par l'effort Comme autre exemple, des alliages d'acier ayant plus d'environ 15 % en poids de chrome sont assez résistants à la corrosion par des solutions diluées d'acide nitrique (conditions oxydantes) tandis que des alliages ayant moins d'environ 5-7 % en poids de chrome sont assez résistants à des solutions diluées d'acide sulfurique (conditions réductrices) En conséquence, des matières particulaires métalliques ayant des surfaces enrichies jusqu'à une teneur en chrome de plus d'environ 15 % en poids et conservant moins d'environ 5-7 % en poids de chrome dans le noyau peuvent présenter une résistance de surface à la corrosion d'un acide nitrique dilué tout en conservant un noyau qui résiste à la
corrosion dans l'acide sulfurique dilué.
La composition en pack utilisée pour enrichir les fibres et les agents de la présente invention comprend un métal de traitement et un activateur De préférence, la composition en pack contient de plus un diluant Les composants de la composition en pack sont typiquement sous forme de poudre De préférence, les composants sont en mélange intime pour obtenir une distribution
uniforme de composants dans toute la composition.
Les quantités relatives des composants dans la composition en pack peuvent varier selon un certain nombre de facteurs, tels que l'élément particulier de traitement, l'alliage qui est enrichi et la quantité et la profondeur du traitement que l'on souhaite L'élément de traitement est généralement présent à raison d'environ 0,5 à environ 50 % en poids de la composition totale, de préférence à raison d'environ 0,5 à environ 30 % en poids et mieux d'environ 1,0 à environ 15 % en poids Le diluant peut être présent à raison d'environ 40 à environ 99 % en poids de la composition totale, de préférence entre environ 60 et environ 98,5 % en poids L'activateur peut être présent à raison d'environ 0,1 à environ 6 % en poids de la composition totale, de préférence à raison d'environ
0,3 à environ 4 % en poids.
L'activateur est une source d'ions d'halogénure Des halogénures inorganiques sont généralement appropriés pour une utilisation dans la composition en pack de la présente invention, en préférant les sels de chlorure et de fluorure Les halogénures inorganiques appropriés comprennent les sels d'ammonium comme le chlorure d'ammonium et des sels d'halogénure de métaux alcalins comme le fluorure de sodium On pense que l'activateur a pour fonction de servir d'agent de transfert chimique On pense que l'halogénure inorganique réagit avec l'élément de traitement pour former une espèce halogénure élément de traitement L'espèce halogénure élément de traitement peut alors entrer dans des réactions de déplacement ou de disproportionnement
avec l'échantillon de métal subissant le traitement d'enrichissement.
Tandis que la composition en pack de la présente invention peut ne contenir qu'un métal de traitement et un activateur, on incorpore également de préférence un diluant L'inclusion d'un diluant améliore à la fois l'efficacité et l'efficience du processus d'enrichissement Le mélange de l'élément de traitement avec un diluant qui est typiquement sous forme de poudre empêche la composition en pack de s'agglomérer en un solide De plus, l'utilisation d'un diluant permet à l'élément de traitement d'être uniformément distribué autour de l'échantillon métallique qui est traité sans nécessiter des quantités excessives de
l'élément de traitement.
Tout matériau qui n'est pas réactif dans les conditions de traitement et, en particulier, qui peut résister aux hautes températures, de préférence à des températures comprises entre environ 700 et environ 150 'C sans subir de changement sensible, est approprié à une utilisation comme diluant Des matières céramiques non réactives et, en particulier, des céramiques réfractaires comme l'alumine, la mullite (une forme stable de silicate d'aluminium) et le
kaolin sont appropriés pour une utilisation comme diluant.
Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, le processus d'enrichissement peut être entrepris avec une couche formant barrière interposée entre l'échantillon de métal qui subit le traitement (agent poreux ou matières particulaires) et la composition en pack La couche formant barrière sert à séparer l'échantillon métallique de la composition en pack Tandis que l'utilisation d'une couche formant barrière est recommandée, ce n'est pas une condition essentielle dans la présente invention La couche formant barrière garantit que les composants de la composition en pack contacteront l'échantillon métallique uniquement via la phase vapeur Cela améliore l'efficacité du processus d'enrichissement et empêche les composants de la composition de s'agglomérer avec l'échantillon Des matières poreuses, comme des matières faites de toute fibre réfractaire qui est non réactive dans les conditions du traitement, peuvent être employées de manière appropriée comme couche formant barrière Par exemple, la couche formant barrière peut se composer d'un
tapis de fibres d'alumine (tapis de fibres Saffil ).
La quantité, le taux et la profondeur d'incorporation d'un élément de traitement dans une matière particulaire métallique peuvent être contrôlés en changeant les conditions du processus d'enrichissement Toute personne compétente en la matière sera capable de choisir les conditions appropriées en se basant sur l'alliage qui subit le traitement, la substance d'enrichissement utilisée, une connaissance générale de la solubilité d'un métal dans d'autres métaux et la discussion des divers paramètres ci-dessous Bien que la quantité de l'élément de traitement (relativement au métal à traiter) influence l'incorporation, le processus d'enrichissement s'effectue typiquement avec un grand excès de l'élément de traitement La composition en pack peut généralement être réutilisée un certain nombre de fois avec les divers
composants réapprovisionnés, tandis qu'ils s'épuisent.
La température à laquelle le processus d'enrichissement est entrepris
joue un rôle très important pour déterminer le degré et le type d'incorporation.
Le processus d'enrichissement est typiquement effectué à des températures comprises entre environ 7000 C et environ 1150 'C, de préférence entre environ 800 'C et environ 1100 'C Aux plus basses températures, l'enrichissement de l'élément de traitement se produit principalement à la surface de la matière particulaire métallique Aussi bien le taux total d'incorporation que la profondeur de diffusion de l'élément de traitement dans le profil d'une matière particulaire métallique augmente avec la température Cela est en partie le
résultat des différences de solubilité des métaux en fonction de la température.
Par exemple, au-dessus de 900 'C, le taux de diffusion de l'aluminium dans le
fer monte brusquement.
Tandis que le taux d'enrichissement d'un élément de traitement est principalement fonction de la température, l'incorporation totale est déterminée à la fois par la température et la durée d'exposition Une incorporation totale similaire peut être obtenue en utilisant un court temps d'exposition à haute température ou bien en entreprenant le traitement d'enrichissement pendant plus longtemps à une plus basse température Comme ceux qui sont compétents en la matière le reconnaîtront, en combinaison avec les solubilités des métaux impliqués qui dépendent de la température, cela permet des variations du profil ou de la profondeur de l'enrichissement pour une incorporation totale donnée de l'élément de traitement Les temps typiques d'exposition seront compris entre 1/2 heure et 200 heures Avec un plus long temps d'exposition à de plus hautes températures, il se produit une augmentation de la diffusion de l'élément de traitement dans le noyau de la matière particulaire, avec pour résultat une distribution plus uniforme, dans tout le profil d'une matière particulaire métallique. Le processus d'enrichissement est de préférence effectué dans une atmosphère non oxydante Une telle atmosphère peut être obtenue soit avec un gaz inerte tel que l'argon ou un gaz réducteur tel que l'hydrogène En particulier, l'atmosphère ne contient ni oxygène ni eau et à moins qu'on le souhaite spécifiquement, ni azote Si l'enrichissement d'un alliage par de l'azote comme élément de traitement est souhaité, on entreprend l'enrichissement à l'azote, en exposant simplement l'alliage à l'azote à une température élevée Etant donné sa nature gazeuse, on ne peut incorporer l'azote comme composant d'une composition en pack L'azote dissous (interstitiel) peut améliorer la résistance d'un alliage aux piqûres L'exposition à l'azote a une haute température peut également avoir pour résultat la formation de nitrures métalliques La présence de nitrures précipités n'est pas souhaitable parce que cela peut rendre un métal sensible à une corrosion intergranulaire aqueuse La formation de nitrures précipités peut également diminuer la ductilité Par exemple, la concentration en azote dépasse sa solubilité dans l'acier inoxydable quand la concentration en azote s'approche d'environ 0,7 % en poids et qu'il y a une tendance à la formation de Cr 2 N. Le processus de la présente invention peut également comprendre une étape additionnelle dans laquelle la surface de la matière particulaire métallique (ou de l'agent filtrant métallique fin), qui a été soumise au traitement d'enrichissement, est oxydée L'étape d'oxydation consiste typiquement à chauffer la matière particulaire métallique enrichie ou agent en présence d'air à une température d'au moins 350 'C Quand le métal traité en surface est une fibre métallique, qui a été enrichie en surface en chrome, on a montré que l'oxydation subséquente de surface améliorait la résistance à la corrosion aqueuse En particulier, la résistance à la corrosion d'une fibre oxydée en surface et enrichie en chrome dans un acide aqueux est améliorée comme on peut le juger par la quantité d'hydrogène dégagé/unité de masse en présence d'une
solution à 10 % d'acide chlorhydrique.
L'invention peut présenter diverses modifications et d'autres formes Par exemple, tandis que les agents métalliques poreux de la présente invention sont de préférence produits par les procédés d'enrichissement décrits ci-dessus, toute personne compétente en la matière reconnaîtra que l'introduction d'un élément de traitement peut être réalisée par d'autres méthodes L'incorporation d'un élément de traitement dans des matières particulaires métalliques frittées peut être obtenue en formant initialement un revêtement, qui contient l'élément de traitement (ou un précurseur approprié) sur les surfaces des matières particulaires et en chauffant subséquemment les matières particulaires enduites pour effectuer une diffusion sensible de l'élément de traitement dans les surfaces des matières particulaires L'étape de revêtement, qui a pour résultat le dépôt de matière sur les surfaces des matières particulaires, peut être effectuée par un certain nombre de techniques, comme une décomposition catalysée en surface, une implantation d'ions, un électroplacage, un placage non électrolytique et une pulvérisation Ces techniques de revêtement, qui sont entreprises alors que l'on maintient les matières particulaires à une relativement basse température, n'ont pas pour résultat la pénétration de l'élément de traitement à une profondeur sensible dans les surfaces des matières particulaires L'étape subséquente de chauffage est requise pour effectuer une diffusion sensible de l'élément de traitement dans les surfaces des matières particulaires enduites On pense que la combinaison d'une étape de revêtement avec une étape subséquente de chauffage n'a pas encore été utilisée pour enrichir le contenu d'un élément de
traitement dans des agents poreux formés de fibres métalliques frittées.
Certains modes de réalisation spécifiques de la présente invention sont décrits dans les exemples donnés ci-dessous Ces exemples sont offerts à titre
d'illustration et non pas pour limiter l'invention.
Exemple 1.
Enrichissement de fibres métalliques par du chrome.
Deux échantillons de fibres métalliques en acier inoxydable 316 L ( 2 microns de diamètre) que l'on avait au préalable frittées en feuilles plates ont été enveloppés dans un tapis de fibres d'alumine Le poids total des fibres métalliques était de 2 g Les fibres métalliques enveloppées ont été placées dans une composition en pack qui consistait en alumine ( 321 g), chrome (l Og) et chlorure d'ammonium ( 2,5 g) La présence du tapis de fibre d'alumine a garanti qu'il n'y avait pas de contact direct entre les fibres métalliques et la composition en pack Les fibres enveloppées et la composition en pack ont été placées dans un four en tube Le four a été évacué, purgé à l'argon et on alors introduit de l'hydrogène à un débit de 5,6 x 10-2 mètre cube par heure La température du four a été élevée à 950 'C et maintenue à cette température pendant 1 heure 1/2
avec ensuite refroidissement à température ambiante.
La teneur en chrome des deux échantillons traités de fibres métalliques était de 32,6 % en poids et 30,3 % en poids (moyenne 31,5 % en poids) en comparaison avec la teneur en chrome de 17,6 % en poids pour les échantillons témoins non traités Des sections transversales des fibres traitées et non traitées ont été montées dans l'époxy et polies métallographiquement Des micrographies électroniques à balayage ont été prises en même temps qu'une spectroscopie électronique aux rayons X (XES) pour déterminer la composition des fibres Les résultats (montrés ci-dessous au Tableau 1) indiquent une plus forte incorporation du chrome à la surface de la fibre et une augmentation
sensible de la teneur en chrome dans tout le profil de la fibre.
Tableau 1
Concentration en chrome (% en poids) Surface extérieure 1/4 diamètre Centre Traité au chrome 29,76 24,28 23, 37 Témoin (non 16,39 16,69 16,75 traité)
Exemple 2.
Enrichissement d'un agent métallique poreux par de l'aluminium.
Des tubes métalliques poreux, faits d'une poudre fine d'acier inoxydable qualité 310 (maille -500, 50 % < 24 microns) ont été frittés sous vide La porosité des tubes a été calibrée à 5 microns (pour une utilisation comme filtres en service aqueux) Chaque tube pesait 109 g et était un cylindre de 10 cm de long, de 4,9 cm de diamètre avec une épaisseur de paroi de 0,15 cm Avant traitement, des capuchons extrêmes en acier inoxydable ont été soudés aux
extrémités d'un tube.
L'extérieur de la paroi 1 du tube a été entouré d'une première couche mince (interne) d'un tapis 2 de fibres d'alumine (voir figure 1) Ce tapis interne a été entouré d'une couche uniforme d'une composition en pack 3 consistant en alumine ( 180,0 g), aluminium ( 33,8 g) et fluorure de sodium ( 11,2 g) La couche de la composition en pack 3 a été enroulée d'une seconde couche (externe) d'un tapis de fibres d'aluminium 4 Tout l'ensemble a été placé dans un tube de traitement 5 en Inconel dans un four à tube Le four a été évacué, subséquemment rempli et purgé à l'argon On a alors maintenu un débit de 7,1 x 10-3 mètre cube d'argon par heure à partir de l'extérieur jusqu'à l'intérieur du tube pendant tout le restant du traitement La température du four a été élevée à 9820 C et maintenue à cette valeur pendant 64 heures avec ensuite refroidissement à température ambiante L'analyse du tube après traitement a montré qu'il avait une teneur moyenne totale en aluminium de 10,3 % en poids en comparaison avec pas plus d'environ 0,05 % en poids d'aluminium dans un
témoin non traité.
Exemple 3.
Enrichissement de fibres métalliques par du chrome/nickel.
Un échantillon de fibres métalliques en acier inoxydable 316 L (diamètre 2 microns), que l'on avait au préalable frittées en une feuille plate, a été enroulé dans un tapis de fibres d'alumine Le poids total des fibres était de lg Les fibres métalliques enveloppées ont été placées dans une composition en pack qui consistait en alumine ( 250 g), nickel ( 22, 6 g), chrome (l Og) et chlorure d'ammonium ( 2,3 g) Les fibres enveloppées et la composition en pack ont été placées dans un four en tube Le four a été évacué, purgé à l'argon et de
lhydrogène a alors été introduit à un débit de 7,1 x 10 -3 mètre cube par heure.
La température du four a été élevée à 950 'C et maintenue à cette valeur pendant
1 heure 1/2 avec ensuite refroidissement à température ambiante.
La teneur totale en chrome de l'échantillon de fibres métalliques traitées était de 31,8 % en poids, en comparaison avec une teneur totale en chrome de 17,6 % en poids pour les fibres non exposées La teneur totale en nickel des fibres traitées était de 11,4 % en poids, en comparaison avec une teneur totale en
nickel de 9,8 % en poids pour les fibres non exposées.
Exemple 4.
Test de Ductilité à la Flexion Des coupons de métal (typiquement 2,5 cm de large x 8,9 cm de long x 0,2 cm d'épaisseur) ont été découpés à la taille et ébarbés La ductilité d'un coupon a été mesurée en enveloppant le coupon autour d'une extrémité d'une tige en métal, d'un diamètre spécifié, tandis que l'autre extrémité de la tige était maintenue dans les mâchoires d'un étau La contrainte maximale sur un coupon augmente tandis que le diamètre de la tige diminue La contrainte maximale dans les fibres (allongement s) pour un diamètre donné (D) d'une tige et une épaisseur donnée (X) du coupon est donnée par la relation:
(%) (D 100 +
s(%) (D+)T Initialement, on a courbé un coupon autour d'une tige d'un diamètre relativement grand Le coupon a alors été courbé autour de tiges ayant des
diamètres de plus en plus petits et on a noté les fissures.
Le Test de Ductilité à la Flexion a été effectué en utilisant deux coupons différents, un coupon découpé de la feuille de fibre frittée préparé selon l'Exemple 3 et un coupon découpé du matériau qui était le témoin non exposé (c'est-à-dire la matière première) pour l'Exemple 3 Les résultats sont montrés ci-dessous. Les résultats du Tableau 2 démontrent qu'aussi bien le coupon témoin que le coupon soumis au traitement d'enrichissement de la présente invention avait une ductilité appréciable En conséquence, l'enrichissement des fibres frittées en acier inoxydable 316 L pour obtenir une teneur en chrome de 31,8 % en poids et une teneur en nickel de 11,4 % en poids n'a pas eu pour résultat une
diminution sensible de la ductilité des fibres.
Tableau 2.
Fissures des fibres Aspect des fissures Teneur supérieure en Cr et Ni (Exemple 3) Non Non Non mineures ( 0,25 cm) plus mineures certaines grossières (pas sur toute l'épaisseur) plus grossières (pas sur toute l'épaisseur) Témoin Diamètre tige (cm) Non 5,1 Non 4,0 Non 3,2 Non 2,4 Non Mineures ( 0,16 cm) Mineures 1,8 0,97 0,64 3,8 4,8 6,0 7,9 17,6 24,2
Exemple 5.
Test de Déformabilité d'un anneau Un anneau 10 en métal poreux d'acier inoxydable 316 ( 5,1 cm de diamètre x 1,3 cm de large x 0,16 cm d'épaisseur de paroi) a été découpé d'un tube en métal poreux formé de particules de métal fritté Toutes les bavures sur les bords de l'anneau en métal 10 ont été enlevées au moyen d'une queue de rat et de papier émeri L'anneau ébavuré a été placé entre les mâchoires 11 d'un étau 12 de 10,2 cm ou 12,7 cm Flat-Face So A Jaws Bench Les mâchoires 11 de l'étau ont été lentement et uniformément fermées jusqu'à ce qu'une fissure
initiale dans l'anneau en métal 10 soit observée (comme le montre la figure 2).
La fissure initiale n'avait pas plus de 0,16 cm de long, était visible à l'oeil nu à une distance maximale de 30 cm et n'était pas provoquée par les processus de découpage ou de meulage La distance entre les mâchoires 11 à l'apparition de la fissure initiale a été mesurée (distance fissure initiale) Le pourcentage de compression à l'apparition de la fissure initiale relativement au diamètre initial de l'anneau 10, a été rapporté comme "la déformabilité de l'anneau" de cet
anneau en métal.
déformabilié anneau, diamètre initial distance fissure initiale déformabilité anneau = _________________ diamètre initial La déformabilité de cet anneau en métal poreux d'acier inoxydable 316
était de 19,2 %.
Exemple 6.
Test de Déformabilité d'une Feuille Plate Les surfaces d'un coupon en métal ( 2,5 cm de large x 8,9 cm de long x 0,013 0,51 cm d'épaisseur) sont meulées pour les rendre aussi parallèles que possible et toutes les bavures sur les bords sont éliminées au moyen d'une queue de rat et de papier émeri Le meulage des surfaces faciales est effectué en utilisant soit du papier émeri No 120 sur une plaque plate ou bien une meule de surface. L'extrémité d'une barre ronde de 2,36 cm de diamètre est fixée entre les mâchoires d'un étau de 10,2 cm ou 12,7 cm Flat-Face Soft Jaws Bench Une extrémité du coupon moulé en surface ébavuré est mise en contact avec la barre ronde et le coupon est lentement enroulé sur la circonférence de l'extrémité ouverte de la barre La performance du coupon en métal est évaluée en utilisant le système de notes dont la liste est donnée ci-dessous Le test de déformabilité d'une feuille plate est typiquement utilisé pour évaluer des feuilles formées de fibres métalliques, mais le processus peut également être utilisé pour évaluer des feuilles plates d'agents poreux formés d'autres matières particulaires métalliques. Notes de ductilité Inspection visuelle correspondante pas de fissures 1 fissures mineures 2 certaines fissures grossières 3 fissures grossières sensibles
4 fracture complète.
Claims (19)
1 Agent métallique poreux du type comprenant des matières particulaires métalliques frittées, chacune ayant un noyau et une surface, lesdites matières particulaires comprenant (a) au moins environ 60 % en poids d'un métal de base comprenant au moins l'un du fer et du nickel, (b) au moins 11 % en poids de chrome et (c) pas plus d'environ 0,06 % en poids de carbone, caractérisé en ce que les surfaces des matières particulaires sont enrichies d'au moins un élément de traitement en une quantité et sur une profondeur suffisantes pour améliorer la résistance des matières particulaires frittées à une oxydation non
souhaitable.
2 Agent selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matières particulaires métalliques frittées comprennent des fibres métalliques frittées ou
des particules métalliques frittées.
3 Agent selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres
métalliques frittées ont un diamètre de 0,25 microns à 50 microns.
4 Agent selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres
métalliques frittées comprennent pas plus d'environ 0,03 % en poids de carbone.
Agent selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres
métalliques frittées comprennent au moins environ 50 % en poids de fer.
6 Agent selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres
métalliques frittées comprennent des fibres d'acier inoxydable.
7 Agent selon la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces des fibres métalliques frittées sont enrichies d'au moins environ 1 % en poids d'un élément de traitement en se basant sur la composition totale des fibres
métalliques frittées.
8 Agent selon l'une quelconque des revendications 1 ou 6, caractérisé
en ce que l'élément de traitement est du chrome, du nickel, du molybdène, du cuivre, du silicium, du béryllium, du vanadium, du zinc, du cadmium, de l'argent et d'autres métaux nobles, du rhénium, du tantale, du tungstène, de
l'aluminium, du titane, de l'yttrium et métaux de terres rares.
9 Agent selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal de base
ne contient pas plus d'environ 20 % en poids de molybdène.
Agent métallique *poreux du type comprenant des matières particulaires métalliques frittées comprenant (a) au moins environ 60 % en poids d'un métal de base comprenant au moins l'un du fer et du nickel, (b) au moins 11 % en poids de chrome et (c) pas plus d'environ 0,06 % en poids de carbone, caractérisé en ce que les matières particulaires métalliques sont enrichies d'au moins un élément de traitement en une quantité suffisante pour améliorer la résistance des matières particulaires métalliques frittées à une oxydation non
souhaitable.
11 Matière particulaire métallique ayant un noyau et une surface et du type comprenant (a) au moins environ 60 % en poids d'un métal de base comprenant au moins l'un du fer et du nickel, (b) au moins 11 % en poids de chrome et (c) pas plus d'environ 0,06 % en poids de carbone, caractérisée en ce que les surfaces de la matière particulaire métallique sont enrichies d'au moins un élément de traitement en une quantité et sur une profondeur suffisantes pour améliorer la résistance de la matière particulaire métallique à une oxydation non
souhaitable.
12 Matière particulaire selon la revendication 11, caractérisée en ce que c'est une fibre métallique ferreuse ne contenant pas plus d'environ 0,03 % en poids de carbone et en ce que l'élément de traitement est au moins l'un du chrome, nickel, molybdène, silicium, aluminium, vanadium, yttrium, rhénium
ou argent.
13 Procédé pour améliorer la résistance d'un agent métallique poreux à une oxydation non souhaitable, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer ledit agent métallique poreux formé de matières particulaires métalliques frittées ayant une composition comprenant (a) au moins environ 60 % en poids d'un métal de base comprenant au moins l'un du fer et du nickel (b) au moins environ I 1 % en poids de chrome et (c) pas plus d'environ 0,06 % en poids de carbone, en présence d'une composition en pack comprenant un élément de traitement, un activateur et un diluant, à une température d'au moins environ 7000 C. 14 Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les matières particulaires métalliques sont des fibres d'acier inoxydable ayant un diamètre de
0,25 micron à 50 microns.
Procédé pour améliorer la résistance d'un agent filtrant métallique fin à une oxydation non souhaitable, caractérisé en ce qu'il consiste à: (a) fritter des fibres métalliques comprenant (a) au moins environ 60 % en poids d'un métal de base comprenant au moins l'un du fer et du nickel, (b) au moins environ 11 % en poids de chrome et (c) pas plus d'environ 0,06 % en poids de carbone pour former un agent filtrant métallique fin, et (b) chauffer l'agent filtrant métallique fin en présence d'une composition en pack qui comprend un élément de traitement, un activateur et un diluant, à une température d'au moins environ 7000 C. 16 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'activateur
est un halogénure inorganique.
17 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que 1 'halogénure
inorganique est un chlorure ou fluorure inorganique.
18 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le diluant est
un matériau réfractaire non réactif.
19 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'agent filtrant métallique fin et la composition en pack sont séparés par une couche
formant barrière réfractaire non réactive.
20 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer la matière particulaire métallique frittée en présence de la composition
en pack dans une atmosphère non oxydante.
21 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer l'agent filtrant métallique fin en présence d'une composition en pack à
une température comprise entre 700 et i 150 'C pendant 1/2 heure à 200 heures.
22 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le rapport de l'activateur à l'élément de traitement dans la composition en pack est compris
entre 0,05 et 0,50.
23 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la composition en pack comprend environ 0,5 à environ 50 % en poids de l'élément de traitement, environ 0,1 à environ 6 % en poids de l'activateur et environ 40 à
environ 99 % en poids du diluant.
24 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il consiste de
plus à oxyder la surface de l'agent filtrant métallique fin traité en surface.
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