FR3053980A1 - Composant de chaine et chaine - Google Patents

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FR3053980A1
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equal
chromium nitride
steel
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FR1659701A
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Misa Asada
Takashi Kawata
Tomoaki Nakayasu
Kota Yoshimoto
Nobuhiro Uchida
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Tsubakimoto Chain Co
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Tsubakimoto Chain Co
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Abstract

L'invention prévoit un composant de chaîne qui a une structure de traitement de surface simple et dans lequel une résistance satisfaisante à l'usure est maintenue à long terme ; et une chaîne qui utilise ce composant de chaîne de sorte qu'une résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure est maintenue. Une chaîne à rouleaux 1 servant de chaîne industrielle pour la transmission de puissance est conçue de telle sorte qu'une paire de plaques extérieures 5 et 5 reliées par deux axes 6 et 6 et une paire de plaques intérieures 2 et 2 reliées entre elles par deux douilles 3 et 3 sur chacune desquelles un rouleau 4 est monté sont reliées de façon alternée de manière telle que chaque axe 6 est ajusté de façon lâche dans chaque douille 3. Une couche de nitrure de chrome 61 est formée sur la face externe du substrat à base d'acier de l'axe 6. La couche de nitrure de chrome 61 contient du fer selon une teneur supérieure à 0 % en masse et inférieure ou égale à 55 % en masse.

Description

Domaine de 1'invention [0001] La· présente description concerne un composant de chaîne tel qu'un axe, une douille, une plaque de liaison ou un rouleau servant de composant constitutif d'une chaîne industrielle pour la transmission de puissance comme une chaîne à rouleaux ou une chaîne à faible bruit, utilisée par exemple comme chaîne de distribution pour une automobile ou similaire, et une chaîne munie de ce composant de chaîne.
Exposé de 1'art antérieur [0002] On connaît une technique dans laquelle, lorsqu'un film de nitrure de chrome est formé sur une surface métallique, la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion du métal sont améliorées. Ainsi, dans le but d'améliorer la durée de vie d'un élément mécanique, d'un outil de moulage, d'un outil d'usinage, ou similaire, la formation d'un tel film de nitrure de chrome est largement utilisée.
[0003] En général, le film de nitrure de chrome est formé par un procédé de dépôt physique en phase vapeur (PVD) comme
0 un procédé de dépôt ionique dans lequel, dans une chambre' sous vide, du Cr est vaporisé, ionisé puis projeté sur un substrat et, en même temps, de l'azote est introduit de sorte que le film de
B15579 FR nitrure de chrome .est formé, ou un procédé de pulvérisation dans lequel une haute tension est appliquée entre une cible et un substrat de sorte qu'une décharge luminescente est générée et que des ions Ar du plasma obtenu sont amenés en collision avec la surface de la cible, d'où il résulte que des atomes de Cr sont pulvérisés et déposés sur le substrat.
[0004] Toutefois, lorsqu'un tel film de nitrure de chrome formé par le procédé PVD est utilisé comme couche de traitement de surface d'un élément coulissant sous forte charge comme dans une chaîne, le film de nitrure de chrome s'écaille facilement du substrat métallique d'acier ou similaire et par conséquent il y a un problème en ce qu'il est difficile de faire adhérer le film de nitrure de chrome à la surface du substrat et de l'unir ainsi au substrat pour qu'un écaillage se produise difficilement.
De plus, dans le procédé PVD, dans certains cas, des gouttelettes apparaissent sur la surface. Les gouttelettes créent un problème en ce que la rugosité de la surface augmente et des craquelures se produisent à partir des gouttelettes de sorte que la résistance à l'usure se trouve dégradée. Même lorsque les gouttelettes sont retirées par polissage, des trous sont formés dans les portions où les gouttelettes sont retirées. Ensuite, les trous grossissent avec la charge, puis les trous se relient entre eux de sorte qu'on rencontre un problème en ce que la résistance à l'usure ne peut pas être améliorée.
En outre, le procédé PVD souffre du problème qu'une amélioration de la durée de vie par une augmentation de l'épaisseur du film ne peut pas être obtenue puisque cette approche provoque l'apparition de craquelures et par conséquent une dégradation de la résistance à l'usure.
En outre, il y a un problème en ce que si le matériau à traiter comporte un trou, la formation d'un film jusqu'à la surface intérieure du trou est difficile.
[0005] Des exemples de l'élément mécanique qui vient d'être décrit comprennent un axe prévu dans une chaîne de
B15579 FR distribution pour moteur d'automobile. Des exemples d'une telle chaîne de distribution comprennent une chaîne à rouleaux, une chaîne à douilles et une chaîne à faible bruit.
Une chaîne à rouleaux est conçue de telle sorte que les deux parties d'extrémité d'une douille cylindrique, dans un état où un rouleau est monté sur la douille, sont emmanchées à force dans les trous de douille d'une paire de plaques intérieures puis les deux parties d'extrémités de l'axe ayant été monté dans la douille sont emmanchées à force dans les trous d'axe d'une paire de plaques extérieures agencées individuellement sur les deux côtés extérieurs de la paire de plaques intérieures. Une chaîne à douilles n'est pas munie de tels rouleaux.
[0006] Dans une chaîne de distribution de l'art antérieur, dans le but d'améliorer la résistance à l'usure de la douille et de l'axe, un dépôt de chrome est appliqué au matériau de base en acier de l'axe.
Toutefois, la chaîne de distribution présente un problème en ce que lorsqu'elle est utilisée dans la chambre d'un moteur d'automobile conjointement avec de l'huile de moteur ayant été fortement dégradée, l'axe et la douille peuvent facilement s'user de sorte que la durée de vie peut s'écourter.
[0007] En outre, dans le cas où de la suie générée dans le processus de combustion du moteur se mélange à l'huile du moteur, puisque la suie est dure, lorsque l'huile de lubrification contenant la suie pénètre dans un espace entre l'axe et la douille servant de pièces composantes d'une chaîne de distribution fonctionnant à haute vitesse et sous forte charge, l'usure de l'axe et de la douille peut être accélérée malgré la formation du film de revêtement entre l'axe et la douille.
Ainsi, un traitement de surface est devenu nécessaire pour améliorer encore la résistance à l'usure de la chaîne.
[0008] Dans le but de résoudre le problème qui fait que, lorsqu'un film de nitrure de chrome est formé sur une surface métallique, un écaillage par cycles thermiques survient facilement et par conséquent les propriétés d'adhérence au substrat sont
B15579 FR dégradées, la demande de brevet japonais provisoire N° Hll-29848 décrit un procédé dans lequel un dépôt de Cr est réalisé sur la surface du matériau métallique, puis le matériau métallique est chauffé dans un composé halogéné et ou dans un gaz de réaction contenant un halogène de sorte que la surface de dépôt de Cr est nettoyée et activée ; puis le matériau métallique est chauffé dans une atmosphère de nitruration de sorte que la surface de dépôt de Cr est nitrurée d'où il résulte qu'un film de nitrure de chrome est formé.
Résumé [0009] Dans le procédé de formation d'un film de nitrure de chrome de la demande de brevet japonais provisoire N° Hll29848, on réalise un dépôt de Cr spécial, tel qu'un dépôt de Cr à usage industriel, un dépôt de Cr à haute résistance à la corrosion sans craquelures, un dépôt de Cr macroporeux, et un dépôt de Cr amorphe contenant 2 % à 4 % de carbone sur un substrat en acier ou similaire, puis on réalise un prétraitement halogéné, puis un traitement de nitruration. Ainsi, ce processus est extrêmement compliqué. En outre, comme cela est décrit dans les exemples 1 à 3 de la demande de brevet japonais provisoire N° Hll-29848, la dureté Vickers du film de nitrure de chrome obtenu est de 1700 à 2000 HV et par conséquent il y a une grande différence de dureté entre le film de nitrure de chrome et un matériau de base doux. Ainsi, il se peut qu'on n'obtienne pas des propriétés d'adhérence suffisantes et par conséquent il se peut que la résistance à l'usure ne se maintienne pas à long terme.
Ainsi, lorsque le procédé de traitement de surface de la demande de brevet japonais provisoire N° Hll-29848 est appliqué à un composant de chaîne telle qu'un axe d'une chaîne de distribution, on s'attend à ce que des problèmes apparaissent en ce que le processus de fabrication est compliqué, le coût de fabrication est élevé, et la résistance à l'usure ne se maintient pas à long terme de façon satisfaisante.
[0010] La présente description a été conçue pour répondre à cette situation. Un objet de la présente description
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5est de prévoir un composant de chaîne qui a une structure de traitement de surface simple et dans lequel une résistance à l'usure satisfaisante est maintenue à long terme, et une chaîne qui utilise ce composant de chaîne de sorte qu'une résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure est maintenue.
[0011] Un composant de chaîne d'une chaîne industrielle pour la transmission de puissance selon un premier aspect de la présente description comprend un substrat à base d'acier, une couche de nitrure de chrome formée sur la face externe du substrat à base d'acier et contenant plus à 0 % en masse et moins de 55 % en masse de fer.
[0012] Dans une chaîne selon un deuxième aspect de la présente description, conçue de telle sorte qu'une paire de plaques extérieures reliées entre elles par deux axes et une paire de plaques intérieures reliées entre elles par deux douilles sont reliées de façon alternée de manière telle que chaque axe est ajusté de façon lâche dans chaque douille, au moins l'un ou l'une de l'axe, de la douille, de la plaque intérieure et de la plaque extérieure étant un composant de chaîne selon le premier aspect.
[0013] Dans une chaîne selon un troisième aspect de la présente description, conçue de telle sorte qu'une paire de plaques extérieures reliées entre elles par deux axes et une paire de plaques intérieures reliées entre elles par deux douilles sur chacune desquelles un rouleau est monté sont reliées entre elles de façon alternée de manière telle que chaque axe est ajusté de façon lâche dans chaque douille, au moins l'un ou l'une de l'axe, de la douille, de la plaque intérieure, de la plaque extérieure et du rouleau étant un composant de chaîne selon le premier aspect.
[0014] Dans une chaîne selon un quatrième aspect de la présente description, conçue de telle sorte qu'une pluralité de plaques intérieures, dont une partie d'extrémité dans la direction du côté le plus court est munie d'une paire de dents de liaison en forme de W, sont reliées entre elles dans la direction de la largeur de la chaîne par des axes de manière telle qu'une dent de liaison d'une plaque intérieure de plaques intérieures adjacentes
B15579 FR chevauche l'autre dent de liaison de l'autre plaque intérieure et de telle sorte qu'une plaque extérieure est agencée sur chaque côté extérieur de la direction de la largeur, au moins l'un ou l'une de l'axe, de la plaque intérieure et de la plaque extérieure étant un composant de chaîne selon le premier aspect.
[0015] Selon le composant de chaîne de la présente description, la couche de nitrure de chrome est formée sur la face externe d'un substrat à base d'acier et par conséquent la structure de traitement de surface est simple. Ainsi, la fabrication est réalisée en un petit nombre d'étapes de procédé et par conséquent est facile et peu coûteuse.
Le nitrure de chrome possède un faible coefficient de friction et par conséquent le composant de chaîne sur lequel la couche de nitrure de chrome est formée présente une faible agressivité vis-à-vis d'un élément en contact. En outre, l'échauffement dû au glissement est réduit dans la couche de nitrure de chrome. En outre, le nitrure de chrome a une température de début d'oxydation élevée et par conséquent est difficilement oxydé même à des températures élevées de sorte que la résistance à l'usure du composant de chaîne se maintient de façon satisfaisante.
La couche de nitrure de chrome contient du fer et par conséquent a des propriétés d'adhérence satisfaisantes avec le substrat à base d'acier. En outre, puisque la teneur en fer est supérieure à 0 % en masse et inférieure ou égale à 55 % en masse, la résistance à l'usure du composant de chaîne se maintient à long terme.
[0016] La chaîne de la présente description présente une résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure.
Les objets et caractéristiques susmentionnés et d'autres apparaîtront plus clairement avec la description détaillée suivante et les dessins joints.
Brève description des dessins [0017] La figure 1 est une vue partielle en perspective illustrant un exemple de chaîne à rouleaux.
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La figure 2 est une vue partielle en perspective illustrant un exemple de chaîne à faible bruit.
La figure 3 est un graphique illustrant des distributions en coupe de composition de Fe, Cr et N dans un axe d'un l'exemple 1, obtenu par une analyse linéaire en utilisant un ΕΡΜΆ (microanalyseur à sonde électronique).
La figure 4 est un graphique illustrant les quantités d'usure d'un axe et d'une douille dans laquelle l'axe a été monté, obtenues par une mesure sur une chaîne à rouleaux munie d'axes de l'exemple 1 et sur une chaîne à rouleaux munie d'axes de l'exemple comparatif 1 après que chaque chaîne a fonctionné pendant un temps donné.
La figure 5 est un micrographique optique représentant la surface d'un axe de l'exemple 1.
La figure 6 est un micrographique optique représentant la surface d'un axe de l'exemple comparatif 2.
La figure 7 est un graphique illustrant la relation entre la teneur en Fe dans la couche de nitrure de chrome et le taux d'allongement dû à l'usure.
La figure 8 est un graphique illustrant la relation entre l'épaisseur de la couche de nitrure de chrome et le taux d'allongement dû à l'usure.
Description détaillée [0018] Le composant de chaîne selon la présente description comprend un substrat à base d'acier et une couche de nitrure de chrome formée sur la face externe du substrat à base d'acier.
[0019] La couche de nitrure de chrome contient plus de 0 % en masse et moins de 55 % en masse de Fe. La limite inférieure de la teneur en Fe est de préférence de 1 % en masse, plus préférablement de 5 % en masse, et encore plus préférablement de 8 % en masse. La limite supérieure est de préférence de 45 % en masse et plus préférablement de 32 % en masse.
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Il est préférable que le Fe ait une distribution de concentration diminuant progressivement vers l'extérieur à partir de la surface du substrat à base d'acier.
Il est préférable que la teneur en Cr et en N diminue progressivement à partir de la face externe vers le côté de la surface du substrat à base d'acier.
[0020] Dans la couche de nitrure de chrome, pour un contenu total de 100 % en masse, il est préférable que la teneur en Fe soit supérieure à 0 % en masse et inférieure ou égale à 55 % en masse, que la teneur en Cr soit supérieure ou égale à 45 % en masse et inférieure ou égal à 90 % en masse, et que la teneur en N soit supérieure ou égale à 5 % en masse et inférieure ou égale à 25 % en masse.
La limite inférieure de la teneur en Fe est de préférence de 1 % en masse, plus préférablement de 5 % en masse, et encore plus préférablement de 8 % en masse. La limite supérieure est de préférence de 45 % en masse et plus préférablement de 32 % en masse.
La limite inférieure de la teneur en Cr est de préférence de 48 % en masse et plus préférablement de 51 % en masse. La limite supérieure est de préférence de 77 % en masse et plus préférablement de 67 % en masse.
La limite inférieure de la teneur en N est de préférence de 9 % en masse et plus préférablement de 13 % en masse. '
Ici, la teneur en Fe indique une valeur obtenue par une analyse qualitative/quantitative utilisant un ΕΡΜΑ. En outre, la teneur en Cr et en N indique des valeurs dont chacune est obtenue de telle sorte qu'une valeur obtenue par une analyse qualitative/quantitative en utilisant le ΕΡΜΑ soit corrigée en prenant en considération une valeur d'analyse d'un échantillon standard de nitrure de chrome.
[0021] Il est préférable que la couche de nitrure de chrome ait une épaisseur supérieure ou égale à 2 pm et inférieure ou égale à 30 pm. Dans ce cas, la rugosité de surface est faible et par conséquent des craquelures se produisent difficilement et
B15579 FR on obtient une résistance à l'usure satisfaisante. En outre, la chaîne obtenue en assemblant les composants de chaîne présente une résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure.
[0022] Une couche intermédiaire peut être prévue entre
la couche de nitrure de chrome et le substrat à base d'acier.
La couche intermédiaire peut être composée de Cr, CrB,
CrB2, CrC , Cr2N, Cr2Û3, CrSÎ2, CrNi, CrB- Ό, CrB2-O, (V, Cr)C,
(Cr,Zr)N, CrBN, CrB2+Ni, (Cr,Mn)C, (Cr,Mo)N , (V, Cr)B, (Cr,Fe)C,
(Cr,W)N, (Cr,Mn)B, (Cr,Co)C, (Cr,Cu)N, (Cr,Fe)B, (Cr,Ni)C,
(Cr,V)N, (Cr,Co)B, (Cr,Cu)C, (Cr,Ni)B, (Cr,Zn)C, (Cr,Cu)B,
(Cr,Zr)C, (Cr, Zn) B, (Cr,Nb)C, (Cr, Zr)B, (Cr,Mo)C, (Cr,Nb)B,
(Cr,Hf)C, (Cr,Mo)B, (Cr,Ta)C, (Cr,Hf)B, (Cr,W)C, (Cr,Ta)B,
(Cr,W)B ou similaire
[0023] La couche de nitrure de chrome du composant de chaîne selon la présente description est formée sur la face externe du substrat à base d'acier par un procédé dans lequel un substrat à base d'acier et un agent de traitement contenant de la poudre de Cr, de l'oxyde d'aluminium (appelé dans la suite alumine), et un halogénure d'ammonium sont placés dans un four ; puis le four est chauffé à la température souhaitée qui est maintenue pendant un temps donné ; puis le four est refroidi lentement. L'agent de traitement peut contenir, des composés servant d'origine aux éléments contenus dans la couche intermédiaire décrite précédemment.
[0024] La description suivante est donnée pour un cas dans lequel le composant de chaîne selon la présente description est appliqué à l'axe d'une chaîne à rouleaux servant de chaîne de distribution d'un moteur d'automobile ou similaire.
La figure 1 est une vue partielle en perspective illustrant un exemple de chaîne à rouleaux 1.
La chaîne à rouleaux 1 est conçue de telle sorte que les deux extrémités d'une douille 3 sont emmanchées à force respectivement dans des trous de douille 2a et 2a d'une paire de plaques intérieures 2 et 2 puis les deux extrémités d'un axe 6 ayant été monté dans la douille 3 sont emmanchées à force dans
B15579 FR des trous d'axe 5a et 5a d'une paire de plaques extérieures 5 et 5 agencées respectivement sur les deux côtés extérieurs de la paire de plaques intérieures 2 et 2. Un rouleau 4 est monté sur la douille 3.
La couche de nitrure de chrome 61 décrite précédemment est prévue sur la face externe de l'axe 6.
[0025] Le procédé de fabrication pour un composant de chaîne selon la présente description est décrit ci-après en adoptant l'axe 6 comme exemple.
Par exemple, le substrat d'acier utilisé pour l'axe 6 est une tige métallique composée d'acier au carbone, d'acier au chrome-molybdène (SCM), d'acier de roulement carbone-chrome (SUJ), ou similaire.
Une métallisation à diffusion de Cr est réalisée sur la surface du substrat d'acier de l'axe 6 puis une métallisation à diffusion de N est réalisée de telle sorte qu'une couche de nitrure de chrome 61 est formée sur le côté de la surface.
[0026] La métallisation à diffusion de Cr peut être réalisée par un procédé connu appelé procédé de tassement de poudre.
En particulier, premièrement, l'axe 6 et un agent de traitement contenant de la poudre de Cr, de l'alumine et un halogénure d'ammonium sont chargés dans une barquette d'alumine ou similaire puis la barquette d'alumine est placée dans un four comme un four électrique. Dans l'agent de traitement, dans son contenu total de 100 % en masse, il est préférable que la teneur en poudre de Cr soit de 60 à 67 % en masse, la teneur en alumine soit de 30 à 37 % en masse, et la teneur en halogénure d'ammonium soit de 0,2 à 3 % en masse.
Les halogénures d'ammonium utilisables comprennent le chlorure d'ammonium, le bromure d'ammonium, l'iodure d'ammonium et le fluorure d'ammonium. Une ou deux sortes, ou plus, de tels halogénures d'ammonium sont sélectionnées en fonction de la configuration souhaitée de la couche.
B15579 FR [0027] Un remplacement par un gaz inerte comme de l'Ar ou du N2 est réalisé avant le chauffage.
Ensuite, on réalise un chauffage à une température donnée.
À moment, on peut envoyer un flux de NH3 et/ou de N2 avec un débit donné qui dépend de l'épaisseur souhaitée de la couche 61 de nitrure de chrome, de la configuration de la couche, de l'épaisseur totale de la couche, ou similaire.
Le matériau est laissé en place pendant un temps donné puis refroidi.
Dans le cas où on n' a pas obtenu la couche souhaitée, de nouveau, dans un état où on fait circuler du NH3 et/ou du N2, le matériau est chauffé à une température donnée, puis maintenu pendant un temps donné, puis refroidi.
Les proportions de composition de l'agent de traitement, la température de traitement, et le temps de maintien sont déterminés en fonction de la composition du substrat à base d'acier, de l'épaisseur souhaitée de la couche de nitrure de chrome 61, de la configuration de la couche, de l'épaisseur globale la couche, et similaire.
Des exemples spécifiques du procédé de formation de la couche de nitrure de chrome 61 comprennent un procédé de nitruration de la surface du substrat à base d'acier ou d'une couche de CrC.
[0028] Selon ce procédé de formation pour la couche de nitrure de chrome 61, la couche de nitrure de chrome 61 peut être formée sur la face externe du substrat à base d'acier avec un petit nombre d'étapes de procédé et par conséquent de façon aisée et peu coûteuse. Ensuite, le Cr, le C et le Fe ont des gradients de concentration et par conséquent on obtient des propriétés d'adhérence satisfaisante entre la couche de nitrure de chrome 61 et le substrat à base d'acier.
[0029] Dans le composant de chaîne obtenu par le procédé de fabrication décrit précédemment, la couche de nitrure de chrome 61 ayant une température de début d'oxydation élevée et difficile
B15579 FR à oxyder même à des températures élevées est formée sur la face externe. Ainsi, on obtient une résistance à-l'usure satisfaisante et des propriétés d'adhérence satisfaisantes pour la couche de nitrure de chrome 51 sur le substrat à base d'acier. En conséquence, une résistance satisfaisante à l'usure se maintient à long terme.
La description qui a été faite précédemment concerne un cas dans lequel la couche de nitrure de chrome 61 est formée sur l'axe 6. Toutefois, les applications utilisables ne sont pas limitées à cela. C'est-à-dire que la couche de nitrure de chrome peut être formée sur la surface d'au moins l'un des composants de la chaîne parmi la plaque intérieure 2, la douille 3, le rouleau 4 et la plaque extérieure 5.
Avec la chaîne 1 munie du composant de chaîne selon la présente description, une résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure se maintient à long terme.
[0030] La chaîne selon la présente description peut être une chaîne à douilles non munie de rouleaux.
[0031] La chaîne selon la présente description peut être une chaîne à faible bruit.
La figure 2 est une vue partielle en perspective illustrant un exemple de chaîne à faible bruit 10.
La chaîne à faible bruit 10 est conçue de telle sorte que plusieurs plaques intérieures il, dont une partie d'extrémité dans la direction du côté le plus court est munie d'une paire de dents de liaison lia et lia ayant une forme de W, sont reliées entre elles dans la direction de la largeur de la chaîne à faible bruit 10 par des axes 12 de manière telle qu'une dent de liaison lia d'une plaque intérieure 11 de plaques intérieures adjacentes 11 chevauche l'autre dent de liaison lia de l'autre plaque intérieure 11 et de telle sorte qu'une plaque extérieure 13 est agencée sur chaque côté extérieur de la direction de la largeur.
Dans la chaîne à faible bruit 10, la couche de nitrure de chrome se trouve sur la surface d'au moins l'un des composants de chaîne parmi la plaque intérieure 11, l'axe 12 et la plaque
B15579 FR extérieure 13. La figure 2 illustre un cas dans lequel l'axe 12 comporte la couche de nitrure de chrome 121 sur un côté extérieur.
[Exemples] [0032] La présente description est faite ci-après en détail en faisant référence à des exemples.
[Exemple 1]
Une tige métallique de SUJ2 utilisé comme matériau prétraité de l'exemple 1 a été coupée à une longueur donnée. Ensuite, un meulage a été réalisé sur ce matériau de sorte que le substrat de l'axe 6 servant de substrat à base d'acier a été obtenu.
Un agent de traitement contenant de la poudre de Cr, de l'alumine et du NH4CI conformément aux valeurs numériques susmentionnées dé composition et l'axe 6 ont été placés dans une barquette d'alumine. Ensuite, la barquette d'alumine a été placée dans un four. On a réalisé un remplacement par du gaz inerte puis on a fait circuler des gaz additionnels (NH3 et N2) avec les débits appropriés. Ensuite, on a chauffé à la température susmentionnée puis cette température a été maintenue de sorte que la couche de nitrure de chrome 61 a été formée sur la face externe de l'axe 6. Après cela, on a coupé l'alimentation du four de sorte qu'un refroidissement a été réalisé.
Ainsi, on a obtenu l'axe 6 dans lequel la couche de nitrure de chrome 61 a été formée sur la face externe du substrat d'acier.
[0033] Dans la couche de nitrure de chrome 61, on a obtenu une teneur en Fe de 13 % en masse, une teneur en Cr de 74 % en masse, et une teneur en N de 13 % en masse, et une épaisseur de 13 pm.
[0034] La figure 3 est un graphique illustrant des distributions en coupe de composition de Cr, N et Fe dans l'axe 6 de l'exemple 1, obtenu par une analyse linéaire utilisant le ΕΡΜΑ. L'axe horizontal indique la longueur dans le sens de l'épaisseur et l'axe vertical indique l'intensité détectée de chaque composant.
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Les conditions de mesure étaient les suivantes.
Tension d'accélération : 15 kV
Courant d'échantillon : 50 nA
Diamètre de faisceau : 1 pm [0035] Comme on peut le voir en figure 3, en allant de la face externe vers le côté de la surface du substrat de l'axe 6, la teneur en Fe augmente progressivement et les teneurs en Cr et en N diminuent progressivement.
Ainsi, on a confirmé que la métallisation à diffusion de Cr et de N était réalisée dans la partie du côté de la surface du substrat de l'axe 6 de sorte que la couche de nitrure de chrome 61 a été formée sur la face externe du substrat à base d'acier. Au cours de la métallisation à diffusion de Cr et de N, des gradients de concentration se sont formés. Le Fe avait aussi une distribution de concentration dont la teneur diminue progressivement à partir du côté de la surface du substrat à base d'acier en direction de la face externe. Puisque le Fe, le Cr et le N avaient de tels gradients de concentration, on a obtenu des propriétés d'adhérence satisfaisantes entre le substrat de l'axe 6 et la couche de nitrure de chrome 61.
[0036] [Exemple comparatif 1]
Un axe de l'exemple comparatif 1, dans lequel a été formée sur un substrat d'acier une couché de CrC ayant une épaisseur de 15 pm, a été obtenu par un procédé de tassement de poudre selon l'art antérieur.
[0037] [Exemple comparatif 2]
Un axe de l'exemple comparatif 2, sur lequel a été formée sur un substrat d'acier une couche de nitrure de chrome ayant une épaisseur de 6 pm, a été obtenu par un procédé PVD de l'art antérieur.
[0038] Chaque chaîne à rouleaux a été assemblée en utilisant les axes 6 de l'exemple 1, les axes de l'exemple comparatif 1, ou les axes de l'exemple comparatif 2 décrit précédemment.
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La résistance à l'allongement dû à l'usure a été évaluée pour chaque chaîne à rouleaux.
Premièrement, de l'huile pour moteur selon la norme SAE « 5W-30 » a été utilisée puis l'huile de moteur ayant été dégradée par un fonctionnement effectif de 5000, 10000 ou 15000 km en circulation urbaine a été recueillie dans une automobile.
Ensuite, des tests sévères ont été réalisés en utilisant chaque huile de moteur, dans lesquels une chaîne à rouleaux munie des axes de l'exemple 1, de l'exemple comparatif 1 ou de l'exemple comparatif 2 a été mise en rotation à haute vitesse pendant 100 heures. Les résultats sont listés dans le tableau 1. Le tableau 1 liste les données de l'exemple 1 et de l'exemple comparatif 2 pour l'huile moteur correspondant à chaque distance parcourue sous forme du rapport (rapport d'allongement dû à l'usure) du taux d'allongement dû à l'usure obtenu lorsque le taux d'allongement dû à l'usure de la chaîne à rouleaux de l'exemple comparatif 1 est supposé égal à 100.
[0039] [TABLEAU 1] (%)
DISTANCE PARCOURUE (km) EXEMPLE 1 EXEMPLE COMPARATIF 1 EXEMPLE COMPARATIF 2
5000 80 100 118
10000 70 100 146
15000 63 100 182
[0040] Comme on peut le voir dans le tableau 1, la résistance à l'allongement dû à l'usure s'est montrée satisfaisante avec dans l'ordre décroissant l'exemple 1, l'exemple comparatif 1 et l'exemple comparatif 2. C'est-à-dire qu'on a remarqué que la chaîne à rouleaux 1 de l'exemple 1 dans laquelle la couche de nitrure de chrome 61 contenant du Fe avec une teneur supérieur à 0 % en masse et inférieur ou égal à 55 % en masse était formée sur la face externe du substrat à base d'acier, a présenté une résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure. Ensuite, lorsque l'huile de moteur ayant la plus grande distance parcourue (souffrant de dégradation sévère) a été
B15579 FR utilisée, l'effet d'amélioration pour la résistance à l'allongement dû à l'usure de la couche de nitrure de chrome 61 est devenu plus grand.
[0041] La figure 4 est un graphique illustrant les quantités d'usure pour l'axe et pour la douille dans laquelle l'axe a été monté, obtenues par une mesure de la chaîne à rouleaux munie des axes 6 de 1'exemple 1 et de la chaîne à rouleaux munie des axes de 1'exemple comparatif 1 après avoir fait fonctionner chaque chaîne pendant une durée donnée.
Comme on peut le voir en figure 4, lorsque la chaîne à rouleaux munie des axes 6 de l'exemple 1 a été utilisée, les quantités d'usure de l'axe et de la douille ont diminué par rapport au cas où la chaîne à rouleaux munie des axes de l'exemple comparatif 1 a été utilisée. En particulier, la quantité d'usure de la douille a diminué de façon remarquable. Cela est dû au fait que la couche de nitrure de chrome 61 de l'axe 6 de l'exemple 1 avait une plus faible agressivité vis-à-vis de l'élément en contact glissant (la douille).
[0042] La figure 5 est un micrographe optique représentant la surface de l'axe 6 de l'exemple 1. La figure 6 est un micrographe optique représentant la surface de l'axe de l'exemple comparatif 2.
Pour l'axe 6 de l'exemple 1 en figure 5, on remarque une absence de gouttelettes sur la surface. Au contraire, pour l'axe de l'exemple comparatif 2, on trouve un grand nombre de gouttelettes. Cela indique que pour l'axe de l'exemple comparatif 2, la rugosité de surface a augmenté, que des craquelures sont apparues à partir des gouttelettes et que la résistance à l'usure s ' est dégradée.
[0043] Ensuite, on va décrire des résultats de tests réalisés d'évaluation de résistance à l'allongement dû à l'usure, tests dans lesquels de l'huile de moteur ayant été dégradée a été utilisée et ensuite dans lesquels la teneur en Fe dans la couche de nitrure de chrome 61 de la chaîne à rouleaux a été modifiée.
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Comme pour l'exemple 1, on a fabriqué les axes 6 des exemples 2 à 6 et l'axe de l'exemple comparatif 3, ayant les compositions en éléments listées dans le tableau 2 suivant. Le tableau 2 liste aussi les résultats de l'exemple 1 et de l'exemple comparatif 1 décrits précédemment. Parmi les éléments du tableau 2, la teneur en Fe indique une valeur obtenue par une analyse qualitative/quantitative utilisant le ΕΡΜΑ. En outre, les teneurs en Cr et en N indiquent des valeurs qui ont été obtenues de telle sorte que la valeur obtenue par analyse qualitative/quantitative en utilisant le ΕΡΜΑ soit corrigée en prenant en considération une valeur d'analyse d'un échantillon standard de nitrure de chrome.
[0044] [Tableau 2]
TABLEAU 2 (%)
EXEMPLE 2 EXEMPLE 3 EXEMPLE 4 EXEMPLE 1 EXEMPLE 5 EXEMPLE 6 EXEMPLE COMPARATIF 1 EXEMPLE COMPARATIF 3
Cr 90 77 67 74 51 45 30
N 9 18 25 13 17 5 15
Fe 1 5 8 13 32 55 60
QUANTITE TOTALE 100 100 100 100 100 105 105
RAPPORT D'ALLONGEMENT DU A L'USURE 80 67 60 59 60 98 100 122
[0045] On a utilisé de l'huile selon la norme SAE « 0W20 » puis l'huile moteur ayant été dégradée par un fonctionnement effectif de 10000 km en circulation urbaine a été recueillie dans une automobile.
Ensuite, on a réalisé des tests sévères en utilisant cette huile de moteur, tests dans lesquels une chaîne à rouleaux munie des axes des exemples 1 à 6, de l'exemple comparatif 1, ou de l'exemple comparatif 3 a été mise en rotation à haute vitesse pendant 150 heures. Les résultats sont listés dans le tableau 2. Le tableau 2 liste les données de chaque exemple et de l'exemple comparatif 3 sous forme du rapport (rapport d'allongement dû à l'usure) du taux d'allongement dû à l'usure obtenu lorsque le, taux
B15579 FR d'allongement dû à l'usure de la chaîne à rouleaux de l'exemple comparatif 1 est ramené égal à 100.
[0046] La figure 7 est un graphique illustrant la relation entre la teneur en Fe dans la couche de nitrure de chrome et le rapport d'allongement dû à l'usure. L'axe horizontal indique la teneur en Fe (en % en masse) et l'axe vertical indique le rapport d'allongement dû à l'usure (%).
[0047] Comme on peut le voir dans le tableau 2 et sur la figure 7, la chaîne à rouleaux 1 de chaque exemple dans laquelle a été formée la couche de nitrure de chrome 61 contenant Fe avec une teneur supérieure à 0 % en masse et inférieure ou égale à 55 % en masse présente une résistance à l'allongement dû à l'usure satisfaisante.
La limite inférieure de la teneur en Fe est de préférence de 1 % en masse, plus préférablement de 5 % en masse, et encore plus préférablement de 8 % en masse. La limite supérieure est de préférence de 45 % en masse et plus préférablement de 32 % en masse.
La limite inférieure de la teneur en Cr est de préférence de 45 % en masse et plus préférablement de 48 % en masse, et encore plus préférablement de 51 % en masse. La limite supérieure est de préférence de 90 % en masse et plus préférablement de 77 % en masse, et encore plus préférablement de 67 % en masse.
La limite inférieure de la teneur en N est de préférence de 5 % en masse et plus préférablement de 9 % en masse, et encore plus préférablement de 13 % en masse. La limite supérieure est de préférence de 25 % en masse.
[0048] En outre, on va décrire les résultats de tests d'évaluation de résistance à l'allongement dû à l'usure réalisés de telle sorte que de l'huile moteur ayant été dégradée a été utilisée puis l'épaisseur de la couche de nitrure de chrome 61 de la chaîne à rouleaux a été modifiée.
On a utilisé de l'huile de moteur selon la nonne SAE 0W30, puis l'huile de moteur ayant été dégradée par un
B15579 FR fonctionnement de 10000 km en circulation urbaine a été recueillie dans d'une automobile.
Ensuite, on a réalisé des tests sévères en utilisant cette huile de moteur, tests dans lesquels une chaîne à rouleaux munie des axes de chaque exemple, dans laquelle l'épaisseur de la couche de nitrure de chrome 61 a été modifiée, a été mise en rotation à haute vitesse pendant 180 heures.
[0049] La figure 8 est un graphique illustrant la relation entre l'épaisseur de la couche de nitrure de chrome et le rapport d'allongement dû à l'usure.
L'axe horizontal indique l'épaisseur (pm) et l'axe vertical indique le rapport (rapport d'allongement dû à l'usure en %) du taux d'allongement dû à l'usure obtenu lorsque le taux d'allongement dû à l'usure de la chaîne à rouleaux de l'exemple comparatif 1 est ramené égal à 100.
Comme on peut le voir en figure 8, lorsque l'épaisseur de la couche de nitrure de chrome 61 était supérieure ou égale à 2 pm et inférieure ou égale à 30 pm, on a obtenu une résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure. Lorsque l'épaisseur dépassait 30 pm, des craquelures sont apparues et par conséquent la résistance à l'allongement dû à usure s'est dégradée.
[0050] Comme cela a été décrit précédemment, il a été confirmé que la couche de nitrure de chrome 61 de l'axe 6 selon chaque exemple de la présente description ne présente pas de gouttelettes et par conséquent s'écaille difficilement ; la couche de nitrure de chrome 61 présente une faible agressivité vis-à-vis de l'élément en contact ; l'épaisseur peut être réglée supérieure ou égale à 2 pm et inférieure ou égale à 30 pm ; et par conséquent la chaîne à rouleaux 1 présente une résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure et la résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure se maintient à long terme.
[0051] Comme cela a été décrit précédemment, un composant de chaîne d'une chaîne industrielle pour la transmission de puissance selon un premier aspect de la présente invention comprend un substrat à base d'acier, et une couche de nitrure de
B15579 FR chrome formée sur la face externe du substrat à base d'acier et contenant du fer selon une la teneur supérieure à 0 % en masse et inférieure ou égale à 55 % en masse.
[0052] Dans cet aspect, la couche de nitrure de chrome est formée sur la face externe du substrat à base d'acier et par conséquent la structure du traitement de surface est simple. Ainsi la fabrication est réalisée avec un petit nombre d'étapes et par conséquent est facile et peu coûteuse.
Le nitrure de chrome présente un faible coefficient de frottement et par conséquent le composant de chaîne sur lequel la couche de nitrure de chrome est formée présente une faible agressivité vis-à-vis d'un élément en contact. En outre, l'échauffement dû au glissement est réduit dans la couche de nitrure de chrome. En outre, le nitrure de chrome a une température de début d'oxydation élevée et par conséquent est difficilement oxydé même à des températures élevées de sorte que la résistance à l'usure du composant de chaîne se maintient de façon satisfaisante.
La couche de nitrure de chrome contient du fer et par conséquent présente des propriétés d'adhérence satisfaisantes sur le substrat à base d'acier. En outre, puisque la teneur en fer est supérieure à 0 % en masse et inférieure ou égale à 55 % en masse, la résistance à l'usure du composant de chaîne se maintient à long terme.
[0053] Dans la chaîne selon l'aspect de la présente description, il est préférable que le fer ait une distribution de concentration qui diminue progressivement vers l'extérieur à partir d'une surface du substrat à base d'acier.
[0054] Dans l'aspect préféré, on obtient une propriété d'adhérence au substrat à base d'acier plus satisfaisante.
[0055] Dans la chaîne selon cet aspect de la présente description, il est préférable que le chrome et l'azote dans la couche de nitrure de chrome aient une distribution de concentration qui diminue graduellement à partir de la face externe vers la surface du substrat à base d'acier.
B15579 FR [0056] Dans l'aspect préféré, on obtient une propriété d'adhérence au substrat à base d'acier plus satisfaisante.
[0057] Dans la chaîne selon cet aspect de la présente description, il est préférable que dans le contenu total de 100 % en masse, la teneur en fer soit supérieure à 0 % en masse et inférieure ou égale à 55 % en masse, la teneur en chrome soit supérieure ou égale à 45 % en masse et inférieure ou égale à 90 % en masse, et la teneur en azote soit supérieure ou égale à 5 % en masse et inférieure ou égale à 25 % en masse.
[0058] Dans l'aspect préféré, la résistance à l'usure est maintenue de façon plus satisfaisante et on obtient une propriété d'adhérence plus satisfaisante avec le substrat à base d'acier.
[0059] Dans la chaîne selon l'aspect de la présente invention, il est préférable que la teneur en fer soit supérieure ou égale à 1 % en masse et inférieure ou égale à 45 % en masse.
[0060] Dans l'aspect préféré, on obtient une résistance à l'usure plus satisfaisante.
[0061] Dans la chaîne selon cet aspect de la présente description, il est préférable que la couche de nitrure de chrome ait une épaisseur supérieure ou égale à 2 pm et inférieure ou égale à 30 pm.
[0062] Dans l'aspect préféré, la rugosité de surface est faible et par conséquent des craquelures se produisent difficilement. Ainsi, on obtient une résistance à l'usure satisfaisante.
[0063] Dans une chaîne selon un deuxième aspect de la présente description, conçue de telle sorte qu'une paire de plaques extérieures reliées entre elles par deux axes et une paire de plaques intérieures reliées entre elles par deux douilles sont reliées entre elles de façon alternée telle que chaque axe est ajusté de façon lâche dans chaque douille, au moins l'un ou l'une de l'axe, de la douille, de la plaque intérieure et de la plaque extérieure est un composant de chaîne selon le premier aspect.
B15579 FR [0064] La chaîne à douilles de cet aspect présente une résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure.
[0065] Dans une chaîne selon un troisième aspect de la présente description, conçue de telle sorte qu'une paire de plaques extérieures reliées entre elles par deux axes et une paire de plaques intérieures reliées entre elles par deux douilles sur chacune desquelles un rouleau est monté sont reliées ensemble de façon alternée de manière telle que chaque axe est ajusté de façon lâche dans chaque douille, au moins l'un ou l'une de l'axe, de la douille, de la plaque intérieure, de la plaque extérieure et du rouleau est un composant de chaîne selon le premier aspect.
[0066] La chaîne à rouleaux de cet aspect présente une résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure.
[0067] Dans une chaîne selon un quatrième aspect de la présente description, conçue de telle sorte qu'une pluralité de plaques intérieures dont une partie d'extrémité dans la direction du côté le plus court est munie d'une paire de dents de liaison en forme de W sont reliées entre elles dans la direction de la largeur de la chaîne par des axes de manière telle qu'une dent de liaison d'une plaque intérieure de plaques intérieures adjacentes chevauche l'autre dent de liaison de l'autre plaque intérieure et de telle sorte qu'une plaque extérieure est agencée sur chaque côté extérieur de la direction de la largeur, au moins l'un ou l'une de l'axe, de la plaque intérieure, et de la plaque extérieure est un composant de chaîne selon cet aspect.
[0068] La chaîne à faible bruit de cet aspect présente une résistance satisfaisante à l'allongement dû à l'usure.
[0069] Le mode de réalisation décrit ici doit être considéré comme illustratif et non restrictif. La portée de la présente invention n'est pas limitée par la description donnée ici et doit être considérée comme comprenant tous les équivalents à ce qui a été décrit ici.
[0070] Par exemple, le composant de chaîne de la présente description n'est pas limité à la pièce composante de la chaîne à rouleaux, de la chaîne à douilles ou de la chaîne à
B15579 FR faible bruit décrites ici. En outre, la présente description peut être appliquée aussi à une pièce composante d'une chaîne industrielle pour la transmission de puissance d'une autre sorte qu'une chaîne de distribution.
[0071] On notera que, telles qu'elles sont utilisées ici, les formes au singulier un, une et le peuvent faire référence à plusieurs éléments sauf si le contexte indique explicitement le contraire.
Description des [0072]
2, 11 2a
3
5, 13 5a
6, 12
10 références numériques chaîne à rouleaux plaque intérieure trou de douille douille rouleau plaque extérieure trou d'axe axe chaîne à faible bruit
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Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Composant de chaîne pour une chaîne industrielle de transmission de puissance, comprenant :
    un substrat à base d'acier ; et une couche de nitrure de chrome formée sur la face externe du substrat à base d'acier et contenant du fer selon une teneur supérieure à 0 % en masse et inférieure ou égale à 55 % en masse.
  2. 2. Composant de chaîne selon la revendication 1, dans lequel le fer a une distribution de concentration diminuant progressivement vers l'extérieur à partir d'une surface du substrat à base d'acier.
  3. 3. Composant de chaîne selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le chrome et l'azote dans la couche de nitrure de chrome ont une distribution de concentration diminuant progressivement à partir de la face externe vers la surface du substrat à base d'acier.
  4. 4. Composant de chaîne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel dans le contenu total de 100 % en masse, la teneur en fer est supérieure à 0 % en masse et inférieure ou égale à 55 % en masse, la teneur en chrome est supérieure ou égale à 45 % en masse et inférieure ou égale à 90 % en masse, et la teneur en azote est supérieure ou égale à 5 % en masse et inférieure ou égale à 25 % en masse.
  5. 5. Composant de chaîne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la teneur en fer est supérieure ou égale à 1 % en masse et inférieure ou égale à 45 % en masse.
  6. 6. Composant de chaîne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la couche de nitrure de chrome a une épaisseur supérieure ou égale à 2 pm et inférieure ou égale à 30 pm.
  7. 7. Chaîne conçue de telle sorte qu'une paire de plaques extérieures reliées entre elles par deux axes et une paire de plaques intérieures reliées entre elles par deux douilles sont
    B15579 FR reliées de. façon alternée de manière telle que chaque axe est ajusté de façon lâche dans chaque douille, caractérisée en ce que au moins l'un de l'axe, de la douille, de la plaque intérieure et de la plaque extérieure est un composant de chaîne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
  8. 8. Chaîne (1) conçue de telle sorte qu'une paire de plaques extérieures (5, 5) reliées entre elles par deux axes (6, 6) et une paire de plaques intérieures (2, 2) reliées entre elles par deux douilles (3, 3) sur chacune desquelles un rouleau (4) est ajusté sont reliées de façon alternée de manière telle que chaque axe (6) est ajusté de façon lâche dans chaque douille, caractérisée en ce que au moins l'un de l'axe (6), de la douille (3), de la plaque intérieure (2) , de la plaque extérieure (5) et du rouleau (4) est un composant de chaîne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
  9. 9. Chaîne (10) conçue de telle sorte qu'une pluralité de plaques intérieures (11) dont une partie d'extrémité dans la direction du côté le plus court est munie d'une paire de dents de liaison (lia) en forme de W sont reliées entre elles dans la direction de la largeur de la chaîne (10) par des axes (12) de manière telle qu'une dent de liaison (lia) d'une plaque intérieure (11) de plaques intérieures adjacentes (11, 11) chevauche l'autre dent de liaison (lia) de l'autre plaque intérieure (11) et de sorte qu'une plaque extérieure (13) est agencée sur chaque côté extérieur de la direction de la largeur, caractérisée en ce que :
    au moins l'un de l'axe (12), de la plaque intérieure (11) et de la plaque extérieure (13) est un composant de chaîne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
    B15579 1/8
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