BE383986A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Procédé pour la fabrication de copps métalliques à grands cristaux. 



  Convention Internationale : demande de brevet alle- mand du 14 février   1931.        



   La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de corps à grands cristaux tels que des blocs métalliques,des barres, des fils, des t8les,des ru bans,des corps d'incandescence en spïrale simple ou multiple,etc. en des métaux à point de fusion élevé, comme le rhénium,le tungstène,le molybdène etc. 



   Pour la fabrication de corps métalliques à grands cristaux, par exemple de fils de   tungstène   ,on a déjà proposé antérieurement différents procédés. Suivant un procédé connu, on incorpore au métal tungstène,lors de sa fabrication, avantageusement une matière d'addition qui forme avec les oxydes métalliques quelconques con- tenus dans le métal tungstène ou avec d'autres compo- sés ou impuretés une scorie vola tillisable.

   Il est es- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 sentiel dans ce procédé que les matières d'addition incorporées au tungstène métallique soient de nature telle que ces matières et également les scories for- mées à partir des matières d'addition et des oxydes métalliques et autres impuretés,se volatilisent avant que le corps métallique produit à partir de la poudre de tungstène ait atteint lors de son traitement ther- mique la température de la croissance rapide du grain, c'est à dire la température de frittage. La caractéris- tique principale de ce procédé consiste en ce que toutes les matières d'addition ou les scories formées à par- tir de celles-ci se volatilisent   aant   ou au plus tard dés que la température de frittage du corps métalli- que est atteinte. 



   Les présents inventeurs ont découvert que l'on peut fabriquer des corps métalliques grands cristaux et même à un seul cristal et non seulement des fila- ments mais aussi des barres,des blocs,etc, comme par exemple des corps métalliques en tungstène,suivant un procédé s'écartant complètement des procédés actuels. 



  Ce procédé repose sur cette constatation que la   gros-   seur finale des différents cristaux d'un corps métalli- que, aussi bien lors de la cristallisation d'un corps métallique non déformé que lors de la recristallisation d'un corps métallique déformé,est influencée en général très favorablement par le fait   qu'n   incorpore au métal des matières d'addition qui ne se volatilisent pas   enco-   re au cours de la cristallisation ou de la recristalli- sation pour quitter le corps métallique et produisent des tensions intérieures par suite d'une pression de vapeur provoquée par les matières d'addition,se pro- duisant à la température nécessaire pour la cristalli- sation ou la recristallisation et située au-dessus de la température de frittage,cé qui favorise la formation de grands cristaux..

   

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



   Il a été établi qu'il y a de nombreux composés qui répondent aux conditions indiquées ci-dessus et il est par conséquent impossible de les dénommer en une fois. Mais on peut à tout moment établir par des es- sais si une matière d'addition déterminée convient pour être employée pourle nouveau procédé 
Lors de l'essai de très nombreux composés, il a été découvert que l'on peut employer comme matières d'addition particulièrement appropriées pour les métaux à point de fusion élevé, par exemple pour le tungstène certains silicates simples et composés, des borates, des phosphates,des titanates,des fluorures, des oxy- fluorures et d'autres matières à action analogue par exemple le phosphate de zirconium,le phosphate de tho- rium, le silicate de fer,le silicate d'aluminium,le sili- cate de thorium, le silicate de magnésium, le silicate de zirconium,

  le titanate de calcium,le borate d'aluminium, le fluorure de calcium,le fluorure de baryum,l'oxy- fluorure de zirconium,etc, ainsi que leurs combinai- sons composées ou complexes, comme par exemple le sili- cate d'aluminium et de fer, le silicate d'aluminium et de magnésium, le silicate de calcium et de titane,le bo rate de fer et de magnésium,le fluorophosphate de cal- cium et les composés analogues ainsi que des mélanges de ces substances entre elles, vu que ces substances ne s'échappent pas ou du moins pas complètement du corps métallique pendant le frittage. 



   Pour l'action envisagée du nouveau procédé il est,comme on la mentionné déjà, d'une importance décisive que ces matières d'addition restent dans le corps mé- tallique également après le frittage du métal à point de fusion élevé, comme par exemple du tungstène, au moins partiellement, et Conduisent ainsi lors de la cristalli- sation ou de la recristallisation subséquente du corps métallique à la formation de gros cristaux individuels 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 et cela par suite de la production de tensions inté- rieures qui prennent naissance par suite de la pression de vapeur se faisant sentir à cause des matières d'addition à la température élevée de cristallisation ou de recristallisation,située au-dessus de la tempéra- ture de frittage.

   Il est évidemment sans importance que les matières d'addition,après qu'elles ont exercé dans la cristallisation finale ou la recristallisation des corps métalliques leur action esquissée ci-dessus favorisant la cristallisation restent encore dans le corps métallique ou s'échappent de celui-ci partielle- ment ou complètement dans la suite. 



   Il est en outre sans importance que les corps métalliques de départ contiennentéventuellement aussi des matières encore volatiles en-dessous de la températu re de frittage,comme des   impuretés,par   exemple de l'o- xyde de fer ,des alcalis et des matières analogues qui s'échappent des corps métalliques lors de leur traite- ment à chaud avant la cristallisation ou la recristalli sation car l'action   quiest   à. le base du présent procédé est exercée seulement par des substances d'addition qui ne s'échappent pas encore lors du frittage mais sont   etc   encore présentes dans les corps métalliques lors de la cristallisation ou de la recristallisation subséquente et produisent des tensions intérieures. 



   Comme il s'agit dans le nouveau procédé essen- tiellement seulement des tensions intérieures qui sont provoquées dans les corps métalliques pendant leur cris- tallisation ou leur recristallisation par une pression de vapeur correspondante,il est évidemment indifférent que la pression de vapeur soit exercée par les matières d'addition elles-mêmes ou par des produits de décomposi- tion ou de réaction des matières d'addition ou par   @  
1 une action combinée de ces matières. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



   Il a en outre été découvert que l'action esquis- sée plus haut, favorisant la croissance des cristaux, peut encore être influencée   favorablement   ou augmentée dans les corps métalliques déformés, comme par exemple les fils, les corps d'incandescence en spirale simple ou multiple, par le fait que pendant la réalisation du présent procédé on ne fritte pas complètement les blocs métalliques mais que l'on conduit jusqu'à l'état final le frittage ultérieur on complet ultérieurement sur les fils métalliques, les hélices et les corps métalliques déformés analogues pro- duits à partir des corps non complètement frittes et qui peuvent être fabriqués suivant des procédés connus.

   Sui- vant l'expérience, les tensions intérieures provoquées par la pression de vapeur des matières d'addition exercent dans ces conditions dans une mesure augmentée leur action favorisant la croissance des cristaux. 



   Les matières d'addition employées suivant la présente invention peuvent être incorporées de nombreuses manières, intimement, au métal. Ces matières agissent avec le même résultat soit que l'on mélange les matières d'ad- dition mêmes au métal ou aux matières de départ de la fa- brication du métal, pendant la fabrication de celui-ci, soit qu'on les fasse naître dans le métal même à partir de leurs constituants ou à partir de leurs composés ou de composés de leurs constituants au cours d'un traitement thermique quelconque se rapportant à la fabrication du mé- tal.

   Lors de la fabrication de corps métalliques en tung- stène, il a par exemple été trouvé avantageux de mélanger les matières d'addition ou leurs constituants à l'acide tungstique ou à la poudre de métal tungstène réduite et cela de telle manière que l'on a imprégné l'acide tungsti- 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 que ou la poudre de tungstène métallique avec des solutions véritables ou colloïdales des matières d'addition ou de leurs constituants. 



     La.   réalisation pratique du nouveau procédé est expliquée par les exemples qui suivent : 
I.- Pour la fabrication de corps de tungstène métalli- que. à texture en grande cristaux ou à structure en un seul cristal on broie d'abord en une bouillie liquiede avec 8,0 litres d'eau environ, 10,8 kg d'un hydrate d'acide tungsti- que purifié de la manière usuelle - auxquels correspondent 10,0 kg d' anhydride d'acide tungstique -. A cette bouil- lie on ajoute 1,0 litre d'une solution de chlorure de baryum qui contient par litre 13,8 grammes de chlorure de baryum cristallisé avec la composition Bacl2.2H2O, et 1,0 litre d'une solution de fluorure de sodium qui contient par litre 5,6 grammes de fluorure de sodium cristallisé (NaF). La bouillie liquide ainsi obtenue est alors mala- xée uniformément, débarrassée de l'eau et séchée à 300  C. 



  Ce mélange est réduit dans un courant d'hydrogène à envi- ron   820 C.   Des portions de 70 gr, de cétte poudre métal- lique sont alors pressées en tiges dans des moules de com- pression appropriés et ces tiges sont ensuite, pour leur donner la solidité nécessaire au traitement subséquent, chauffées dans un courant d'hydrogène pendant environ 1/2 heure à 1100 C. Les tiges ainsi solidifées sont alors chauffées par le passage dans celles-ci d'un courant alter- natif à bas voltage et à ampèrage élevé, dans une atmos-   phère   d'hydrogène, en vue de la formation de la texture   à   grands cristaux, à une température dépassant la tempéra- ture de frittage. 



   A la place de la solution de fluorure de sodium      

 <Desc/Clms Page number 7> 

 mentionnée dans cet exemple, on peut employer I,0 litre d'une solution de fluorure d'ammonium qui contient par li- tre 4,94 gr. de fluorure d'ammonium cristallisé   (H4liF).   



   Exemple 2.- La fabrication de corps métalliques en tungstène à grands cristaux peut aussi être effectuée de la manière suivante : On délaie tout d'abord en une bouil- lie liquide, avec 8,0 litres d'eau, environ 10,8 kg. d'un hydrate d'acide tungstique purifié de la manière usuelle - ce qui correspond à 10,0   kg.   d'anhydride tungstique -. A cette bouillie on ajoute 1,18 litre d'une solution   colloi-   dale d'acide silicique à 0,5   %,   et 1,0 litre d'une solu- tion de chlorure d'aluminium qui contient par litre 100 cm3 d'acide chlorhydrique (poids spécifique 1,19) et 47,4 gr. de chlorure d'aluminium cristallisé, correspondant à la formule alCl3.6H2O. La bouillie liquide bbtenue est alors malaxée à fond, déshydratée et séchée à 300 C.

   L'acide tungstique ainsi préparé est réduit dans un courant   d'liy-   drogène à environ 850 C. Des portions de 150 gr. de cette poudre métallique sont alors comprimées en tiges dans des moules appropriés et pour donner à ces tiges la solidité nécessaire pour le traitement ultérieur, elles sont ensui- te chauffées dans un courant d'hydrogène pendant environ 1/2 heure, à   II00 C.   Les tiges ainsi préparées sont alors frittées par passage dans celles-ci d'un courant alterna- tif à bas voltage et à ampérage élevé, dans une   atmosphè-   re d'hydrogène. Les tiges ainsi frittées sont étirées en fils de manière connue par un traitement mécanique.

   Les fils sont alors chauffés au blanc le plus fort pendant quelques minutes en vue de la création de leur structure finale à grands cristaux. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 



   3. - Pour la fabrication dé corps métalliques on   tungstè-,   ne à grands cristaux, on peut réaliser comme suit le procédé suivant la présente invention : On ajoute d'abord à 10,0 kg d'une poudre de tungstène métallique finement divisée, rédui- te à partir d'acide   tungstique   d'une manière connue, 1,0 li- tre d'une solution de nitrate de zirconium rendue acide par l'acide nitrique, qui contient par litre une quantité de ni- trate de zirconiumbasique correspondant à 25 gr. de bioxyde   @   de zirconium, et 50 cm3 d'acide nitrique (poids spécifique 1,41). On ajoute ensuite 2,48 litres d'une solution colloi- dale à 0,5 % d'acide silicique, on agite la masse uniformé- ment et on enlève l'eau puis pour éviter une oxydation éven- tuelle, on sèche dans un courant d'azote à 300  C et on ta- mise.

   Des portions de 150 gr. de la poudre métallique ainsi préparée sont alors pressées en tiges dans des moules appro- priés et ces tiges sont chauffées, pour leur donner la soli- dité nécessaire en vue d'un traitement ultérieur, pendant 1/2 heure à environ   11000   dans un courant d'hydrogène. Les tiges ainsi préparées sont alors chauffées par passage dans celles-ci d'un courant alternatif de bas voltage et de haut   ampérage,   dans une atmosphère d'hydrogène, en vue de la créa- tion de la structure à grands cristaux, à une température dépassant la température de frittage. 



   De grands avantages du nouveau procédé sont d'une part qu'indépendamment de la répartition en grosseur de grain du métal de départ, on peut parvenir en toute sécurité à des corps à grands cristaux, d'autre part que les corps métalliques fabriqués suivantle présent procédé ne doivent être soumis, en vue de la formation de la texture en grands cristaux, à aucun traitement spécial à chaud car la   struatu-   re à grands cristaux se forme tout à fait indépendamment du      

 <Desc/Clms Page number 9> 

 mode de traitement à chaud lors de la cristallisation ou de la recristallisation par les tensions intérieures se produisant nécessairement dans le procédé suivant la pré- sente invention.

   La stabilité de forme et la solidité des corps métallioues fabriqués suivant ce procédé, comme par exemple des fils métalliques, des corps d'incandescence,   etc ......   est notablement plus grande, particulièrement aux hautes températures, que les propriétés correspondan- tes des corps métalliques fabriqués suivant des procédés connus et par conséquent ces corps conviennent   particulier   rement pour la fabrication de corps d'indandescence en hé- lice multiple. 



   Les corps métalliques à grands cristaux   --'abri-   qués suivant le nouveau procédé se caractérisent par la grande uniformité de leur texture cristalline. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS: --- I.- Procédé pour la fabrication de corps métal- liques à grands cristaux tels que des blocs, des tiges, des tôles, des rubans, des fils, des corps d'incandescen- ce en hélice simple ou multiple, etc...... en métaux à point de fusion élevé comme par exemple le rhénium, le tungstène, le molybdène ou leurs mélanges, avec emploi de substances d'addition incorporées aux matières de départ ou aux métaux ou à leurs composés et chauffage des corps métalliques fabriqués à partir de ces mélanges d'une ma- nière connue quelconque, d'abord à la température de frit- tage et ensuite à la température de cristallisation ou de recristallisation,

   caractérisé en ce qu'on emploie comme substances d'addition au moins en partie des matières qui ne se volatilisent pas à la température de frittage des mé- <Desc/Clms Page number 10> taux et développent une pression de vapeur dans les corps mé talliques lors du chauffage de ces corps ' la températu- re de cristallisation ou de recristallisation, et provoquent ainsi des tensions intérieures.

   2.- Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'on emploie comme substances d'addition au moins partiellement des phosphates, des silicates, des ti- tana.tes, des borates, des fluorures, des oxy-fluorures, des substances à action analogue ou des mélanges quelconques de plusieurs de ces substances.

   3.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on emploie comme substances d'addi- tion, au moins partiellement, du phosphate de zirconium, du phosphate de thorium, du silicate de fer, du silicate d'alu- minium, du silicate de thorium, du silicate de magnésium, du silicate de zirconium, du titanate de calcium, du borate. d'aluminium, du fluorure de calcium, du fluorure de baryum, de l'oxy-fluorure de zirconium et des substances à action analogue ainsi que leurs combinaisons composées comme par exemple le silicate de fer et d'aluminium, le silicate de magnésium et d'aluminium, le silicate de calcium et de ti- tane, le borate de fer et (le magnésium, le phosphate de cal- cium et de fluor ou des mélanges quelconques de plusieurs de ces composés.

   4.- Procédé suivant les revendications 1 à 3, suivant lequel on incorpore aux métaux les constituants chimiques des substances d'addition ou des composés de ces constituants d'une manière connue en elle-même, caractéri- sé en ce que les substances d'addition sont produites dans <Desc/Clms Page number 11> le métal même par les traitements thermiques effectués lors de la préparation des métaux ou des corps métalliques à partir de leurs constituants ou de leurs composés ou à partir de composés des constituants.