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"Procédé de fabrication d'alliages durs".
La matière oonnue sous la dénomination de "metal dur" et utilisée en première ligne pour les outils de coupe, de filetage et d'étirage, se compose d'un mélange ou d'un alliage de carbures de métaux difficilement fusibles, tels que par exemple le tungstène et le molybdène. Aussi bien dans le métal dur produit par frittage que dans celui produit par fusion et alliage, on a jusqu'ici considéré le carbure comme le support de la dureté, et pour cette raison on a dans les deux cas observé une teneur en carbone rigoureusement déterminée dans la matière première.
Ainsi dans l'un des métaux produits par frittage les plus connus, la teneur en carbone est par exemple de 3 à 7 %, et dans un alliage pro-
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duit par fusion, également connu, la teneur en carbone est rigoureusement fixée de 3 à 4 1/2 %. Avec les métaux produits par frittage on doit en outre - vu la nature par- ticulière d'un tel mélange non homogène - veiller avec le plus grand soin au bon choix d'un métal de support ou métal auxiliaire, frittant facilement, tandis qu'avec les alliages produits sur le fondant, on croit tenir - par fusion dans le vide et par l'addition de matières désoxydan- tes - un moyen de production d'un métal dense et dur.
Bien que par l'observation de toutes ces mesures on ait réussi à produire une matière à usiner d'une grande dureté, ce ne sont toujours que des moyens auxiliaires arti- ficiels avec lesquels la texture des métaux durs devient peu naturelle et non organique. Tout au contraire, la pré- sente invention part de la notion que la réunion de métaux difficilement fusibles en métaux complexes durs, sans addi- tion de corps non métalliques ou métalloides, ou avec des additions seulement faibles de ces corps, et que la réunion des métaux complexes durs en un métal dur et dense, puissent toujours s'obtenir lorsque la charge est chauffée considé- rablement au-dessus du point de fusion des élément-s de l'alliage, et que le métal en fusion homogène est refroidi brusquement et se trouve oomprimé sous haute pression pen- dant le refroidissement.
De même qu'il est connu de tremper des alliages de fer et de carbone d'une teneur convenable en carbone, par le moyen d'un refroidissement soudain, on a aussi déjà refroidi dans de l'eau glacée, ensemble avec le creuset, des carbures de tungstène ou de molybdène fondus.
Lais une compression simultanée du carbure de molybdène n'a pas eu lieu dans ce cas.
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Avec le procédé selon l'invention, on pourra uti- liser comme matière de départ tous métaux et métaux auxi- liaires jusqu'ici connus pour la fabrication de métaux durs; l'avantage du procédé réside pourtant avant tout en ce que celui-ci n'est pas lié à l'emploi de ces métaux sous forme de carbure, mais que l'on puisse aussi avec des métaux purs, tels que le molybdène, le vanadium, le titane et le tungstène, produire des combinaisons qui, seules ou plusieurs ensemble, fournissent un métal à outils homogène, excessivement dur.
Le trait caractéristique et la nouveauté du procédé consistent encore en ce que la fabrication des métaux de départ purs comme tungstène, le molybdène, le vanadium, le titane par réduction de leurs oxydes qui jusqu'ici s'opérait séparément, a lieu main- tenant ensemble avec la fusion de l'alliage de métal dur et en une seule opération. L'utilisation de la même chaleur pour la réduction et pour la fusion des éléments d'alliage, rend le procédé particulièrement économique.
D'après l'invention, on utilise pour le procédé de fusion, comme source de chaleur, un mélange intime d'alu- minium finement distribué, avec les oxydes des métaux à allier et à comprimer ultérieurement, donc une thermite en poudre. Le creuset qui contient les métaux à allier, ordi- nairement un creuset en charbon, est rigoureusement adapté à la forme de la pièce à fabriquer, et il est fermé par un couvercle bien joint. Ce creuset formant moule rempli des métaux d'alliage est maintenant placé dans une quantité de thermite mesurée selon la quantité de chaleur à produire, de façon à s'en trouver entouré de tous côtés, et le tout est ensuite réuni sous forme de balle par le moyen d'une masse plastique de matière réfractaire ou d'argile.
Pour l'intro- duction de l'un des mélanges d'allumage connus et pour
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l'issue des scories et des gaz de la masse de thermite, on ménage des ouvertures appropriées dans l'enveloppe réfractaire.
Le procédé préparé de cette façon se développe main- tenant en trois phases qui en partie coincident dans le temps. Après l'allumage de la thermite en poudre, il résul- te d'abord une rapide et vigoureuse réduction de ses oxydes métalliques, et les métaux eux-mêmes s'unissent en fondant et forment une masse solide impénétrable dans laquelle est moyé le creuset en charbon. Par la haute température de plus de 3000 degrés Celsius qui se produit avec l'oxy- dation de l'aluminium, et par la forte quantité de chaleur qui, avec cela, devient libre, la charge du creuset est si- multanément fondue en peu de temps, fortement surchauffée, et elle forme un alliage intime.
Après que la thermite (dont la quantité, ainsi qu'il a été dit ci-dessus, est propor- tionnée à la quantité de chaleur nécessaire à la fusion et au surchauffage), est brûlée, le corps métallique aom- pact qui emprisonne le creuset de charbon est, d'après l'invention, refroidi brusquement; comme bains de trempe conviennent l'eau à la température normale, l'eau glacée ou encore, selon la dureté de l'alliage à obtenir, d'autres bains. Par suite de ce refroidissement brusque, le métal obtenu avec la thermite par réduction et entourant le creu- set en charbon, se contracte si fort que ledit creuset et le métal intimement allié qui s'y trouve à l'intérieur, sont portés sous une pression extrêmement élevée pendant le refroidissement. Le métal est ainsi comprimé et se présente comme un corps de métal dur, solide, homogène et dense.
Après son refroidissement, le corps métallique tiré de la thermite est cassé, et le creuset de charbon avec son con-
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tenu est mis à nu. Le métal tiré de la thermite, composé des métaux de départ à allier ultérieurement de nouveau dans le creuset et à comprimer, pourra ensuite être pulvé- risé et traité pour la nouvelle charge. C'est une chose évidente que par l'emploi simultané de différents oxydes métalliques dans la thermite, il est possible de créer aussi par le prooédé une sorte d'alliage préalable, que l'on pourra purifier par une seconde fusion successive, et oomprimer en vue d'obtenir un métal dur de grande valeur.
Mais par le procédé selon l'invention, il est toujours possi- ble d'obtenir un métal dur, extraordinairement dense et homogène, et d'obtenir encore en une seule phase de travail et en utilisant la même chaleur, de la façon la plus simple avec des matières brutes sous forme d'oxydes, un produit de départ pur et utile. Le procédé permet aussi - avant tout par suite des fortes pressions qui règnent lors du refroi- dissement - de fondre et d'allier des métaux que l'on ne pouvait pas jusqu'ici avec les moyens dont on disposait, réunir pour en faire un métal dur utile.
Voioi quelques exemples qui rendront plus claire la façon de procéder:
Les oxydes par exemple du titane, du bore ou du cobalt, sont mélangés par quantités telles donnant de la thermite que lors de la réduction on obtienne un alliage de 45 % de titane, 40 % de bore et 15 % de cobalt. Le mélan- ge est ensuite additionné de la quantité d'aluminium né- cessaire pour la réduction, et pour favoriser la réaction, on ajoute encore des corps qui cèdent de l'oxygène, tels que des chlorates ou des perchlorates.
Un autre mélange avantageux se oompose des oxydes du tungstène, du silicium, du titane, du vanadium et du
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cobalt, en proportions calculées de façon que l'on obtienne un alliage de 70 % de tungstène, 13 % de silicium, 10 % de titane, 0,5 % de vanadium et 6,5 % de oobalt.
Les alliages obtenus par la déflagration de la masse de thermite sus-indiquée sont broyés et portés dans un creuset de charbon comme l'on en emploie de manière connue pour la fusion d'alliages durs. La forme du creuset est con- venablement d'avance adaptée à la forme à donner aux objets à fabriquer en métaux durs. Après que le creuset aura été pourvu d'un couvercle qui ferme hermétiquement et qui fait saillie sur sa paroi, il sera placé dans la masse de thermite ci-dessus décrite, et l'ensemble sera ensuite entouré par une enveloppe (récipient) de matières réfractaires, de l'argile par exemple. Il est évident que la thermite peut se composer aussi des corps connus, tels que l'oxyde de fer et l'aluminium.
Après que l'allumage de la thermite aura eu lieu, et après la déflagration qui ne dure que quelques secondes, le corps enveloppé de la masse réfractaire est refroidi brusquement dans de l'eau ou par un autre moyen approprié.
La durée de l'opération de refroidissement varie avec l'agent réfrigérant employé; elle peut atteindre jusqu'à 100 secondes.
REVEMDICATIOINS.
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