BE446481A - - Google Patents

Description

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    PROCEDE     D'AFFINAGE   DES CARBURES REFRACTAIRES. 



   Les carbures réfractaires des métaux de transition sont préparés en général par réduction des oxydes correspondants, en présence d'une substance   carburante   et en atmosphère neutre, réductrice ou dans le vide. Lorsque les oxy- des sont très difficilement réductibles, on obtient fréquemment des solutions solides des protoxydes dans les carbures, par exemple du type (c,o) Ti dans le cas de carbure de titane. Si, en outre, on n'a pas évité l'action nitrurante de l'azote, on a des solutions solides ternaires de carbure, nitrure et oxyde, notamment (c,N,o)11.

   L'expérience a montré que les solutions solides d'oxydes et (ou) de nitrures dans les carbures, dérivées de métaux des groupes périodi- ques IV et V sont difficilement frittées avec un métal ou alliage auxiliaire plus fusible, car ces solutions ne se mouillent pas par le constituant auxiliai- 

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   -re   fondu. Au lieu d'obtenir un alliage tenace dur, résistant à l'usure, on n'obtient qu'une substance mal agglomérée, pleine de soufflures, fragile et à peine utilisable. 



   Fréquemment, aux carbures des groupes IV et V on associe des carbures du groupe VI, surtout du carbure de tungstène.   Celui-ci   entre en solution solide dans les carbures des autres groupes, mais sa diffusion est très ralentie par la pr4sence d'azote et (ou)   d'oxygène.     On   a donc tenté de fritter l'alliage à très haute température pour faciliter la diffusion, mais on observe sur le pro- duit final des soufflures d'autant plus grosses et nombreuses que le carbure des groupes IV et V renfermait un plus fort pourcentage d'éléments étrangers,   oxygè-   ne et azote, et qu'on a opéré à température plus haute.

   En définitive, on n'est pas   parvenu   à préparer de bons alliages frittés à partir de carbures renfermant de l'oxygène et (ou) de   l'azote.   



   Le procédé objet de l'invention permet d'affiner des carbures insuf- fisants et de les incorporer   à   des alliages frittes, à condition que ceux-ci comportent également des carbures de tungstène et (ou) de molybdène. A cet effet on provoque la diffusion du carbure de tungstène, ou du carbure de molybdène, ou de ces deux carbures, dans le carbure ou le mélange des carbures   à   affiner. 



  Cette opération préalable, effectuée à température élevée, donne une solution solide d*un carbure du   VIème   groupe dans le carbure ou les carbures soumis à l'affinage. Suivant une variante, on effectue l'affinage en présence d'un mé- tal plus fusible qui sert de fondant. Il est utile d'incorporer au mélange pul-   vérulent   destiné à l'affinage la quantité de carbone libre calculée d'après la composition à affiner et d'après le taux de carbone que l'on désire laisser dans le produit affiné. 



   Les deux exemples ci-dessous, relatifs à chacun des modes d'exécution principaux, permettent de bien comprendre   l'invention*   Les proportions données sont en poids. 



  EXEMPLE 1-   Soit à   affiner du oarbure de titane renfermant 1% d'oxygène. Si l'on utilise comme réducteur le carbure de tungstène, la réaction 
2 CW+   0-*ce +   CW2 demanderait 24,5 parties de carbure de tungstène pour 100 parties de carbure de titane. Mais il est hien préférable d'employer un excès de carbure de tungstène par rapport   à   la quantité stoechiométriquement calculée, par exemple environ 

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 50 à environ 120 parties de carbure de tungstène par unité d'oxygène à affiner. 



  Suivant l'invention, le taux préféré dans se cas comporte la quantité de carbu- re de tungstène permettant d'obtenir la composition du carbure double C4Ti3W. 



  Dans ces conditions, le mélange pour affinage est le suivant : 
Carbure de titane à 1% d'oxygène 100 
Carbure de tungstène ............................. 108 
Carbone (noir de fumée) 1,5 Les poudres des constituants sont mélangées de façon intime; on chauffe ce mé- lange dans une enceinte *tanche aux gaz et l'on entretient le vide pendant toute l'opération et au cours du refroidissement ultérieur* On porte à 1600-2000  et l'on maintient à la température la plus élevée pendant une à trois heures.   Après .   le refroidissement on obtient une solution solide ayant sensiblement la compo- sition C4Ti3W. 



   La fabrication du carbure double C4Ti3W est effectuée de préférence en mélangeant des oxydes ou hydroxydes de titane et de tungstène en proportions calculées, avec un excès convenable de carbone, puis à réduire et carburer dans un gaz neutre, ou réducteur, ou dans le vide Jusqu'à obtenir la composition   C4Ti3W,   ces opérations étant suivies d'un traitement   thermique final   approprié. 



   Suivant les proportions, la nature des matières premières et le trai- tement choisis, on peut obtenir une solution solide ou un composé tel que C4Ti3W ou C4Zr3W suffisamment affinés pour l'emploi. 



  EXEMPLE 2 - 
En présence d'un fondant, l'affinage est plus rapide. Le plus commode est d'utiliser comme fondant le métal auxiliaire qui servira d'agglomérant pen- dant le frittage, ou bien l'un des métaux incorporés à l'alliage auxiliaire. La présence du fondant permet d'abréger l'affinage à température constante ou d'a- baisser la température d'affinage à durée constante.

   On choisit de préférence un métal de la famille du fer, en proportion inférieure à 10% du poids des car- bures à traiter, le plus souvent comprise entre 0,5 et 4% environ, La dispersion correcte du fondant exige quelques soins; il est commode de préparer à l'avance un mélange intime du fondant et du carbure de tungstène ou de molybdène suivant la méthode décrite au brevet belge n  428.559 du 11 juin 1938,appartenant à la Société demanderesse* 
Ainsi, à la composition de l'exemple 1, on peut incorporer 3 p, de cobalt pour   100     p,   de mélange des carbures,   d' où   le mélange : 

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Carbure de titane à 1% d'oxygène 100 p. 



   Carbure de tungstène 108 p. 



   Cobalt .................................. 6,24 
Carbone   @   1,6 L'affinage est exécuté à 1400-1700  pendant une à Quatre heures , sous vide en- tretenu. Une partie du cobalt distille vers les régions froides du four; on doit donc analyser le produit affiné pour calculer la quantité complémentaire de métal auxiliaire à incorporer au mélange en vue du frittage. 



   En affinant par du manganèse ou par un alliage riche en manganèse, on peut distiller plus facilement ce métal très volatil dans les conditions opéra- toires choisies. Quel que soit le fondant, sa teneur doit rester insuffisante pour déterminer l'agglomération du mélange. Dans le cas particulier choisi, un peut terminer l'opération par la fabrication du carbure double C4Ti3W effectué de préférence en mélangeant des oxydes ou hydroxydes de titane et de tungstène en proportions calculées, avec un excès convenable de carbone, puis à réduire et carburer dans un gaz neutre, ou réducteur, ou dans le vide jusqu'à obtenir la composition C4Ti3W,

   ces opérations étant suivies d'un traitement thermique final appropriée   @   Les procédés décrits aux exemples 1 et 2 s'étendent sans modifications notables à l'affinage de plusieurs oarbures mélangés ou déjà entrés en solutions solides, par l'action d'un carbure de tungstène ou de molybdène. On peut, par exemple, affiner par ce procédé des mélanges des carbures de titane et de tanta- le, ou bien des solutions solides de ces deux carbures, en utilisant le carbure de tungstène pour l'affinage.

   On peut enfin affiner un carbure, un mélange de carbures, une solution solide de carbures, ou un mélange de solutions solides de carbure par l'action simultanée des carbures de tungstène et de molybdène, ou par l'action d'une solution solide de ces carbures, en présence ou en absence d'un fondant, 
La seule limite à l'exécution du procédé est la suivante :les   aarbu-   res à affiner, ou leurs solutions solides, doivent permettre la diffusion de l'un au moins des carbures de tungstène ou de molybdène en solution solide; il faut donc que les produits à affiner aient conservé un pouvoir solvant suffisant pour les carbures de molybdène et de tungstène. 



   En dehors des modalités d'exécution ci-dessus décrites,   l'invention   comporte diverses variantes. En particulier, on peut faire agir le carbure de tungstène ou le oarbure de molybdène à l'état naissant, par exemple en   mélan-   

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 geant du tungstène ou du molybdène pulvérulents aveo du carbone en'quantité calculée, et avec le carbure à affiner, ou bien juxtaposer dans le mélange ré-   actionnel   du carbure de tungstène ou de molybdène, du tungstène ou du molybdène métalliques et du carbone, éventuellement avec adjonction d'un fondant* Le carbure naissant diffuse alors plus vite et l'affinage est souvent meilleur.

Claims (1)

1. R e v e n d i c a t ion s 1 - Procédé d'aff inage permettant la désoxydation et (ou) la dénitruration des carbures ou des mélanges de carbures de métaux réfraotaires des IVme et Vme groupes périodiques, caractérisé par l'incorporation dans ces carbures, d'un carbure de métal appartenant au VIme groupe périodique, avec addition du taux de carbone nécessaire pour remplacer l'oxygène et (ou) l'azote dans le carbure à affiner.

   2- Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que les poudres intimement mélangées des constituants (carbure à affiner, carbure du VIme grou- pe et carbone) sont chauffées à 1500 C ou au-dessus, pendant une demi-heure à trois heures, dans une enceinte étanche aux gaz où l'on entretient le vide, puis refroidies également sous vide et soumises à un traitement thermique ap- proprié.

   3 - Procédé suivant revendications 1 ou 8, caractérisé en ce que l'affi- nage est opéré en présence d'un fondant constitué par le métal (ou un alliage auxiliaire) qui servira d'agglomérant pendant le frittage, par exemple un métal de la famille du fer, dans une proportion inférieure àlO % du poids des carbu- res à traiter, de préférence 0,5 à 4 % environ.

   4 - Procédé suivant revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le carbu- re du métal du VIme groupe périodique est utilisé à l'état naissant et obtenu in situ en mélangeant le dit métal à l'état pulvérulent avec du carbone en quantité calculée et avec le ou les carbures à affina.

   5- Procédé suivant revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le carbu- re du métal du VIme groupe périodique est utilisé à l'état naissant, en juxta- posant dans le mélange réactionnel du carbure du métal du VIme groupe périodi- que, du métal de ce VIme groupe et du carbone, avec adjonction éventuelle d'un fondant.