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"PROCEDE DE REVETEMENT D'OBJETS METALLIQUES, PARTICULIEREMENT EN FER OU EN ACIER,AU MOYEN DE BRONZE D'ETAIN".
L'invention a pour objet un procédé de revêtement d'objets métalliques,particulièrement de ceux en fer ou en acier,au moyen de bronze d'étain.
Il est connu de revêtir au moyen de bronze d'étain les faoes exposées à l'usure des objets métalliques travaillant au glissement ou au frottement,particulièrement de ceux en fer ou en acier.,tels que coussinets,paliers,roues dentées, roues à vis sans fin,arbres, broches,glissières et analogues. Les procédés connus jusqu'à présent pour la production de revêtements de ce genre, tels que le placage par ooulée ou à la presse ou par laminage présentent,outre le désavantage d'une exécution difficile,surtout pour les formes compliquées, encore le désavantage d'exiger la fonte du bronze et un usinage par enlèvement de copeau,le plus souvent assez important,
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ce qui entraine toujours une certaine perte en étain.
De plus, on a déjà proposé de produire des revêtements de bronze d'étain par voie galvanique, en essayant de former au moyen de couches d'étain et de cuivre,appliquées successivement ou alternativement par voie galvanique, un alliage de bronze d'étain par diffusion moyennant un traitement thermique,mais ce procédé offre de grandes difficultés, parce que les différentes couches galvaniques ont la forte tendance de former des soufflures pendant le chauffage,et parce que les couches d'étain ont la tendance de se séparer par fusion.
Tous ces défauts sont supprimés par le procédé faisant l'ob- jet de la présente invention, suivant lequel on réussit à appliquer des revêtements en bronze d'étain d'une manière simple et avec une dépense minime en étain, aussi sur des objets dont la forme présente successivement des sections longitudinales,respectivement tranEversales, d'exécutions différentes.
Suivant le présent procédé les objets métalliques sont munis, aux surfaces à revêtir au moyen de bronze ,d'abord,d'une manière oonnue quelconque,d'un revêtement en cuivre,le revêtement en cuivre étant soumis ensuite à l'action d'un mélange gazeux de vapeurs de oomposés stanniques et de gaz réducteurs, à des températures accrues.Il se produit dans ce cas, à la sufaoe du cuivre, une réduction des composés stanniques en étain métallique qui est inoorporé,par diffusion, dans la couche de ouivre,sous formation de bronze d'étain.
Comme composés stanniques entrent en ligne de compte tout d'abord ceux qui s'évaporent en quantités notables et se laissent réduire à des températures inférieures à 1000 . Ce sont avant tout,les halogénures ou composés halogénés de l'étain,tels que les chlorures et les bromures. On peut employer aussi des mélanges de différents compos%stanniques .Le chlorure stanneux convient le mieux.
Pour le présent procédé l'hydrogène convient le mieux comme
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gaz réducteur. Il faut employer le gaz réducteur au moins en une quantité suffisante pour réduire, du composé stannique,la quan- tité d'étain nécessaire à la formation du bronze.
Il est avantageux de diminuer la oonoentration des vapeurs de composés stanniques,par une portion accrue de gaz réducteur ou par une dilution du mélange gazeux avec des gaz non-oxydants, tels que l'azote ou l'acide chlorhydrique ou ohlorure d'hydrogène.
Par l'application d'un mélange gazeux de faible concentration en oomposés stanniques on obtient une absorption uniforme de l'é- tain par toutes les faoes à traiter. Celle-ci est aussi favori- sée par un mouvement aooru du mélange gazeux,moyennant l'appli- cation de dispositifs connus pour le brassage ou la circulation de masses gazeuses dans débours, ou en déplaçant les obj ets à traiter au travers de fours à passage continu.'
On a obtenu de bnns résultats en réglant la concentration des oomposés stanniques dans le mélange gazeux suivant la températu- re de réaction appliquée, en appliquant des concentrations d'au- tant plus faibles que la température de réaotion est basse.
On parvient ainsi à ce que l'étain.formé par réduction sur les fa- ces à traiter,ne s'accumule pas en quantités relativement grandes, formant une masse fondue, mais à ce qu'il soit absorbé par le cuivre,par voie de diffusion,au fur et à mesure de sa formation.
De cette manière on évite un endommagement de la surface lors de la transformation du cuivre en bronze d'étain.
Les températures de réaction sont limitées vers le bas par la vitesse de réduction des composés stanniques employés et par la vitesse de diffusion de l'étain dans le ouivre,et vers le haut par le point de fusion du revêtement en bronze d'étain produire dans chaque oas.Entrent ainsi en question des températures d'en- viron 500 à 950 C.On appliquera préférablement des températures si- tuées entre 650 et 850 C.
La durée de l'action du mélange gazeux renfermant des compo- sés stanniques,sur les faces à traiter est réglée suivant la hau- teur de la température de réaction appliquée.la concentration
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du composé stannique, la quantité du mélange gazeux passé sur les faces à traiter,ainsi que suivant l'épaisseur et la teneur en étain du revêtement de bronze à produire.Elle peut tre de quelques minutes jusqu'à plusieurs heures.
Le revêtement en cuivre est produit utilement par voie galvanique, les endroits destinés à. ne pas être revêtus étant couverts,d'une manière oonnue en soi, par vernissage ou d'une autre manière. Les précipités galvaniques de cuivre conviennent particulièrement au présent but,parce qu'ils sont capables,mieux que du cuivre produit d'une autre manière,d'absorber l'étain.
Des formes ou façon relativement simples,telles que des tubes ou tuyaux,des profilés simples et des tôles peuvent être munis d'un revêtement en cuivre avantageusement aussi par d'autres procédés de placage, tels que ceux à la presse ou par laminage, ou par un procédé d'application par projection,d'une manière connue en soi.
Dans le cas d'application du cuivre galvanique il est recommandable d'établir, avant le traitement aux vapeurs de composés stanniques, une liaison plus solide entre le revêtement en cuivre des objets cuivrés et le métal de support,d'une manière connue en soi, par réchauffement à des températures accrues situées au-dessous du point de fusion du cuivre .
Pour leur traitement avec le mélange gazeux de vapeurs de composés stanniques et de gaz réducteurs les objets munis d'un revêtement en cuivre sont réchauffés à la température de réaction utilement dans une chambre de four close,préférablement en matériau céramique.
Le mélange gazeux peut Être produit dans le four même,en admettant dans la chambre du four le composé stannique à vaporiser, en une quantité suffisante pour la formation du revêtement en bronze sur des objets à traiter et en introduisant dans le four du gaz réducteur. Ce mode de travail présente l'avantage d'une extrême simplicité.
Suivant un autre no de de travail les vapeurs de composés stan-
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niques sont produites en dehors de la ohambre du four,en étant ensuite mélangées aux gaz réducteurs et admises dans la ohambre du four. Suivant ce procédé, ou ce mode de travail,les composés stanniques peuvent Etre vaporisés à une température différente de la température de réaotion et la composition du mélange gazeux peut être mieux réglée.
Il présente davantage que les objets se trouvant dans la ohambre du four peuvent 'être 'soumis, avant ou après qu'on a fait agir les composés stanniques, à un traitement thermique sans absorption d'étain,par un simple changement des/gaz introduits,soit dans le but de réaliser, avant le traitement avec les composés stanniques,par un réchauffement à des températures relativement élevées,une liaison plus solide des revêtements en cuivre au métal de support de l'objet, ou uniquement un réchauffement des objets à la température de réaction voulue,soit dans le but de terminer le traitement,après avoir fait agir sur les objets le mélange gazeux renfermant les composés stanniques, à un réchauffement ou recuit ,sans absorption ultérieure d'étain.
La production des vapeurs de composés stanniques et leur mélange avec des gaz réducteurs sont réalisés utilement de manière que le gaz réducteur entre aussi peu que possible en contact avec le composé stannique solide ou fondu,parce qu'autrement une oertaine quantité du composé stannique peut être réduite en étain et échappe ainsi à la vaporisation. Ceci est'facilement réalisable,par exemple, en vaporisant le composé stannique dans une oornue à col étroit par lequel elle communique avec le gaz réducteur.
La vaporisation des composés stanniques peut 'être favorisée par application d'une pression réduite ou par introduction de gaz favorisant la vaporisation,tels que les halogénures d'hydrogène, ou les gaz hydracides,mais une telle mesure n'est généralement pas néoessaire.
Un avantage particulier du procédé réside en ce qu'il permet de produire des revêtements en bronze aussi minoes que l'on veut., Dans le but de réaliser des économies en étain et une amélioration
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des propriétés mécaniques du revêtement en bronze ,on parvient en outre à réaliser le procédé de manière à pouvoir produire des revêtements en bronze d'une teneur en étain deoroissante de l'extérieur vers l'intérieur.
Suivant le présent procédé on peut produire des revêtements en bronze possédant, dans les couches extérieures,une teneur en étain de plus de 30% et, dans les couches intérieures, une teneur en étain de seulement quelques pouroents ou de fractions d'un pour-cent,Le décroissement de la te- neur en étain de l'extérieur vers l'intérieur est déterminé par la concentration du mélange gazeux en composés stanniques et par la température de réaction appliquée.
Il est d'autant plus grand que cette concentration est plus forte et que la température de réaction appliquée est plus basse,
Une égalisation ou une compensation de la teneur en étain dans le revêtement en bronze produit suivant l'invention peut être réalisée simplement, et pour autant quton le désire,par le fait qu'on fait succéder au traitement au mpyen du mélange gazeux renfermant des composés stanniques,enoore un réchauffement ou un recuit sans action de composés stanniques.
Dans le procédé suivant l'invention il ne se produit pas de réaotion chimique perceptible entre le cuivre et les composés stanniques. Par contre,la réduction des oomposés stanniques,par exemple suivant la réaotion valable pour l'emploi de chlorure stanneux et d'hydrogène: Sn Cl2 + H2 = 2 HCl + Sn, réduction qui est nulle ou pratiquement nulle aux températures appliquées,dans la phase gazeuse, est fortement accélérée,par Influence catalytique, à la surface du cui- vre.
Une perte en étain,respeotivement en composés stanniques, par des gaz évaoués de la chambre du four et renfermant des composés stanniques encore non réduits peut tire évitée en ayant soin de faire passer le gaz d'évacuation à travers un pot de condensation, dans lequel le chlorure stanneux préoipite sous forme de sel solide, et ensuite à travers de l'eau qui retient encore les derniers restes des oomposés stanniques.
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Exemple d'exéoution.
La oouronne dentée d'une roue dentée en fer est munie,par voie galvanique, d'un revêtement en ouivre.Ensuite la roue dentée est chauffée,pendant deux heures, à 900 , dans un four olos, à travers lequel on fait passer de l'hydrogène, dans le but d'établir une liaison solide entre le fer et le cuivre par diffu sion. Puis on laisse refroidir le four à 700 et l'on y fait passer alors, pendant 45 minutes, au lieu de l'hydrogène, un mélange gazeux composé d'hydrogène et de vapeurs de chlorure stanneux.
De cette manière on obtient une roue dentée dont la oouronne dentée est munie d'un revêtement en bronze d'étain.'
REVENDICATIONS
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