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" PREPARATION D'ALLIAGE AU MANGANESE"
La présente invention est relative à des alliages de man- ganèse, et concerne plus spécialement la fabrication d'objets manufacturés en alliage de manganèse, en mélangeant leurs élé- ments sous forme plus ou moins pulvérisée, en les comprimant dans la forme finie ou partiellement finie de l'objet désiré, et en formant un alliage par chauffage à une température convenant à la diffusion des particules métalliques l'une dans l'autre.
Les objets ainsi formés peuvent être façonnés ultérieurement par pression à chaud ou à froid, usinage, etc... et peuvent, dans le cas de certains alliages, être améliorés par traitement thermique convenable.
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La pratique de produire des objets en métaux ou alliages par les moyens généraux décrits ci-dessus est déjà connue. Une telle pratique, cependant, a été restreinte aux métaux qui peu- vent facilement être obtenus sous forme pulvérulente, et aussi aux mélanges de métaux qui diffusent avec suffisamment de r,api- dité à une température suffisamment inférieure a.u point de fusion pour rendre le procédé utilisable.
Le demandeur est aussi familier avec les tentatives d'utili- ser le manganèse dans telles compositions, et avec les difficul- tés qui ont accompagné ces tentatives. Le demandeur a trouvé que ces difficultés sont dues, en partie, au problème de la préparation du manganèse métallique, obtenu en tant que manganèse silico-thermique ou alumine-thermique, dans un état finement divisé, à cause de la dureté de ce métal. Tous les manganèses silice-thermiques ou alumino-thermiques examinés par le daman-* deur comportent une pellicule d'oxyde) tels que la silice ou l'alumine, entournant les grains de métal.
Le demandeur a, décou- vert que la présence de ces oxydes autour des grains de métal dans les métaux produits par alumine-thermie, ou autres procédés similaires, diminue fortement, si elle ne l'empêche pas complè- tement, la diffusion de cette qualité de manganèse dans les autres métaux aux températures inférieures au point de fusion du manganèse.
Conformément à. l'invention du demandeur, ces difficultés sont écartées par l'emploi de manganèse électrolytique, qui est friable, facile à pulvériser, conserve à l'air une surface brillante, et ne contient pas de pellicule d'oxyde autour des grains,
Le manganèse électrolytique employé par le demandeur contient au moins 99,9% de manganèse.
Dans la production de nombreux objets obtenus par compression le manganèse pulvérisé, obtenu par électrolyse, peut être utilise sans traitement subséquent. Dans la compression de certains objets cependant, particulièrement de ceux qui comprennent une propor-
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tion majeure de manganèse, le demandeur a trouvé désirable de donner à la poudre de manganèse une certaine ductilité, de façon à ce qu'elle épouse plus exactement les formes du moule. Le demandeur a obtenu ce résultat en chauffant le manganèse pulvé- risé à une température supérieure àI000 0, avec sensiblement
4% de cuivre finement pulvérisé.
Le cuivre est intimement mélangé au manganèse, et si l'oxygèr et l'azote sont chassés de la poudre pendant 1'opération de chauffage, une diffusion suffisante du cuivre dans le manganèse se produira en peu de temps, de façon à produire une poudre de manganèse ductile, qui se prête elle-même facilement à des mé- langes pour moulage sous la presse.
Si le cuivre est un constituant des alliages offrant des inconvénients même en petite quantité, l'on peut employer du nickel, bien que les résultats soient quelque peu moins satis- faisants, une durée plus longue de chauffage étant, par exemple, nécessaire. Le demandeur a également trouvé qu'une poudre ductile de manganèse peut être formée par chauffage du manganèse dans le gaz ammoniac aux environs de 450 C pendant un court laps de temps, suivi dtun chauffage en l'absence d'oxygène à une tem- pérature d'à peu près 1.000 C. Le chauffage dans une atmosphère d'azote à 1.000 C détermine aussi un certain degré de ductilité de la poudre de manganèse.
Tandis que l'objet de l'invention consiste principalement en l'utilisation pleine de succès de manganèse éleotrolytique pulvérulent à au moins 99,9% de pureté comme constituant de tous types d'alliages tels que lès aciers, les aciers inoxydables, les bronzes, le métal Monel et les alliages semblables dans les- quels le manganèse a été utilisé autrefois, le demandeur a trouvé que sa présente invention peut être utilisée avec un succès remarquable pour produire les alliages décrits dans le brevet déposé aux Etats-Unis le 16 Juillet 1938 sous le N 2.286.199 et les demandes de brevets déposées sous les nO 267.706 le 13 avril
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1939, 267.707 le 13 avril 1939, 267.708 le 13 avril 1939.
La présente invention est particulièrement précieuse pour la production des alliages inoxydables, qui sont constitués principalement par du fer et du chrome. L'on a aussi employé, comme constituant de ces alliages, le nickel, et, dans une moindre mesure, le manganèse et le cuivre. La production de ce type d' alliage par la méthode des mélanges a été grandement restreinte par le fait que le fer, le chrome et le nickel, qui forment ensemble plus de 95% de la plupart des alliages de ce type, ont approximativement les mêmes points de fusion, qui sont tous, en général, voisins de 1500 0.
La diffusion dans un objet forme de poudres mélangées de ces métaux est donc très lente à toute température au-dessous de leur point de fusion commun, au. quel l'objet façonné serait alors susceptible de perdre sa forme.
L'inventeur a trouvé que si l'on utilise dans ces alliages une proportion considérable de manganèse, avec ou sans élimina- tion de nickel ou de cuivre, la diffusion se produit à une tem- pérature considérablement inférieure au point de fusion du fer et du chrome, qui forment la majeure partie du mélange, et, en conséquence, l'on peut obtenir des objets homogènes sans fusion partielle ou déformation des pièces.
Comme exemple de l'invention du demandeur à ce point de vue, le demandeur mélange 56 parties de poudre de fer, 18 parties de poudre de chrome et 26 parties de poudre de manganèse de pureté supérieure à 99,9%. Ce mélange est pressé suivant la forme dési- rée, et chauffé à une température de 1200 C pendant 2 heures en atmosphère d'hydrogène. La pièce est alors trempée dans l'eau,
L'objet ainsi façonné est relativement doux et magnétique.
Le demandeur redresse alors la pièce s'il s'est produit quelque gauchissement, et effectue tout usinage ou opération de pressage ultérieure nécessaire pour produire le, pièce finale, si lion désire que ladite pièce finale soit durcie, le demandeur chauffe ladite pièce à environ 7250 C, pendant 10 minutes, et refroidit à l'air. La pièce résultante est dure et inoxydable.
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Dans un autre exiemple de la présente invention ; le demandeur mélange-95 parties de poudre de manganèse électrolytique avec 5 parties de poudre de cuivre, Ce mélange est chauffé, sans être comprimé, dans une atmosphère d'hydrogène à 1000 C pendant 2 heures. Il est alors refroidi dans l'hydrogène et mélangé à 27 parties de nickel en poudre. L'alliage résultant est facilement pressé sous une forme précise grâce à la ductilité de la poudre métallique, et est chauffé dans une atmosphère d'hydrogène pen- dant 30 minutes. La pièce résultante est solide et ductile, et possède un coefficient de dilation de 25 - 10-6 cm/cm degré C.
Dans un autre exemple relatif à l'invention, le demandeur mélange 60 parties de poudre de cuivre à 20 parties de manganèse électrolytique à au moins 99,9% de pureté et à 20 parties de nickel en poudre; Ce mélange est comprimé de façon à former les pièces désirées et chauffé dans une atmosphère non oxydante à une température de 800 C pendant 2 heures. L'objet est alors trempé dans l'eau, et est alors sous une forme convenable pour des opérations d'usinage ou de façonnage additionnelles. Si l'on désire durcir la pièce, on peut le faire par chauffage à 450 0 pendant 12 heures.
Dans un autre exemple relatif à l'invention, le demandeur mélange 70 parties de poudre de zinc à 20 parties de poudre de manganèse électrolytique et 10 parties de poudre de cuivre à au moins 99,9 % de pureté,
Ce mélange est pressé sous la forme désirée et chauffé à une température de 4000 0 pendant 5 heures dans un courant d'hydrogène.
La pièce résultante a une dureté d'environ 15 dans l'échelle C de Rockwell, et est tenace et solide.
Ces exemples rendent claire la mise en oeuvre de l'inven- tion. Il sera évident que les pressions qui seront utilisées pour former les pièces dépendront de la densité et de la solidité désirées pour les objets terminés; Le demandeur a trouvé que des
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pressions de 3.500 Kgs environ par cm2 conviennenthabituellement mais que lion peut utiliser des pressions inférieures ou supé- rieures, ces dernières particulièrement si l'on désire façonner des pièces très denses et très solides,
Bien que le demandeur préfère utiliser son invention pour la fabrication d'alliages de manganèse, elle embrasse aussi la fabrication d'objets en manganèse pur.
La préparation de tels objets par coulée n'est pas possible du fait de la dilatation du manga.nèse qui se produit quand il passe de la forme stable aux températures plus élevées à celle stable aux températures plus basses, L'invention du demandeur est donc applicable à la production d'objets sous forme de manganèse alpha en comprimant du manganèse électrolytique pulvérisé, d'une pureté minima de 99,9% sous pression élevée, et chauffage à une température @n- férieure à 7420 C.
Le demandeur préfère pratiquer le chauffage sous pression, mais des résultats satisfaisante peuvent être obtenus sans cette compression,
Dans une autre phase de l'inirention, l'on prépare une poudre ductile, consistant principalement en manganèse, par alliage de manganèse à 99,9% de pureté minima avec un ou deux des métaux nickel et cuivre, dans une proportion de 4 à 5% et par la méthode habituelle, c'est à dire en fondant les métaux ensemble. Un tel alliage, lorsqu'il est trempé à partir d'une température supé- rieure à 1000 C est ductile, et peut être convenablement laminé en bandes relativement minces.
Ces bandes sont alors chauffées à une température de 600 0 à 740 0, ce qui les rend cassantes. Cette matière devenue cas- ànte peut être facilement pulvérisée et, après pulvérisation, est chauffée dans une atmosphère non oxydante à une température supérieure à 7500 C,de préférenceaux environs de 1000 C,et refroidie. La poudre résultante est duct@le, et convient pour le façonnage de pièces par pression ou pour être mélangée à d'autres poudres métalliques, en vue de la oompression et de la formation d'alliages par diffusion à une température relativement élevée.
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Comme exemple spécifique de pet aspect de l'invention, l'on prépare un alliage contenant 4 parties de cuivre et 96 parties de manganèse électrolytique à au moins 99,9% de pureté, cet alliage est chauffé à 1100 0 et trempé. Il est alors laminé en bandes d'environ 6,3 m/m d'épaisseur. Ces bandes sont chauffées à une température de 700 0 pendant 24 heures. Elles sont alors broyées en une poudre passant au tamis de 100 mailles par pouce, soit 39 mailles par cm par une combinaison de traitements par broyeur à marteaux et broyeur à boulets, Lte.lliage pulvérisé eet alors entassé lâchement dans un récipient résistant à la chaleur, et chauffé pendant 10 minutes à une température de 1100 C.
La poudre peut être refroidie dans le susdit récipient pour éviter l'oxydation, Cette poudre est alors comprimée sous une forme convenable sous une pression d'environ 10.500 Kgs/cm2.
Après cette oompression, elle est de nouveau chauffée à 500 0, pour diminuer les contraintes, et la mettre en condition à tous points de vue. On trouve que les objets façonnés de cette manière ont un décrément d'amortissement anormalement élevé, et convien- nent pour de multiples usages nécessitant-l'élimination des vibrations,
REVENDICATIONS
I) Alliage formé par frittage d'un mélange comprimé de poudre métallique contenant une proportion majeure de manganèse électro- lytique pulvérisé, d'une pureté minima de 99,9%.
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