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Il Procédé de formation de couches métariiques adhérentes à la surface d'un support gaiement métallique." Demande de brevet Marocain du 16 Novembre 1948 en sa faveur.
La présente invention concerne la formation de couches métalliques adhérentes à la surface d'un support, soit pour constituer un plaquage ou doublage uniforme des métaux;. c'est-à- dire l'application, sur la surface d'un métal ou alliage, d'une couche, généralement mince, d'un autre métal ou alliage capable d'adhérer sur le premier, soit pour servir d'intermédiaire et permettra la formation de couches adhérentes de feuilles ou de poudre métallique agglomérée à la surface du dit support, en par- ticulier dans le cas où la poudre que l'on désire faire adhérer au support par agglomération au contact de ce dernier ne présente que peu ou pas d'affinité pour le dit support,
c'est-à-dire n'est pas susceptible d'adhérer convenablement à ce dernier lorsqu'elle est chauffée à une température inférieure à son point de fusion.
On sait que le plaquage ou doublage est en général obtenu soit par voie d'un dépôt éloctrolytique du second métal sur le proriier, par, soudure directe, sur le métal de base, avec
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ou sans 3.nterpo. t3 ^,: d \nnE' '':"'."" 2.: c:d.:"0rc...c intermédiaire, d'une feuille plus ou moins Epaisse du métal de plaquage, par
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exemple sous l'action de la prossion à une température suffisam- ment élevée pour assurer la soudure, l'ensemble pouvant être en- suite laminé ou étiré .
On sait également qu'on utilisant les méthodes de la métallurgie des poudres, il ces ossible de faire adhérer une couche de poudre métallique sur un support, de façon à former sur ce dernier un revêtement, en procédant au frittage, éventuel- lement accompagné d'une compression mécanique, de jette poudre au contact dudit support.
Cependant, et notamment dans le cas signalé ci-dessus, où la poudre ne présente pas ou que peu d'affinité pour le sup- port, il est parfois difficile, sinon impossible, d'obtenir une adhérence correcte de la couche de poudre agglomélée sur le sup- port.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention permet, d'une part, d'obtenir des métaux plaqués ou doublés, no- tamment ceux connus sous le nom de "bimêtal", par des moyens oon- 8idérablemcnt plus simples et plus surs que ceux utilisés ou pro- posée jusqu'à ce jour et, d'autre part, de constituer, à l'aide de poudre agglomérée, à la surface d'un support métallique, des touches parfaitement adhérentes, quelle que soit leur épaisseur, en faisant intervenir une couche primaire ou. sous couche servant d'intermédiaire et qui est choisie de façon à adhérer aussi bien, d'une part, au support, que, d'autre part, à la couche définitive.
Ce procédé consiste fondamentalement à recouvrir to- talement ou partiellement la surface du métal ou alliage de base considéré d'une mince couche, à l'état granulaire,de métal ou d'alliage susceptible d'adhérer sur cette surface, puis à chauf- fer la surface ainsi reco verte à à une température suffisamment élevée pour assurer au moins la fusion partielle des grains du
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métal de recouvrement, dans une atmosphère réductrice contenant de l'hydrogène et constamment renouvelée le long de la dite surface.
Lorsqu'il s'agit de placier ou doubler le support à l'aide d'une couche uniforme d'un seul métal ou alliage différent, le recouvrement de la surface du métal ou alliage do base à l'aide du métal ou alliage à l'état granulaire, avant licitement thermi- que, peut n'être que partiol. Si, au contraire, il s'agit d'ob- tenir sur la dite surface une couche intermédiaire pour l'accro- chage d'un revêtement de poudre agglomérée, ou mené d'un plaquagc on feuille d'un métal ou alliage différent, ou susceptible d'ad- hérer normalement au support, ce recouvrement est effectué, de préférence, sur toute la surfisse du support qui doit être couver- te par le revêtement définitif .
Co recouvrement, qu'il soit total ou partiel, à l'ai- de d'un métal ou alliage à l'état granulaire, peut être réalisé en répandant ou fixant sur cette surface une poudre du dit métal ou alliage, ou en projetant ce dernier, à l'état fondu ou vaporisé, finement divisé, sur la dite surface, par exemple à l'aide d'un pistolet de métallisation.
Dans le cas où .'on part d'une poudre du métal ou alliage, celle-ci peut être soit simplement saupoudrée sur la surface à plaquer, éventuellement enduite au préalable d'un liant liquide susceptible de favoriser l'adhésion momentanée de la poudre sur son support, par exemple de l'eau, additionnée ou non d'une substance organique Unité, soit étendue par les procé- dés habituels de peinture sur la Cite surface, à l'état do suspon- sion dans une solution d'ur liant organique dans un liquide vola- til, par exemple une solution alcoolique do camphre.
Dans le cas où l'on désire former directement sur la surface du métal ou alliage de base, une couche uniforme de métal
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ou alliage constituant un plaquagc ou doublage, la surface sau- poudrée ou garnie de /raina commr 1 vient d'être exposé est por- téeà une température suffisamment élevée pour assurer une fusion et une vaporisation au moins partielle du métal ou alliage de plaquage.
On constate alors..ous du chauffage de la surface métallique recouvorte de grains du métal ou alliage de plaquagc, dans los conditions ci-dessus énoncées, qu'il se produit une véritable diffusion du dit métal ou alliage sur la surface pla- quée, diffusion qui. donne lieu à la formation d'une couche mince adhérente et parfaite aient uniforme de ce métal ou alliage su ectte surface.
On peut ainsi obtenir des feuilles, bandes, fils et articles analogues on un premier métal ou alliage, recouverts d'une couche d'un métal ou alliage différent constituant, par exemple, un revêtemetn protecteur ou doué de propriétés physiques, par exemple optiques, particulières.
Les produits plaqués ou doublés obtenus conformément à l'invention peuvent être, après le traitement de plaquagc, sou- mis à un traitement de déformation mécanique par laminage,étira- ge,forgeage, emboutissage ou autres traitements analogues, soit on vue de réduire encore l'épaisseur de la couche de plaquagc, soit en vue de donner au produit obtenu sa forme définitive.
Los deux exemples c-après se réfèrent à la mise en couvre d'un procédé de plaquagc conforme à l'invention.
EXEMPLE 1. Plaquge d'une tôle c'acier à l'aide d'une couche très mince do bronze à 7% d'étain.
La tôle d'alxer, parfaitement nettoyéc, est mouillée à sa surface par de l'cat ou du pétrole dont on laisse écouler l'excédent en dressant 1.- plaque verticalement, puis elle est
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saupoudrée de grain d'alliage de bronze à 7% d'étain de 0,1 à 50 do diamètre, sans quo ceux-ci aient besoin d'être jointifs.
Ces grains adhérent à la surface en raison de la pellicule d'eau ou pétrole.
La tôle ainsi saupoudrée est passée dans un four dans lequel règne une atmosphère réductrice contenant de l'hydrogène et constamment renouvelée, cc four étant chauffé à 970 C. lorsque la tôle est extraite du four, au bout de 10 minutes environ, -on constate que les grains de l'alliage ont dis- paru. Ils sont remplacés par une couche uniforme très mime de l'alliage qui s'est étendu sur toute la surface par cheminement superficiel.
EXEMPLE 2. Doublage d'une plaquette de carbure de tungstène pour outilsà coupe rapide, en vue de sa fixation sur son support.
La ou les faces de la plaquette de tungstène destinées à venir au contact du support sont tout d'abord mouillées à l'eau ou au pétrole, puis saupoudrées d'une poudre de bronze à 7% d'é- tain et 93 % de cuivre. L'ensemble est alors portépendant une dizaine de minutes environ; à une température de 970 C, dans un four à atmosphère réductrice contenant do !:hydrogène et constam- ment renouvelée.
Après ce traitement, la plaquette se trouve recouver- te, aux endroits traités, d'une couche de bronze diffusée sur toute la surface,de façon continue, l'épaisseur de cette couche, qui dépend de celle do la couche de poudre initialement déposée sur la plaquette, pouvant tre celle d'une simple pellicule ou aller jusqu'à lmm. environ..
La couche airsi obtenue permet de brascr ensuite, sans aucune difficulté, la plaquette sur la pièce do support
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destinée à la Maintenir lors do ain utilisation. Elle constitue on outre une liaison élastique permettant de compenser les dila-
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tations na3resï "d1ffGrilta:po1Jr:u.ne. mênal"tèmpéra 'b1:'e -cv.Xbd i3'&r.t.l'oqsupr :'t ar-vn i'3,ue ttF ors du brasage Lorsque le p-r.r' """lfC".:,û1C à l'invention est utilisé pour former une sous couche d'accrochage, d'un métal ou alliage représentant, soit on fouille, soit sous forma d'une poudre;
non susceptible d'adhérer normalement, par simple chauffage, au métal
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ou alliage de base, il consiste fondamentalement à recov.vr''7' tout d'abord le support d'une couche mince de grains métalliques à structure globulaire présentant tous sensiblement les mêmes dimen- sions et constitués on un métal ou alliage capable d'adhérer, par chauffago au dessous de son point de fusion, aussi bien au support qu'à la poudre destinée à former la couche de revêtement finale et à chauffer ces grains, en atmosphère réductrice contenant do l'hy- drogène, à une température suffisamment élevée pour obtenir leur adhérence au support, par intordiffusion des métaux en contact, sans qu'il se produise une fusion totale dos grains,
aprèo quoi on recouvre la sous-couche ainsi obtenue avec le métal ou alliage cn poudro ou en feuille, destiné à former la couche de revêtement final, la poudre, dans le premier cas, étant formée de grains dont le diamètre moyen ost do préférence inférieur à celui des grains
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de la sous-çoucho, après quoi l'on procède au frittage de cette poudre, avec compression éventuelle, par les méthodes de la métal- lurgie des poudres.
Les grains métalliques destinés à former le revêtement final ou la sous-couche do l'sison sont avantageusement ceux d'une
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poudre mono ou "Mt"1C, de préférence d'une poudre obtenue conformément au procédé décr .t dans loodâSSacâSc 1 brevet N 4i6.'T déposé le 10 Décembre 1948 pour "Procédé d'obtention de poudres
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d'alliages métalliques", qui consiste à l'aire fondre progressive- ment ot simultanément, à une température suffisamment élevée pour déterminer une vaporisation en phase gazeuse les différents métaux à allier, dans lcs proportions relatives désirées pour l'alliage en poudre à réaliser et à brasser ot refroidir la phase gazeuse ainsi obtenue, au fur et à mesure do sa formation, à l'aide d'un jet de gaz,
de préférence non oxydant, sous forte pression, après quoi l'on recueille, après refroidissement jus- qu'à solidification complète à l'état dispersé, les fines gout- telettes d'alliage résultant de la dispersion de la phase gazeuse soufflée .
Cc procédé permet en effet d'obtenir des poudres dont les grains sont sphériques ou sensiblement tels, ou formés d'une pellicule on .forme d'enveloppe de sphère, et qui présentent tous approximativement le même diamètre ou tout au moins des diamètres compris dans les limites relativement étroites,, ces poudres étant particulièrement aptes à jouer le rôle de sous-couche dans le procédé conforme à l'invention.
Ainsi qu'il a déjà été dit plus haut, les grains de poudre peuvent être simplement saupoudrés sur celui-ci ou, mieux, on particulier dans le cas où cc support n'est pas plan et où il serait difficile de le saupoudrer régulièrement, on peut mouiller la surface à recouvrir d'un liquide tel quc, par exemple, eau, eau glycérinéc, alcool camphré, pétrole capable do fixer les globules sur le support pondant toutes les manipulations qui précèdent l'opération de chauffage.
On peut aussi procéder on mettant les globules en susponsion dans un liquide volatil, par exemple l'alcool ordinaire ou un alcool supérieur contenant on dissolution un corps organique présentant des propriétés liantes ot capables de se sublimer- ou de s'évaporer facilement, par
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exemple lo camphre, après, quoi cette susponslcn est appliquée sur la surface du suprot par les procédés habituels do peinture.
L'évaporation rapide du solvant laisse ainsi les globules métal-
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liquos collés au support et entre Cl'X par une fine T1'':.':'c'.;.o du liant organique qui empochera coût déplpoc;i"3ni dans les opérations et manipulations R " 1.'¯' ^ ' . ¯ ..3 ,
Enfin, on peut également- recouvrir directement le support, sans passer par le stade poudre, en procédant à la pul- vérisation directe, sur le supporta du métal ou de. l'alliage des-
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tiné à.former la sou"'couche suivant la technique de la métallisation par project 1' ,.
Dans ce cas, la couche adhérente obtenue, s'il s'agit d'une couche intermédiaire destinée à être chauffée au dessous de son peint de fusion et, morne dans le cas où elle est
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nine, donne souvent lieu à la formation do cloquoc au refroidis- sement.
Pour remédier cet inconvénient, il pnut être procédé à un laminage, martelage ou autre traite mens analogue avant re-
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fridisser:nt complet pour refermer la couche Soulevée or'! Que cotte sous-couche intermédiaire soit ou non sou- misse à un tel traitement de compression, elle présente, après son agglomération et diffusion plues eu moins to-.alc à la surface, et
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grâce au d1monsioocnt ct la nature des crains métalliques utilisés, des aspérités ot derj vides de (1.¯r.;..:!.f:--'j¯s régulières ou sensiblement telles, et régulièrement :,'épa:-'-;.':
3) ressemblant gros-" siêrcnlcnt. à la texture que présenterait une ':;02.1e métallique fine dont Les mailles seraient de dimensions comparables
Ces aspérités et ces "ides réguliers, dent en peut
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faire varier 1" g T. ricnc ' , a volent . .r,,-::i?:!.s 3èlJ'l' un diamètre plus ou moins ;':rand po-iv . rn.¯aï;, facilitent ac.: cnac dr la deuxième poâ.¯ct dont la g!'9.:1"¯::'v:ét::'Lc ce!; choisie de préfé- rence, ainsi qu'il a été cit. pour c: c 1? c p:zïsso pénétrer dans
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les vides de la sous-couche.
Le procédé peut être réalisé Egalement en fabrica- tion continue, dans le cas où l'on désire obtenir des bandes de grandes longueurs, dans lesquelles courront être découpées des éléments, ou qui pourront être ultésieurement recouvertes en bloc ou par un procédé continu, d'une couche de poudre, d'une qualité autre que celle de la pienirére couche adhérente.
On peut, par exemple, fixer les grains d'adhésion en oouche régulière, par l'un des procédés décrits ci-dessus, saupou- drage, enduction sou forme de suspension, pulvérisation directe , à l'état fondu, sur une bande-support en feuillard, toile métalli- que ou oute armature ou bande analogue ininterrompue qui se dé- place progressivement, ou aussi sur une portion de bande plus ou ricins longue reposant sur un ruban de transport ininterrompu.
L'ensemble, se déplaçant à vitesse constante, pénètre dans un four à atmosphère réductrice contenant de l'hydrogène, dans le- quel le tout est porté à une température suffisamment élevée pour assurer, conformément àla technique de l'invention, la vaporisa- tion des crains utilisés ou simplement la fusion partielle de ces derniers sur le support,
A sa sortie du four-, le support ainsi préparé peut être recouvert, soit immédiatement, soit ultérieurement, d'une poudre choisie pour constituer le revêtement définitif.
Le tout est alors repassé dans un deuxième four placé à la suite-dupro- raior et chauffé à une température suffisamment élevée pour assu- rer le frittago de cette pendre et son intordiffusion avec la sous-couche, réalisant ains une fbrication continue.
En particulier, le procédé conforme à l'invention peut s'appliquer avec avantage pour faire adhérer d'une façon.parfaite des poudres de bronze au pomb sur un support en acier, pour
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lequel ces poudre;* ne présentent pas d'affinité, en constituant sur ledit support une sous-couche de liaison en poudre de bronze à l'étain, laiton ou tout autre alliage analogue .
Dans une première opération, cette sous-couche est chauffée à une température infénisuer à celle correspondant à la fusion mais suffisaient élevée pour permettre l'interdiffusion des octaux constituant le support, d'une part, et la sous-coucho, d'autre part, ainsi que la cohésion des globules de poudre, cc Chauffage ayant lieu en atmosphère réductrice et la surface du support ainsi que la poudre ayant été amenées ou maintenues dans un état de propreté et de désoxydation aussi parfait que possible.
Une fois la sous-couche obtenue, on la recouvre do la poudre de bronze au plomb, par l'un des procédés signales ca-dessus, et on chauffe à nouveau l'ensemble à la température nécessaire pour réaliser l'agglomération. Il se produit alors une interdiffusion des grafns des deux poudres, assurant l'adhérence parfaite du revêtement final.
A titre d'exemple, on a réalisé un coussinet au bron- zo au plomb en procédant de la façon suivante : Lo corps du coussionet, en acier moulé, a été recou- vert, sur sa surface correspondant à la surface de frottement, d'une première couche, très mince, d'une poudre d'alliage cuivre étain obtenue conformément au procédé ci-dessus rappelé et pré- sentant une grosseur de grain comprise entre 50 ot 200 A cet effet, la dite poudre a été mise en suspension dansune solu- tion alcoolique de camphre à 5 %, cette suspension ayant été ensuite badigeonnée sur la surface à recouvrer -
L'eopemble a ci suite été porté à une température do 950 C pondant 10 min@@@@ après quoi on a recouvert la sous-cou- che ainsi obtenue, par les mémes moyens,
d'une couche d; environ
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1,5 mm d'épaisseur d'une poudre do bronze au plomb à 30 % de Pb, obtenue par le même procédé que la première poudro et présentant une srossour do grain comprise entre 0,1 et 50 .
On a de nouveau chauffé l'ensemble à une température de 750 C à 850 C pendant 10 minutes. On a ainsi obtenu, sur le support, une couche de bronze au plomb de 1,2 mm environ d'épais- seur, parfaitement adhérente.
- REVENDICATIONS -
1. Procédé de formation de couches adhérentes de pou- dres métalliques à la surface d'un support, soit pour constituer un plaquage ou doublage uniforme, soit pour former une sous-cou- che capable de faire adhérer au support une feuille métallique ou une deuxième couche do poudre métallique agglomérée, caractérisé cn ce quc l'on recouvre tout d'abord totalement ou partiellement le support d'une mince couche, à l'état granulaire, de métal ou d'alliage susceptible d'adhérer sur cette surface, puis que l'on chauffe la surface ainsi recouverte, à une température suffisam- ment élevée pour assurer au moins la fusion partielle des grains du métal de recouvrement,dans une atmosphère réductrice contenant do l'hydrogène et constamment renouvelée le long de la dite sur- face.