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Cette invention est relative à des pièces ou objets à revêtement d'oxyde et se propose de les perfec- tionner, ainsi que d'améliorer la technique de leur pro- duction.
Les buts de l'invention sont de permettre la réalisation d'objets résistant aux flammes, et en parti- culier d'objets métalliques revêtus d'une matière réfrac- taire résistant à l'oxydation et'assurant une protection supplémentaire contre l'oxydation du métal sous-jacent,. de rendre certains objets résistants à l'humidité et aux influences d'humidification, de créer sur ces objets des revêtements réfractaires supérieurs, adhérant forte- ment dans diverses conditions d'emploi, de créer des ob- jets composites résistant aux flammes et se prêtant à une fabrication facile, et de permettre l'obtention d'objets résistant à l'érosion et qui soient également résistants à l'oxydation.
D'autres buts de l'invention sont de ménager un revêtement sur les pièces en acier utilisables dans les moteurs d'avions et les turbines à gaz, afin de leur donner une plus grande durée de service, de créer un revêtement pour les chambres de combustion et les tuyères des moteurs de fusées et engins analogues, afin d'augmen- ter leur durée utile, de créer des revêtements supérieurs pour les fusées et les engins de navigation aérienne, de fournir un revêtement d'oxyde réfractaire applicable à une pièce métallique sans exiger l'opération consistant à rendre rugueuse la surface en cours de revêtement par découpe intense au jet de sable ou de grenaille, afin d'assurer une adhérence maximum, et de créer un revête- ment sur des objets métalliques afin de leur donner une " eilleune résistance aux chocs thermiques.
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D'autres buts encore de l'invention sont de uréer une classe supérieure de revêtements pour les matiè res telles que le carbone, le graphite et les matières plastiques, de créer un revêtement réfractaire sensiblement imperméable pour diverses matières telles que celles qui viennent d'être mentionnées, de créer des surfaces de portée résistant à l'oxydation aux températures élevées, de permettre la réalisation de paliers et de surfaces de portée résistant aux conditions corrosives, d'augmenter l'adhérence des revêtements multiples et des revêtements intercalaires ou en sandwich, de créer un revêtement réfractaire sur un métal, sans contamination fâcheuse de la surface métallique originelle par les particules du fluide d'érosion comme jet de sable,
de substituer une opération de nettoyage de surfaces à un dé- capage intense au jet de sable ou de grenaille, tout en obtenant une adhérence supérieure sans déformation du métal, de rendre rugueuse la surface en cours de revêtement par l'emploi d'un enduit de métal pulvérisé, d'interposer une couche de métal résistant à l'oxydation entre un revêtement d'oxyde réfractaire légèrement perméable et un métal de base oxydable, et de créer une couche de métal résistant à la chaleur ainsi qu'à l'oxydation entre une matière de base et un' revêtement d'oxyde réfractaire appliqué par pulvérisation à l'aide d'une flamme.
D'autres buts de l'invention découlent de la suite de ce texte.
La figure unique du dessin schématique annexé est une microphotographie d'une section 'd'un revêtement à base de zircone appliqué sur un revêtement de nickel placé sur une pièce en acier inoxydable et constituant un objet tel que le prévoit l'invention.
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Pour la formation d'objets tels que les prévoit l'invention, on peut utiliser un pistolet de métallisation du type général décrit dans le brevet américain n 1.100.602 du 16 juin 1914. Les pistolets de métallisation de ce genre sont bien connus et sont vendus communément dans l'industrie, de sorte qu'ils n'ont pas besoin d'être décrits en détail. Le métal utilisé se présente sous la forme d'une tige ou d'un fil qui est fondu, atomisé et pulvérisé par le pistolet, et projeté contre la surface sous la forme d'un brouillard de particules fondues ténues, qui se figent sur place.
On utilise en outre un autre pistolet de métallisation, bien que dans certaines circonstances onpuisse employer le même. Ce second pistolet peut avoir les caractéristiques décrites dans le brevet américain n 2.707.691 du 3 mai 1955. Le rôle de ce pistolet est de revêtir la matière d'un oxyde réfractaire.
En règle générale, un pistolet de métallisation convenant pour faire fondre, atomiser et pulvériser un oxyde réfractaire peut être employé pour faire fondre, atomiser et pul- vériser des métaux, à condition que le métal soit présenté à lui sous la forme d'un fil ou d'une tige ayant le diamètre convenant à ce pistolet pour autant que ce dernier comporte un dispositif de-mise au point du débit d'arrivée du métal et de réglage de la flamme, afin de l'adapter à la pulvérisation de ce métal. Dans d'autres cas, on peut employer un pistolet pour la projection de l'oxyde réfractaire à/l'aide d'une flamme, à condition que ce pistolet soit capable de pulvériser l'oxyde sous la forme pulvérulente. Enfin, on peut également utiliser un pistolet de projection de poudre, pour effectuer le travail en question.
On utilise un objet, ou plus généralement une
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matière, appelé à être revêtu suivant l'invention. Cette matière peut être l'une ou l'autre de celles qui ont été indiquées dans le préambule du présent texte, et peut
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se présenter à l'état solide a condition d'être dotée d'une rijidité raisonnable. Cet objet est appelé ici la pièce de buse, Pour de nombreux modes de réalisation ue l'invention, cette pièce de base est une pièce de métal qui peut être soit une pièce métallique conformée,
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soit un morceau de tôle ou de feuillerd.
Pour d'autres modes de réalisation, la pièce de base peut être une' pièce en matière plastique, c'est-à-dire une pièce en
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une !:1:.:.ière C'r;niue capable d'être moulée, extrudée eu utrement conformée, comme une pièce en résine de phénciformaldéhyde, en un polymère de méth' crylé1te, en styrène ou en diverses autres matières organiques, comme celles aont on se sert dans l'industrie des matières
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pli sti'mes.
L'ébonite peut être utilisé pour former la pièce de b--s,3, insi que diverses pièces rigides constituées par un succédané du ccoutchouc conrie le butadiènestyrène, le '..ut..'diène-9crylo-nitrile et le but?diène chloré. jJ'.i.PL'3 1 un soumet à l'enduà.sG;e sf.a. pièces d'acier inoxydable , de f'-.con à produire des objets tels que les prévoit l'invention. L'acier inoxydable qu'on emploie 'ci est celui qui porte le n 321 dans la spécification de l'Institut américain des Fars et Aciers* Les pièces
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d'acier inxyduble en question ont une section r(-,présent6 phr un erré de 5 cm. sur 5 et une épaisseur égele à 1,6 fil!'!. Ce sont les pièces de b:'58.
On les soumet à un jet de (Jtaci(>r du type L';tnt;born G-25, sous une pression 6,:<'1e 2,k, k:jcm2, jusqu'à eu nu'on obtienne une surface rendue uniformément ruguou::;e. On peut alors
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les revêtir de nickel par métallisation; en utilisant un pistolet métalliseur du type l'ietco, avec une vitesse d'avance du fil égale à 3 mm. environ. On pulvérise ensuite de l'alumine à l'aide d'un pistolet du type décrit
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dans le brevet américain n'2.707.'60,1- déjà cité. La pres- sion de l'air comprimé va de 5,6 à 6,3 kg/cm2. Dans chaque cas, la flamme est produite par combustion d'acétylè- ne en présence d'oxygène, et dans chaque cas aussi un jet d'air est utilisé pour l'atomisation et la pulvérisation.
Le commande des vannes d'arrivée 'des gaz aux pistolets de métallisation est une notion classique dans cette technique et n'a pas besoin d'être décrite en détail,, pas plus que la commande du mécanisme d'avance puisque toutes ces données sont décrites dans les brevets américains sus-rappelés et dans de nombreux autres brevets intéressant la technique de la métallisation.
Le premier revêtement de nickel sur l'acier inoxydable a une épaisseur égale à 0,1 - 0,2 mm. Le revêtement d''alumine qui lui est superposé, et qui est constitué par un revêtement d'oxyde réfractaire stable au contect de l'air à la température ambiante, a un point de fusion supérieur à 1.000 C et une épaisseur allant de
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'..#,25 à 0,U mm. Ln réalité, ce revêtement d'alumine est à peu près complètement cristallisé, et son point de
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fusion, :i ;.crm:i.né par les évaluations récentes, est de 2CJ1;.,.ú ' V r' 15 c.
Lub revêtements et les brses forment des pièces CC';:.lJc::i t8' runeh7¯oc;s. La force d'adhérence entre le r0vCtru3nt mt-l.li.r¯uc> et le revêtement d'ovyrte réfraci,'.il'; (a.lu':âl1'.;) est :J,:,w5iblfrnent 6r!i.e à 1, cohésion au r.,.;.Ê.,F,,,.,:nC c'o..fde rtt'rtetai.re lui-mô1l10. Les partmc.tl.'-'-u lrH'i:vlri.I).f.11r,j du [r.r:i.C:rIC'rlt do mut.'.'l ot les parti- (:.,1 ) ir 1 VJ.t1!Jt¯I¯f:i nu l':!Vv:It:r!!Elrlj. d'oxyde r'1"Cti'l.rE3
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sont auto-agglomérées, de sorte que chaque revêtement forme une structure solidaire rigide, indépendamment de l'élément de base'ou support.. Le revêtement de métal est formé de particules ténues de métal en fusion ayant subi une solidification brusque sur l'élément de base ou support lui-même.
Le revêtement d'alumine est formé de particules ténues d'oxyde en fusion ayant subi une solidification brusque sur le revêtement de métal lui-même. Le nickel a un point de fusion de 1455 C. Le nickel et l'alumine, aussi dénommé oxyde d'aluminium, sont tous deux sensiblement purs.
L'adhérence entre le métal de la base ou suppor. et le revêtement d'oxyde réfractaire peut souvent être de nature mécanique. Dans ces conditions, le degré de rugosité superficielle du métal constitue un facteur important pour l'obtention d'une adhérence satisfaisante.
Un ancrage mécanique est favorisé par des angles de dépouille, qui sont souvent présents sur cette surface.
Dans certaines circonstances, on peut faire appel également à une adhérence chimique. Des.observations ont été effectuées sur un échantillon obtenu par application d'un revêtement de nickel sur de l'acier incxydable, avec application ultérieure d'un revêtement fin de zircone. On a soumis ces pièces ou échantillons à un chauffage et à un refroidissement cycliques, et elles supportent très bien le traitement auquel elles sont soumises. On a observé, lors d'un examen macroscopique en section droite, des zones foncées qui semblent être formées par de l'oxyde de nickel, et celui-ci peut avoir contribué au rendement supérieur obtenu par un processus chimique ou physique.
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1.ZT''
On utilise un plus grand nombre de pièces en acier inoxydable d'une dimensmon de 5 cm. au carré et d'une-épaisseur de 1,6 mm. environ, ces pièces servant de supports. On applique sur certaines de ces pièces un revêtement d'alumine suivant le procédé faisant l'objet de l'invention. On applique sur d'autres pièces un revêtement de zircone suivant le procède, objet de l'in- vention. On applique sur d'autres encore un revêtement de nickel avant l'application du revêtement d'alumine.
Sur certaines autres pièces, on applique un.revêtement de nickel avant le revêtement de ircone, et sur d'autres pièces encore on dépose un alliage nickel-chrome avant le revêtement d'alumine, tandis que d'autres pièces re- çoivent un revêtement en alliage nickel-chrome ayant le revêtement de zircone. L'alliage nickel-chrome utili- sé est du "Nichrome" qui renferme de 60 à 80 % de nickel; et de 11 à 20 de chrome, le reste étant formé par du fer. On n'a pas déterminé exactement dans quelle partie de cette gamme se trouvait le métal particulier utilisé, mais les différences obtenues dans le totalité.de cette gamme sont pratiquement négligeables.
Il semble que le fil conducteur utilisé pour appliquer le revêtement mé- tallique par pulvérisation soit formé par 60 % de nickel,
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2 ;a de fer et 16 fc de chrome.
On donnera ci-après une description des échantillons, de leur préparation en vue de l'application n'un revêtement, du revêtement en soi, de l'épaisseur des revêtements obtenus, et des résultats des essais.
Echantillons :
On découpe dans une tôlo d'acier inoxydalle "321" quarante deux échantillons de 5 em x 5 (!ici x 1,0 mm.
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Préparations :
On soumet tous les spécimens un décapage au jet avec de la grenaille Fengborn C-25, sous une pression de 2,8 à 3,5 kg/cm2. La grenaille vient frapper les plaquettes selon un angle de 90 environ. Le décapage au jet est juste suffisant pour fournir une surface uniformément rugueuse. Les échantillons reçoivent une forme légèrement convexe par suite des contraintes de compression qui ont pu être engendrées dans la surface à cause de l'impact.
Application du revêtement :
On effectue cette application du revêtement à l'aide de l'équipement décrit dans l'exemple n 1. On sépare les échantillons en sept lots, de chacun six échantillons. On munit trois lots d'un revêtement direct d'oxyde métallique réfractaire sur la surface d'acier inoxydable ayant été décapée par jet. Le revêtement de deux de ces lots est formé par de l'alumine (ce qui donne ainsi deux lots identiques dont l'un peut être considéré comme lot de contrôle) tandis que l'autre reçoit de la zircone.
On applique sur les quatrième et cinquième lots un revêtement de métal pulvérisé en nickel, et sur les sixième et septième lots un revêtement de métal pulvérisé en "Nichrome". On munit ensuite les quatrième et sixième lots d'un revêtement d'alumine et les cinquième et septième lots d'un revêtement de zircone.
Epaisseur du revêtement :
Les revêtements d'oxyde ont des épaisseurs de 0,38 mm + 0,125 mm. Les revêtements sous-jacents en métal ont une-épaisseur de 0,150 mm + 0,05 mm.
Essai au contrôle :
On soumet ensuite la totalité des échantillons à un essai ou contrôle, afin de déterminer la faculté
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relative des revêtements à résister à des échauffements et à des refroidissements répétés. On chauffe un four électrique de laboratoire à 1040 C. On juxtapose dans ce four les six échantillons d'essai constituant un seul lot, avec la face munie d'un revêtement dirigée vers le bas, en les posant sur une pièce plane en acier inoxydabla formée par un tamis dont les mailles ont environ-6 mm.
On place ce tamis portant les échantillons sur la sole du four, et on ferme la porte.
..près 60 secondes, on sort du four le tamis portent les échantillons chauffés au rouge à une température d'environ 1000 C, et on la maintient au-dessus d'un courant d'air à la température ambiante, refoulé par un ventilateur et se déplaçant à une vitesse de 90 mètres/minute. Cette opération amène les échantillons à la ternpérature ambiante en un laps de temps compris entre 3 et 4- minutes. On les examine ensuite pour déterminer l'état du revêtement, et on répète le cycle précédent.
Critère de défectuosité :
Le soulèvement ou gonflement et l'écaillage d'une petite partie du revêtement constituent un défaut.
Le nombre de cycles auxquels on soumet les pièces avant d'arriver à un état défectueux est enregistré. Les ré- sultats sont donnés dans le tableau suivant :
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TABLEAU I Résultats de l'essai par chauffage et refroidissement cycliques
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'.-'vêtement: Nombre: Nombre de:Nombre: Type de défectuosité : de cy-: cycles :de cy-: : clés minimum :cles : : maximum : moyen :
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<tb>
<tb> alumine <SEP> : <SEP> 6 <SEP> 1 <SEP> :3-1/3: <SEP> Le <SEP> revêtement <SEP> se
<tb> : <SEP> soulève <SEP> à <SEP> l'écart
<tb> : <SEP> du <SEP> métal <SEP> du <SEP> support
<tb> : <SEP> sur <SEP> les <SEP> angles
<tb>
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f..lu:nine, 4 1 2 Comme précédemment.
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<tb>
<tb> :essai <SEP> de
<tb> :contrôle: <SEP> : <SEP> : <SEP> :
<tb>
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Zircone 11 6 :7-7/6 : Défaut sur les bords
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<tb>
<tb> : <SEP> par <SEP> suite <SEP> d'un <SEP> léger
<tb> : <SEP> Soulèvement <SEP> du <SEP> revêtement <SEP> . <SEP>
<tb>
4 <SEP> :Mickal <SEP> 10 <SEP> 3 <SEP> 8 <SEP> L'alumine <SEP> se <SEP> soulèsous <SEP> alu- <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> ve <SEP> légèrement <SEP> à
<tb> :mine <SEP> l'écart <SEP> du <SEP> revête-
<tb>
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ment sous- j;<. cent en nickel sur les bords 5 :i.ickel 40 -C3 : 40 + Légère dêsagrégs-
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<tb>
<tb> : <SEP> sous <SEP> zir- <SEP> tion <SEP> sur <SEP> les <SEP> bords,
<tb> cône <SEP> aucun <SEP> soulèvement.
<tb>
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6 "Hic brome"; 40 9 34 + :
Désagrégation sur
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<tb>
<tb> : <SEP> sous <SEP> les <SEP> bords <SEP> avec <SEP> un
<tb> : <SEP> alumine <SEP> léger <SEP> soulèvement
<tb> du <SEP> revêtement
<tb> d'alumine <SEP> par <SEP> rapport <SEP> au <SEP> revêtement
<tb>
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.. : : . saus-j'cent, en Itiicliroine" vers les
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<tb>
<tb> subies.
<tb>
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d Un autre mode/formation du revêtement métalli- que sous-jcent pour des pièces telles que les prévoit l'invention consiste à faire intervenir un arc électrique projetant du métal de revêtement sur la surface, de base, qui peut être dans ce cas un métal ou plus généralement un autre conducteur de l'électricité.
Le métal de revê- tement, qui se présente sous la forme d'une tige, fait office d'électrode, et la matière de base ou support constitue l'autre électrode. Un générateur comme celui qui est utilisé pour la soudure à l'arc électrique est employé pour engendrer une différence de tension suffi- sante, entre le matière de base et la tige du métal de revêtement, de facon qu'un arc électrique jaillisse entre les aeux quand ils sont rapprochés suffisamment.
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'Jrt-ce zou jaillissement de cet arc, certaines fractions da la tige se trouvent fondues et adhèrent ainsi àla matière de base.
La tige de métal qui doit être employée comme revêtement est maintenue dans un support analogue à un pistolet; sur lequel est monté un vibrateur pneumatique qui imprime une vibration au support et à la tige,
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ce qui je traduit p->r le dépôt d'un revêtement de métal '^r::: de p.Tticule.3 ténues en fusion qui se figent ou se solidifient our pi-'ce. Le revêtement d'oxyde est ensuite i. ;J,?linu6 par dessus le revêtement''de m6tr:l conm:e décrit :r"C:.'CIr:Ir.r¯ent. Lu revêtement à l'aide du métal par ail- 1. f ï :ueni, rl t rrc constitue d'ailleurs une technique conn..::;, qui a.t été ucr'i.tN <lm; de nombreux brevets ainsi ou-.! (';';:'[1., aus revues tecbn1 ',;s.
Lu spécimen destiné à 1n microphotographie a été prél" r6 ('ùrll/:!e décrit précudeinment à l'aidu de aircorn; appliquée :;ur du nickel rucouvrant de l'acier ino- ,ri';:' [.1'1. Il ''::':,,).:''':3[.'it du lot n0 du t'iMoau 1. Apres l'y, ri cyclique do chauffage et de refroidissement
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on a sectionné ce spécimen à l'aide d'une meule tronçon- neuse diamantée, puis on l'a monté dans une résine du type de la "bakélite" (phénol-formaldéhyde) et on l'a po- li par les techniques employées en métallurgie à l'aide a'une poudre de diamant à grains très fins.
La surface de teinte claire 1 désigne l'acier inoxydable, qui est rendu rugueux par suite de l'attaque de la grésille. En zone 2 légèrement feuillée désigne le revêtement de nickel. Les zones sombres 3 qui se trouvent dans la zone 2 représentent, aut&nt qu'on puisse l'établir, de l'oxyde de nickel formé par oxydation du nickel. La zone moyennement ombrée 4 désigne le revête- ment de zircone.
La structure feuilletée moyennement ombrée du revêtement de zircone obtenu à l'aide d'un pis- tolet, formée par la percussion et la liaison des parti- cules plastifiés par la chaleur d'oxyde réfractaire au notent où elles subissent une déformation par suite du choc sur la surfece solide et où elles s'agglomèrent, indique, amtont qu'on puisse l'établir, que le revête- ment d'oxyde réfractaire présente une structure assez lâche qui améliore ses caractéristiques d'adhérence con- tre le métal.
Toutefois, d'autres types de jonction peu- vent. se produire avec d'autres types de revêtements a'oxyde réfractaire, comme par exemple ceux qui sont plus teneurs, et la nature de l'adhérence n'est pas li- mités au mécanisme physique sus-décrit. Lnfin, la zone pratiquement noire assignée par 5, qui surmonte les pré- cédentes, désigne la résine de montage.
Au moins cer- taines des zones irrégulières foncées présentes dans le revêtement de zircone constituent, autant qu'on puisse s'un renére compte, des accidents forment des régions où le:: particales surfaciales ont été déchiquetées au cours do 3 'opération de polissage qui est intervenue pour pré-
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parer 1: surface en vue de l'examen microscopique.
La microphotographie ?été prise avec un gros- sissement de 100 et l'indication d'échelle 0,125 mm qui se trouve dessus est nettement visible, la longueur de la ligur qui s'étend au-dessous de la fraction représente C,125 mm. Les pores 6 sont clairement visibles dans 1 région 4 formée de zircone. L'enchevêtrement des re er.ts et de la base est clairement apparent dans ce microphotographie, ce qui indique la grande résistai! des revêtements.
EXEMPLE 3 quatre plauqes d'acier inoxydable fournies en vue des essais sous la forme de plaquettes par un con- structeur américain en renom de moteursà réaction avaient des dimensions de 15 cm x 6,3 cm x 1,6 mm. On a soumis ces pièces aux attaques à l'aide de grenaille d'acier broyé de type G-25, puis à une métallisation à l'aide de 0,125 mm de nickel, suivie d'un revêtement par pulvérisa- tion d'oxyde réfractaire ayant une', épaisseur de 0,625 mm par le procédé décrit dans le brevet américain n 2.707.691 déjà cité. On. a revêtu ainsi deux plaquettes avec de l'alumine, et deux avec de la zircone stabilisée.
Les essais de chauffage,ont été faits dans des conditions correspondant aux conditions de travail des moteurs, dans le laboratoire du constructeur de moteurs en question, qui a décalré que les plaquettes d'acier recouvertes d'un dépôt métallisé de nickel et soumises à l'action d'une flamme projetant des revêtements d'alu- mine et de zircone ont témoigné d'une amélioration mar- qués par rapport aux plaquettes précédemment soumises aux essais. Ce constructeur de moteurs a également dé- claré que la- plaquette à rovêtement d'alumine s'est dé- taché au voisinage du ses extrémités, outil n'a a
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pas eu de défaut du revêtement lui-même, non plus que sur l'interface.
Enfin, ce constructeur de moteurs a indiqué que la zircone était encore plus adhérente et ne témoi- gnait d'aucun défaut au cours d'un essai, et présentait seulement un léger défaut sous l'effet des forces de cisaillement (à l'intérieur du revêtement) dans le voisi- nage d'un des angles de la plaquette au cours d'un autre essai.
Divers exemples de réalisation de l'invention ont été effectués et auront des utilisations pratiques répondant aux divers buts de l'invention tels qu'ils ont été spécifiés dans le préambule de ce texte. On peut mentionner notamment les suivants :
1. Alumine appliquée sur de l'aluminium revêtant de l'acier.
2. Alumine appliquée sur du cuivre revêtant de l'acier.
3. Alumine appliquée sur du fer revêtant de l'a- cier, et en particulier de l'acier inoxydable.
4. Alumine appliquée sur du molybdène revêtant de l'acier.
5. Alumine appliquée sur du cobalt revêtant de l'acier. , o. alumine appliquée sur du revêtant' de l'acier.
7. Alumine appliquée sur du métal. Inconel revêtant de l'acier.
Au lieu de l'alumine dont il a été fait état dans les divers exemples sus-indiqués, op. pourrait em- ployer du zircon, de la zircone, de l'oxyde de chrome,
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de 1?< wol18stonite, des spinelles, etc...
E'G'l' P.1KJt. D'autres échantillons destinés aux essais qui
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ont .été effectués impliquent l'emploi d'une pièce de base formée de carbure de tungstène cémenté, dans un cas, et d'acier inoxydable, dans un autre pas. Une couche de nickel rugueuse a été déposée par emploi du procédé à l'arc précédemment décrit. Un revêtement d'alumine ayant une épaisseur égale à 0,25 - 0,50 mm a été ensuite pul- vérisé par dessus le nickel. On a constaté une excellen- te adhérence du revêtement d'alumine. D'autres métaux et d'autres carbures durs tels que ceux dont on fait usqge pour constituer les mèches d'outils, etc... auraient pu trouver leur emploi ici.
Toutefois, pour le procédé fai- sant intervenir un arc électrique, il est nécessaire que la pièce de base soit bonne conductrice de l'électricité.
EXEMPLE 5
Des revêtements multiples peuvent être obtenus.
C'est ainsi par exemple que des spécimens de fer noir ont été utilisés au cours d'une série d'expériences. Ces spé- cimens ont été rendus rugueux en les attaquant par un jet de grenaille sous une pression de 2,8 kg/cm2, et un revê- ter::ent de nickel ayant une épaisseur d'environ 0,15 mm a été pulvérisé en utilisant un fil de nickel ayant une section égale à environ 3 mm, puis on a pulvérisé un re- vêtement d'alumine modérément tendre, en utilisant un pistolet du modale A fabriqué par la Société américaine tall Colmonoy Co, de Détroit, en employant comme substan- ce d'avancement des monohydrates d'alpha-alumine.
On a pulvérisé ensuite un revêtement formé d'alumine dure en employant une tige d'alumine ayant une section égale à 3 mm. environ, comme décrit dans l'exemple n l. L'objet résultant comportait un revêtement surfacial formé d'alu- mine dure résistant fortement à la corrosion et une mi- crostructeure feuilletée capable de bien résister aux con- intes d'échauffement et de refroidissement sans écail-
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lage, conjuguée à une couche d'alumine sous-jacente et à une couche d'ancrage en nickel. D'autres oxydes et d'autres combinaisons d'oxydes ainsi que d'autres métaux peuvent d'ailleurs trouver leur emploi ici.
D'autres combinaisons de revêtements multiples et de revêtements à éléments intercalaires ou en sandwich peuvent être employés suivant les conditions d'application pratique. C'est ainsi, par exemple, que la couche sous-jacente de métal peut être projetée à l'aide d'un pistolet de pulvérisation, puis chauffée sur sa surface afin de consolider les particules et de rendre le revêtement moins perméable ou sensiblement imperméable. Le traitement de la surface au chalumeau est un des moyens qui permettent d'obtenir ce résultat. Si la surface chauffée n'est pas suffisamment rugueuse pour assurer une bonne fixation de la couche d'oxyde réfractaire, on peut la rendre rugueuse en l'attaquant au jet de sable ou de grenaille, ou par une autre méthode telle qu'un dép8t d'un autre métal produit par pulvérisation.
EXEMPLE 6
On a attaqué deux spécimens de fer noir à la grenaille, sous une pression égale à 2,8 kg/cm2, la grenaille étant constituée par des grains d'acier afin de donner lieu aune surface rendue rugueuse, puis on a pul- vérisé à l'aide du pistolet de type A de la Société américaine dite : Wall Colmonoy Co, en y faisant arriver dans un cas de la poudre d'étain, et dans l'autre cas de la poudre de plomb. On a procédé ensuite à un revêtement par pulvérisation à l'aide d'alumine, par la méthode décrite dans l'exemple n 1. On a obtenu dans les deux cas un bon revêtement d'alumine dure, doté d'une adhéren- ce satisfaisante.
On a dû veiller à éviter une fusion
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nuisible du revêtement sous-jacent en étain pendant la pulvérisation de. ltalumine, du fait que son point de fusion est faible (232 C).
Le pistolet prévu dans le brevet sus-rappelé est capable, dans des conditions opératoires convenables, de projeter des oxydes réfractaires par pulvérisation sur des métaux stables, y compris les alliages possédant des points de fusion au moins égaux à 200 C. Toutefois, des métaux réfractaires ayant.des points de fusion supérieurs à 1000 C conviennent particulièrement bien pour, un travail à haute température avec emploi d'oxydes réfractaires ayant des points de fusion supérieurs à 1000 C.
Les oxydes et les métaux qui sont réfractaires à l'action des produits chimiques et à l'érosion peuvent trouver leur utilité dans de nombreuses applications à des températures moins élevées, et même à la température ambiante ou au-dessous.
Un revêtement métallique sous-jacent auquel il convient de donner la préférence a une épaisseur comprise. entre 0,10 et 0,38 mm, mais il est possible d'utiliser des revêtements plus minces ou au contraire plus épais, ayant une épaisseur comprise par exemple entre 0,025 et 0,75 mm.
De même, une épaisseur de revêtement d 'oxyde réfractaire à laquelle on peut donner usuellement la préférence se trouve dans une gamme comprise entre 0,125 et 1,25 mm; mais il est possible, dans d'autres conditions opératoires, d'employer des revêtements plus minces ou au contraire plus épais, ayant une épaisseur comprise entre 0,05 et 5 mm. ou davantage, en fonction des applications envisagées.
Il n'y a aucun facteur critique à propos de ces échelles de valeur et les épaisseurs les plus pratiques
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sont choisies afin d'obtenir dans chaque cas le meilleur compromis industriel entre le prix de revient et le rendement technique, compte tenu des applications envisagées, et en tenant compte notamment de l'isolation thermique, de la résistance à la corrosion, de la 'résistance aux chocs thermiques, de la résistance à l'érosion, etc... du produit.
Des surfaces rugueuses sont désirables sur le revêtement métallique pour constituer la fondation du revêtement d'oxyde réfractaire. Des angles en dépouille ménagés dans les bosses et les creux de la surface ont leur utilité. Le degré de la rugosité désiré exact dépend de plusieurs facteurs, tels que les conditions pratiques, la configuration des surfaces, revêtues, le fluide d'attaque à la grenaille et les techniques d'attaque à la grenaille si l'on a recours à ce moyen,'ou les techniques de métallisation si l'on donne au contraire la préférence à la métallisation pour rendre la surface rugueuse afin de fixer invariablement en place le revêtement d'oxyde réfractaire final. Les considérations de prix de revient et d'emploi pratique doivent également entrer en ligne de compte.
Une forme concave (surtout à l'intérieur de parois cylindriques) soumise au cours de l'usage à un échauffement par l'intérieur, comme c'est le cas cas chambres de combustion et des tuyères des fusées, convient tout particulièrement, en ce sens qu'elle donne de bons résultats. L'attaque à l'aide de matières abrasives inor ganiques dures et tenaces se présentant sous la forme d'une grenaille, comme de l'alumine fondue ou du carbure de silicium, a son utilité, car elle empêche que des particules de métal ne s'encastrent dans la surface, comme cela se produit quand on attaque la surface à l'aide de grenaille d'acier.
De même, la surface de la pièce de base doit
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être suffisamment propre et rugueuse pour assurer une bonne adhérence avec la couche inférieure en métal. Mais le travail exécuté indique d'une façon générale que la rugosité surfaciale de la pièce de base a une moindre importance, comme facteur de fixation du revêtement métallique, que l'état surfacial du revêtement métallique comme facteur de fixation du revêtement d'oxyde réfractaire.
C'est ainsi qu'une pièce de base légèrement nettoyée présente une surface qui convient souvent pour le maintien du revêtement métallique sous-jacent contre la pièce de base, et que la surface rugueuse obtenue directement sur un revêtement métallique tel que celui qu'on produit à l'aide d'un pistolet de métallisation ou par un procédé d'application à l'arc en déposant des particules métalliques plastifiées par la chaleur convient pour la fixation du revêtement d'oxyde réfractaire. Dans ces conditions, l'opération consistant à appliquer un revêtement métallique sur une pièce de base constitue un artifice permettant de rendre rugueuse la surface d'application du revêtemont d'oxyde réfractaire, afin de favoriser son adhé- rence à la pièce de'base.
Si la couche métallique sousjacente est déposée par un procédé. qui ne lui donne pas une surface suffisamment rugueuse ,. on peut la rendre rugueuse par d'autres moyens et notamment en l'attaquant à l'aide de sable ou d'une grenaille. La galvanoplastie donne lieu à une surface lisse.
Des objets établis conformément à l'invention possèdent une utilité pour toutes les applications qui ont été spécifiées au début du présent texte. Des chambres de combustion de moteurs à réaction ainsi que des tuyères de moteurs de fusées résistent mieux aux flammes et durent plus longtemps quand elles sont revêtues par le procédé,
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objet de l'invention, en utilisant une couche de métal sous-jacente résistant à l'oxydation, que quand elles sont simplement revêtues par les procédés connus. Le principal perfectionnement réside dans l'augmentation de la durée utile des engins en question nonobstant les chocs thermiques, et ce grâce au revêtement combiné que prévoit l'invention, ce qui est d'ailleurs difficile à expliquer.
Tout oxyde réfractaire ayant un point de fusion supérieur à 1000 C et capable de former un revêtement tel que décrit peut trouver son emploi suivant l'invention.
Une longue liste d'oxydes complexes qui peuvent être employés est donnée dans la partie supérieure de la colonne 5 du brevet américain n 2.707.691 déjà cité et, dans la colonne 4 de ce brevet, se trouve un exposé général des oxydes à employer de préférence.
Tous les métaux dotés de stabilité dans l'air et ayant un point de fusion supérieur à 200 C peuvent trouver leur emploi ici, mais pour de nombreuses applicapions pratiques, il convient de donner la préférence à un métal résistant à l'oxydation. En vue de la.mise en oeuvre du procédé, un métal résistant à l'oxydation peut être défini comme un métal ou un alliage possédant une résistance à l'oxydation au moins..égale à celle de l'acier inoxydable à une température.de 1000 C dans l'air. L'expression "alliage" employée ici comprend d'ailleurs les métaux purs ainsi que les compositions fortement alliées.
Les métaux élémentaires qui sont par eux-mêmes résistants à lfoxydation et qui constituent des éléments de nombreux alliages résistant à l'oxydation sont, si l'on exclut les métaux précieux tels que le platine et l'or, qui sont effectivement très résistants à l'oxydation, mais- trop coûteux pour la plupart des applications
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industrielles, le nickel, le cobalt et le chrome.
En règle générale, les alliages résistant à l'oxydation ainsi qu'à la chaleur peuvent être classés en deux groupes fondés respectivement sur le nickel, le cobalt et le fer, le nom utilisé pour leur classification correspondant à l'élément qui est présent en une quantité plus grande, que n'importe quel autre élément de l'alliage. Bien que le chrome constitue un élément important dans de nombreux alliages de ce genre, les alliages à base de charome n'ont pas à l'heure actuelle la même importance.
Des alliages typiques résistant à la chaleur sont indiqués dans le tableau ci-après :
TABLEAU II
Alliages typiques résistant à la chaleur.
Pourcentage en poids
EMI21.1
<tb>
<tb> A <SEP> base <SEP> de <SEP> nickel <SEP> Ni <SEP> Cr <SEP> Co <SEP> Fe <SEP> W <SEP> No <SEP> Ti <SEP> Al <SEP> Nb
<tb> Nichrome <SEP> I <SEP> 65 <SEP> 11 <SEP> -- <SEP> 24 <SEP> - <SEP>
<tb> Nichrome <SEP> V <SEP> 80 <SEP> 20 <SEP> -- <SEP> -- <SEP> - <SEP>
<tb> Inconel <SEP> 80 <SEP> 15 <SEP> -- <SEP> 5 <SEP> - <SEP> -- <SEP> -- <SEP> -- <SEP> -M-252 <SEP> 55 <SEP> 19 <SEP> 10 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> 2-1/2 <SEP> 1 <SEP> -A <SEP> base <SEP> de <SEP> cobalt
<tb> Stellite <SEP> Haynes <SEP> n 31 <SEP> 10 <SEP> 25 <SEP> 55 <SEP> 1 <SEP> 8 <SEP> -- <SEP> -- <SEP> -- <SEP> -Stellite <SEP> Haynes <SEP> n 30 <SEP> 17 <SEP> 24,
51 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 6 <SEP> -- <SEP> -- <SEP> -J <SEP> - <SEP> 1570 <SEP> 28 <SEP> 20 <SEP> 38 <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> -- <SEP> 4-S <SEP> - <SEP> 816 <SEP> 20 <SEP> 20' <SEP> 43 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> -- <SEP> --
<tb> /.. <SEP> base <SEP> d <SEP> e <SEP> fer
<tb> Tirnken <SEP> 16-2-6 <SEP> 25 <SEP> 16 <SEP> -- <SEP> 51 <SEP> - <SEP> 6 <SEP> -- <SEP> -- <SEP> -Acier <SEP> inoxydable <SEP> 18-8 <SEP> 8 <SEP> 18 <SEP> -- <SEP> 74 <SEP> - <SEP> -- <SEP> -- <SEP> -- <SEP> -Kanthal <SEP> A <SEP> -- <SEP> 23 <SEP> 2 <SEP> 69 <SEP> - <SEP> -- <SEP> -- <SEP> 6 <SEP> -Smith <SEP> n 10 <SEP> -- <SEP> 37-1/2 <SEP> - <SEP> 55 <SEP> - <SEP> -- <SEP> -- <SEP> 7-1/2-
<tb>
L'opération consistant à revêtir la pièce de base en matière rigide de métal implique,
suivant le mode
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@ de réalisation préféré de l'invention, la fusion du métal, son atomisation et sa projection sur la surface de la ma- tière rigide. Mais, suivant une variante de réalisation, les particules de métal fondu sont produites en séparant le métal fondu de manière à donner naissance à ces parti- cules, sans qu'il soit nécessaire de procéder à une atomi- sation. Suivant un autre mode de réalisation de l'objet de l'invention, le revêtement métallique peut être obtenu par galvanoplastie. De même, suivant la réalisation pré- férée, le recouvrement du revêtement métallique à l'aide d'oxyde métallique réfractaire implique la fusion de l'oxyde métallique pour former un oxyde métallique fondu, son atomisation et sa projection sur la surface du revê- tement métallique.
Dans ce qui vient d'être dit, le mot "fusion" doit être pris dans son sens le plus général.
Quand il est indiqué ici que le point de fusion du métal doit être au moins égal à 200 C, on entend par là que 200 C est la température minimum ; cecirevient à dire que le point d e fusion du métal est supérieur à
200 C. De même, le point de fusion de l'oxyde doit être au moins égal à 1000 C, c'est-à-dire que le point de fur sion du métal sera pratiquement supérieur à 1000 C.
Dans la gamme supérieure surtout,,une différence de 1 est d'ailleurs sans importance dans des limites de température telles que celles qui viennent d'être indiquées.
L'atomisation du métal, exécutée suivant la réalisation préférée du procédé, est obtenue par l'emploi d'un jet de gaz comme décrit dans de nombreux brevets an- térieurs, par exemple dans le brevet américain n 1.100.60 déjà cité, et dans le brevet américain n 1.128.058 déposé le 1avril 1910. Comme déjà décrit dans ce brevet, l'oxy- de de métal fondu estatomisé de manière analogue, c'est- à-dire grâce à l'action d'un jet de gaz. En règle géné-
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@ raie, ce jet de gaz est formé, dans les deux cas, en majeure partie d'air, mais le gaz combustible, tel que de l'acétylène et de l'oxygène, fait partie de ce jet.
On voit par ce qui précède que l'invention permet d'obtenir des objets revêtus de métal et d'oxyde qui possèdent les propriétés exposées précédemment et qui permettent d'obtenir les avantages pratiques dont il a été parlé. Les modalités d'exécution du procédé peuvent d'ailleurs varier, sàns s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques.
REVENDICATIONS 1. Objet composite, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce de base solide, pourvue d'un revêtement de métal fixé à elle et/en faisant partie intégrante, solidifié brusquement sur place et obtenu à partir de particules ténues de ce métal en fusion, et auquel est su-. perposé un autre revêtement solidaire du précédent, formé d'oxyde de métal réfractaire, solidifié brusquement sur place et constitué par des particules ténues de cet oxyde réfractaire en fusion, le revêtement demétal étant stable daassl'air à la température ambiante et ayant un point de fusion égal au minimum à 200 C, ce revêtement d'oxyde métallique réfractaire ayant lui-même un point de fusion minimum de 1000 C.
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