BE631309A - - Google Patents

Description

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   PERFECTIONNEMENT AUX APPAREILS ET PIECES   METALLIQUES   SOUMIS   AU     CONTACT   DE MATERIAUX FONDUS A   HAUTE   TEMPERATURE 
La présente invention est relative   à   un   perfectionneront   aux appareils et pièces métalliques soumis au contact de matériaux fondus   à   haute température, notamment verras, sels, ou oxydes. 



     Elle   concerne plus particulièrement, parmi ces appareils et pièces métalliques, ceux   à   base de platine, de platinoïdes, et de   leur    alliages entre eux ou avec des métaux communs, matériaux qui présentent de nombreux avantages sur lea matériaux cé ramique. Ils   résistent   beau- coup   mieux   qu'eux à la dissolutions, à la   désagrégation   et à   l'érosion   à température   élevée.   De ce fait, ils altèrent beaucoup moins les pro- priétés des matériaux   traités    pureté,   indice de refraction, couleur,   homogénéité,   teneurs en bulles gazeuses, etc...

   Aussi sont ils très utilises et on peut citer parmi leurs applications les creusets pour l'élaboration de monocristaux de sels doués de propriétés optiques ou électrique  particulières, les creusets de fusion de verres d'optique, loi filliéres pour la fabrication des fibres de verre, les tubulures,   chambras   d'affinage, draine de purge, chicanes, plaques de protection etc... 

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 utilisés pour l'élaboration de verres ou d'objets en verre. Cependant, 
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 malgré leur D\1) r1orid sur les céramiques rétraottirea, le platine ot Ion alliages de platinoïdes finissent, à la longue, par se déité- riorer.

   Or, co sont dan matériaux coûteux quoique récupérables le remplacement d'un élément d'un four k verre est aussi une opération coûteuse par les perturbations   qu'eU..   introduit donc   la,   fabrication. 



   L'invention a donc pour but, surtout, de rendre ces matériaux tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à ce   jour   aux 
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 divorbes exigences de la pratique, notamment en ce qu'ils permettant de prolonger la durée de service des pièces ou   appareils   métalliques, 
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 ot d'éviter l'altération du verre par le mdtals surtout dons le cas dos vorres au plomb, qui a pour effet de donner aux vorroa une teinte qui oblitère leurs qualités optiques, 
En ce qui concerne d'abord la durée de vie dos appareils métalliques en contact à haute température avec dos matériaux 
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 fondus, on a reconnu trois actions principales qui concouront 4 la limiter ; 
1 - Une action mécanique, le fluage.

   A température élevée, sous l'action prolongée de forces   mômes   faibles, toiles que le propre poids de l'appareil métallique ot celui de son contenu, il se produit une déformation progressive et enfin   eau   
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 criques* L'appareil ou la, pièce cosse alors d'être étanche ot doit être remplacé ou   répare.   
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  2  Una action chimique exercée par le matériau fondu. 



  Un verre contient des combinaisons oxygénées de Métaux '- oxydes, silicates, aluminates, 8U1QOLÙUllliM.te8, borates, niucobora- test etooo.-m qu'on peut représenter symboliquement par !!o0< 1'.0 peut être un élément tel que Ait Si, Hg, Cap Pbtoo**oeooo*$O symbolisa le 

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 re.dier.1 oxygéné qui peut d'ailleurs ce réduire èL l'oxygène eeul. Lee conbinnisone MoO sont plus ou t'oins dissociée suivant un équilibre thomodyntr,iquu du type 
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 Ceci signifie qu'à l'interface n<5tcl/verro, la combinai- non MeO en solution dans lo vorro, se dissocie on partie en un ±le*- r.unt Mo qui au dissout dans 10 platine ou l'niliago do platinoidûe et on uno conbînaison 0 qui reste dans le verre.

   L'équilibre précédent est régi par la loi d'action de nasses s 
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 rie (Pt) signifie activité de Me dana le platine ou l'alliage de plr.- tinoldoa, po (verre) signifie activité de 0 dans le verre, AMeO (verre) signifie activité de MeO dans le vorre, K est une constante, z une tenpérrturo donnée* En gênerai, la constante K cet trèa petite, c'est-h-dirt que les conposés 2Se0 sont très peu dissociés* 
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 Lorsque le verre fondu entre en contact avec le platine 
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 ou l'alliage do platinoldes, il apparaît donc par dissociation une très petite quantité d' élément Mo qui se dissout à ln surface du ne- tale La dissociation oosoo dès que l'activité AH (Pt) do 1 t61(hmt à la surface de l'appareil ou de la pièce en contact avec 10 verre fontu atteint 1:

   v-l-ur d'équilibre  Il ne peut ce f orner une nou- velle quantité de l'élénent Me que lorsque celle qui N'était ddjtt 

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   forcé   a diffusé dans le métal. La diffusion est un phénomène lent qui impose sa vitesse à l'ensemble du phénomène. 



   La solution de l'élément me dans le platine ou   1' alliage   de plationoïdes est parfois très différente d'une solution idéale au   sens   thermodynamique du terme par suite de   l'existence   de fortes liaisons entre les divers atomes. Il peut se former des   phases   nou- velles fusibles ou fragiles qui cheminent peu à pou,   souvent   entre les joints des grains du métal dont elles provoquent finalement la   décohésion.   Ce cheminement peut être fortement   accélère   par los ton- siens mécaniques.

   Les combinaisons oxygénées du plomb qui constituent une partie importante de certains verres, celles do   l'nrsonic,   do l'antimoine, qui ne sont ajoutées qu'on faible quantités, sont à la fois les plus dissociables et les plus misibles à certains platinoïdes. 



   30 - Une action chimique exercée par l'atmosphère. 



   L'oxygène de l'air forme à haute température, avoo les platinoïdes, des oxydes gazeux. L'épaisseur de l'appareil ou do la pièce diminue donc progressivement, surtout lorsque l'atmosphère se renouvelle   rapidement ;    l'attaque   est plus prononcée aux joints do grains, ce qui contribue avec les deux autres phénomènes décrits à ontraïner la perforation du métal par formation de criquoa   intor-   granulaires* 
En résumé, pour prolonger la durée de vie des appareils ou dos pièces on platine ou alliages de platinoïdes utilisés à haute température on contact avec des matériaux fondus et pour éviter d'obli- térer les qualités optiques do ces derniers, il faut améliorer la tenue du métal on face de quatre actions principales ;

   i- Le fluage, 
II - La corrosion par les éléments constitutifs du matériau fondu, 
III - La corrosion par l'oxygène de l'air, 
IV - La coloration du verre fondu. 

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  Or, il ce trouva que les divers platinoidoa ou allicgox de platinozdon no so classent pas dans le mdmo ordre do réaistnmo à ces   divorces   actions 
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 Pour le fluage, Co sont las alliages de platine avec au mira 10 lo do rhodium ou d'iri ium qui résistent la mieux. Le rhodium, Iridium, le ruth6nium, l'osmium purs ou allié  entre aux ont une   résistance     mécanique   supérieure, main   lour   élaboration ont plue difficile que colle due alliages do platine. 
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  Pour la corroulon par 1 plomb, l'antimoino ou l'nraonio. azur sont l'ouniun, le ruthénium ot l'A'rid1W11 qui pr4nontont Ion moillouxao qualités do réoiatanao, Pour la corrosion par l'oxygfeno do l'air, c'ont le rhodium, puis le platino qui au comportant la mieux. 



  Enfin oient lu platine pur qui colore lu moino loa terras. 



  L'invention consista principalement, on mono temps qui faire comportera un matériau métallique compoaito k basa do platino ot d'al-. liages do platino ot/ou do platinotdoe au moine doux couchas do composai- tiono ditf6rQntQs unies entra olloa par dos méthodes connues de plocW# pr.voir ou moins una couche interna on platino pur au contact du matériau fondu ot uno couche externe, d'au moins 1/10a do mm, on alliage do   platino   ot do rhodium, 
Ello consiste   on   outre, mise à part cotto disposition   principale,   
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 on cortainoa cutrus dispositions qui s'utilisent do préf6rCQ on cismo tomps,notamment;

   - le matériau métallique composite comporte, outra la coucha in- 
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 terne on plntino pur et la coucha externe en alliage de platine 3t do rho- diU1.1, uno troisième coucho centrale faite d'un alliage qui r6si.ato la pMtr&tion P'11" les agonts issue des matériaux fondus qui corrodent le pla- tine,   ot/ou   d'un alliage   à   haute résistance mécanique à   température     élevée.   



     -   Ladite couche centrale est en   alliage   da platine avec au moins 
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 l'un des corps suivant 1 irridium, ruthénium, rhodium, oDlliUl:1. 



  Et elle aura, do toutes façons, mieux comprise à l'aide 

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 due oxccplee qui suivent et qui no sont donnée, bien ontundu, qu'à titre indicatif et nulloiuunt linitatif, EXEMPLE 1 4- Creuset pour la fusion des verres d'optique, Le creuset cet fait "oc un doubla fornd d'une couohu in- tcmo do platine pur ot d'une oouoho Cixtorno d'nlli!l8e do platine aveo 10 un poids do rhodiun, !XH!!PLH2 2 ,.. 
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  Creunot pour la fuaion des verres d'optique différent du 
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 prda3dowt par lr aorâpoaition de la couche externe qui ont un alliago de'ylatino avuo 20 de rhodiun$ ,I"1PLE ,,. 



  Matdriau dastin5 à dtro utilisé à haute tenp<5rotur0 en PrÓ- 
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 nonce do verre fondu. 
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  La couche intdric3uru on contact avec le rrorra fondu, ont en platine pur. La couche centrale est en alliage de platine nvoo 15 dfiridiun. Elle assure la rtsaintvnee au flua<!o et constitue un obattelu h le pdniîtrtition du plonb, du l'nritiszaina, ou du Ilcruenies Le. couche externe est un allltgo do platine h z do rho- deun qui contribue à ln rlsistcnce au fluage et qui assure la résis- tance sel l'oxytr,éno do l'air. 



  EXI3SPLE 
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 Creuset pour la fusion de verres d'optique. 



  La couche interne en contact avec le verre est en platina pur. 
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  Le ccctïc cuntrrle est on alliffl de platine ho 13 f- de ru- théniun pour r.ssuror la résistance à la corrosion lxir le ploab. 



  La couche externe, on contact avoo l'atnpephbro, est en platire h 20 tf. de rhodiun. Elle assure, avec l'nllicgo do ruthlniuf1, la résistance ru fluage. 

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  EXEUPLE 5 .- Cruunet pour la fu8ion do vorres d'optique. 



  La couche intima, fin contpet avec la verra, est en platine pur* ha couche centrale est en platina à 20 rut d'iridiun, Il coucha externe, on contact avec 1 'c.tr.osp.'1ltro, est on plttîne h 30 Oije do rlioditme La coucha centrale arréto la pénétration dventuvlle du plor,b, do l'craonio ou de 1'tintiuoine. 



  Lii. couche oxterne veauro la résistance 4 llowgbne de l'air ot, avec lr, coucha: contrôle, tu flupke, EXniPLE 6 .- Chiorjio do four h vurro. 



  Cotte pieu, entibrunent plongée dans le verre, oonportq une fine oontrolo un platino h 13 do rutMn1un recouverte, sur ses deux facené do platina pur. 



  Ces exonples ne sont pas linitrtifa 1 on peut utiliser tous les allingea de pldtino et de rhodiun, la 1'\liIil!ltt'.noe du plntina rhodid au flungo ot il l'action du plomb étant d'autant plue 61ono que la teneur on rhodiun cet ollo-x:W plus dbV\1e. Par contre lue 
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 difficultés de façonnage croissent, elles aussi, avec la teneur on rhodiun. 
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  Coaao il va de soit et corne il résulte d'ailleurs de ce qui précède, l'invention ne se linito nullement aux uodas d'applica- tion non plue qu'aux exonples do réalisation décrite Oi-d088U8 1 elle on ombrance au contraire toutea les variantes

Claims (1)

1. EMI8.1 lWVI!:JlDICATI0N5 EMI8.2 1 - Perfectionnement mue appareils ot pièces métalliques EMI8.3 aouoia au contact do matériaux fondus à haut* température, %10tm1ll11Ont vorrus, /3010, ou oxydes, consistait principalumunt, on momo topo qu'à faire comporter à un matériau métallique composito tus bMO do platine ot d'alliages do platine at/ou de plntinotdes au r ina doux couchos do compositions différantos unies entre elles par dos oethodao co<u!una do p11cago, à prévoir au moins une couche intorno un platino pur au contact du matériau fondu ot unu coucha externe d'au moiiiu 1/l4cr do ma on alliage do plutinu ct du rhodium. EMI8.4

   2 - Perfectionnement suivant la revendication 1 selon loquol EMI8.5 lao matériau métallique composite comporta, outre la coucha interne on platino pur ot la coucha oxtorna un alliage do plt1no ut do rhodium, uno txol.aièmo couche centrais faits d'un alliago qui rdciato h la péné- tration p^x les agonts Issus due matériaux fondue qui corrodont la platine, et/ou d'un A1Uago à. haute résiatnnoo mécanique h tomp6raturo ôlc'wu.

   3 - Porfoctionnomont suivant la rovondioation 2 solon lçruol ladito couoho con traie est on un al].iago do platino avao au moins l'un dos corps suivants s irridium, ruthénium, rhodium, osmium.