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ayant pour objet : PROOBDB MUR FORHER UN RXVMMNT. SUR UN .
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La présente invention est relative à un procédé de re vêtement ou d'enrobage d'articles on métal ferreux* Bile con- cerne plue particulièrement un procédé pour former un revête ment de diffusion en alliage de silicium et de fer sur un sup- port en métal ferreux, grâce à l'emploi d'un agent de trana- fert en métal fondu,
Il est bien connu de préparer des alliages en vrac de fer et de silicium. Cependant, ces alliages ne contiennent ha- bituellement qu'environ 4% de silicium, à cause de la fragilité croissante qui en rend la fabrication maliasée à des concentra-* tions plus élevées en silicium. Lorsque des concentrations plus élevées ont été atteintes, les produits en question n'ont pré- . santé qu'une utilité limitée.
Conformément à la présente inven- tion, un article en métal ferreux est rais en contact avec un bain fondu contaient coma ingrédients essentiels, une source de silicium et un métal du groupe IIA choisi parmi le calcium, le baryum, le magnésium et le strontium, qui sont qualifiés d' "agents de transfert" dans la suite du présent mémoire.
Lors de la mise en pratique de la présenté invention, un mélange d'un ou plusieurs agents de transfert et d'une quan- tité réglée de silicium est chauffé à une température supé rieure à environ 800 C et l'article en métal ferreux à revêtir ou à enrober est trempé dans le bain fondu obtenu, Âpres un in- tervalle de temps choisi d'avance, qui peut aller de quelques minutes à 1 heure ou davantage, selon les caractéristiques désirées de l'enrobage, l'article est retiré du bain, refroidi brusquement si on le désire, puis nettoyé, pour en éliminer
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le fluide de refroidissement et le bain qui ? adhère Des pré caution.
doivent être prise* lors du traitement de résidus d calcium et de silicuium, étant donné que du gaz 811.ne spcntané ment inflammable peut se former par réaction avec un acide
Dans un procédé préfère, une atmosphère de gas inerte entours la bain fondu. Cependant, ceci n'est pas essentiel car le bain peut être utilisé dans des conditions soigneusement réglée , dans l'atmosphère ambiante. Le bain peut être agité, pour main. tenir une composition uniforme.
Comme on l'a déjà signalé la quantité de silicium pré conte dans le bain doit aire réglée. Cette quantité variera selon la coure* do silicium utilisés mais elle doit, dans tous les cas être inférieure à 60% en poids.
Ceci est illustré par les destins ci-annexé, dans lesquels! @ la figure 1 est un graphique qui montre certaines des caractéristiques du bain, lorsque la source de silicium est constituée par du silicium métallique et .
la figure 2 est un graphique qui montre certaines des caractéristiques du bain, lorsque la source de silicium est constituée par du siliciure de calcium,
Dans ces deux figures les pourcentages de silicium cent indiquée en abscisse et les températures en ordonnée,
Pour établir ces doux graphiques, on a utilité du cla cium comme agent de transfert, Cependant, on peut remplacer la calcium par un ou plusieurs autres agents de transfert*
A la figure 1 la région se trouvant au-desus de la courbe est relative à un bain entièrement liquide. Trois tonte sont montré.. au-dessus de cette courbe.
Dans la Ion. BP (bains - préférés) les articles en métal terreux peuvent être trompés dans le liquide *une difficulté* Lorsque la teneur en silicium du bain dépasse 50% la viscosité du bain augmente. Cette Ion., ' est désignée par "BV" (bains visqueux) et aux faibles concen'-
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tintions dans cette Ion., on éprouve des difficultés à tremper l'article en mitai ferreux dans le bain. Lorsque les concentra tient en silicium se rapprochant de 60% le bain devient telle. ment visqueux qu'il est impossible d'y tromper l'article.
A environ 60% de silicium l'article en métal ferreux eu en acier se dissout* Cette troisième sono est désignée par AD . Des bains utilisables existent dans la région se trouvant en dessous de la courbe. lorsque des températures supérieures A environ
800 C sont utilisées, Ces bains doivent contenir moins de 60% de silicium. Bien que des matières solides puissent y exister, les bains peuvent être considérés comme sensiblement fondue.
Des toute similaires apparaissent à la figure 2.
Lorsqu'on utilise des siliciures de calcium comme source de si- licium, le bain devient visqueux à des concentration* peu éle vées La région préférée cet, par conséquent limitée A des concentrations inférieures à environ 10% Comme à la figure 1 la région se trouvant en dessous de la courbe désigne une zone dans laquelle les ingrédients ne forment pas un bain entière- ment fondu à la température indiquée,
La limite inférieure de la teneur en silicium du bain n'est pas critique. La quantité de silicium utilisée dépend des caractéristiques désir'.. de l'article enrobé ainsi que de la durée de traitement et de la température du bain.
On préfère généralement qu'une quantité de silicium comprise entre environ 1% et 10% toit utilisée, pour obtenir des concentrations en silicium allant jusqu'à environ 10% dans le revêtem,ent Le silicium sera évidemment présent en proportions décroissantes depuis la surface vers l'intérieur de l'article enrobé. Des revêtements ou enrobages ayant une épaisseur de moins de 0,025 mm à 0,25 mm ou davantage sont obtenu* par ce procédée
Comme indiqué plue haut, la quantité de silicium con- tenue dans le bain doit être inférieure A 60% en poids.
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Ainsi lorsqu'on utilise un agent de transfert seul tint quan
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tité supérieure i' 4QX en poids de l'agent do transfert est uti- lité, Dans une tome dfox4cutiorffirét4rées on emplois environ 90 gaz 9' en poids d'agent de transfert, Cette quantité peut être modifiée er introduisant un diluant neutre c'est-A-dire une matière qui ne réagit pas avec les ingrédients du bain et ne diffusa pas dans une mesure substantielle dans la support,
$ Comme exemples de tels diluante quo lion peut utiliser pour
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réduire la quantité d'agent de transfert nicessairt et pour Modifier la température de fusion du bain* on peut oiter le cuivre$ le plomba l'étain et la nitrure de calcium '
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Le température opératoire du bain est choisi de a<- nier à affecter favorablement la vitesse de diffusion du si
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licium et des éventuels autres éléments de diffusion qui peu.
vent être présente et de manière à mai ntenir l'agent de trans- fert présent dans le bain a l'état fondu. Une température infé
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riture A environ 90060 n'est pas considérée comme pratiquai parce que la vitesse de diffusion esvtrop faible, La tempéra* ture opératoire maximale pratique peut tire considérée comme étant la température d'ébullition normale de l'agent de trans- fert particulier utilisa mais la température opératoire doit en tout cas,
être Maintenue inférieure au point de fusion nor- mal de l'article en métal ferreux solide traite $ Une tempéra- ' turc opératoire proférée pour le procédé est comprise entre
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environ 900 et 120000, La durée de séjour de l'article en Métal ferreux dans le bain fondu influence l'épaisseur du revêtement obtenu et peut varier fortement, Selon la grandeur du bain fondu et la .
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durée de traitement nécessaire pour l'épaisseur désirée d'enro- bug@# une feuille d'acier enroulée ou un article en étal ter.
reux de forme déterminée peut être amené à passer de manière
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continue, dans le bain fondu à une vitesse réglée de façon A
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obtenir la durée de séjour voulu* pour un revêtement désiré} ou bien les articles peuvent être trempés de manière intermit-
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tente dans le bain fondu, de manière à obtenir le durée de 44 , jour voulue pour un revêtement désiré, puis Être retirés du bain.
Aucun pré-traitement spécial des articles en métal ferreux n'est nécessaire avant immersion dans le bain fondu.
Il cet évidemment souhaitable que la surface de l'article en . métal ferreux soit propre et pour obtenir les Meilleure ré
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aultates il est préférable que l'article en métal ferreux soit soumis à un traitement de dégraissage classique.
Cependant, il a été constaté que les revêtements formée par le procédé ne sont pas influencée dans une meaure significative par la
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présence de tachea ou de minces pellicules d'huile a la surface du métal de bases
Les articles ferreux traités par le procédé suivant la
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présente invention sont qualifiés d' "articles enrobée ou re- vêtue", bien que l'on doive noter que l'élément diffusant migre dans la surface solide des articles ferreux et en modifie ainsi les caractéristiques.
Pour les durées de traitement usuelles
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qui vont d'environ 1 minute . p1uli.er heurts l'enrobage su caractérise par des concentrations différentes de 1,lilarat diffusant à sa surface extérieure qu'a l'intérieur
Les exemples illustratifs suivants, dans lesquels les parties et pourcentages sont en poids, sauf indication contrai re, permettront de mieux comprendre l'invention.
EXEMPLE 1
Un bain contenant 50 grammes de calcium et 87 grammes
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de siliciure de calcium a été chauffé à .60"C dans une atmol. phère d'argon. Un échantillon en acier doux de 7#5 x 1,25 x 0,1 cm contenant 0#06% de carbone a augmenté de poids de 17 ing on 30 minutes de traitement. La surface de l'échantillon contenait
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plus de 1% de silicium. Des concentration. plus élevées en ai- licium ont été obtenues avec des échantillons en acier doux traités pendant plus de 30 minutes.
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' EXEMPLE II
Un bain a été préparé en ajoutant 300 grames de slii cium à 1200 grammes de calcium* Le bain a été chauffé à 1100 C
A ce moment, une plaquette en acier d'un poids de 10,5 grammes a été trempé. dans le liquide fondu pendant 30 Minuter La plaquette a été ensuite retirée du bain et pesée, On a constate qu'elle avait augmenté de poids (0,077 g), ce qui indique qu'une diffusion de silicium dans l'échantillon s'est produite.
On a préparé un second bain, dans lequel 1200 grammes de silicium ont été ajoutes à 1200 grammes de calcium. La via. cosité du bain était tellement forte qu'il était impossible d'y tremper une plaquette en .acier.
EXEMPLE III
On a préparé un bain contenant 1200 grammes de calcium, auxquels on a ajouté 90 grammes d'un siliciure de calcium com mercial (analyse! environ 63% du poids de silicium et 27% en poids de calcium), ce qui donne une concentration d'environ 60 grammes ou 5% en poids de silicium dans le bain.
Un échantillon d'acier d'un poids de 10,5grammes a été trempé pendant 15 minutes dans le bain liquida fondu qui a été chauffé à 1100*0. L'échantillon retiré du bain avait subi une augmentation de poids de 0,034 gramme, ce qui indique que du silicium a diffusé dans l'acier,
On a préparé un second bain dans lequel 180 grammes de' siliciure de calcium possédant la composition analytique susdi. te ont été ajoutés. Le bain qui contenait environ 120 grammes (environ 10% en poids) de silicium, chauffé à 1100'C était presque solide. Il n'a pas été possible d'y tromper un 'chan- tillon d'acier.
EXEMPLE IV
Cet exemple illustre la nécessité de maintenir la com position du bain dans les limites spécifiées plus haut,
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On a préparé un bain contenant 2000 grammes de sili cirus de calcium (analyse! 63% en poids de silicu et 27% en poids de calcium), dans un pot en acier inoxydable de qualité 310 d'une épaisseur de 2.75 mm muni d'un garnissage en acier d'une épaisseur de 1,5 mm.Ce bain a été chauffé à une tempéra** ture comprise entre 1000 et 1010'C, de façon à se présenter sous forme d'un liquide visqueux formé par les constituants fondue. La température a été augmentée jusqu'à 1150 C et un échantillon d'acier doux a été trempé dans le bain sous une atmosphère protectrice d'argon.
L'échantillon d'acier s'est dis sous dans le bain, de même que des parties du garnissage en acier et du pot en acier inoxydable. L'expérience a été renoua velée en utilisant unbain frais & 1100*C* La même dissolution de l'acier s'est produite*
Le mode opératoire des exemples précédente peut être répété. On obtient des résultats similaires en utilisant du baryum, du magnésium ou du strontium au lieu de calcium.
En plus du silicium, les articles revêtue ou enrobés obtenus par le procédé suivant la présente invention contiennent de petites quantités de divers métaux.Si on le désire, on peut ajouter intentionnellement de petites quantités de métaux* tels que, par exemple, le manganèse, le nickel et le cobalt, au bain.
Il est à noter que de nombreux traitements bien connus peuvent être employés pour améliorer l'aspect de la surface d'un article enrobé obtenu par le procédé suivant l'invention, si on le désire, Ainsi, une surface présentant u- aspect amélio- ré peut être obtenue en traitant le métal de base à froid, de façon qu'il présente une surface polie analogue à celle d'un miroir, avant l'enduction, Ou bien, la surface dp l'article en robe peut être travaillé à froid pour en améliorer l'aspect, L'article enrobé préparé par le procédé suivant la présente invention peut également être soumis à des traitements thermi-
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ques subséquents afin d'améliorer les Propriété$ physiques de cet article,
ces traitements thermiques pouvant constituer en un reforiddisment brusque ou en un recuit, si on le désire
Les produite obtenue par le procédé suivant 3,' Invention conviennent particulièrement pour fabriquer des appareil éleas triques . L'enrichissement en silicium de la surface d'un fer électrique procure des propriétés électriques désirables sans que l'on obtienne la fragilité qui se manifeste habituellement \ dans les alliages connus, Au surplus,
la décarburation du sup- port ferreux lui est obtenue par le procédé suivent la présen te invention réduit encore les pertes d'énergie attribuables à la présence de carbone dans les produits de la technique en- térieure En appliquant le procédé suivant la présente inven- tion, le traitement de décarburation classique n'est plus né cessaire. Les produite préparée par le procède suivent la pré- lente invention peuvent également être utilisés dans des appli- cations ou des prohibée de corrosion, de chaleur ou d'usure se posent par exemple les arbres de pompes à eau,
les gar- nissages de cylindres et les guides de soupapes, de même que dans les tubes, clouât via et boulons,
11 est évident que l'invention n'est pas limitée aux détails décrit* plus haut et que de nombreuses modifications peuvent être apport... à ces détails, sans sortir du cadre de l'invention.
REVENIDCATIOSN
1 Procédé pour former un revôtemetn ou enrobage de dit- fusion en alliage silicium-fer sur un article en métal ferreux caractérisé en ce qu'on met cet article en contact avec un bain fondu contenant un mélange d'un Métal du groupe IIA choisi par.. mi le calcium; le baryum, le magnésium et le strontium et d'une source de silicium, ce bain contenant moins de 60% environ de silicium en poids, tandis que sa température est maintenue en- , tre environ 800 C et le point de fusion dudit article.
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2 Procédé suivant 1a revendication 1, caractérisé en ce que le métal du groupe IIA cet présent en une quantité comprise entre environ 5% et 9% en poids@ la température et la quantité de silicium étant maintenues dent les limites définies par la région se trouvant au-dessus de la courbe des graphies des figure.
1 et 2 des dessine ci-annexés 3 Procédé suivant la revendication 2 Caractérisé en ce que la source de silicium est constituée par du silicium métal* 1 ique 4 Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la source de silicium est constituée par un alliage de siliciure de calcium.
5 Procédé suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le bain contient moine de 50% environ de silicium 6 Procédé suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le bain contient moins de 10% environ de calcium, 7 Procédé suivant la reveication,2 caractérisé en ce que le m0talou groupe 11A est du calcium et 1'rticle est trempé dans le bain susdit pendant 1 à 60 minute..