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" Alliages de nickel-silicium "
Les objets ooulés exposée à de3 solutions d'acide sul- furique sont couramment composés d'alliages de fer et de sili- cium et parfois d'alliages de nickel et de silicium. Les allia- ges de fer et de silicium qui contiennent 14% de silicium ou plus ont une résistance particulièrement bonne à l'attaque par l'acide sulfurique et ils sont, par conséquent, souvent utili- sée mais leur résilience est extrêmement mauvaise. Les pièces coulées sont si cassantes qu'elles doivent être manipulées comme si elles étaient faites de verre, mais en fait elles sont souven soumises à un choc non intentionnel dans la fonderie, durant le transport et en service. Il est très désirable de couler les objets à partir d'alliages qui sont plus résilients.
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Dans les alliages de nickel et de silicium, le composé intermétallique Ni)Si (phase bêta) peut exister et il est à la fois ductile et résistant à la corrosion par l'aoide sulfurique.
Cependant, il n'est présent dans les alliages binaires en gran- des quantités qu'après un traitement thermique prolongé à une température élevée.
La demanderesse a découvert que la substitution par- tielle du titane au silicium stabilise la phase bêta et permet son obtention aisée dans les pièces coulées. En se basant sur cette découverte, la demanderesse a décrit et revendiqué dans le brevet belge No. 648.214, des alliages contenant 7 à 16% de silicium, 1 à 5% de titane, 0 à 5% de cuivre, 0 à 5% de mo- lybdène et 0 à 5% de tungstène, la quantité totale (s'il y en a); du cuivre, du molybdène et du tungstène n'excédant pas 10%, le @ restant de l'alliage étant constitué par du nickel, à part les impuretés ; d'une manière préférable, il n'y a de préférence pas plus d'un des éléments cuivre, molybdène et tungstène, qui est présent.
La demanderesse a en outre trouvé que le degré et la nature de l'attaque corrosive de l'acide sulfurique bouillant sur des alliages de nickel et de silicium varient avec la con- centration de l'acide. Dans des solutions d'acides diluées, la demanderesse croit que le degré de dissolution est prinoipale- ment régie par le dégagement d'hydrogène; dans la gamme de 50 à 65% en poids de concentration, il est principalement régi par la formation d'hydrogène sulfuré et de soufre et, à des concen- trations supérieures à 65 , il est principalement régi par le dégagement d'anhydride sulfureux. De ce fait, lorsqu'une solu- tion diluée est concentrée par ébullition, le récipient dans le- quel l'acide est contenu est nécessairement exposé à des atta- rues d'une nature différente au fur et à mesure que la concen- tration augmente.
Pour être totalement satisfaisant pour l'uti- lisation à titre de matière pour un tel récipient, un alliage
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doit avoir une résistance importante à la corrosion par l'acide sulfurique ayant n'importe quelle concentration.
Dans le brevet cité antérieurement, la demanderesse a expliqué que la meilleure résistance à la corrosion dans de l' acide sulfurique bouillant d'une concentration d'environ 0 à 40% en poids est obtenue lorsqu'il y a du cuivre en une quantité de 0,5% ou plus. Ces alliages ont également une excellente ré- sistance à la corrosion par de l'acide sulfurique bouillant à 65-95% en poids. Cependant, la demanderesse a trouvé que, lors qu'ils sont soumis à une attaque par de l'acide sulfurique bouil- lant d'une concentration de 50 à 65% en poids, leur résistance à la oorrosion est nettement moindre que celle de l'alliage com- prenant du fer et 14,5% de silicium.
La présente invention qui oomprend certaines améliora- tions par rapport au brevet cité antérieurement, est basée sur que la découverte, si on inclut à la fois du cuivre et du molybdène dans un alliage de nickel et de silicium qui contient également du titane, le degré ou taux de corrosion dans de l'acide sulfu- rique bouillant d'une concentratior de 50 à 65% en poids est net- tement moindre et, en même temps, une partie de la ténacité et de la ductilité qui sont conférées par le titane est retenue.
Les alliages suivant l'invention contiennent au moins 7% de silicium, de 1 à 5% de titane, de 1 à 4% de cuivre et de 1 à 4% de molybdène, le restant étant formé par du nickel, à part les impuretés, et les teneurs de silicium et de titane étant tel-' les que /% Si + 0,5 (% Ti)] soit égal à 9,5-11,5.
En vue de la résistance optimum à la fois à la oorro- ! sion et aux chocs, un ajustement de la composition dans ces gammes. est nécessaire. Pour la résistance à la oorrosion, il est tou- jours désirable d'amener la teneur de silicium à une valeur at- teignant 9% et la teneur de molybdène à une valeur d'au moins 2%.
Les meilleurs alliages contiennent 9,25 à 10% de silicium, 2,5 à 3% de titane, 2 à 3,5% de cuivre et 2,5 à 3,5% de molybdène.
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Pour la résilience la plus élevée, les teneurs de cuivre et de molybdène devraient être toutes deux dans la partie la plus basse de la gamme donnée.
A titre d'exemple, un alliage contient 9,3% de Si, 2,75% de Ti, 3,1% de Cu, 2,9% de Mo, 0,026% de C, 0,2% de Fe, moins de 0,05% de Mn, moins de 0,05% de Al et moins de 0,01% de Cr. Des échantillons de cet alliage ont une dureté supérieure à celle de l'alliage comprenant du fer et 14,5% de silicium car ils sont aptes à résister à dee chocs importants d'un marteau.
Des échantillons de cet alliage ont été suspendus dans de l'aoi de sulfurique bouillant de différentes concentrations pendant cinq périodes de 24 heures et les taux de corrosion en mg/dm2/ jour ont été mesuré;. à la fin de chaque période. Ces taux (qui constituent la moyenne des trois dernières périodes) sont repré- , sentes graphiquement par la oourbe A au dessin annexé, où on a donné en aboisse, les concentrations de l'acide et, en ordonnée, les taux de corrosion.
à titre de comparaison, les taux de cor- rosion des échantillons d'un alliage qui oontenait '9,7% de Si, 2,8% de Ti, 3,0% de Cu, moins de 0,05% de Mo, le restant étant constitué par du nickel, sont représentés en B et ceux d'échan- tillons d'un alliage binaire de fer et de silicium contenant 14,5% de silicium sont représentés en C. N'importe quel alliage dans lequel le taux de corrosion est inférieur à 100 mg/dm2/jour peut être considéré comme ayant une excellente résistance à la corrosion.
On verra que l'alliage suivant l'invention (oourbe A) a une résistance à la corrosion totalement comparable à celle de l'alliage de fer et de silicium (courbe B) et, sur la gamme de concentrations de 50 à 65% en poids, il est nettement supé- rieur à l'alliage de l'invention précédente (courbe C).
Un autre alliage suivant l'invention contient, d'après analyse, 9,5% de silicium, 2,5% de titane, 2,9% de cuivre et 3,0% de molybdène,, le restant étant formé par du nickel. On a trouvé que la résistance à la corrosion de cet alliage est de 40 mg/dm2/jour dans de l'acide sulfurique bouillant à 55%, et
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de 20 mg/dm2/jour dans de l'acide sulfurique bouillant à 60%.
La résilience de cet alliage a été vérifiée et on a trouvé qu' elle est de 2,35 kgm, comparativement à 0,25 kgm pour l'alliage de fer et de 14,5% de silicium.
Des pièces ooulées en alliages du type en cause sont couramment utilisées à l'état tel que coulé, mais elles peuvent être traitées thermiquement. Leur ductilité peut être augmentée par un traitement thermique comprenant un chauffage dans la gam- me de 1000 à 1100 C pendant 4 à 24 heures. D'autres exemples d' alliages suivant l'invention sont donnés au tableau suivant, ainsi que leur résilience à l'état traité thermiquement (après chauffage pendant 16 heures à 1050 C), la résilience étant déter- minée sur des barres sans encoche d'un diamètre de 1,14 cm et d'une longueur de 5,71 cm.
En outre, les taux de corrosion des alliages tels que coulés, dans des solutions d'acide sulfurique bouillant, ayant des concentrations de 55 et de 60'%, et les taux de corrosion de certains d'entre eux (à l'état tel que coulé) dane de l'acide @@lfurique bouillant à 25%, ont également été déter- minés et sont également donnés au tableau.
. Tableau
EMI5.1
<tb> Composition <SEP> en <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> Résilience <SEP> Taux <SEP> de <SEP> corrosion <SEP> en <SEP> mg
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<tb> kgm <SEP> dm2/jour <SEP> dans <SEP> l'acide <SEP> d'une
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<tb> concentration <SEP> de <SEP> :
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<tb> Si <SEP> Ti <SEP> Cu <SEP> Mo <SEP> 25% <SEP> 55% <SEP> 60%
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<tb> 9,8 <SEP> 2,0 <SEP> 2,9 <SEP> 2,7 <SEP> 2,4 <SEP> 130 <SEP> 213 <SEP> 120
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<tb> 9,8 <SEP> 2,8 <SEP> 2,3 <SEP> 1,0 <SEP> 4,7 <SEP> - <SEP> 114 <SEP> 25
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<tb> 8,7 <SEP> 3,0 <SEP> 3,4 <SEP> 2,9 <SEP> 4,6 <SEP> 30 <SEP> 640 <SEP> 112
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<tb> 9,7 <SEP> 2,6 <SEP> 2,9 <SEP> 3,0 <SEP> 0,7 <SEP> 32 <SEP> 7
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<tb> 9,4 <SEP> 2,5 <SEP> 2,1 <SEP> 3,0 <SEP> 2,2 <SEP> 66 <SEP> 37
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<tb> 9,2 <SEP> 3,8 <SEP> 2,1 <SEP> 2,8 <SEP> 3,5 <SEP> - <SEP> 52
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Bien que le taux do corrosion dans l'acide à 55% de ! certaine de ces alliages soit supérieur à ce qui est désirable,
ce taux est encore si bas que des récipients faits de tels allia-4 ges auront une durée très intéressante.
Dans la fabrication des alliages, il est important de ne pas emprisonner des films quelconques d'oxyde. De petites
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pièces ooulées ou certaines de f ormes oomplexes peuvent , s@ta- geusement être réalisées sous vide.
REVENDICATIONS
1. Un alliage contenant au moins 7% de silici@, de 1 à 5% de titane, ainsi que du cuivre et du molybdène vivant le brevet belge No. 648.214 caractérisé en ce qu'i contient de 1 à 4% de cuivre et de 1 à 4% de molybdène, le res nt étant constitué par du niokel à part les impuretés, et les \? leurs de silicium et de titane étant telles que [% Si + 0,5 (% Ti)] soit égal 9,5-11,5.