Procédé pour l'obtention de revêtements métalliques sur des objets en fer, Les procédés, en usage général, pour re vêtir des articles ferreux d'autres métaux tels que le zinc, l'étain, etc. - par voie sèche ou au feu, consistent essentiellement à faire passer les articles ferreux dans du métal fondu contenu dans un creuset, ces articles ferreux devant être désoxydés au préalable par des traitements dans des bains acides.
Ces procédés présentent les inconvénients suivants: Les bains acides éliminent, certes, les oxydes -de fer, mais les articles ferreux, après le traitement acide, ont sur leur surface des impuretés, telles que le carbone qui n'est pas éliminé par les acides, des restes .d'humi dité, de l'air à l'état d'occlusion, etc. Le car bone ne se soude pas aux métaux employés pour les revêtements et l'oxygène de l'air ainsi que les traces d'eau à l'état -d'occlusion sur les surfaces ferreuses produisent des oxydes qui restent incrustés dans les revête ments.
Il s'ensuit que les couches métalliques obtenues ne sont pas continues, présentent des pores ou solutions de continuité qui rendent défectueux ces revêtements métalliques. Quand il s'agit de métaux qui ont les ca ractéristiques de l'aluminium, ces impureté superficielles empêchent tout revêtement, ce qui explique l'échec -de toutes les tentatives exécutées pour aluminiser des articles ferreux.
En outre, les objets ferreux entrent dans les bains de métal fondu -à une température très basse; ils doivent donc s'échauffer par un séjour plus ou moins grand dans le sein -du métal fondu dans le creuset, jusqu'à ce qu'ils soient portés à une température convenable pour que le métal s'unisse avec le fer.
Quand on travaille avec des métaux d'un point de fusion relativement élevé, .comme :dans le cas du zinc et -de l'aluminium, lorsque l'on veut métalliser des objets d'une certaine masse ou épaisseur, ou bien lorsqu'on désire augmen ter le rendement de l'installation, on est obligé d'adopter -des bains métalliques aux -di mensions extraordinairement considérables et, par suite, on est forcé .de construire des fours excessivement grands (dans lesquels on immobilise .des quantités exagérées @de métal fondu).
Ces fours sont chers ,à installer, à ré- parer et à faire fonctionner, parce que leurs grandes surfaces occasionnentdes pertes con sidérables de chaleur par rayonnement dans l'air ambiant.
Cette invention a pour but d'éviter ces inconvénients. Le procédé qui en fait l'objet est caractérisé par le fait qu'après un traite ment de nettoyage, l'objet en fer, monté sur un dispositif mécanique, est fait passer à tra vers une installation comprenant une zone -de purification et ,de chauffage constituée par un conduit où se trouve une atmosphère -de gaz tels qu'ils assurent la purification com plète de la surface -du fer, une seconde zone dans laquelle le fer traverse un creuset con tenant le métal en fusion .destiné à former le revêtement, et une troisième zone,
où s'effectue le refroidissement -du métal du revêtement et -du fer -de base et où l'ensemble est soumis au polissage.
De préférence, le procédé est réalisé en prenant les mesures suivantes: Dans la zone & purification et de chauf fage circulent, en contre-courant de l'objet qui doit être métallisé, -des gaz ou vapeurs réducteurs et décarburants, ces vapeurs ou gaz étant choisis -de telle nature et chauffés de telle sorte qu'ils donnent avec les impure tés superficielles -de l'objet ferreux des com posés volatils, qui sont éliminés du système dépurateur dans le sein du courant gazeux.
Entre la première zone et la seconde, on prévoit un dispositif étanche à l'air, pour em pêcher l'action de celui-ci sur la surface de l'article ferreux -déjà purifiée.
Dans la zone -de refroidissement est monté un dispositif spécial -de nettoyage, polissage et refroidissement constitué par une filière et par le métal même -du bain métallique apporté par l'article ferreux métallisé dans l'orifice 4e la filière et qui est maintenu à l'état pâ teux par contact avec une masse métallique rayonnante de la chaleur dont se compose la filière, cette masse métallique étant dimen- sionnée de telle sorte qu'elle maintienne jus tement, par sa capacité de rayonnement -de la chaleur, le métal d'apport (en provenance du bain métallique) à l'état pâteux dans l'o rifice -de la filière.
En suivant ce procédé, on peut obtenir les avantages suivants: <B>10</B> Puisque l'article en fer pénètre dans lé bain -de métal fondu avec une surface exempte d'impuretés de toute sorte - et par suite avec une surface -de fer pur - on ob tient une soudure rigoureusement continue et un revêtement sans pores ni oxydes, sans so lutions de continuité, donc de meilleure qua lité.
20 L'article ferreux peut être amené à pénétrer dans le bain de métal fondu à une température voisine .de celle du bain, de sorte que celui-ci n'en soit pas refroidi; l'article ferreux n'a besoin alors -de séjourner dans le bain -de métal en fusion que le temps stric tement nécessaire pour en être mouillé.
Les dimensions ou le nombre de bains de métal fondu sont ainsi considérablement ré duits, il s'ensuit conséquemment que le coût des creusets, la quantité -de métal immobilisé, les frais @de rénovation des creusets s'en trou vent diminués, en même temps que les sur faces -de rayonnement en sont réduites égale ment.
30 La production ou rendement de l'ins tallation peuvent être augmentés dans la pra tique indéfiniment, car pour cela on n'a be soin que d'augmenter la durée du traitement préliminaire à haute température, sans que l'on soit obligé pour cela d'augmenter la lon gueur ou le nombre des bains métalliques. Le coût de l'installation et les frais de f onction- nement ,du traitement préliminaire étant très petits, on peu obtenir, à peu -de frais, .des ren dements très supérieurs à. ceux connus dans la pratique actuelle: on obtient donc une pro duction plus grande et cela en utilisant les mêmes équipements mécaniques déjà exis- tants.
Le procédé peut, par exemple, être mis en pratique de la façon décrite ci-après pour obtenir des objets ferreux aluminisés par traitement des objets susceptibles d'être mé tallisés mécaniquement d'une façon continue, tel que les fils -de fer, feuillards, tôles, etc.
D'abord les couronnes de fil ou les rou leaux de feuillards ou tôles ,sont nettoyés aussi efficacement que possible, afin -d'élimi ner de leurs surfaces les oxydes et autres im puretés, telles de la graisse, etc., par exemple par des traitements acides et alcalins, comme il se fait couramment dans la pratique ac tuelle, puis ils sont lavés, séchés et montés sur un équipement mécanique quelconque qui les fait circuler et passer d'une façon conti nue, uniforme et constante par un four ou appareil adapté à mettre en pratique le pro cédé selon l'invention.
Ce four ou appareil se compose de trois parties ou zones à travers lesquelles doit pas ser le fil, feuillard ou tôle successivement et dans l'ordre qu'il est décrit ci-après: A. Zone de purification et d'échauffement. B. Zone de métallisation.
C. Zone de refroidissement. Sur le dessin ci-joint, donné à. titre d'exemple, on a représenté schématiquement ces différentes zones. La zone de purification et d'échauffement est constituée par un corps creux 1 qui peuf être un tuyau, et par la cor nue 9; tuyau et cornue doivent être d'un ma tériau réfractaire au feu et aux gaz qui cir culent dans leur intérieur et unis d'une fa çon étanche; ils communiquent avec la zone B où est disposé le métal ou alliage -de revê tement 3 maintenu à l'état liquide dans le creuset 4.
La zone de refroidissement C est l'espace compris entre la surface du bain métallique et le tambour d'enroulement 5; dans cette zone, il se trouve le polisseur 6 qui est essen tiellement constitué par une masse métalli que pourvue -d'un orifice 14 à travers lequel passe le fil, le feuillard ou la tôle.
Les parties<I>A</I> et<I>B</I> sont maintenues, par n'importe quelle source de chaleur convena ble, aux températures dont il sera question dans la suite et elles sont fixées dans l'inté rieur d'un four ou enveloppe en matériau ré fractaire.
Dans le système formé par les trois par ties antérieurement décrites, le fil, feuillard ou tôle 7 en provenance du tambour de dé bit 8 pénètre dans le corps creux 1.
Afin d'éliminer les impuretés -de l'article ferreux sur sa surface, on le fait passer à travers une atmosphère de gaz ou vapeur qui circulent d'une façon continue .dans l'intérieur du corps creux 1, cette atmosphère pouvant être créée dans ou dehors du corps creux par un procédé ou moyen quelconque.
La nature .chimique de ces gaz ou vapeurs est telle qu'ils se combinent avec les impure tés superficielles du fil, feuillard ou tôle, en donnant -des composés qui soient volatils à la température à laquelle se trouve portée la zone A, afin qu'ils soient éliminés continuel lement .de cette région à l'état de vapeur et ne donnent pas lieu à la formation -de,dépôts qui, en s'accumulant, entraveraient le fonc tionnement correct du système.
Dans la pratique, il est particulièrement avantageux d'employer -des vapeurs de chlo rure d'ammonium, NH4C1, à la température du rouge, c'est-à-dire entre !500 et 700 .degrés centigrades.
Le chlorure d'ammonium peut être intro- -duit dans l'appareil par n'importe quel pro cédé, par exemple à l'état solide, dans la cor nue 9 en levant le bouchon 10. La tempéra ture de la cornue 9 doit être réglée de telle sorte qu'elle donne un dégagement continu et le plus régulier possible de vapeurs de NH4C1.
Les vapeurs de NH4CI sortent de la cor nue par la conduite -d'échappement 11 qui est également en .communication avec le corps creux 1, circulent continuellement dans ce corps creux pour en sortir par le bout libre 12.
A la température .de 500-700 .degrés cen tigrades -à laquelle se trouve porté le corps creux 1, les vapeurs de chlorure d'ammonium réagissent avec le fer du fil, du feuillard ou de la tôle, d'après l'équation: 2NH,Cl -f- Fe = FeCl2 -f- NH3 -f- H2 (équation 1).
L'ammonique, à l'état naissant, -se com bine avec le carbone du matériel ferreux em ployé, d'après l'équation: 2NHs + C = NHeN -I-- 112 (équation 2).
Ce cyanure d'ammonium, ainsi que l'hy drogène naissant produit dans les deux réac tions antérieures et l'excès d'ammoniaque non combiné au carbone, tous des corps réducteurs -dans les conditions où l'on opère, se combinent rapidement avec les petites quantités d'oxy gène que le fil, le feuillard ou la tôle peu vent contenir, que ce soit sous la forme d'oxydes que les acides n'ont pas dissous ou bien que ce soit sous la forme d'air à l'état, d'occlusion, pour former de l'eau qui est éli minée -dans le courant gazeux.
A la température -du rouge à laquelle se trouve le corps creux 1 le ou les chlorures -de fer qui sont formés d'après l'équation 1 sont maintenus .à l'état de vapeurs; ils ne sont donc pas condensés sur les parois du corps creux 1 et sont, au contraire, éliminés conjointement avec les autres vapeurs ou gaz par le bout li bre d'échappement 12.
La section du corps creux 1 .doit être choi sie telle que, d'après la section du fil, du feuillard ou -de la tôle ou -du corps ferreux continu qui doit être métallisé, il existe un espace vide entre les parois du -corps creux 1 et le matériel ferreux 7 qui doit être alumi- nisé, suffisant pour laisser circuler sans -dif ficulté les gaz ou les vapeurs, et que le ma tériel ferreux en soit baigné, mais pas exces sivement grand, afin de bien faciliter la trans mission de la chaleur extérieure vers l'article ferreux qui doit être aluminisé.
Cette section peut être également établie de telle sorte qu'il soit possible d'y faire cir culer simultanément -dans les conditions exi gées, plusieurs articles en fer continus, par exemple plusieurs fils, feuillards ou tôle en même temps.
Au lieu du chlorure d'ammonium NH,Cl, on peut employer ses composants: -de l'acide chlorhydrique, HCl et -de l'ammoniaque NHs, que ce soit isolément, successivement ou con jointement et dans n'importe quelle propor tion. Le fil, le feuillard ou la tôle en même temps qu'ils subissent le traitement chimique décrit plus haut, sont chauffés lorsqu'ils cir culent -dans la région ou zone A portée au rouge. L'augmentation de température que subit l'article ferreux en circulant -à une vi tesse constante dans cette région dépend de sa durée de passage dans cette zone.
Cette durée doit être établie de telle sorte que lors que l'article ferreux sort de cette zone pour entrer -dans le sein du bain métallique en fusion; sa température soit convenable pour que la surface de l'article en fer s'unisse ra pidement en se combinant avec le métal en fusion aussitôt qu'il en est mouillé, sans qu'il soit nécessaire que l'article en fer .soit obligé de passer dans le bain métallique à travers une masse de métal fondu considérable, comme il est maintenant d'usage dans les procédés con nus de métallisation au feu.
On peut employer plusieurs moyens pour augmenter la durée -de séjour de l'article fer reux dans la région ou zone A. Dans la pra tique, on a -de bons résultats en augmentant la durée d'échauffement et avec elle la vitesse de passage de l'article en fer - et par suite le rendement horaire - en augmentant la longueur -de la zone A.
Le fil, le feuillard ou la tôle, avec leur surface exempte d'impureté, est porté -à une température voisine de celle du bain métalli que, sort .du corps creux 1 et pénètre dans la zone 13 d'aluminisation.
Cette partie de l'appareil se compose es sentiellement -d'un récipient ou creuset 4 où se trouve l'aluminium ou alliage d'aluminium 3 à l'état de fusion.
Afin d'éviter une oxydation -du fil, du feuillard ou de la tôle lors de leur sortie du corps creux 1 et de leur entrée dans le sein du bain métallique fondu, on peut employer divers moyens, soit en recourant à des -dispo sitifs qui maintiennent l'atmosphère de va peurs NH4C1 autour du fil, feuillard ou tôle jusqu'à ce qu'ils pénètrent dans le bain métal lique, soit en faisant usage de corps indiffé rents ou réducteurs 13 à l'état pulvérulent, tels que les gels de silice, le charbon de bois ou le charbon activé, ou bien des corps liquides faisant joint étanche hydraulique qui empê chent l'arrivée de l'air au fil, au feuillard ou à la tôle,
ou bien des gaz inertes ou réduc teurs, tels que le C02, le C,O, etc.
Le fil, le feuillard ou la tôle, guidé par le plongeur 2 sort du bain d'aluminium ou d'al liage d'aluminium couvert -d'un film continu de métal fondu et pénètre dans la zone de re froidissement C.
Dans cette zone, la pellicule ou film li quide se solidifie rapidement et il se produit une interruption brusque de la combinaison des métaux du film de revêtement avec le fer -de base; en même temps, on élimine -de la surface de l'article ferreux les impuretés, sco ries et oxydes d'aluminium, qui ont pu être entraînées en sortant du bain métallique et. on opère un polissage :du revêtement.
On peut employer beaucoup de moyens .clans ce but: dans la pratique, on a de bons rPsultats en faisant usage d'une masse métal lique 6 pourvue d'un orifice 14, sorte de fi lière à travers laquelle passe le fil, le feuillard ou la tôle. L'orifice de cette filière doit être d'une section légèrement supérieure à celle du fil, du feuillard ou de la tôle et la capacité de rayonnement de la chaleur -de la masse métallique 6 doit être choisie de telle sorte que l'on parvienne à obtenir un rem bourrage de l'orifice de la filière 14 par l'excès de métal apporté par l'article ferreux et en provenanre .du bain de métallisation,
ce rembourrage restant à l'état pâteux par mite de la température à laquelle se trouve la masse métallique 6, afin, qu'en somme, ce soit le métal de revêtement lui-même qui, à l'état pâteux, accomplisse les fonctions de fi lière -de polissage, de sorte que le fil, le feuillard ou la tôle soit séparé .de la masse métallique 6 par le rembourrement formé par ïe métal de revêtement à l'état pâteux en 14,
et s'appuie et glisse sur cette filière d'alu- minimum ou d'alliage d'aluminium qui est appropriée au but poursuivi.
Il va de soi que l'on peut employer suivant ce procédé - des métaux de revête ment autres que l'aluminium ou d'alliages d'aluminium pour obtenir des revêtements métalliques sur des objets en fer.