CH287308A - Procédé pour introduire, au moins dans la zone superficielle d'un métal, un autre métal. - Google Patents

Description

      Procédé   <B>pour introduire, au moins dans la zone superficielle d'un métal, un autre métal.</B>    La présente invention concerne un     pro-          cédé    pour introduire, au moins dans la zone  superficielle d'un métal, un autre métal.  



  .On connaît des procédés de ce type dans       lesquels    on chauffe le métal à traiter en pré  sence d'un halogénure, de préférence un       chlorure    du métal à. introduire.  



       Des    exemples de mises en     aeuvre    de ces       procédés    sont décrits dans les brevets anglais       b        N #    572703, 574737, 575676,<I>577504,</I> 586241.  et 586376.  



  Le procédé, objet de la présente inven  tion, est     caractérisé    en ce qu'on chauffe le  métal à traiter en présence d'un iodure du  métal à introduire et d'une matière     absor-          bante    réfractaire.  



  Dans une mise en     ceuvre    préférée de ce       procédé,    le métal à traiter est chauffé avec  le métal à introduire ou un alliage de     celui-          ci,    de l'iodure d'ammonium, de l'acide     iodhy-          drique    ou de l'iode, et avec une matière     ab-          sirbante    réfractaire, de préférence de     l'alu-          mine    ou de la magnésie. Le composé iodé ou  l'iode réagit dans ce cas d'abord avec le     mé-          tal    à introduire pour en former un iodure.  



  L'alumine peut être employée sous la       forme    d'argile telle que le kaolin.  L'alumine ou la magnésie enlève de l'at  mosphère du récipient, de réaction l'iodure       b    du métal traité, lequel iodure est :formé par       réaction    entre le métal à traiter et l'iodure  du métal à introduire.  



  En outre, on effectue de préférence la       réaction    dans un vase scellé au moyen d'une    substance qui fond ou devient assez molle  pour couler à la température de la réaction,  mais qui est solide aux températures atmos  phériques.  



  De préférence, le point de fusion de la  substance de scellement n'est pas de beau  coup inférieur (par exemple de 50  C) à la.  température de traitement, mais des subs  tances fondant à une température     plus    basse  peuvent être employées.  



  La substance employée doit être stable,  faiblement volatile à la température de  traitement., et ne pas avoir d'effet nuisible  sur celui-ci. Des substances convenables sont  les silicates et les borosilicates, dont les points  de fusion peuvent être réglés en leur ajou  tant d'autres substances telles que des oxydes  métalliques.  



  Le récipient de réaction peut être une  boîte entourée par un bac contenant la subs  tance de scellement, la boîte étant recouverte  par un couvercle dont l'extrémité inférieure  trempe dans la substance de scellement.  



  Ce récipient de réaction peut. aussi être  une boîte fermée à son extrémité supérieure  et ayant une extrémité inférieure ouverte  trempant dans la substance de scellement, la  boîte étant munie d'un faux fond sur lequel  le métal en traitement, est disposé.  



  Le scellement, de la boîte procure les  avantages     suivants:     1. Lors du chauffage pour atteindre la       température    de travail, les gaz peuvent facile-      ment sortir de     1a.    boîte en barbotant dans la  masse fondue.  



  2. Quand on atteint la température de  travail maximum, les gaz ne peuvent ni pé  nétrer dans la boîte ni en sortir, à moins  qu'il n'y ait     d'excessives    différences de pres  sion entre     l'intérieur    de la boîte et l'atmos  phère.  



  3. Quand la boîte est retirée du four, la  substance de scellement se solidifie rapide  ment (l'extérieur de la boîte se refroidit  rapidement) et scelle la -boîte. -   Quand on craint que la contraction des  gaz lors .du refroidissement puisse créer une  dépression assez grande pour faire pénétrer  une partie de la substance de     seelleme4t    dans       la=   <B>-</B>boîte, il est recommandé de procéder  comme suit  1. Placer une couche d'argile ou autre       substance    réfractaire- pour fermer l'inter  valle entre la boîte et le couvercle.  



  2. Recouvrir la surface de l'argile ou  autre substance réfractaire avec le composé  de scellement.  



  On obtient ainsi un scellement réfrac  taire dur recouvert sur sa surface d'une     gla-          cure    ou émail imperméable qui ne peut pas  pénétrer dans la boîte, quelles que soient les  circonstances.  



  Les exemples suivants se réfèrent à des  mises en     aeuvre    du procédé suivant l'inven  tion.  



  1. Des échantillons d'acier doux furent  entourés avec un mélange de poudre de     ferro-          chrome    et de kaolin (dans le rapport 4:1 en  poids) dans une boîte d'acier. On ajouta un  peu d'iodure d'ammonium et l'on scella la  boîte. Celle-ci fut chauffée pendant 4 Heures  à l100  C.  



  La zone de diffusion du chrome était     phis     profonde que celle produite en procédant de  façon semblable, mais en employant du chlo  rure de chaux et du chlorure d'ammonium au  lieu d'iodure d'ammonium, et elle avait une  profondeur et une     uniformité    plus grandes  que le revêtement obtenu sans employer de  kaolin.    2. Une barre d'acier doux fut entourée  avec un mélange de poudre de tungstène et de  kaolin (90 % de tungstène en poids). dans  un tube d'acier. On ajouta un peu d'iode, et  l'on fit passer lentement de l'hydrogène dans  le tube qui fut chauffé à 1100  C pendant  6 heures.  



  La barre obtenue était enduite d'une  mince couche de tungstène diffusé, claire  ment visible quand la section polie était cor  rodée. Ce résultat ne fut pas obtenu en l'ab  sence de kaolin.   3. Des barres de nickel furent entourées  avec un mélange de poudre de chrome et de  kaolin (dans le rapport 3:1 en poids) dans  un tube réfractaire. De l'iodure     d'ainino-          nium    fut introduit à une extrémité du tube  qui fut     ensuite    scellé; l'extrémité ouverte du  tube fut reliée à un     barboteur.    Le tube fut  chauffé à 1100  C pendant 4 heures.  



  Les barres étaient revêtues d'une couche  de chrome au nickel qui pouvait être     sép*rée     du noyau en dissolvant ce dernier dans de  l'acide nitrique. Cette couche était plus  épaisse et d'une teneur en chrome plus  grande que celle produite en l'absence de  kaolin.  



  La diffusion de chrome, de     moly        bdène,    de  tungstène, de vanadium, de cuivre et d'alu  minium a montré de nettes améliorations       quand        des        oxydes        tels        que     ou la  magnésie étaient présents. Le procédé est  également. efficace quand le nickel est em  ployé comme métal à revêtir au lieu du fer,  et aussi dans le cas d'autres métaux.  



  4. Des tiges d'acier furent placées avec  des pièces de ferrochrome et     dii    kaolin (dans  la proportion de 4:1 en. poids) dans une  boîte d'acier inoxydable du type décrit plus  haut. On ajouta de l'iodure d'ammonium. La  boîte fut scellée au moyen d'une couche de  kaolin par-dessus laquelle on plaça un mé  lange pulvérulent de chaux, de carbonate de  sodium et de silice. La boîte fut chauffée à  1100  C pendant. 6 heures.  



  Après     refroidissement,    on trouva que la.  poudre avait fondu, scellant la. boîte et. em  pêchant l'air d'entrer dans la boîte pendant      le refroidissement. Les tiges traitées, munies       d'un    revêtement de chrome diffusant, ne  montraient aucun signe d'oxydation.  



  5. Des tiges d'acier furent entourées avec       un    mélange de poudre de cuivre, de kaolin et       d'iodure    d'ammonium dans un récipient en  acier inoxydable du type décrit plus haut.  Le     récipient    fut scellé avec du verre en  poudre et chauffé à. 920  C pendant 4 heures.  



  Après refroidissement, on trouva que le  verre avait fondu, scellant la boîte, mais       n'était    pas devenu assez fluide pour pénétrer       dans    la boîte. Les tiges étaient munies d'un  revêtement de cuivre diffusant satisfaisant.  



  6. Des bandes de nickel furent placées       comme    décrit dans l'exemple 4. La boîte fut       scellée    avec une mince couche de kaolin sur  laquelle on plaça des tessons de verre. La  boîte fut chauffée à 1050  C pendant 6 heures.  



  On trouva que la boîte était scellée de  façon satisfaisante par le verre, tandis que  les bandes étaient munies de revêtement de       chrome    diffusant.  



  7. Des tiges de cuivre furent entourées  avec un mélange contenant de l'aluminium en  poudre et du kaolin (dans la proportion de  4:1 en poids) dans une boîte de cuivre du       type    décrit plus haut, une petite quantité  d'iodure d'ammonium étant ajoutée. La boîte       fut    scellée avec une couche d'argile réfrac  taire sur laquelle on répandit de l'acide bo  rique. La boîte fut chauffée à 750  C pendant  6 heures.  



  L'acide borique avait fondu et formé une  -glaçure sur la surface de l'argile, empêchant       l'air    de pénétrer dans la boîte;     les    tiges  étaient munies d'un revêtement d'aluminium  diffusant.  



  8. L'exemple 1 fut répété, mais le mélange  entourant les échantillons était formé de  ferrochrome (65 0/0), d'iode (0,l     1/o),        d'io-          dure        d'ammonium        (0,25        %),        le        reste        étant     du kaolin cru     invitrifié.    Les résultats obte  nus furent semblables à ceux de l'exemple 1.  



  Le procédé selon l'invention présente bien       des    avantages; ainsi:  1. Par suite de l'élimination des produits  volatils de la réaction avec le métal à traiter    (par exemple l'iodure ferreux),     l'équilibre     entre l'iodure métallique présent et le métal  ne peut pas être atteint, et la réaction peut  se dérouler facilement, donnant une diffu  sion plus profonde et une concentration plus  élevée du métal     diffusé.     



  2. Comme les oxydes ajoutés réagissent  avec l'iodure ferreux ou un autre iodure pro  duit, en libérant de l'iode, la concentration  de l'iodure du métal diffusant ne diminue  pas.  



  3. Comme le fer est fixé par les oxydes,  le métal diffusant présent dans la chambre  (par exemple du chrome, du molybdène ou  du tungstène) n'est pas contaminé par le fer.  La     tension    de vapeur d'équilibre de son  iodure est par conséquent maintenue maxi  mum, et de plus petites quantités du métal  diffusant sont nécessaires dans la chambre  de réaction.  



  4. Il y a une régénération complète des  composés requis dans la réaction de revête  ment ou de diffusion, et la série de réactions  impliquées ne produit pas de grands change  ments de volume. Le procédé a une très  grande valeur quand la réaction est effectuée  dans des boîtes scellées.  



  De plus, l'emploi d'iodure d'ammonium,  d'acide iodhydrique ou d'iode a     un    grand  nombre d'avantages sur l'emploi de chlorures  ou de bromures. Ainsi  a) L'iodure de chrome étant moins stable  que d'autres halogénures, le chrome est plus  facilement libéré par réaction avec le métal en  traitement, de sorte qu'on obtient un plus  grand dépôt de chrome.  



       b)    L'acide iodhydrique provenant de la  décomposition de l'iodure d'ammonium libère  facilement de l'hydrogène     naissant    qui condi  tionne la     surface    mieux que n'importe quelle  autre forme d'hydrogène,  c) Lors du     refroidissement,    la plus grande  partie de l'iode est récupérée     sous    forme  d'halogène libre et les     pertes        ,sont    très petites,  tandis que le chlore ou le brome forment un  halogénure stable qui absorbe rapidement la  plus grande partie du chrome, ce qui diminue  fortement l'efficacité -du composé.

   Le composé      d'iode peut être employé pendant. des pé  riodes beaucoup     plus    longues.  



  Le     présent    procédé permet d'obtenir     un     meilleur fini sur les articles et .moins de po  rosité, une meilleure pénétration en profon  deur et une teneur en chrome     plus    élevée; il  permet en outre de traiter des aciers à, forte  teneur en carbone et des articles en fonte.  



  Le terme  métal  englobe ici également  les     alliages.  

Claims (1)

1. ]REVENDICATION: Procédé pour introduire, au moins dans la zone superficielle d'un métal, un autre métal, caractérisé en ce que le premier métal est chauffé en présence d'un iodure du métal à introduire et d'une matière absorbante réfractaire. SOUS-REVENDICATIONS l.. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que l'iodure du métal à intro duire est produit en chauffant ce métal en présence d'iodure d'ammonium, du métal à. traiter et de la matière absorbante réfrac taire. 2.

   Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que l'iodure du métal à introduire est produit en chauffant ce métal en pré sence d'acide iodhydrique, du métal à traiter et de la matière absorbante réfractaire. 3. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que l'iodure du métal à introduire est produit en chauffant ce métal en pré sence d'iode, du métal à traiter et de la ma tière absorbante réfractaire. 4. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que la matière absorbante réfrae taire est de la magnésie. 5.

   Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que la matière absorbante réfrac taire est une matière alumineuse. 6. Procédé selon la sous-revendication 5 caractérisé en ce que ladite matière est un < argile. 7. Procédé selon la sous-revendication 6 caractérisé en ce que cette argile est<B>du</B> kaolin. 3. Procédé selon la revendication, caracté. misé en ce que le métal à traiter est. un métal ferreux. 9.

   Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que le métal à traiter est placé dans un récipient, scellé au moyen d'une substance qui devient au moins suffisam ment molle pour couler à la température de la réaction, mais qui est solide à la tempé rature atmosphérique. 10. Procédé selon la, sous-revendication 9, caractérisé en ce que ledit récipient est une boîte entourée par un bac contenant la subs tance de scellement, ladite boîte étant recou verte par un couvercle dont l'extrémité infé rieure trempe dans la substance de scelle ment. 11.

   Procédé selon la sous-revendication 9, caractérisé en ce que ledit récipient est une boîte fermée à son extrémité supérieure et ayant une extrémité inférieure ouverte trem pant dans la substance de scellement, ladite boîte étant munie d'un faux fond sur lequel le métal. à traiter est disposé.