CH341692A - Procédé de revêtement par pulvérisation de matières céramiques - Google Patents

Description

  Procédé de revêtement par pulvérisation de     matières        céramiques       La présente invention a pour objet un procédé  de revêtement par pulvérisation de matières céra  miques.  



  La pulvérisation de matières fusibles à chaud  est bien connue et on l'appelle pulvérisation métal  lique bien que l'on utilise souvent des matières au  tres que des métaux, par exemple des oxydes métal  liques. Pour pulvériser ces matières, on utilise un  pistolet pour matières fusibles à chaud que l'on peut  appeler un pistolet de métallisation ou de pulvérisa  tion de métal. Un pistolet de ce genre comporte une  zone de chauffage,     utilisant    pour la combustion un  gaz combustible, tel que de l'acétylène ou de l'hy  drogène, et un gaz comburant, tel que de l'oxygène.

    La matière à pulvériser arrive dans la zone de chauf  fage, soit sous forme d'une baguette ou d'un fil, soit  sous forme d'une matière solide finement divisée,  elle s'y fond ou au moins se ramollit en étant rendue  au moins partiellement plastique, puis elle y est pro  jetée sous forme de fines particules, par un courant  d'air ou     autre    gaz, sur la surface à enduire. Dans  certains pistolets de ce genre, on utilise un jet sé  paré de gaz pour     renforcer    la     formation.    de     fines     particules et/ou accélérer les particules de matière  chauffée et les projeter hors du pistolet, tandis que  dans' d'autres, il n'y a pas de jet séparé de gaz, les  gaz de la flamme de la zone de chauffage jouant le  même rôle.  



  Dans le pistolet à     flamme,    c'est-à-dire dans le  quel la zone de chauffage est obtenue par combustion  de gaz, le procédé de pulvérisation est     limité    par la  limite de température que l'on peut obtenir par cette  combustion. Le maximum de la température que l'on  peut obtenir en utilisant de l'oxygène et de l'acéty  lène est de l'ordre de 31500. Ceci est un inconvé-    nient, en particulier dans le cas de matières oxydées  qui, dans beaucoup de cas présentent des points ou  des gammes de fusion ou de ramollissement dépas  sant la capacité de fonctionnement de pistolets nor  maux du type à flamme.  



       L'invention    est relative à un nouveau procédé  de pulvérisation remédiant à cette limitation, même  dans le cas où l'on désire faire des revêtements en  matières oxydées avec un pistolet de pulvérisation  ordinaire du type à     flamme.    Elle est caractérisée  en     ce    qu'on     fâit    passer des particules d'au moins une  matière     céramique    et d'au moins un métal dans une  flamme de gaz,     on    assure le contact du métal     chauffé     par 1a flamme avec un comburant donnant avec ce  métal une réaction exothermique,

   on maintient la  vitesse de passage des particules dans cette     flamme     à une valeur suffisante pour faire réagir     exothermi-          quement    au moins une partie de ce métal en augmen  tant ainsi la température de la matière céramique,  donnée normalement par la     flamme    et on projette  les particules chauffées résultantes sur une     surface     à revêtir.  



  L'invention a pour but de permettre d'obtenir  un revêtement plus dense et adhérant     mieux    que  ceux que l'on pouvait     obtenir    précédemment.  



  Elle a également pour but d'assurer un degré  plus élevé de fusion ou de ramollissement des ma  tières de revêtement que cela n'a été possible jusqu'ici.  



  De préférence, la matière à pulvériser doit avoir  des dimensions telles que 90     'o/o    soient inférieurs à       125        microns        et,        de        préférence        que        pas        plus        de        25,%     aient moins de 1 micron.

   Da préférence, la quantité       de        métal        ne        dépasse        pas        25        %        du        poids        du        mélange.     



  La matière céramique contenue dans le mélange  est une matière oxydée et consiste; de préférence      en un ou plusieurs oxydes métalliques et, suivant  une forme de réalisation encore plus préférable, le  métal de ce mélange est le même qu'au moins un  des métaux oxydés du mélange, la teneur totale en  métal étant telle que sensiblement tout le métal est  oxydé dans cette zone, de sorte que toute la matière  formant le revêtement est faite des mêmes métaux  oxydés que les constituants oxydés de ce mélange.  En ce cas, le métal et l'oxyde métallique doivent  être tels que les oxydes résultant de la combustion  ne se volatilisent pas ou au moins pas dans une  mesure appréciable à la température de combustion  régnant dans la zone de chauffage où le mélange  arrive selon l'invention.  



  Les matières céramiques     utilisables    de préférence  comprennent, de manière générale, tout composé chi  mique d'un métal ou d'un métalloïde pouvant fondre  ou se ramollir à la température de la zone de  chauffage. Les matières à pulvériser préférées de ce  type comprennent les métaux oxydés, des composés  de métaux avec de l'oxygène, tels que les oxydes  métalliques, avec du carbone tels que les carbures  métalliques, avec du soufre, tels que les sulfures  métalliques et avec du silicium, tels que les siliciures  métalliques.

   Comme exemples de ces matières, on  peut citer l'oxyde d'aluminium     A103,    le bioxyde de  zirconium     Zi02,    ale carbure de tungstène WC, le sul  fure     cuprique        CuS,    le     siliciure    de     tungstène        WSi2,    le  siliciure de vanadium     VSi2    (ou     V3Si    ou     V2Si).     



  Tel que le mot est utilisé généralement, toutes ces  matières céramiques ont des points de fusion rela  tivement élevés et on les appelle des produits céra  miques réfractaires.  



  Dans la mise en     oeuvre    de l'invention, il est  nécessaire de maintenir dans la zone de chauffage  des conditions de combustion telles qu'une quantité  sensible de métal amené dans cette zone brûle en y  donnant de la chaleur supplémentaire. Un procédé  de maintien de ces conditions de combustion con  siste à envoyer dans cette zone un excès d'oxygène  par     rapport    à celui qui est nécessaire pour la com  bustion     stoechiométrique    du gaz     combustible.    En ce  cas,     cet    excès d'oxygène peut être fourni sous forme  d'oxygène pur, sous forme d'air comprimé ou sous  forme d'air atmosphérique aspiré dans la flamme:

    L'exemple 1 ci-dessous est relatif au cas où l'oxygène  est fourni sous forme d'une combinaison d'oxygène  pur et d'air comprimé. L'exemple 4 montre le cas  où une partie de l'oxygène provient d'air atmo  sphérique.  



  Les exemples ci-dessous décrivent, à titre d'exem  ple, quatre mises en     oeuvre    particulières du procédé  de revêtement faisant l'objet de l'invention.  



  <I>Exemple 1</I>  On mélange du siliciure de tungstène à l'état de  fine division telle que la totalité soit inférieure à 53       microns        et        qu'il        n'y        ait        pas        plus        de        10        %        qui        ait     moins de 5 microns, avec de la poudre d'aluminium    ayant les mêmes limitations de grosseur,

   de manière  à     donner        un        mélange        contenant        environ        67        %        de     siliciure de tungstène et de 33     o/a    d'aluminium.  



  On envoie cette matière dans un pistolet de pul  vérisation de matière pulvérulente fusible à chaud,  tel que celui représenté sur la     fig.    l , dans lequel la  matière vient d'une trémie 1 au moyen d'une quantité  d'air qui agit comme gaz porteur entraînant la pou  dre par la conduite 2 au centre de la zone de chauf  fage 3. Celle-ci est chauffée par la combustion de  gaz arrivant par les passages 4. La zone de chauf  fage est entourée d'une coiffe 5 donnant un cône  d'air de soufflage qui aide à transporter la matière  pulvérisée sur la- surface à recouvrir.  



  De l'air comprimé arrive d'une source, non  représentée, par un tuyau souple 7 et un robinet 8  qui règle le débit de cet air. L'air passe ensuite par  une portion de tuyau plus large 9 où il     entraine    la  matière venant de la trémie 1 et la fait passer par  le tuyau souple 10 dans la conduite 2.  



  De l'air comprimé supplémentaire pour le cône  d'air de     soufflage    6 arrive par le tuyau souple 11,  avec réglage par le robinet 12, d'où il va par la con  duite 13 former le cône d'air de soufflage 6.  



  Du gaz combustible arrive par le tuyau souple  14, avec réglage par le robinet 15, d'où il va par la  conduite 16 dans les passages 4 qui sont reliés à  la conduite 16 par un distributeur annulaire 17.  



  Le gaz comburant arrive par le tuyau souple 18,  avec réglage par le robinet 19, d'où il va par la con  duite 20 et le distributeur 17 dans les passages 4.  



  En ce cas, l'acétylène est le gaz combustible et  l'oxygène le gaz comburant et le pistolet est réglé  de manière à utiliser 0,7     m3    à l'heure d'acétylène  et 1,4     m3/h    d'oxygène (mesurés dans les conditions  standard). L'air arrive comme gaz porteur à environ  0,84     m3/h    et comme gaz de     soufflage    à raison de  16,8     m3/h.    La quantité totale d'oxygène (venant de  l'oxygène et de l'air) donne un excès de gaz oxydant  par rapport à ce qui est nécessaire pour la combus  tion     stoechiométrique    de l'acétylène.  



  Le mélange de siliciure de tungstène et     d'alu-          m'mium    arrive dans le pistolet à raison d'environ  0,68     kg/h.     



  Le pistolet est dirigé sur une surface à revêtir  qui, en ce cas, est une tôle d'acier de 10 x 10 cm,  passée préalablement au jet de sable pour rendre  rugueuse la     surface    et légèrement chauffée avant la  pulvérisation afin d'empêcher le dépôt d'humidité par  condensation. La tuyère du pistolet est à environ 15  cm de la plaque.  



  On allume le pistolet à la manière habituelle  et     il    donne une flamme extrêmement chaude et bril  lante et la pulvérisation s'applique extrêmement bien.  



  Le revêtement fait a environ 0,38 mm d'épais  seur et     il    contient du siliciure de tungstène, de l'oxyde  d'aluminium et une certaine quantité d'aluminium  métallique.      <I>Exemple 2</I>  On fait un mélange analogue à celui de l'exemple       1,        sauf        qu'il        ne        contient        que        5'%        d'aluminium.     



  On pulvérise le mélange avec le même pistolet  que dans l'exemple 1, réglé exactement de la même  manière.  



  Il donne une flamme chaude et brillante et on a  un revêtement bon et solide. En ce cas, le revêtement  ne contient que du siliciure de tungstène et de l'oxyde  d'aluminium.  



  <I>Exemple 3</I>  On fait un mélange de     siliciure    de vanadium et  d'aluminium ayant les mêmes limitations de dimen  sion que dans l'exemple 1 et tel qu'il contienne 90       de        siliciure        de        vanadium        et        10        %        d'aluminium.     



  On le pulvérise avec le même pistolet que dans  l'exemple 1 et dans les mêmes conditions.  



  La flamme résultante est très     brillante    et chaude  et le revêtement obtenu est très robuste et adhère  très bien. En ce cas,     il    contient du siliciure de vana  dium, de l'oxyde d'aluminium et des traces d'alumi  nium métallique.  



  <I>Exemple 4</I>  On fait un mélange d'oxyde d'aluminium et  d'aluminium ayant les mêmes limitations de dimen  sion que dans l'exemple 1 et tel qu'il contienne       97        %        d'oxyde        d'aluminium        et        3'%        d'aluminium.     



  En ce cas, on utilise un autre pistolet que celui  de l'exemple 1. Ce pistolet n'utilise pas d'air, ni  comme gaz porteur, ni comme gaz de soufflage, mais  un peu d'acétylène comme gaz porteur du mélange  de poudre, ne l'entraînant qu'à une petite distance  de la sortie d'une trémie à alimentation par gravité  jusqu'à la zone de chauffage. En ce cas, cette zone  de chauffage est obtenue par combustion d'acétylène  dans l'oxygène et la tuyère est telle que la vitesse  d'avancement des gaz de la combustion donne aux  particules chauffées une vitesse suffisante pour les  projeter sur la surface à revêtir.

   Ce pistolet est re  présenté schématiquement sur la     fig.    2 dans laquelle  la matière arrive par gravité de la trémie 101 dans  la conduite 102 où elle est prise et emmenée par  un gaz porteur dans la partie avant     d'une    tuyère 103  et une zone de chauffage 104. Le gaz entraînant la  matière arrive par le tuyau souple 105, avec réglage  par le robinet 106 d'où     il    va par la conduite 107  et l'orifice rétréci 108 dans la conduite 102, en  entraînant ainsi la matière vers la zone de chauf  fage 104.  



  La chaleur fournie à la zone de chauffage est  obtenue par la combustion de gaz arrivant par les  passages 109. Le gaz combustible arrive par le  tuyau souple 110, avec réglage par le robinet 111,  d'où il pénètre dans un distributeur annulaire 114  et sort par les passages 109.  



  Le gaz comburant arrive par le tuyau souple  115 contenant un robinet de réglage 116, il va de    là     directement    dans la conduite 113 par le distribu  teur 114 et les passages 109, à la zone de chauf  fage 104.  



  Il est parfois prévu des passages 117 allant de  la face de la tuyère 103 à son pourtour en vue de  faire pénétrer de l'air atmosphérique dans la zone  de chauffage.  



  En ce cas, le robinet est réglé de manière à       utiliser    0,784     m3    d'acétylène à l'heure, 1,316     m3/h     d'oxygène et 1,36     kg/h    du mélange en poudre. Sur  la quantité totale d'acétylène     utilisé,    0,084     m3/h    sert  à transporter la poudre arrivant dans le centre de  la flamme.  



  On a obtenu ainsi une flamme très chaude et       brillante    et un dépôt robuste et dense. Ce dépôt  avait une épaisseur de 0,5     mm    et il contenait 100 '0 /0  d'oxyde d'aluminium.  



  Un exemple d'un mélange pouvant être utilisé  dans l'un ou l'autre des pistolets ci-dessus est un  mélange de siliciure de molybdène et de chrome avec  de l'aluminium.  



  D'autres mélanges satisfaisants sont un mélange  de siliciure de chrome avec de     l'aluminium,    un mé  lange de siliciure d'aluminium et d'aluminium, un  mélange d'oxyde de zirconium et de zirconium, un  mélange d'oxyde de zirconium et d'aluminium.

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de revêtement par pulvérisation de ma tières céramiques, caractérisé en ce qu'on fait passer des particules d'au moins une matière céramique et d'au moins un métal dans une flamme de gaz, on assure le contact du métal chauffé par la flamme avec un carburant donnant avec ce métal une réaction exothermique, on maintient la vitesse de passage des particules dans cette flamme à une valeur suffisante pour faire réagir exothermiquement au moins une partie de ce métal en augmentant ainsi la température de la matière céramnque, donnée normalement par la flamme et on projette les particules,

   chauffées ré sultantes sur une surface à revêtir. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon revendication, caractérisé en ce qu'on emploie comme comburant exothermique de l'oxygène. 2. Procédé selon revendication, caractérisé en ce qu'on utilise des particules de matière céramique et de métal,

   dont les dimensions individuelles sont telles que 90 % du mélange ont moins de 125 mi- crons et que pas plus de 25'% ont moins

   de 1 micron. 3. Procédé selon revendication, caractérisé en ce qu'on amène le comburant exothermique dans la flamme, en plus du gaz combustible. 4. Procédé selon revendication, caractérisé en ce qu'on utilise une quantité de métal qui ne dépasse pas 25% du poids du mélange 5. Procédé selon revendication, caractérisé en ce qu'on utilise une matière céramique comprenant un composé métallique dont le métal est combiné avec de l'oxygène, du carbone, du soufre ou du silicium. 6.

   Procédé selon revendication et sous-revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'on utilise une propor tion d'oxygène telle qu'il oxyde la totalité du métal. 7. Procédé selon revendication, caractérisé en ce qu'on utilise une matière céramique constituée par un oxyde métallique.