CH521527A - Procédé pour munir un métal de base d'une couche composite obtenue par diffusion métallique - Google Patents
Procédé pour munir un métal de base d'une couche composite obtenue par diffusion métalliqueInfo
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Description
Procédé pour munir un métal de base d'une couche composite obtenue par diffusion métallique Le brevet principal concerne un, procédé pour munir un métal de base d'une couche composite métallique à faible résistance au frottement, haute résistance à l'usure, et au grippage et autorisant l'auto-alignement des pièces, caractérisé en ce que l'on recouvre ou bien le métal de base,
ou bien une couche métallique intermédiaire effec tuée préalablement sur ce métal, d'un autre métal ayant un point de fusion inférieur à 500 C, au moins partielle- ment soluble dans le métal sous-jacent et en ce quo l'on soumet l'ensemble à un traitement thermique de diffu sion à des températures croissantes,
la température de départ étant inférieure d'au moins 20 C à la température de fusion du plus fusible des métaux en présence et la température finale étant inférieure à la température de fusion du métal de base et comprise entre la tempé rature de fusion du plus fusible des autres métaux en présence et 800o C.
Selon la présente invention, au lieu de recouvrir la couche métallique intermédiaire d'un autre métal ayant un point de fusion inférieur à 500,1 C, au moins partiel lement soluble dans le métal sous-jacent, on recouvre le métal de base en une seule opération d'une couche com posite comportant au moins deux métaux capables de former entre eux un alliage de haute dureté,
un métal de cette couche ayant un point de fusion inférieur à 5000 C, étant au moins partiellement soluble dans l'autre métal de cette couche et ne formant pratiquement pas d'alliage avec le métal de base, l'autre métal de cette couche étant soluble dans le métal de base.
Grâce à un tel revêtement par dépôt conjoint, le mode opératoire est grandement simplifié; de plus, par rapport à la technique des couches successives, la température de cuisson finale peut être abaissée, tout en restant supé rieure à la température de fusion du plus fusible des métaux en présence. Comme dans le brevet principal, le traitement ther mique peut être effectué, soit dans une atmosphère en teneur réduite en oxygène, soit en bain de sels ignés.
Le bain de sels ignés offre, outre l'avantage d'accé- lérer les phénomènes de diffusion, celui de permettre d'ajuster avec une grande précision la composition de la couche finale obtenue. En effet, grâce à cette cuisson en bain de sels ignés, il est possible de modifier directement en cours de traitement les proportions relatives des diffé rents métaux dans la couche superficielle de façon à obtenir exactement la (ou les) phase, ou le (ou les) com posé désiré.
C'est ainsi que, par exemple, si l'on désire abaisser la teneur en cuivre dans les couches superficielles, on immerge la pièce dans un bain de sels ignés à base de cyanures alcalins, dans un autre exemple, si l'on désire modifier la teneur en aluminium, on utilise un bain à base de chlorures alcalins.
Enfin, grâce à l'action sélective de bains de sels judi cieusement choisis, on peut aussi éliminer totalement au partiellement en cours de traitement dans les couches, superficielles certaines phases ou certains composés indé sirables par exemple à l'égard du frottement et qui, si la cuisson était effectuée en atmosphère ou dans le vide ou dans un quelconque milieu neutre, subsisteraient dans ces couches superficielles;
c'est ainsi, dans un exemple non limitatif que, lorsqu'on réalise une couche à base de cuivre et d'étain, si l'on veut éliminer en surface la phase cuivre-étain, on se sert d'un bain de sels à base de cyanures alcalins.
Les exemples ci-après illustrent l'invention ;ils se rap portent à des processus d'essais analogues à ceux qui sont décrits dans le brevet principal. <I>Exemple 1</I> Sur une éprouvette Faville en.
acier XC 35 recuit de composition 0,36 % C, 0,28 % Si, 0,55 % Mn, le reste étant du fer, on réalise une couche de 20 microns d'épaisseur d'un alliage de cuivre et d'étain déposés con jointement par voie électrolytique,
contenant 70 0/a en poids d'étain et 30 % en poids de cuivre.
On notera que l'étain est le métal ductile D et a une température de fusion de 2310 C, tandis que le cuivre est le métal C soluble dans le métal de ladite éprouvette et forme avec l'étain un alliage de haute dureté.
Le traitement thermique est effectué à une tempéra ture variable qui, dans une première phase de quatre heures, est de 2000 C, c'est-à-dire inférieure à 2310 C, et qui, dans une deuxième phase de trois heures, est de 3800 C, c'est-à-dire supérieure à 2310 C.
On appréciera que la température de 2000 C de la première phase est inférieure d'au moins 200 C au point de fusion 2310 C du métal D, tandis que la température de 3800 C de la deuxième phase est inférieure à 6000 C.
Après ce traitement thermique, on observe à la. sur face de la pièce une couche présentant des caractéris- tiques de frottement particulièrement avantageuses.
Lorsqu'une telle éprouvette est mise en rotation sur la machine Faville entre des mors en acier XC 35 recuit et en ambiance d'eau, ladite éprouvette peut tourner 2 heures 30 minutes avec un coefficient de frottement de 0,20.
<I>Exemple 2</I> Sur une éprouvette en alliage d'aluminium du type AU 0,6 % 4 G Mn, de 0,2 composition % Zn, 0,5 0,7 % % Mg, Fe, 0,1% 0,
5 % Cr, Ni, 0,2 4 0/0Cu' 0/a Ti, le reste étant de l'aluminium, on réalise par voie électro- lytique une couche de 10 microns d'épaisseur d'un alliage en parties égales en poids de cuivre et d'indium.
On notera que l'indium est le métal ductile D et a une température de fusion de 1560 C, tandis que le cuivre est le métal C soluble dans le métal de ladite éprouvette et forme avec l'indium un alliage de haute dureté.
Le traitement thermique est effectué à une tempéra ture variable qui, dans une première phase de quatre heures, est de 1300 C, c'est-à-dire inférieure à 1560 C et qui, dans une deuxième phase de six heures, est de 1700 C, c'est-à-dire supérieure à 1560 C.
On appréciera que la température de 1300 C de la première phase est inférieure d'au moins 200 C au point de fusion 1560 C du métal D, tandis que la température 1700 C de la deuxième phase est inférieure à 6000 C.
Après un tel traitement de cuisson, l'éprouvette ainsi traitée tourne pendant 1 heure 30 minutes avec un coef ficient de frottement de 0,10 entre des mors en acier XC 35 recuit, en ambiance d'eau et sous une charge de 500 N.
<I>Exemple 3</I> Sur une éprouvette en acier XC 35 recuit de compo- sition 0,36 % C, 0,28 % Si, 0,55 % Mn, le reste étant du fer, on réalise par voie électrolytique une couche de 20 microns d'épaisseur d'un alliage de cuivre et de cad mium riche en cuivre.
On notera que le cadmium est le métal ductile D et a une température de fusion de 3210 C, tandis que le cuivre est le métal C soluble dans le métal de ladite éprouvette et forme avec le cadmium un alliage de haute dureté.
Le traitement thermique est effectué à une tempéra ture variable qui, dans une première phase de quatre heures, est de 2000 C, c'est-à-dire inférieure à 32l C et qui, dans une deuxième phase de une heure et demie, est de 4500 C, c'est-à-dire supérieure à 321o C.
On appréciera que la température 2000 C de la pre mière phase est inférieure d'au moins 200 C au point de fusion 3210 C du métal D, tandis que la température 4500 C de la deuxième phase est inférieure à 600 C.
La deuxième phase du traitement thermique sous la température de 4500 C est de préférence effectuée dans un bain de sels ignés à base de cyanures alcalins, de façon que dans l'alliage cuivre-cadmium trop riche en cuivre pour donner, tel quel, de bonnes caractéristiques de frottement, une partie du cuivre se trouve dissoute par le bain, ce qui augmente le pourcentage de cadmium et confère les bonnes caractéristiques de frottement re cherchées,
notamment avec un contre-matériau en alliage léger.
Claims (1)
- REVENDICATION Procédé pour munir un métal de base d'une couche composite métallique à faible résistance au frottement, haute résistance à l'usure et au grippage et autorisant l'auto-alignement des pièces, caractérisé en ce que l'on recouvre le métal de base en une seule opération d'une couche composite comportant au moins deux métaux capables de former entre eux un alliage de haute dureté, un métal de cette couche ayant un point de fusion infé rieur à 5000 C, étant au moins partiellement soluble dans l'autre métal de cette couche et ne formant pratiquement pas d'alliage avec le métal .de base,l'autre métal de cette couche étant soluble dans le métal de base, et en ce que l'on soumet l'ensemble à un traitement thermique de dif fusion à des températures croissantes, la température de départ étant inférieure d'au moins 200 C à la température de fusion du plus fusible des métaux en présence et la température finale étant inférieure à la température de fusion du métal de base et comprise entre la température de fusion du plus fusible des autres métaux en présence et 8000 C.SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce que le traitement thermique est effectué en bain de sels ignés actifs vis-à-vis des métaux en présence ou des phases ou composés susceptibles de se former au cours de la diffusion, de façon à ajuster exactement les pro portions respectives des constituants de la couche super- ficielle,par élimination partielle d'un ou plusieurs de ces métaux ou composés ou phases. 2. Procédé suivant la revendication ou la sous-reven- dication 1, caractérisé en ce que la température finale du traitement thermique est non supérieure à 6000 C.
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