Brevet FR2002465A1 — publié le 19691017

L'invention a pour objet un enduit protecteur céramique pour moules métalliques de fonderie et pour tous autres éléments métalliques soumis à l'action destructive du métal liquide. Les éléments métalliques qui se trouvent au contact des métaux liquides tels que les moules métalliques, les noyaux métalliques placés dans les moules de fonderie, les parties métalliques des dispositifs de coulée, etc, sont actuellement protégés contre une trop rapide usure par l'application de divers enduits protecteurs sur leurs surfaces de travail. Ces enduits, formés de mélanges aqueux ou huileux de différentes substances réfractaires avec des liants, sont appliqués par enduction, pulvérisation ou immersion, la coquille du moule étant par exemple plongée dans un réservoir rempli de la substance liquide formant l'enduit. Ensuite, on provoque par chauffage l'évaporation de l'eau dans la couche d'enduit ainsi que, grâce à la présence du liant, la liaison des particules de la substance réfractaire avec la oou- che support. Or il a été constaté que les chocs thermiques nombreux et répétés que subit une coquille durant son utilisation engendrent un affaiblissement de l'action exercée par le liant contenu dans l'enduit. L'effritement des particules de substances réfractaires et leur lavage dû au passage du métal liquide font que la surface métallique des moules cesse d'être protégée. Aussi est-il nécessaire, en cours d'utilisation d'une coquille, de procéder à de nouvelles enductions, qui entratnent des temps morts et l'augmentation des frais d'exploitation. Les enduits protecteurs employés jusqu'à présent n'assurent pas une isolation thermique suffisante des pièces métalliques et on constate que ces pièces, par suite des fréquents contacts avec le métal liquide, s'échauffent de façon excessive. Ceci provoque la formation de fortes tensions superficielles et de criques pouvant entraîner ltendommagement de la pièce utilisée. Cette isolation thermique insuffisante est, en outre, cause de trop rapides pertes de chaleur de la pièce coulée, et engendre donc des conditions désavantageuses pour une alimentation correcte du moule ainsi qu'une dureté excessive de la surface du moulage. Les essais et les recherches qui ont donné lieu à la présente invention ont permis d'obtenir des enduits protecteurs qui soient exempts des défauts et inconvénients précités et qui en outre aient la propriété d'être durable. L'enduit protecteur suivant la présente invention permet d'as- surer la liaison des particules de la substance réfractaire, quoique le liant soit éliminé, par la fusion directe des grains à haute température, et permet de supprimer la corrosion par les gaz du support que recouvre l'enduit, ce but étant atteint par remplissage des micropores formés dani l'enduit protecteur par un métal fondu ou une substance liquide assurant l'étanchéitE. Les enduits suivant la présente invention sont préparés à par- tir d'une matière céramique ou métallocéramique très résistante tel que par exemple l'oxyde d'aluminium ou I'oxyde de zirconium à conductivité thermique faible. Les particules de matière céramique sont liées entre elles par fusion ou par ramollissement thermique sous l'action d'une source de chaleur à haut rendement. Le choix convenable des paramètres thermiques agissant sur les particules céramiques permet d'obtenir une porosité de la couche céramique comprise entre 1 et 10 %. Cette porosité protège l'enduit contre la formation de criques au cours des chocs thermiques ayant lieu au moment du contact de la coquille avec le métal liquide. Afin d'obtenir une bonne adhésion des particules céramiques au support métallique, on provoque, avant l'application de l'enduit, la formation de micropores (de l'ordre de quelques microns à quelques centaines de microns) par l'action d'un jet de sable fin siliceux, de corindon, de grenaille, etc, sur la surface du support métallique.Les grains céramiques fondus, qui se solidifient dans les microcavités formées dans le support, assurent ainsi une bonne adhésion métallique de l'enduit. Pour protéger l'enduit contre l'éventuelle pénétration dloxy- gène dans les pores présentés dans cet enduit et pour protéger le support contre l'oxydation aux hautes températures les micropores de I'enduit sont rendue étanches à l'aide de substances réfrac- taires comme par exemple une solution de verre soluble. Pour éliminer la porosité aux gaz, on peut également ajouter à la matière céramique une faible quantité dtun métal tel que Al, Mo, Ni. L'ac- tion de la température sur la matière céramique entraîne la fusion de ces métaux et le remplissage des pores situés entre les grains céramiques, l'enduit étant ainsi rendu étanche et le risque de pénétration des gaz étant supprimé. On peut obtenir une adhésion encore plus forte de l'enduit céramique au support métallique par pulvérisation d'une couche in termédiaire d'aluminium, molybdène, nickel, chrome ou acier réfractaire. Les essais et les recherches qui ont été effectués ont permis de constater que la durée d'exploitation des coquilles métalliques recouvertes dlun enduit suivant la présente invention était de 80 à 150 % supérieure à celle des coquilles recouvertes des enduits connues. L'enduit suivant l'invention permet d'abaisser considérablement la vitesse des pertes de chaleur de la pièce coulée, ce qui es-t constaté par un durcissement superficiel plus faible et par l'équilibre de la température des parois de la coquille. Autres buts et avantages apparaîtront des exemples non limitatifs suivants qui ont pour objet des enduits conformes à l'invention. EXEMPTE 1 Un enduit d'oxyde de zirconium, de 0,3 mm d'épaisseur, présentant une microporosité d'environ 4 %, rendu étanche à l'aide de verre soluble. EXEMPLE 2 Un-enduit d'oxyde d'aluminium, de 0,3 mm d'épaisseur, rendu étanche par l'addition de 7 % de molybdène. EXEMPLE 3 Le support métallique est recouvert d'une couche métallisée de 0,1 mmd'épaisseur obtenue par pulvérisation de molybdène, puis ensuite de l'enduit d'oxyde d'aluminium,sur une épaisseur de 0,25 mm,- rendu étanche à l'aide de verre soluble additionné d'une argile réfractaire. Bièn entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation-représentés, elle est susceptible de nombreuses autres variantes accessibles à l'homme de l'art suivant les applications envisagées, sans que l'on stécarte de l'esprit de leinvention. REVENDICATIONS L'invention a pour objet 1) Un enduit céramique ou métallocéramique pour moules métalliques ou autres éléments métalliques en contact avec un métal liquide, caractérisé en ce qu'il est formé par les grains d'une matière céramique ou métallocéramique, liés entre eux par fusion ou par ramollissement superficiel avec conservation entre les grains de micropores, dans les limites de 0,2 à 20 %. 2) Un enduit suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les dits pores sont remplis d'un métal liquide ou d'une substance chimique liquide ou gazeuse, en quantité égale à 0,2 à 20 % du volume total des grains céramiques ou métallocéramiques, que lton laisse ensuite se solidifer dans ces pores.