Brevet FR2004583A1 — publié le 19691128

L'invention concerne des pièces profilées obtenues par frittage à des températures élevées, de préférence supérieures à 1500°C, ayant une naute résistance mécanique et thermique, en particulier une grande résistance aux variations de tempéra-5 ture, à base d'oxydes à haut point de fusion, tels que l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de zirconium, l'oxyde de béryllium et de métaux du 6. sous-groupe du système périodique des éléments» Des pièces profilées frittées à des températures élevées, composées d'oxydes métalliques à très haut point de fu-10 sion tels que l'oxyde de zirconium, l'oxyde de béryllium et tout particulièrement l'oxyde d'aluminium se sont avérées très avantageuses pour toutes les applications exigeant une haute résistance mécanique et en même temps de bonnes propriétés thermiques, en particulier une grande résistance aux variations de tempéra-15 ture. Ces matières de haute qualité sont utilisées en particulier pour des outils, par exemple comme plaquettes de coupe, pour la fabrication de filières d'étirage, comme organes de guidage dans l'industrie du textile, par exemple comme guide-fils, ou pour le tréfilage. D'autres domaines d'application de telles 20 matières sont, entre autres, l'électronique et les lampes à décharge dans des vapeurs métalliques. Cependant, la résistance aux variations de température de ces matières à base d'oxydes ne suffit pas pour certaines applications. C'est pourquoi on a déjà proposé d'ajouter aux oxy-25 des métalliques à haut point de fusion des métaux, par exemple da fer ou des métaux à haut point de fusion comme le chrome, le molybdène ou le tungstène. Cela permet d'améliorer les propriétés thermiques, mais aux dépens d'une diminution de la résistance mécanique, car on n'a pas réussi jusqu'à présent à fritter 30 d'une manière absolument dense de telles pièces profilées à base d'oxydes métalliques, renfermant des métaux. On a également essayé plusieurs fois d'ajouter de petites quantités d'oxydes métalliques, par exemple des oxydes de chrome, de titane, de nio-bium et de tantale, sans arriver pour cela à remédier aux incon-35 vénients ci-dessus mentionnés. La demanderesse a fait la constatation surprenante qu'une élévation notable de la résistance mécanique et de la résistance aux variations de température de telles pièces réalisées par frittage à des températures élevées, de préférence au-dessus 40 de 1500°, à base d'oxydes à haut point de fusion,comme l'oxyde 69 07628 2 2004583 dfaluminium, l'oxyde de zirconium ou l'oxyde de béryllium et de métaux du 6» sous-groupe du système périodique des éléments est possible dans le cas où. les pièces profilées contiennent jusqu'à 35$ en poids d'un alliage des métaux du 6. sous-grou-5 pe du système périodique et de titane et/ou de zirconium» La proportion en composants de l'alliage se situe avantageusement entre 5 et 30 $ en poids par rapport au produit fritté tout entier0 On ne connaît pas en détail les rapports qui condi-10 tionnent cette caractéristique et les processus qui se déroulent au cours du frittage» Cependant, on peut supposer que le titane ou le zirconium utilisé joue vraisemblablement un rôle 'û'intermédiaire" entre les oxydes à haut point de fusion et les métaux du 6» sous-groupe du système périodique des élé-15 mentso Pour la fabrication de la pièce profilée, on peut partir soit d'un mélange du métal en question du 6. sous-groupe du système périodique avec de la poudre de titane métallique soit de préférence d'un alliage, préalablement préparé et 20 broyé, de titane ou zirconium avec les métaux du 6. sous-grou- 1)00 En raison de leur parenté chimique, le titane ainsi que le zirconium conviennent à cet effet,de môme qu'en particulier des alliages ou mélanges des deux métaux» Les hydrures des deux métaux peuvent également 8tre utilisés avantageusement, 25 J puisque ceux-ci se décomposent aux températures élevées en titane métallique ou zirconium métallique et en hydrogène qui se dégage sous forme de gaz» Si l'on part d'un alliage de titane ou de zirconium avec des métaux du 6» sous-groupe, la teneur en titane ou zirconium de l'alliage est comprise entre 10 et 30 90 # en poids. On peut faire varier cette teneur entre des limites relativement larges. Les pourcentages optimaux dépendent aussi dans une certaine mesure des oxydes à haut point de fusion, formant la base des produits frittés® On a constaté qu'il est très avantageux d'utiliser 35 des pièces profilées renfermant, en dehors de l'alliage métallique, également du nickel dans des proportions allant jusqu'à 5 $ en poids» De petites quantités de vanadium et de niobium améliorent également le produit encore davantage» Le procédé de fabrication des pièces profilées selon 69 07628 2004583 l'invention est caractérisé par le fait que l'on mélange de façon connue les composants de l'alliage, soit sous forme de métaux individuels, soit déjà sous forme d'un alliage, à l'état finement divisé avec les oxydes à haut point de fusion é-5 gaiement finement "broyés ou qu'on les broie conjointement avec ces oxydes. A partir de ce mélange on presse des pièces profilées, éventuellement en utilisant de petites quantités d*un liant, qui sera complètement éliminé lors de la cuisson ultérieure, et on cuit les pièces profilées en général après une 10 cuisson préalable, sous atmosphère réductrice ou sous vide à des températures supérieures à 1500°C, de préférence supérieures à 1800°0. les pièces profilées conformes à l'invention se caractérisent par une résistance élevée aux variations de tempé-15 rature et aux vibrations et ils conviennent particulièrement pour la fabrication de coussinets, d'outils de coupe et de pièces analogues pour lesquelles la résistance à l'usure joue un rôle prépondérant. 69 07628 2004583 REVENDICATIONS lo Pièces profilées obtenues par frittage à des températures élevées, de préférence supérieures à 1500°C, a-yant une résistance mécanique et thermique élevée, en particu-5 lier une résistance élevée aux variations de température, à base d'oxydes à haut point de fusion, comme l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de zirconium ou l'oxyde de béryllium et de métaux du 6» sous-groupe du système périodique des éléments, caractérisées par le fait que les pièces profilées contiennent 10 jusqu'à 35 $ en poids d'un alliage des métaux du 6. sous-groupe du système périodique et de titane et/ou de zirconium» 2. Pièces profilées selon la revendication 1, caractérisées par le fait que la teneur en alliage est comprise entre 5 et 3° fi en poids. 15 3. Pièces profilées selon une des revendications 1 et 2, caractérisées par le fait que la teneur en titane de l'alliage est comprise entre 10 et 90 ?*> en poids. 4« Pièces profilées selon l'une des revendications 1 à 3,caractérisées par le fait que l'alliage métallique con-20 tenu dans la pièce profilée renferme encore du nickel dans des proportions allant jusqu'à 5 i> en poids. 5. Procédé de fabrication d'une pièce profilée selon l'une des revendications 1 à 4» caractérisé par le fait que l'on mélange et/ou broie les composants de l'alliage sous 25 la forme de métaux isolés ou déjà sous forme d'alliage, à l'état finement divisé avec les oxydes à haut point de fusion, qu'on les presse sous la forme de pièces profilées et qu'on les fritte sous atmosphère réductrice ou sous vide, à des températures supérieures à 1500°C.