Brevet FR2080544A1 — publié le 19711119

La présente invention se rapporte à un procédé de fàbrica- tion d'un clou antidérapant du type comprenant un corps, formé d'acier et muni de moyens pour l'accrochage du clou dans la bande de roulement d'un pneumatique de véhicule ainsi qu'une cheville constituée d'une matière dure telle qu'un métal dur et destinée à entrer en contact antidérapant avec la surface de la route, cette cheville étant engagée et fixée dans un trou complémentaire ménagé dans la partie en forme de fourreau du corps. On a proposé un certain nombre de procédés différents pour assembler, au cours du processus de fabrication du clou antidérapant mentionné plus haut, les éléments antidérapants de ce clou avec les corps porteurs qui peuvent être encastrés dans la bande de roulement du pneumatique. Par exemple une solution classique consiste à fixer les éléments antidérapants dans les trous correspondants des corps par brasage. Lorsque le procédé de brasage est exécuté correctement, on obtient un joint d'assemblage très sûr entre l'élément antidérapant et le corps du clou.Cependant ce procédé est extrèmement coûteux puisqu'il nécessite un temps de travail important. I1 est par conséquent souhaitable de disposer d'un procédé à l'aide duquel les éléments antidérapants puissent être assemblés avec les corps de clous d'une manière moins coûteuse et en utilisant un appareil automatique simple. Des tentatives ont été faites pour résoudre ce problème. Par exemple on a proposé de munir les corps des clous de trous divergeant vers l'extérieur de manière à recevoir les éléments antidérapants en forme de chevilles qui convergent dans une direction partant de leur extrémité en contact avec le sol et on a cherché à accrocher les éléments antidérapants par un simple emmanchement dans les trous ménagés dans les corps de clous.Cependant ce procédé établit une force d'ancrage très inégale du fait qu'en pratique il n'est pas possible de fabriquer des corps qui aient des dimensions parfaitement égales les uns par rapport aux autres tandis que simultanément l'impératif de donner une longueur déterminée au clou final impose une limite spécifique à la distance dont les éléments antidérapants peuvent être emmanchés dans les trous associés des corps.Dans le cas de clous antidérapants pour pneumatique comportant un élément antidérapant se présentant sous forme d'une cheville en métal dur et d'un corps constitué d'une poudre métallique, par exemple une poudre de fer, comprimée directement autour de la cheville en métal dur, on a proposé de mélanger jusqu'à 10 % en poids de poudre de nickel avec lBautre poudre métallique afin d'établir, pendant le traitement thermique effectué lors du frittage du corps, une liaison métallique par diffusion entre le corps et la cheville. Cependant on a trouvé en pratique qu'il ne se produisait pas la liaison métallique désirée entre la cheville et le corps lors de l'application de ce procédé. l'invention a en conséquence pour but de fournir un procédé permettant de fabriquer économiquement des clous antidérapants pour pneumatique du type décrit plus haut, ce procédé nécessitant le minimum de main-d'oeuvre et permettant d'obtenir un accrochage parfaitement satisfaisant des éléments antidérapants dans les corps associés. le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on forme sur la surface extérieure de l'élément antidérapant ayant le profil d'une cheville une couche métallique qui est liée intimement au dit élément et qui est constituée d'au moins un des métaux du groupe comprenant le fer, le cobalt et le nickel, en ce qu'on établit un contact intime entre la couche métallique prévue sur l'élément antidérapant et les parois du trou complémentaire, en ce qu'on soumet l'ensemble résultant à un traitement thermique dans une atmosphère non-oxydante, par exemple sous vide ou dans une atmosphère réductrice, de manière à obtenir par diffusion une liaison métallique entre au moins la dite, couche et la partie en forme de fourreau du corps entourant l'élément antidérapant ayant le profil d'une cheville et en ce qu'on fabrique le corps à partir d'une poudre de fer à laquelle on a ajouté une matière qui provoque une contraction du corps au cours du dit traitement thermique. L'élément antidérapant utilisé dans le procédé de l'invention peut être formé de toute matière dure appropriée, par exemple un métal dur, une matière céramique ou une matière composite formée d'un métal et d'une matière céramique et désignée par le terme " cermet ". Cependant l'élément antidérapant est normalement formé d'un métal dur se composant d'un ou plusieurs des carbures durs suivants : WC, TiC, TaC et NbC , qui ont été frittés en utilisant -un ou plusieurs des métaux Co, Fe et Ni comme liant. les éléments antidérapants-peuvent se présenter sous la forme de chevilles, qui ont facultativement une forme arrondie ou pointue à leur -extrémité de contact avec le sol ou bien qui peuvent avoir=un profil tubulaire,. Elles peuvent présenter n'importe quelle forme de section droite externe et interne. Cependant on utilise normalement des chevilles cylindriques ou des chevilles tronconiques qui convergent à partir de leurs extrémités en contact avec le sol. les corps, qui sont pratiquement formés de poudre de fer frittée et qui ont normalement une queue cylindrique pourvue d'une ou plusieurs collerettes radiales constituant des moyens d'ancrage des clous antidérapants dans la bande de roulement du pneumatique du véhicule, sont pourvus, à l'extrémité destinée à être dirigée vers l'extérieur à partir du pneumatique, de trous qui ont un profil complémentaire de celui des éléments antidérapants. Avant que les éléments antidérapants soient engagés dans les trous ménagés dans les corps, ces éléments sont munis, au moins sur leurs surfaces destinées à entrer en contact avec les parois délimitant les trous complémentaires,d'une couche métallique qui est liée solidement et intimement avec les moyens antidérapants et qui est formée essentiellement d'au moins un des métaux choisis dans le groupe comprenant le fer, le cobalt et le nickel.Lorsque l'élément antidérapant est formé d'un métal dur, la couche métallique peut entre produite par oxydation et dissolution sélectives des carbures durs situés sur la surface des éléments antidérapants en utilisant des agents alcalins d'oxydation, ce qui permet de former sur la surface extérieure des éléments antidérapants use couche métallique se composant du liant métallique existant dans le métal dur. la couche est cependant normalement créée par voie électrochimique et/ou chimique. Dans le cas d'éléments antidérapants en métal dur, le procédé le plus simple et le moins coûteux pour former le revêtement consiste à déposer électrolytiquement sur des éléments antidérapants dégraissés et nettoyés du cobalt, du nickel ou du fer, un revêtement de fer étant préféré suivant l'invention. Dans ce but, on peut utiliser par exemple un électrolyte se composant essentiellement d'une solution aqueuse de FeC12 et de Cal2. Cependant on peut employer de nombreux autres électrolytes bien connus dans le domaine de la galvanoplastie. Lorsque les éléments antidérapants sont formés d'une matière céramique ou d'une matière composite du type "cermet ", la conductivité électrique est nulle ou très faible, ce qui rend pratiquement impossible la formation d'un revêtement par des procédés purement électrolytiques. En conséquence, dans ce cas, le rev8ete- ment peut être produit par précipitation chimique de Re, Co ou Ni, ce qui est également possible évidemment dans le cas d'éléments antidérapants en métal dur. De tels procédés de revêtement chimiquessont connus dans le domaine des traitements de surfaces.Cependant il est souvent difficile de produire par des procédés purement chimiques une couche présentant une épaisseur supérieure à qaclques microns tandis que les revêtements préférés suivant l'invention ont une épaisseur comprise entre environ 4 et 20 microns, de préférence entre environ 10 et 12 microns, bien qu'on puisse évidemment utiliser des couches de revêtement plus épaisses Puisque des procédés de revêtement purement chimiques sont à l'heure actuelle bien plus coûteux que les procédés électrochimiques, il est préférable, dans le cas d'éléments antidérapants formés d'une matière céramique ou d'une matière composite du type "cermee",d'utiliser une combinaison de procédés de revêtement chimiques et électrochimiques.En conséquence, une très mince couche, par exemple une épaisseur de l'ordre de 1 micron, d'une matière éle-ctriquement conductrice, est d'abord précipitée chimiquement sur les éléments antidérapants puis une couche additionnelle est déposée par voie électrolytique sur les éléments jusqu'à ce qu'on obtienne l'épaisseur de couche désirée0 La couche électriquement conductrice déposée sur les éléments antidérapants par des procédés purement chimiques n'a pas besoin obligatoirement d'être formée de fer, de nickel ou de cobalt mais elle peut être constituée de cuivre ou d'un autre métal susceptible d'adhérer étroitement sur la surface extérieure des éléments antidérapants et sur le métal ultérieurement déposé sur les éléments par voie électrolytique. Après avoir pourvu les éléments antidérapants de la couche métallique, on établit un contact intime entre cette couche et les parois des trous complémentaires ménagés dans les corps associés. Un tel contact intime est obtenu de la manière la plus simple en utilisant des éléments antidérapants de profil tronconique et convergeant à partir de l'extrémité destinée à entrer en contact antidérapant avec le sol et à être engagée dans les trous complémentaires des corps. Si le corps est formé par compression d'une poudre de fer directement autour de la surface métallique de l'élément antidérapant, le contact intime précité est obtenu directement, indépendamment du profil de l'élément antidérapant. L'ensemble résultant, qui est formé du corps et de l'élément antidérapant, est finalement soumis à un traitement thermique dans une atmosphère non-oxydante, par exemple sous vide ou dans une atmosphère réductrice telle que de l'hydrogène gazeux, afin d'obtenir par diffusion une liaison métallique entre au moins la couche métallique prévue sur l'élément antidérapant et la partie en forme de fourreau du corps entourant le dit élément. La température de traitement thermique utilisée est choisie de préférence aussi élevée que possible, dans la zone où le fer contenu au moins dans le corps se trouve dans la phase c'est à dire entre environ 720 et 1490 C, de préférence entre environ 850 et 1200oC. le processus de traitement thermique doit être commandé de manière à empêcher une fusion de la couche métallique extérieure de l'élément antidérapant car, si cette couche métallique fondait, elle risquerait d'être absorbée par le corps en poudre de fer relativement poreux et il en résulterait une liaison mauvaise ou inexistante. La durée du traitement thermique est fonction de la température employée et de la résistance désirée de la liaison entre les deux éléments du clou antidérapant, cette durée étant de préférence comprise entre 1 heure et 24 heures, avantageusement entre 2 heures et 6 heures. Le processus de traitement thermique est convenablement exécuté en même temps que l'opération finale de frittage des corps. Pour maintenir le contact intime entre l'élément antidérapant et le corps pendant la phase de traitement thermique, la poudre de fer doit contenir un additif qui provoque une contraction du corps lorsqu'il est soumis au traitement thermique mentionné plus haut. Comme exemples de tels additifs qui sont connus en soi dans la métallurgie des poudres, on peut citer le phosphure de cuivre (Cu3P ), le ferromanganese, le nickel , le carbone ou des mélanges de ces corps .A cet égard, le phosphure de cuivre ou le ferromanganese ou bien un mélange de ces corps, peut être utilisé suivant une quantité de l'ordre de 3% en poids de la poudre de fer Du nickel et du carbone peuvent être présents en çantités respectivement comprises entre 1 et 4 % d'une part et 0,1 et 1 % d'autre part, ces pourcentages étant basés sur le poids de la poudre de fer. De plus grandes quantités de nickel rendent cependant les corps tenaces et en outre elles ne sont pas économiques alors que de plus grandes quantités de carbone rendent les corps fragiles. En conséquence, il est proposé suivant l'invention un mélange de nickel et de carbone, par exemple un mélange contenant approximativement de 1 à 2 % de nickel et de 0,2 à 0,6 /b de carbone, ces pourcentages étant basés sur le poids de la poudre de fer. l'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et du dessin unique annexe qui représente en coupe axiale un clou antidérapant pour pneumatique suivant l'lnvention. le clou antidérapant représenté sur le dessin comprend un corps 1 formé essentiellement d'une poudre de fer frittée et une cheville tronconique 2 formée d'une matière dure. La cheville 2 est pourvue d'une mince couche de-fer 7 qui, comme indiqué par les lignes en tirets 4 , a été liée métalliquement à la matière du corps par diffusion. la fabrication d'un clou antidérapant suivant l'invention va maintenant être illustrée dans la suite en référence à deux exemples. EXEMPlE 1 Une cheville conique en métal dur, contenant essentiellement 6 % en poids de Co et le reste de WC, a été revêtue électrolytiquement d'une couche de fer sensiblement pur de 6 microns d'épaisseur. La cheville a été emmanchée par son extrémité étroite d'abord dans un trou ménagé dans un corps de clou antidérapant fabriqué à partir d'une poudre de fer contenant environ 0,25 % en poids de carbone et préfritté à une température d'environ 8000C. le corps associé à la cheville a été traité thermiquement dans une atmosphère d'hydrogène à une température d'environ 11200C et pendant environ 20 minutes de manière à terminer le frittage du corps puis la température a été abaissée à environ 9009C et elle a été maintenue à ce niveau pendant environ 4 heures afin d'obtenir une liaison métallique par diffusion entre la matière de la couche et celle du corps. En examinant avec un fort grossissement des tranches axiales décapées des clous antidérapants, on a observé qu'il existait également un certain degré de diffusion entre la couche de fer et le liant métallique de la cheville en métal dur. EXEMPlE 2 Une cheville en métal dur revêtu de fer correspondant à l'exemple 1 a été emmanchée par son extrémité étroite d'abord dans un trou conique ménagé dans un corps de clou antidérapant fabriqué à partir d'une poudre de fer contenant environ 2 % en poids de nickel et environ 0,1 % en poids de carbone et préfritté à une température d'environ 9000C. L'ensemble formé par le corps et la cheville a été traité thermiquement dans une atmosphère d'hydrogène à une température d'environ 12000C et pendant environ 2 heures en vue de terminer le frittage du corps et d'obtenir une liaison métallique par diffusion à l'état solide entre la matière de la couche et celle du corps. On a obtenu par le procédé de l'invention un accrochage parfaitement satisfaisant des éléments antidérapants dans les corps des clous antidérapants. Comme indiqué plus haut, l'invention est principalement applicable à des clous antidérapants de pneumatiques pour véhicules automobiles. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICÂTIONS 1. Procédé de fabrication d'un clou antidérapant du type comprenant un corps, formé d'acier et muni de moyens pour l'aecrochage du clou dans la bande de roulement d'un pneumatique de véhicule ainsi qu'une cheville constituée d'une matière dure telle qu'un métal dur et destinée à entrer en contact antidérapant avec la surface de la route, cette cheville étant engagée et fixée dans un trou complémentaire ménagé dans la.partie en forme de fourreau du corps, procédé caractérisé en ce qu'on forme sur la surface extérieure de l'élément antidérapant ayant le profil d'une cheville une couche métallique qui est liée intimement au dit élément et qui est constituée d'au moins un des métaux du groupe comprenant le fer, le cobalt et le nickel, en ce qu'on établit un contact intime entre la couche métallique prévue sur l'élément antidérapant et les parois du trou complémentaire, en ce qu'on soumet l'ensemble résultant à un traitement thermique dans une atmosphère non-oxydante, par exemple sous vide ou dans une atmosphère réductrice, de manière à obtenir par diffusion une liaison métallique entre au moins la dite couche et la partie en forme de fourreau du corps entourant l'élément antidérapant ayant le profil d'une cheville et en ce qu'on fabrique le corps à partir d'une poudre de fer à laquelle on a ajouté une matière qui provoque une contraction du corps au cours du dit traitement thermique. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue un pré-frittage du corps avant que l'élément antidérapant revêtu de métal soit engagé dans le trou complémentaire. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme le corps en comprimant la poudre de fer directement autour de l'élément antidérapant revêtu de métal. 4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche métallique prévue sur l'élément antidérapant est produite par voie électrochimique. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche métallique prévue sur l'élément antidérapant est produite par voie électrochimique et chimique. 6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche métallique prévue sur l'élément antidérapant est produite par voie chimique. 7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on utilise un élément antidérapant qui eonverge à partir de son extrémité destinée à entrer en contact avec le sol. 8. Clou antidérapant fabriqué par le procédé suivant l'une des revendications 1 à 7.