Brevet FR2092913A1 — publié le 19720128

La présente invention due aux travaux de Messieurs François BREDELET, Serge CARPENTIER et Daniel PERRAU de la Société Carbonisation, Entreprise et Céramique et de Monsieur Marcel BONCOEUR du Commissariat à l'Energie Atomique est relative a un procédé de fabrication de moules destinés notamment à la coulée de métaux liquides, et plus particulièrement encore de l'uranium ou de ses alliages. Les méthodes classiques de coulée des métaux, notamment de l'uranium, font généralement appel à des moules ou creusets en graphite ou en béton réfractaire qui présentent divers inconvénients. Dans le cas du graphite en particulier, il se produit souvent une réaction rapide entre ce corps et le-métal avec pollution de celui-ci, ainsi qu'un entrainement dans le métal de particules de graphite créant des inclusions nécessitant le rebut de la pièce moulée. Enfin, ce matériau présente une conductibilité thermique élevée, transformant notablement les conditions normales de la coulée du métal liquide. Pour limiter ces effets, on a déjà envisagé de déposer sur la surface interne du moule ou creuset une couche mince d'oxyde réfractaire qui évite la carburation du métal de coulée. Toutefois, cette opération est délicate et ne donne pas de résultats constants. En ce qui concerne les moules ou creusets en béton réfractaire, s 'ils présentent certains avantages et notamment évitent une couche protectrice d'oxyde, permettent la réalisation de pièces de grandes dimensions et présentent des propriétés thermiques favorables à la solidification du métal coulé, ils comportent également certains inconvénients particuliers, du à un état de surface relativement peu soigné provoqué par la présence de bulles dans le béton. I1 a été décrit dans la demande de brevet déposée le 15 avril 1969 sous le nO 6911514 par le demandeur, un procédé de fabrication de moules, creusets ou analogues consistant à déposer par projection sur un modèle amovible une couche mince d'un mortier fin à pourcentage élevé d'oxyde réfractaire à recouvrir ladite couche mince par une couche épaisse d'un matériau faisant prise et adhérant à cette couche mince. Ce procédé permet d'obtenir des moules, creusets ou analogues dont la masse présente d'excellentes qualités mécanique et thermique et dont la couche de contact avec le métal à couler est adaptée pour éviter autant que possible la pollution dudit métal. Pourtant, s'il est relativement facile de choisir et de mettre en oeuvre l'agrégat convenant au métal, la présence d'un ciment, généralement un aluminate de chaux, dans le mortier est une source de pollution du métal coulé. Par ailleurs, les aluminates de chaux qui constituent la base des ciments réfractaires, recaptent facilement l'humidité atmosphérique et peuvent être la cause d'un relâchage de gaz dans le bain de métal en fusion. Le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à déposer par projection sur un modèle amovible enduit d'un agent démoulant, une couche mince d'un mélange de résines polymérisables et d'un agrégat fin d'oxyde réfractaire, à laisser durcir ladite couche mince à l'air ambiant, à recouvrir ladite couche mince par une couche épaisse d'un matériau faisant prise et adhérant à ladite couche mince, et à cuire l'ensemble ainsi obtenu. Suivant une disposition essentielle de ce procédé, on utilise comme liant pour la réalisation de la couche mince une résine i-'ymérisable et durcissable à froid qui se détruit sous l'action -de la chaleur laissant en place une couche de contact formée uniquement de l'agrégat choisi. De très nombreuses résines peuvent être utilisées pour préparer la couche mince: résines polyesters, résines époxydiques etc... L'agrégat d'oxyde réfractaire peut être constitué à partir d'oxyde de zirconium, de zirconate de calcium, d silice électrofondue, de corindon, etc... Il peut être avantageux, pour favoriser l'accrochage des couchesépaisse et mince, de prévoir une couche intermédiaire constituée d'agrégats plus gros (1 à 2mm). La couche épaisse recouvrant et adhérant à la couche mince confert à celle-ci la résistance mécanique et thermique nécessaire. Elle peut être notamment constituée au moyen d'une masse dioxydes réfractaires en particulier d'agrégats en silice, en corindon, en argile agglomérés avec un liant en silicate d'éthyle ou en ciment alumineux. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, le procédé consiste à appliquer sur un modèle une pellicule d'un agent démoulant notamment une résine siliconée, à durcir ladite pellicule, à déposer sur ledit modèle, une couche mince d'un mélange de résines polymérisables et d'un agrégat dtoxydes réfractaires par projection au pistolet, à disperser sur ladite couche mince de l'agrégat de même nature que celui qui a servi à préparer la couche minc mais à grains plus gros, à laisser durcir à l'air, à recouvrir l'ensemble par une couche épaisse d'un matériau tel qu'un béton réfractaire faisant prise et adhérant à ladite couche mince, à cuire l'ensemble selon un cycle thermique déterminé. Dans un exemple de mise en oeuvre du procédé, donné à titre indicatif, on a déposé sur un modèle préalablement recouvert d'une pellicule d'un agent démoulant, une couche mince par projection au pistolet qui avait la composition suivante - 60 % en poids de zircone de haute pureté stabilisée, d'une granulométrie comprise entre 0 et 160 microns. - et 40 % en poids d'une résine formée de nitro-coton en solution dans un solvant constitué par un mélange vernis synthétique glycérophtaliqué-composé alkylé. Lorsque la couche de contact est presque durcie, on disperse sur celle-ci le même agrégat que celui utilisé pour la réalisation de la couche mince, mais à grains plus gros (environ 1 à 2 mm). La couche intermédiaire ainsi réalisée favorise l'accrochage avec la masse en béton réfractaire coulé ultérieurement sur la couche de contact. On laisse durcir complètement à l'air et on coule la masse en béton réfractaire qui est un mélange d'aluminate de chaux et de silice électro-fondue. L'ensemble est ensuite séché et cuit dans un four selon un cycle thermique déterminé. A haute température, le liant à froid s'est totalement volatilisé et des liaisons céramiques ont été créées assurant un caractère monolithique à la couche de contact, ainsi qu'une très bonne adhérence à la masse en béton réfractaire. Tous les avantages du procédé de fabrication de moules qui a fait l'objet de la demande de brevet précitée sont conserves. Le procédé conforme à l'invention présente vis-à-vis de ce dernier procédé l'avantage supplémentaire d'éviter les risques de contamination du métal coulé dus à la présence d'un liant hydraulique en remplaçant ledit liant par une résine polymérisable et durcissable à froidqui s'élimine totalement sous l'action de la chaleur. I1 est bien entendu, que l'invention n'est nullement limitée à l'exemple de mise en oeuvre plus spécialement décrit ci-dessus, mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 / Procédé de fabrication de moules, destinés notamment à la coulée de métaux liquides, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer par projection sur un modèle amovible enduit d'un agent démoulant, une couche mince d'un mélange d'un agrégat fin d'oxyde réfractaire et dau moins un liant polymérisable à chaud, à laisser durcir ladite couche mince à l'air ambiant, à recouvrir ladite couche mince par une couche épaisse d'un matériau faisant prise et adhérant à ladite couche mince, et à cuire l'ensemble ainsi obtenu, ledit liant s'éliminant par volatilisation sous l'effet de a tempéra ture. 20/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l!agrégat, entrant dans la constitution de ladite couche mince, a une granulométrie inférieure à 200 microns 30/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche mince, avant d'ëtre recouverte de la couche épaisse, est recouverte d'une couche intermédiaire constituée de grains de 1 à 2 mm. 40/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que agrégat est constitué par de la zircone stabilisée. 50/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit liant est constitué par une résine formée de nitro-coton en solution dans un solvant constitué par un mélange vernis synthétique glycérophtaliqud-composé alkylé. 6 j' Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la couche épaisse est constituée par un béton réfractaire. 7"j Moules caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. Revendications déposées après premier projet d'avis documentaire