Brevet FR2110385A1 — publié le 19720602

I1 est connu de fabriquer des corps en métal dur par frittage d'un mélange de poudre se composant de carbures durs, en particu lier de carbure de tungstène et, dans une propo-etioll moindre, par exemple, jusqu'à 20%, d'un métal liant à bas point de fusion, tel que le cobalt, le nickel, le fer, etc. De tels corps sont largement utilisés dans la techmLique, en particulier pour le formage avec ou sans enlèvement de métal, ainsi que comme pièces anti-usure. Toute fois, leur emploi est restreint dans certains cas, en particulier, dans l'industrie chimique, par exemple, dans les pompes, pistons ou paliers d'arbre de cette industrie qui sont au contact de certaines substances chimiques.Cet inconvénient est essentiellement dû au fait qu'à la différence des carbures, les métaux liants conférant la ténacité nécessaire au corps en métal dur n'ont pas une résistan ce suffisante à l'attaque des substances chimiques. Le but de la présente invention est de réaliser des corps en métal dur qui, contrairement à ceux connus jusqu'à présent, présen tent une résistance suffisante à l'attaque des substances chimiques, c'est à dire sont résistants à la corrosion. Ce but est atteint, selon l'invention, par des corps en métal dur inhomogènes dont le noyau est constitué par une masse frittée composée d'un carbure et d'un métal liant et dont la surface est constituée par des carbures et du carbone ou par une matière synthétique résistante à la corro sion, c'est à dire qui ne contient pas de métal liant. L'invention a également pour objet un procédé pour fabriquer de tels corps en métal ur résistantes à la corrosion. Ce procédé con siste à traiter la surface d'un corps en métal dur fabriqué, de la manière habituelle, par frittage d'un mélange de poudres comprenant un carbure dur et un métal liant à bas point de fusion, par exemple, en la soumettant à l'action d'un acide, par exemple, à celle de l'a- cide cillorhydrique, afin de dissoudre le- métal liant superficiel et à remplir les pores résultants avec du carbone ou avec une matière synthétique résistante à la corrosion.Par ce moyen, on conserve le noyau du corps en métal dur contenant le métal liant et qui est à l'origine de ses bonnes propriétés mécaniques, tandis que sa surface est débarrassée du métal liant/ne se compose plus que de matières op posant une résistance satisfaisante à l'attaque des substances cor rosives. L'épaisseur de la région superficielle exempte de métal liant dépend du temps d'exposition à l'action de l'agent dissolvant et peut, par exemple, être comprise entre environ 0,1 et 4 mm. Pour introduire la matière synthétique résistant à la corrosion dans les pores de la surface du corps en métal dur, on peut, par exemple, appliquer le monomère de cette matière synthétique, en même temps qu'un catalyseur, sur ces pores, puis, par chauffage, le transformer en une matière synthétique polymérisée. On peut aussi appliquer dans les pores des dispersions aqueuses de matière synthétique, puis évaporer l'eau avant d'agglomérer la matière plastique restante par chauffage. l'introductiou du carbone dans les pores peut aussi être réalisée, à l'abri de l'air, par un procédé de craquage de matières synthétiques carbonées avec lesquelles les pores ont été remplis auparavant. L'introduction du monomère de la matière synthétique ou de la dispersion de matière synthétique voulue dans les pores peut être réalisée en dégazant sous vide, à une température relativement élevée, les couches extérieures poreuses du corps de métal dur après avoir éliminé le métal liant, puis après refroidissement à la température ambiante, en appliquant sous vide une couche de monomère liquide, mélangé à un catalyseur, ou bien, une dispersion de matière synthétique. Ensuite, on rétablit la pression normale et, pour mieux introduire le liquide dans les pores du corps en métal dur, on l'expose à de l'azote sous pression dans un autoclave, afin de réaliser un remplissage complet des pores. I1 est connu d'utiliser, comme catalyseur, pour la polymérisation de l'alcool furfurylique, des acides minéraux tels que l'acide fluorhydrique.Toutefois, il s'est révélé que dans le cadre de la présente invention, il était plus avantageux d ' utiliser,,/ romme calssara,,igUeS s, aes aczaes elcarbonlques, par exemple, l'acide oxalique, car il en résulte une polymérisation plus lente qui, de ce fait, offre le temps nécessaire pour remplir complètement les pores du corps de métal dur avec le monomère. Les exemples qui suivent, qui n'ont bien entendu aucun caractère limitatif, feront mieux comprendre les particularités de l'invention. Exemple 1 On traite pendànt 24 heures un corps de métal dur fritté de forme cylindrique (longueur 80 mm, diamètre 10 mm), composé d'un carbure et d'un métal liant, avec de l'acide chlorhydrique chaud 1/1. ensuite, on lave ce corps avec de l'eau chaude, jusqu'à ce qu'on ne décèle plus aucune trace d'acide dans l'eau de lavage, puis on le sèche avec de l'éthanol à 96k. On le soumet ensuite à un dégazage sous vide de 10 4 torr et sous une température de 400OC, puis, après refroidissement, on applique sous vide une couche d'alcool furfurylique contenant l:zD en poids d'acide oxalique, on rétablit ensuite la pression normale et on l'expose, dans un autoclave, pendant 60 heures à de l'azote sous une pression de 50 bars.Ensuite, on chauf fe ce corps, dont la surface a été couverte d'alcool furfurylique et de catalyseur dans un lit de poussier de charbon interdisant l'accès à l'oxygène de l'air, lentement, en l'espace de cinq heures, à 250OC, transformant ainsi, sous l'action de l'acide oxalique faisant fonction de catalyseur, l'alcool furfurylique par polymérisation, en résine exemple 2 On procède comme dans l'exemple 1 jusqu'au dégazage et au refroidissement subséquent du corps en métal dur, puis on applique sur celui-ci, sous vide, une dispersion composée de 10, en poids de polytétrafluoroéthylène, le reste étant de lEau, puis on rétablit la pression normale et, ensuite, on expose ce corps pendant 60 heures à de l'azote sous une pression de 50 bars. près ce traitement,tous les pores de la surface du corps en métal dur sont remplis avec la dispersion de matière synthétique. On sèche ensuite ce corps pendant deux heures à 110OC avant de le chauffer pendant 4 heures entre 360 et 4GOgC, ce qui provoque l'agglomération de la matière synthé- tique. Exemple 3 On introduit un corps en métal dur préparé selon l'exemple 1 dans de la poudre de charbon et on le porte en l'espace de huit heures à une température finale de 10OC, ce qui a pour conséquence de produire une décomposition de la résine de furfuryle remplissant les pores en laissant un résidu de carbone. Une micrographie métallurgique montre que tous les pores de la surface du corps en métal dur sont remplis de carbone. On expose le corps de métal dur ainsi traité pendant trois jours sous un température de 2OQC et pendant quatre jours sous une température d'ébullition, à l'attaque d'une solution à 20; d'acide chlorhydrique. Après ce traitement, on ne constate aucune diminution de poids du corps en métal dur et on ne trouve dans l'acide chlorhydrique utilisé aucune trace du métal liant. RHVN1)IOÀTI0Ns 1.- Corps inhomogène -en métal dur resjsia'ht à la corrosion ca ractérisé èn ce que son noyau est constitué par une masse frittée d'un-carbure et d'un métal liant, tandis que sa région superficielle se compose de carbures et de carbone ou d'une matière synthétique résistante à la corrosion. 2.- Corps en métal dur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de sa ilion superficielle se situe entre environ 0,1 et 4 mm. 3.- Procédé pour fabriquer des corps en métal dur selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'on soumet un corps en métal dur,fabriqué par frittage d'un mélange de poudres composé de carbures durs et d'un métal liant, par exemple, à l'action d'un acide afin d'éliminer le métal liant de sa surface, puis on remplit les pores ainsi formés avec du carbone ou avec une matière plastique résistante à la corrosion. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on introduit dans les pores du corps en métal dur le monomère d'une matière synthétique mélangé à un catalyseur, puis on provoque par chauffage la polymérisation de ce monomère pour produire la matière synthétique correspondante. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on utilise comme catalyseur un acide dicarboné, tel que l'acide oxalique. 6/- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on introduit dans les pores du corps en métal dur une dispersion de matière synthétique, puis on élimine l'eau par vaporisation et on provoque l'agglomération de la matière synthétique restante par chauffage. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6 caractérisé en ce qu'on soumet la matière synthétique carbonée introduite dans les pores, aux fins de production de carbone, à un processus de craquage à l'abri de l'air.