Brevet FR2170839A1 — publié le 19730921

La présente invention concerne la préparation de revêtements pour appareils à vide par évaporation de métaux, et plus précisément les cermets pour éléments chauffants destinés à fonctionner dans des milieux corrosifs, ainsi que les procédés de préparation desdits cermets. A l'heure actuelle, pour la fabrication d'éléments chauffants évaporateurs, on utilise des matériaux à base de diborure de titane (35 à 70% en poids) et de nitrure de bore. les éléments chauffants évaporateurs fabriqués à partir de tels matériaux présentent les caractéristiques électriques requises, une haute tenue à la corrosion et une dureté qui leur permet de se prêter à l'usinage mécanique. On obtient des matériaux de ce genre en comprimant à chaud des matières premières finement broyées. Toutefois la préparation de tels matériaux se heurte à des difficultés qui s'expliquent par la nécessité de procéder à un broyage préalable extrêmement fin pour obtenir un produit de porosité inférieure à 5%, ainsi que par le fait que la compression à chaud de ces matériaux exige une température élevée allant de 17000 à 20000C. le but de la présente invention est deysupprimer les inconvénients précités. A cet effet, la présente invention vise un cermet pour éléments chauffants, dont la composition et le procédé de préparation seraient tels, que le matériau obtenu serait résistant à la chaleur et à la corrosion. Ce problème est résolu du fait que le cermet pour éléments chauffants destinés à fonctionner dans des milieux corrosifs, à base de diborure de titane et de nitrure de bore, contient en outre, suivant l'invention, de l'aluminium. Pour la préparation du cermet conforme à l'invention, on propose un procédé de compression à chaud d'un mélange contenant du diborure de titane et du nitrure de bore, procédé dans lequel, suivant l'invention, on utilise un mélange initial de composition suivante (% en poids) : aluminium 8 à 10%, diborure de titane 35 à 75% et nitrure de bore de 57 à 15%, on porte ce mélange à une température de 1700 à 180000 et on le comprime à cette température. Dans le procédé proposé de préparation du cermet, on n'effectue pas un broyage fin préalable du mélange initial, et cependant la porosité du cermet fini ne dépasse pas 4 op 5%. Ainsi, l'invention permet d'obtenir un cermet de composition nouvelle ainsi qu'un procédé nouveau de préparation de celui-ci permettant de supprimer le broyage fin des matières du mélange initial avant la compression à chaud, c'est-à-dire de supprimer une opération exigeant beaucpup de travail, et d'effectuer la compression à chaud à une température moins élevée. Quand le mélange initial servant à fabriquer le cermet suivant l'invention et contenant les constituants suivants en en poids): diborure de titane 35 à 75%, le nitrure de bore 57 à 15% et aluminium 8 à î0, est porté, au cours de la compression à chaud, à une température de 1700 à 1800 C,l'aluninnumt réagit avec le diborure de titane et le nitrure de bore et se transforme, au moins partiellement, en nitrure et borure d'aluminium. Ceci est démontré par les résultats des essais réalisés. La formation au cours de la compression à chaud, du nitrure et du borure d'aluminium intervient tout d'abord à la surface des grains, ce qui a pour effet d'activer le frittage et permet d'abaisser la température de compression. ta formation de nitrure d'aluminium s'accompagne d'une dilatation qui permet au nitrure d'aluminium de remplir les pores et de réduire de ce fait, la porosité, et cela bien que les matières premières soient utilisées à l'en' t de gros grains. La diminution de la porosité réduit la surface de contact entre le cermet et le milieu corrosif et élève de ce fait sa tenue à la corrosion. En outre, l'amélioration de la tenue à la corrosion du matériau est due à la présence du nitrure d'aluminium, qui présente une haute tenue aux effets corrosifs des métaux fondus ainsi que deleurs vapeurs. te borure d'aluminium qui se formeXau cours de la compression à chaud des constituants initiaux est un semi-conducteur utilisable à hautes températures, et sa présence au sein du cermet stabilise la résistance électrique de ce dernier en cas de variations de la température. tes résultats obtenus expérimentalement en ce qui concerne les variations des caractéristiques physiques et mécaniques du cermet en fonction de la composition du mélange initial servant à sa fabrication sont résumés dans le tableau suivant Com osition Masse spéci- Porosité Résistivité, ohm.cm o (% en poids): fique : % : : BN TiB2 Âl: g/cm3 : : 200C : 16000C 45 45,8 9,2 2,64 : 14,8 :1,62.10 2 : 2,0.10 38,7 52,6 8,7: 2,81 : 11,2 :4,3.10 3 : 7,2.10 34,7 56,8 8,5: 3,28 : 2,85 :1,33.10 3 : 1,7.10 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyéns constituant des équivlents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si cellesci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENI CATIONS 1.- Procédé de préparation d'un cermet par compression à chaud d'un mélange contenant du diborure de titane et du nitrure de bore, caractérisé en ce que l'on porte un mélange initial, contenant (en poids) 8 à 10% d'aluminium, 35 à 75 de diborure de titane et 57 à 15% de nitrure de bore, à une température de 17000 à 18000C,et on comprime le mélange à cette température. 2.- Cermet pour éléments chauffants, du type à base de diborure de titane et de nitrure de bore, caractérisé en ce qu'il contient en outre de l'aluminium.