Brevet FR2239305A1 — publié le 19750228

La présente invention se rapporte à la préparation de moules pour la moulage des métaux et des alliages et plus particulièrement à la préparation de moules qui sont utilisés dans les procédés à la cire perdue. Ces moules sont préparés en appliquant à un modèle expansible constitué de cire, de plastique ou d'un alliage à bas point de fusion d'au moins un revêtement d'une poudre réfractaire en suspension dans un agent liant approprié. Selon la présente invention, on fournit un procédé de préparation dlun moule approprié à ltatilisation dans le moulage des métaux et des alliages qui comprend la phase de revêtement d'un modèle expansible avec une composition qui est une poudre réfractaire finement divisée dispersée dans une solution alcoolique aqueuse d'un hydroxyhalogènure d'aluminium de formule générale 4 (OH) n X (6 - n)H20 ou son polymère, dans laquelle n est un nombre inférieur à 6, m est un nombre inférieur à 4 et X représente un atome de chlore, de brome ou diode, en pulvérisant un matériau réfractaire grossier sur le revêtement - humide puis en durcissant le revêtement par l'action d'ammoniaque ou d'un acétate ou d'un lactate qui donne une solutida aqueuse alcaline. Les acétates ou les lactates sont les agents de durcissement préférés et les plus efficaces. L'expression "alcoolique aqueuse" utilisée dans la description et dans les revendications comprend tout monoalcool miscible à l'eau comprenant des glycols, des polyglycols et des glycérols. Des poudres réfractaires appropriées pour la dispersion dans la solution alcoolique aqueuse comprennent 1' alumine calciné, le zircon et la Molochite (dénomination commerciale). a poudre doit contenir des grains qui passent à travers un tamis d'ouverture de maille 0,125 mn, et de préférence qui doit passer un tamis d'ouverture de maille 0,075 mn. Un avantage important de la presente invention est que le liant ne contient pas de silice. Par conséquent, par un choix approprié des matériaux réfractaires, on peut préparer un moule qui ne contient pas de silice. Ceci diminue fortement les possibilités de réaction entre le métal et le moule pendant le moulage des alliages fortement réactifs. Dans la préparation des moules selon la présente invention on peut préparer une coquille céramique molnolytique en appliquant plusieurs revêtements sur le modèle expansible avec un matériau réfractaire grossier qui est pulvérisé sur chaque revêtement humide. Chaque revêtement est durci avec agent de durcissement avant le nouveau revêtement qui lui est appliqué. Habituellement on estime que 6 à 8 revêtements ou poudrages sont appropriés. Dans une variante, on peut fabriquer un moule en bloc solide en appliquant d'abord seulement un revêtement sur le modèle expansible en saupoudrant un matériau réfractaire grossier sur le revêtement humide et en durcissant le revêtement par l'action de agent durcisseur puis en entourant le modèle revêtu avec une bouillie d'un matériau réfractaire en poudre dans un agent de liaison approprié. Le brevet du Royaume Uni nO 753.228 donne une description des produits réfractaires appropriés et des agents de liaison appropriés. L'acétate d'ammonium, le lactate d'ammonium et l'acétate de magnésium sont les acétates et les lactates préférés. On préfère l'acétate d'ammonium comme agent de durcissement/accéiérateur de gélification et il est de préférence pulvérisé sur le modèle revêtu. Le durcissement est très rapide. Le procédé préféré de durcissement est de réaliser un brouillard fin d'accélérateur de gélification et d'exposer le modèle revêtu à ce brouillard. Si l'on pulvérise un jet de solution dlaccélérateur de gélification sur le moule revêtu, il est assez probable que le revêtement doit être éliminé par lavage avant qu'il n' ait eu letemps de durcir. Une solution appropriée d'acétate d'ammonium est la solution forte d'acétate d' anniionium British Pharmacopy édition 1953. La solution alcoolique aqueuse préférée d'un hydroxyhalogénure d'aluminium de formule générale Al2 (OH)n X(6 - n) mH20 ou son polymère sont des solutions décrites dans la demande allemande DT OS n 2 349481 et intitulée "Gel Cohérent Rigide". La solution la plus préférée est le liant n 3 (ci-dessous simplement référencé sous le nom de liant n 3 qui est préparée en dissolvant 250 grammes de chlorohydrate solide d' aluminium dans 350 mi d'eau et en diluant un volume de la solution résultante avec un volume d'alcool éthylique, 64 O.P. I.M.S. qui correspond à 82 % en poids d'alcool.Le liant n04 est également approprié et il est préparé en dissolvant 75,0 grammes de bromohydrate d'aluminium solide dans 105 ml d'eau, puis en ajoutant 100 ml d'alcool éthylique, 64 O.P. I.M.S. Il présente les caractéristiques de gélification suivantes 25 ml de solution de liant + 2,0 ml de solution d'acétate dtammonium (British Pharmacopy édition 1953) - gélification en 5 minutes 1/4. 25 ml de solution de liant + 2,5 mi de solution forte d'acétate d'ammonium (B.P. édition 1953) gel en 2 minutes 1/4. Ces deux gels sont satisfaisants et développent bien les propriétés mécaniques. Ledit bromohydrate d1 aluminium utilisé est fabriqué aux Etats-Unis d'stérique par Reheis. La formule est Al2 (OH)5 Br. 2 - 3 N O. Le produit présente un rapport atomique Al/Br compris entre 2,1 : 1 et 1,9 : 1. L'invention est illustrée par les exemples suivants : EXEMPLE I On prépare une composition de revêtement en dispersant 1 200 g d'alumine licou grade A-2 calciné, passant entièrement au tamis d'ouverture de maille 0,044 mn dans 600 ml de liant n03. On prépare un moule en coquille céramique de la manière suivante : - Phase I On trempe un modèle en cire dans une composition de revêtement et on saupoudre avec de l'alumine tabulaire dont la granulométrie est comprise entre les tamis d'ouverture de maille 0,589 et 0,295 mn.Le revêtement est ensuite durci par exposition à un fin brouillard de solution d'acétate d1ainnionium, B.Pédition 1953, obtenu en utilisant un pistolet à projection de peinture à air comprimé en travaillant-à une pression de 5,62 Kglcm2. Une autre possibilité est d'utiliser un flacon aérosol d'acétate d'ammonium. Phase Il à VI - Comme la phase I. La coquille est abandonnée pendant une nuit pour durcir et permettre l'évaporation complète du solvant. On obtient une coquille ferme et dure avec une bonne résistance à l'extraction des particules par abrasion mécanique. Dans les dernières phases, on peut utiliser si on le désire une alumine tabulaire plus grossière. I1 est fréquemment avantageux d'appliquer un revêtement de scellage à la coquille complète, en la trempant dans une composition de revêtement puis en lrexposant à un fin brouillard d'acétate d'ammonium. Après un enlèvement du modèle en cire, la coquille est calcinée à 1 400DC pour éliminer le matériau organique résiduel et améliorer la cohésion. EXEMPLE Il - On prépare une composition de revêtement en dispersant 400 g d'alumine cal-ciné licoa de grade A-2, d'une granulométrie telle qu'elle passe entièrement-au tamis d'ouverture de maille 0,044 mn dans 200 ml de liant nO 3 spécification 45809/72. On prépare un moule en coquille céramique de la façon suivante - Phase I - Le modèle en cire est plongé dans la composition de revêtement et saupoudre avec de 1' alumine tabulaire d'une granulométrie comprise entre les tamis d'ouverture de maille 0,589 et 0,295 mn, puis en durcissant par exposition à la vapeur dPammoniaque. -Phases Il à VI - Comme la phase I. On abandonne la coquille pendant une nuit pour le durcissement et pour compléter l'évaporation du solvant. Après élimination du modèle en cire, la coquille est calcinée à t 400 C pour éliminer tout matériau organique résiduel et pour améliorer la cohésion. Dans bsdernières phases on peut utiliser si on le désire une alumine tabulaire de grade plus grossier. EXEMPLE III On prépare une composition de revêtement en dissolvant 400 g de fleur de zircon, passant au tamis d'ouverture de maille 0,074 mm dans 200 ml de liant nO 3. On prépare un moule en coquille céramique de la manière suivante. - Phase I Le modèle en cire est plongé dans une composition de revêtement et saupoudré avec du sable de zircon, passant entièrement au tamis d'ouverture de maille 0,246 mn puis on le durcit par exposition aux vapeurs dsammoniaque. - Phase II - Cooaela phase I - Phase III - Comme la phase I mais on saupoudre avec une alumine tabulaire de granulométrie comprise entre les tamis d'ouverture de maille 0,589 et 0,295 mm. - Phase IV - Comme la phase I mais on saupoudre avec de l'alumine tabulaire dont la granulométrie est comprise entre les tamis d'otrerture de maille t,l68 mm et 0,589 rmn. - Phase V Comme la phase I mais on saupoudre avec une alumine tabulaire dont la granulométrie est comprise entre-les tamis d'ouverture de maille 2,362 et t,168 mm. - Phase VI Comme la phase IV - Phase VII Comme la phase III On abandonne la coquille pendant une nuit pour le durcissement et l'évaporation complète des solvants. Après élimination du modèle en cire, la coquille est calcinée à 1 4000C pour éliminer tout produit organique résiduel et pour améliorer la cohésion. Dans une autre variante, on peut utiliser de l'alumine tabulaire dont la granulométrie est comprise entre les tamis d'ouverture de maille 0,589 et 0,295 mn. pour toutes les opérations de saupoudrage. EXEMPLE IV On prépare une bouillie en dispersant 820g de fleur de zircon dans 200 ml de liant n03, fleur de zircon passant entièrement au tamis d'ouverture de maille 0,074 mm. On prépare des moules en coquille céramique en plongeant un modèle en cire dans la bouillie de revêtement précédente, en saupoudrant de la poudre de Molochite qualité 16 à 30 sur le modèle revêtu, puis en durcissant le revêtement par exposition aux vapeurs d-ammoniaque. On répète ce cycle 6 fois, en donnant un total de 6 trempés et de 6 saupoudrages. Les coquilles sont abandonnées une nuit pour le durcissement et l'évaporation complète du solvant. Après a-limination du modèle en cire, les coquilles sont calcinées à 1 4000C pour éliminer tout produit organique résiduel et pour améliorer la cohésion. EXEMPLE V On prépare une bouillie en dispersant 360 g de Molochite en poudre grade 120 dans 200 ml de liant nO 3. On prépare des moules en coquille céramique en plongeant un modèle en cire dans la bouillie de revê- tement précédente, en saupoudrant avec de la poudre de Molochite grade 16-30 sur le modèle revêtu, puis en durcissant le revêtement par exposition aux vapeurs dfazmoniaque. Ce cycle est répété six fois en donnant un total de six trempés et de 6 saupoudrages. Les coquilles sonta bandonnées une nuit pour le durcissement et pour l'élimination compète du solvant. Après élimination du modèle en cire, les coquilles sont calcinées à 1 4000C pour éliminer tout produit organique résiduel et pour améliorer la cohésion. Dans les exemples IV et V on peut utiliser des poudres de Molochite de grade plus grossier après le deuxième saupoudrage avec un produit de grade 16-30. Par exemple, on peut utiliser deux poudrages avec un produit de grade 8-16 et deux saupoudrages avec un produit 1/4 - 8. Dans une autre vairante, on peut utiliser quatre saupoudrages avec un produit de grade 8-16. Cependant, il est préférable que tous les saupoudrages soient réalisés avec un produit de grade 1630. n est souhaitable de pratiquer six revêtements et six saupoudrages compte tenu de ce que ceci permet de préparer rapidement une coquille ayant une résistance satisfaisante. Pour un petit moulage il peut être judicieux de pratiquer moins de 6 saupoudrages, tandis que'un revêtement de dimension importante peut nécessiter jusqu'à 12 trempés et 12 saupoudrages EXEMPLE Vi On prépare une bouillie en dispersant 120 grammes de fleur de zircon passant au tamis dlouverture de maille 0,074 mm dans 30 grammes de liant n03 à base d'alumine.On prépare des moules en coquille céramique en plongeant un modèle en cire dans la bouillie de revêtement précédentes en saupoudrant de la silice fondue (Nalcast S-l) sur le modèle revêtu, puis en durcissant par exposition aux vapeurs d' ammoniaque. Après cinq minutes d'arrêt, on répète ce cycle jusqu'à ce que l'on ait appliqué quatre trempés et quatre saupoudrages. Le modèle revêtu est ensuite trempé dans une bouillie, saupoudré avec de la silice fondue (Nalcast S-2) puis le revêtement est durci par- exposition aux vapeurs d'ammoniaque. Après cinq minutes d'arrêt, on répète ce cycle en donnant un total de six trempés et de six revêtements. Après avoir abandonné pendant deux heures, les coquilles sont sépares de la cire par immersion dans un bain de cire (température de la cire 1900C - la même cire que celle utilisée pour préparer le modèle en cire). Après l'opération d'enlèvement de la cire, la coquille est calcinée à 9800C pour éliminer tout produit organique. EXEMPLE VII On prépare un liant appelé Liant NO 4 du brevet de la R.F.A. nO 2.-349.481 en dissolvant 100 g de bromohydrate ilaluminium dans 140 ml d'eau et en ajoutant 134 mi d'alcool éthylique méthylé industriel 64 O.P. Na bouillie est préparée en dispersant 800g de fleur de zircon, passant entièrement au tamis d'ouverture de maille 0,074 mm dans 200 mi de solution de liant. On prépare des moules en coquille céramique en plongeant un modèle en cire dans la bouillie de revêtement précédente, en saupoudrant de la poudre de Molochite grade 16-30 sur le modèle revêtu puis en durcissant le revêtement par exposition anx vapeurs d'ammoniaque. On répète ce cycle six fois en donnant au total six trempés et six saupoudrages. Les coquilles sont abandonnées pour durcissement et pour évaporation complète des solvants. Après élimination du modèle en cire les coquilles sont calcinées à 14000C pour éliminer tout produit organique résiduel et pour améliorer la cohésion. REVENDICATIONS t. Procédé de préparation d'un moule approprié pour l'utilisation dans le moulage des métaux, caractérisé en ce qutil comprend la phase de revêtement d'un modèle expansible avec une composition qui est une poudre réfractaire finement divisée dispersée dans une solution alcoolique aqueuse d'un hydroxyhalogènure d'aluminium de formule générale Al2 (OH)n X (6 - n) 2 O ou son polymère, dans laquelle n est un nombre inférieur à 6, m est un nombre inférieur à 4 et X représente un atome de chlore, de brome ou d'iode, le saupoudrage à l'aide d'un matériau réfractaire grossier sur le revêtement mouillé puis le durcissement du revêtement par action de l'ammoniaque ou d'un acétate ou d'un lactate qui donne une solution aqueuse alcaline. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de nombreuses dites étapes successivement réalisées jusqu'à ce que llon ait obtenu l'épaisseur souhaitée de revêtement. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend le saupoudrage d'une poudre réfractaire grossière sur le revêtement mouillé, le durcissement du revêtement puis le recouvrement du molène recêtu avec une bouillie de produit réfractaire pulyérulant dans un agent de liaison. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement est durci par une solution de lactate d'ammonium, une solution d'acétate d'ammonium ou une solution d'acétate de magnésium.