Brevet FR2249178A1 — publié le 19750523

Le brevet des Etats#Yns d' '1-,ouc N 3 620 816 décrit un procédé de revêtement par diffusion dans lequel un objet métallique est allié en surface en le mettarlt en contact avec da plomb fondu contenant un ou plusieurs éléments de diffusion. Ce procédé produit en particulier des objets ferreux imprégnés de chrome (chromisés par diffusion) ayant une bonne résistance à la corrosion.En général, le procédé consiste à plonger l'objet 2.revêtir dans un bain de plomb fondu pendant un temps prédéterminé, à retirer du bain l'objet revêtu par diffusion et à nettoyer ensuite l'objet pour le débarraser du plomb et des résidus du bain qui y adhèrent. Pour mettre le procédé plus efficacement en oeuvre, la Demanderesse a constaté qu'il faut soumettre les pièces et le bain à un certain degré d'agitation. Il est souhaitable que les éléments qui doivent eAtre transférés sur l'objet ferreux soient maintenus à un certain degré de concentration en solution dans le plomb.Il est également souhaitable que les objets ferreux ne restent pas en contact les uns avec les autres pendant de longues périodes, car la solution du plomb contenant les éléments de transfert ne peut pas rester effectivement à l'état saturé et effectuer le transfert dans de telles conditions. En outre, lesdits objets ferreux ont tendance à adhérer les uns aux autres s'ils peuvent rester longtemps en contact dans le bain.Il convient également de noter que les objets ferreux flottent dans un bain de plomb et que pour qu'il -se produise un revêtement par diffusion, ces objets doivent être maintenus au-dessous de la surface du bain au moins pendant la plus grande partie du cycle de revetement par diffusion. la Demanderesse a également découvert qu'il est souhaitable d'exclure l'air ou autres gaz qui réagissent avec le plomb, le chrome et les autres ingrédients du bain. le vide ou un gaz inerte tel que l'argon par exemple, constitue des couvertures convenables pour le bain. Toutefois, si l'espace fermé au-dessus du bain est important5 les impuretés présentes dans l'atmosphère peuvent être la cause d'une contamination importante du bain. En outre, si cet espace est important, une quantité importante de plomb est perdue par évaporation.Ainsi, il est treks souhaitable que le bain soit enfermé av-ec un faible espace résiduel seulement de manire qu'il ne puisse se produire qu'une très faible contamination ou év-apolation. Si cet espace est suffismirleilt petit, il est possible d'y laisser même l'air étant donné qu'il ne contamine pas le bain d'une manière impor tante . La Demanderesse a découvert un moyen efficace de revêtement par diffusion au moyen du procédé utilisant un bain de plomb qui élimine toutes les difficultés décrites plus haut. Dans ce procédé, tous les ingrédients, qui comprennent le plomb, les éléments de transfert et les objets ferreux qui doivent être revêtus par diffusion, sont enfermés hermétiquement dans un récipient cylindrique équipé d'aubes qui est chauffé et mis en rotation dans une position non verticale pendant le traitement. En conséquence, la présente invention a pour objet un nouveau procédé de revêtement d'objets ferreux par diffusion dans un bain de plomb en enfermant tous les constituants dans un récipient qui est mis en rotation dans une position non verticale à la température de chromisation. L'invention a encore pour objet de réaliser de cette manière une cémentation par le chrome. Lorsque le procédé est utilisé pour chromiser des pièces ferreuses, la source de chrome et autres éléments à diffuser sont chargés dans le récipient qui est; chauffé à une température comprise entre 3160 et 427 C. le récipient est purgé continuellement avec de l'argon avant et pendant le cycle de remplissage pour éviter une oxydation des matières. Le plomb fondu est versé dans le récipient jusqu'à ce qu'il remplisse environ 90 % du volume-avec les autres matières.Ensuite, le récipient est fermé hermétiquement par soudage ou bien il est préalablement chauffé pendant que l'intérieur est mis sous vide ou purgé avec un gaz inerteS à une température voisine de la température de chromisation (environ 10660C), puis il est fermé hermétiquement avec une bride externe. la bride se trouve normalement suffisamment loin du récipient guipé d'aubes (la chambre réactionnelle) pour pouv-oir utiliser une garniture en '11'eflon1 par exemple pour assurer l'étanchéité. La bride externe est reliée à un bouchon isolé aj55 t un diamètre lé.> èremer, iI:érieur au diamètre interne du réci ent. Si le bouchon est d'une longueur suffisan- te pour que la bride se trouve au-dessous d-u point de fusion d plomb, il est possible d'utiliser d plomb solide qui, lorsque le récipient est placé en position horizontale, forme un agent d'étanchéité. En variante, le bouchon peut être légèrement plus court et refroidi volontairement pour solidifier le plomb et former un joint qui protège la garniture. le récipient peut etre en fer ou en alliage de fer qui contient les éléments de diffusion à transférer, à condition que ces éléments ne soient pas trop solubles dans le plomb. Pour la chromisation, on utilise fréquemment des aciers inoxydables Fe-Cr tels que ceux du type 446 "A.I.S.I." (Fe-25 Cr). Dans ces conditions, le chrome de l'alliage n'est pas fortement dissous, étant donné que la source de chrome contenue dans le ban présente une plus forte teneur en chrome. Il n'est pas possible d'utilise ser des alliages à base de nickel sans revêtement intermédiaire, car le nickel est facilement dissous par le plomb. Pour des récipients cylindriques d'un diamètre interne de 10 cm, on utilise normalement quatre aubes d'une longueur de 2,5 cm qui sont fixées radialement à 900 les unes des autres. Des récipients de ce type ont été mis en rotation à des vitesses comprises entre 1/6 et 6 tr/mn et il en est résulté une chromisation très uniforme de toutes les pièces contenues dans le récipient. Pour des récipients de plus grand diamètre, il serait possible d'utiliser des aubes plus longues et plus nombreuses pour provoquer une agitation efficace du bain et un mouvement relatif des pièces. Une forme de réalisation avantageuse utilise deux aubes en spirale ou à courbure opposée ou plus de deux. De nombreux exemples ont prouvé l'efficacité du procédé utilisant un récipient rotatif selon l'invention. Plus de trentecinq essais séparés ont été effectués en utilisant des pièces ferreuses comportant des trous internes et des filets. Par exemple, le traitement de chromlsation a été effectué à 1066 C pen- dant 4 heures, ce qui a donné une couche chromisée d'une épaisseur d'environ 0,076 irm sur des pièces à très faible teneur en carbone. I2ttlrellement, il est possible d'appliquer d'autres traitementssclon l'épaisseur désirée de la zone de chromisation. Plus de cent pièces qui'ont été choisies au hasard ont été dé coupées et soumises à un examen métallographique à un grossisse ment de 100X qui a montré que la couche chromisée était uniforme dans chaque cas. la Demanderesse a réussi à utiliser à la fois du ferro chrome et du chrome non allié. En plus du chrome proprement dit, le procédé peut être utilisé pour diffuser d'autres éléments avec le chrome ou pour diffuseur d'autres éléments solubles dans le plomb en l'absence du chrome. Des exemples de ces derniers éléments comprennent l'aluminium, le titane, le silicium, le cobalt, le nickel et d'autres substances. les récipients cylin driques selon l'invention sont normalement utilisés en position horizontale,mais ils pourraient entre disposés dans d'autres positions non verticales,par exemple jusqu'à 600, par rapport à l'horizontale avec des aubes de conception appropriée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit sans sortir du cadre de l'in- vent ion. REVENDICATIONS 1. Procédé de reveAtement d'objets ferreux per diffusion en utilisant un bain d plomb couierant zr::e source des éléments à diffuser, procédé caractérisé en ce ou'il consiste à préparer un bain de plomb fondu contenant le ou les éléments à diffuser à placer le bain et les objets ferreux dans un récipient cylindrique pouvant être fermé hermétiquement et équipé d'aubes et à remplir le récipient de manière à réduire au minimum espace libre au-dessus du bain, à fermer heiinétiquement le récipient, à le faire tourner dans une position comprise entre une position horizontale et une inclinaison de 600 par rapport à l'horizontale tout en maintenant le bain à la température de fusion et, pendant la rotation, à maintenir les objets ferreux sensiblement immergés dans le bain, et à poursuivre ladite rotation pendant un temps convenable pour revêtir les objets ferreux par diffusion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément à diffuser est le chrome. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient est maintenu dans une position horizontale dans laquelle il est mis en rotation.