Brevet FR2467890A1 — publié le 19810430

Procédé et installation pour l'enrichissement en carbone d'une surface métallique au moyen d'une décharge ionique." Le premier but de l'invention est la réalisation d'un processus de cémentation provoquant des variations dans la composition chimique superficielle d'une pièce métallique au moyen de la diffusion de carbone, afin d'obtenir, en particulier, un enrichissement en carbone. Selon l'invention, la pièce à traiter est soumise à un certain degré de vide en présence d'une décharge ionique anormale dans un gaz contenant du carbone ; l'état d'agrégation du milieu gazeux qui cède le carbone atteint les conditions du plasma (électrons ions, atomes) ; la cathode est constituée par la surface à traiter. Dans les procédés de cémentation utilisés jus qu'à présent, le moyen cémentant entoure les pièces à traiter ; au moyen de réactions thermiques, le carbone se dissocie et est absorbé par la surface du matériau à traiter. Dans l'invention on a, au contraire, une cémentation ionique, et le transfert de carbone peut être comparé à ce qui se passe dans l'électrolyte pendant la galvanisation, avec la différence que le milieu porteur n'est pas un liquide mais un gaz ionisé contenant le carbone, sous forme de plasma. Dans la pratique, les pièces à traiter sont disposées dans un conteneur sous vide et sont isolées électriquement des parois de ce conteneur ; ces pièces sont, d'autre part, reliées électriquement au p8le négatif de l'unité électrique d'alimentation ; elles constituent donc la cathode permettant la réalisation d'une décharge dans un gaz raréfié, tandis que la partie du four mise à la terre constitue l'anode. Dans le four est introduite - au moyen d'un dispositif adéquat - une petite quantité d'un gaz contenant du carbone, jusqu'à ce que soit atteinte une pression de régime de quelques mbars. En connectant alors la haute tension, on provoque la décharge : les atomes et les molécules de gaz présents dans l'atmosphère du four sont excités et, par conséquent, ionisés. Dans le champ électrique, les ions positifs de carbone se dirigent vers la ou les pièces à traiter qui constituent la cathode, l'impact sur leur surface se produisant avec une haute énergie cinétique. Grâce au bombardement ionique réalisé comme cidessus, le carbone pénètre dans la surface du métal. En même temps, l'énergie cinétique des ions se transforme en chaleur sur la pièce et contribue à chauffer le matériau à la température de traitement. Le deuxième but de l'invention est de réaliser une installation permettant l'application du procédé décrit ci-dessus. L'installation est essentiellement constituée par : un conteneur sous vide ; un système de chauffage ; un système de contribue du vide qui règle et maintient la pression nécessaire au traitement ; une unité d'alimentation électrique pour l'établissement d'une tension continue entre les matériaux à traiter (cathode) et les parois du conteneur (anode) ; un dispositif pour fournir le gaz nécessaire au traitement et un équipement de commande et de contrôle pour automatiser le processus de cémentation. Le dessin ci-joint représente un schéma reproduit à titre d'exemple non limitatif. Dans ce dessin, le repère 1 désigne un conteneur ou four sous vide ; le 2 une pompe à vide ; le 3 une alimentation de gaz du four 1 ; le 4 une unité d'alimentation de la décharge, avec son négatif relié à la pièce 5 à traiter, qui constitue ainsi la cathode, et avec le p3le positif ou neutre relié à l'enveloppe du conteneur 1. Avec le repère 7, on désigne un moyen de contribue de la température ; avec le 6 une alimentation à résistances de chauffage ; et avec le 8 des isolateurs de support de la pièce à traiter. I1 est entendu que le dessin ne constitue qu'un exemple, donné seulement à titre de démonstration pratique de l'invention, celle-ci pouvant varier en ce qui concerne ses formes et ses dispositions. Par exemple, on peut prévoir une trempe immédiatement après la cémentation ionique, directement dans le conteneur, avec circulation de gaz froids ou en bain d'huile, également sous vide. REVENDICATIONS 1. Procédé paur enrichir une surface métallique, caractérisé par le fait que la pièce à traiter (5), est soumise à un certain degré de vide en présence d'une décharge ionique anormale dans un gaz contenant du carbone dans les conditions du plasma, la surface à traiter constituant la cathode. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait : que la pièce (5), ou chacune des pièces à traiter, est disposée dans un four ou conteneur sous vide (1), électriquement isolée des parois de ce conteneur et reliée électriquement au p81e négatif de l'unité électrique d'alimentation (4), constituant ainsi la cathode pour obtenir la décharge dans le gaz raréfié, tandis que la partie du four (1) mise à la terre constitue l'anode ; que dans ledit conteneur (1) est introduite une petite quantité d'un gaz contenant du carbone jusqu'à ce que soit atteinte une pression de régime de l'ordre de quelques mbars; et qu'on connecte la haute tension pour provoquer la décharge, les atomes et les molécules de gaz présents dans l'atmosphère du four (1) étant ainsi excités, et donc ionisés, et le carbone étant absorbé par la surface cathodique à traiter, avec un impact à haute énergie cinétique qui contribue au chauffage. 3. Procédé conforme aux revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que, après la cémentation, on procède à la trempe, qui peut être en bain d'huile sous vide. 4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit dans les revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comprend : un conteneur (1) sous vide ; un système de chauffage ; un système de contribue du vide qui règle et maintient la pression nécessaire au traitement ; une unité d'alimentation électrique (4) pour établir une tension continue entre les pièces à traiter (5) constituant la cathode et les parois du conteneur (1) constituant l'anode ; un dispositif (3) pour fournir le gaz nécessaire au traitement ; et un équipement de commande et de contre pour automatiser le processus de cémentation. 5. Installation conforme à la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens servant à introduire dans le conteneur un fluide de refroidissement, comme du gaz ou de l'huile, pour réaliser la trempe immédiatement après la cémentation.