Brevet FR2471422A1 — publié le 19810619

2-471422 La présente invention concerne un procédé pour enrober des particules métalliques à l'aide d'une matière céramique. Le domaine métallurgique a besoin de particules métalliques revêtues ou enrobées, dont les dimensions se situent, par exemple, entre 50,um et 600 um. De telles particules sont nécessaires, par exemple, comme agents - d'inoculation à ajouter à une masse fondue, l'enrobage protégeant les particules d'une dissolution trop rapide dans la masse fondue. L'enrobage doit donc présenter des caractéristiques de cohérence, de densité et de stabilité thermique suffisantes pour inhiber ou retarder la dissolu- tion dans la masse fondue. Le Demandeur vient de mettre au point un procédé pour enrober des particules métalliques, qui donne un produit répondant à ces critères et qui peut également convenir à d'autres applications pour lesquelles un tel enrobage ou revêtement est nécessaire. La présente invention propose un procédé pour enrober des particules métalliques à l'aide d'une matière céramique. Ce procédé consiste à engendrer un lit fluidisé des particules métalliques, à mettre les particules métalliques du lit en contact avec un coulis de poteyage comprenant une suspension d'une poudre céramique non dis- persible dans un sol de particules colloïdales pouvant se transformer en la matière céramique, afin d'enrober les particules métalliques à. l'aide des particules de matière céramique et des particules colloïdales; puis à calciner pour produire un enrobage de la matière céramique. Le Demandeur a trouvé que ce procédé permet de produire des revêtements d'enrobage de caractéristiques de densité, d'épaisseur et d'adhérence réglées en une opération pouvant être effectuée à plus large échelle. De plus, le procédé peut permettre la production en lots discontinus de particules enrobées qui ne sont pratiquement pas agglomérées, et ce procédé donne des enrobages résistant bien au choc thermique. Le Demandeur attribue le succès de son procédé à l'utilisation du coulis de poteyage précité associé à l'utilisation d'une technique de lit fluidisé. Ainsi, si l'on utilisait un sol ne comportant pas de poudre dispersable, la grande variation de volume lors du séchage et de la calcination donnerait naissance à un enduit d'enrobage d'adhérence médiocre et de résistance mécanique faible. Les particules colloïdales du sol subissent des interactions avec la poudre non dispersable, pour produire un enduit de revêtement de continuité réglée, obtenu d'une façon qui serait impossible si l'on utilisait, par exempleune solution pure avec la poudre non disper- sable. L'utilisation d'une technique de lit fluidisé présente des avantages opératoires et, en outre, inhibe l'aggloméra- tion des particules et permet l'application de revêtement d'épaisseur régulière. Cela résulte du fait que le coulis de poteyage sèche presque instantanément au moment o il touche les particules et en raison du fait que le contact statique entre des particules est réduit à son minimum dans un lit fluidisé. Le procédé de l'invention peut être appliqué à n'importe quelles particules métalliques sur lesquelles on désire obtenir un enrobage. Le métal peut, par exemple, être un métal convenant pour servir d'additif pour masses fondues, comme du ferrosilicium, du ferromanganèse et du chrome. La dimension des particules peut se situer dans une large gamme comprise, par exemple, entre 50,um et 5 mm à la condition, bien entendu, qu'on puisse engendrer un lit fluidisé des particules métalliques. Le Demandeur - s'intéresse cependant surtout à la gamme des dimensions comprises entre 50 lum et 600, puisque cela représente une gamme préférée de dimensions pour certaines applications d'additifs à des masses fondues. La matière céramique est, le plus avantageuse- ment, un oxyde céramique comme de l'alumine, de la silice, de l'oxyde de titane, de l'oxyde de zirconium, de l'oxyde de cérium ou de l'oxyde de chrome, ou bien il peut s'agir d'un mélange d'oxydes céramiques. Le coulis de poteyage que l'on utilise comprend alors une suspension d'une poudre d'un oxyde céramique non dispersable dans un sol de parti- cules colloïdales pouvant se transformer en l'oxyde cérami- que. La matière céramique peut également être un oxyde comme l'oxyde de zirconium ou bien un mélange d'un oxyde de céramique avec une autre matière céramique. Dans un exemple de ce dernier cas, le coulis de poteyage que l'on utilise peut comprendre une suspension d'une poudre de matière céramique non dispersable, par exemple un ciment comme du silicate d'aluminium et de calcium, dans un sol de particules colloIdales pouvant se transformer en un oxyde céramique comme l'alumine. Des poudres pouvant convenir dans les coulis de poteyage sont des poudres d'oxydes céramiques disponibles dans le commerce, dont des exemples spécifiques sont donnés ci-après. La dimension des particules de la poudre constitue l'un des facteurs de réglage de l'épaisseur du revêtement, du fait qu'une poudre grossière produit un revêtement plus épais et moins dense que celui obtenu à l'aide d'une poudre fine. Si l'on désire accroître la densité de tassement de l'enrobage, la poudre du coulis de poteyage peut être constituée par des particules présentant deux ou plusieurs dimensions particulaires différentes,7 par exemple 5,um et 0,5,um. Des exemples de sols utilisables sont un sol de boehmite comme décrit dans le brevet du Royaume-Uni n0 l 174 648, un sol d'alumine comme celui décrit dans la demande de brevet DT-OS 2 647 701, un sol d'oxyde de cérium comme celui décrit dans la demande de brevet international publiée sous le n0 WO/79/00 248, un sol d'oxyde de titane comme décrit dans le brevet du Royaume-Uni no 1 412 937 et un sol de silice que l'on pense obtenu par hydrolyse de silicate de sodium et qui est vendu dans le commerce par Monsanto sous la marque commerciale de "Syton". Le Demandeur préfère généralement que le coulis de poteyage contienne une proportion élevée de poudre, puisque de tels coulis présentent des propriétés de thixotropie par opposition à de la dilatation et qu'ils conviennent donc mieux pour de l'enrobage. Par "élevée", Le Demandeur entend une proportion supérieure à 80 % du poids de la matière céramique totale contenue dans le coulis de poteyage, c'est-à-dire le poids de la poudre non dispersable plus le poids des particules colloïdales. Il est cependant possible d'utiliser des coulis présentant une plus faible proportion de poudrebien que le Demandeur ait trouvé de façon générale que les coulis plus dilués présentent moins de stabilité dans le domaine du dépôt. On peut mettre les particules métalliques en contact avec le coulis de poteyage en projetant par pulvé- risation ce coulis dans un lit fluidisé des particules métalliques, par exemple dans un appareil, disponible dans le commerce, de revêtement à lit fluidisé. Un exemple d'un tel appareil de revêtement ou d'enrobage est celui fabriqué par la société suisse Aeromatic AG. En utilisant une version d'un tel appareil correspondant à l'échelle du laboratoire, Le Demandeur - a pu enrober des particules de ferrosilicium et de ferromanganèse constituant des-lots compris entre 0,5 kg et 5 kg. Lors de l'enrobage de particules fines, le Demandeur préfère projeter la pulvérisation vers le bas dans le lit fluidisé. Au contraire, lorsqu'il s'agit de traiter-par pulvérisation des particules lourdes et gros- sières, il faut un intense courant d'air de fluidisation et le Demandeur préfère projeter par pulvérisation le coulis vers le haut dans le lit. Voici maintenant une description plus détaillée, quoique nullement limitative, du procédé de l'invention. EXEMPLE 1 Préparation du coulis de poteyage On ajoute lentement 39 g d'une boehmite, dispersAble dans l'eau et préparée comme décrit dans le brevet du Royaume-Uni no 1 174 648 précité, à un litre d'eau tout en agitant, et l'on continue d'agiter durant minutes supplémentaires au moins pour obtenir un sol de boehmite.On ajoute lentement à ce sol, tout en agitant, 390 g d'hydroxyde d'aluminium non dispersable, disponible dans le commerce ("Martifin", provenant de Croxton & Garry Ltd; dimensions des particules: 80 % au moins de 0,5 umm), et, par addition d'acide nitrique (7 M), on ajuste-le pH à celui existant avant l'addition de l'hydroxyde d'aluminium non dispersable. On agite durant une heure supplémentaire le coulis de poteyage ainsi obtenu,puis on le laisse reposer durant 24 heures à la température ambiante. Si nécessaire, on ajuste à nouveau, par addition d'acide nitrique (7PM) le pH à celui existant avant l'addition de l'hydroxyde d'aluminium non dispersable. Le pH final est égal à 3,5. Enrobage des particules On charge de 2 kg de ferro-silicium (dimensions particulaires supérieures à 500,um) un appareil (fourni par la société suisse Aeromatic AG) d'enrobage à lit fluidisé. On fait passer un courant ascendant d'air chaud à travers le ferro-siliciun pour en engendrer un lit fluidisé. On projette par pulvérisation ascendante le coulis de poteyage, préparé comme décrit ci- dessus, dans le lit fluidisé,de façon à enrober les particules de ferrosilicium formant le lit fluidisé d'une mince couche de ce coulis qui sèche presque instantanément. Dans le cas idéal, le taux d'enrobage doit être tel que le liquide présent est toujours insuffisant pour permettre l'agglomération des particules du ferro-silicium. L'étude du produit intermédiaire enrobé montre que celui-ci présente un revêtement épais (environ 50 um) qui adhère bien et ne présente que peu de craquelures. On calcine ensuite à 1000'C durant une heure le produit ci-dessus pour obtenir les particules enrobées finales. On trouve que l'enrobage résultant présente une très grande adhérence et ne montre que quelques craquelures. EXEMPLE 2 On répète le mode opératoire de l'exemple 1, mais en utilisant du ferromanganèse (dimensions des parti- cules: environ 150 ym) au lieu de ferro-silicium. On trouve que l'enrobage du produit intermédiaire est assez semblable à celui obtenu dans le cas du ferro-silicium, à l'exception de quelques agglomérations de particules. L'enrobage du produit final est semblable à celui du produit intermédiaire, il y a une bonne adhérence avec quelques craquelures. Voic-i d'autres exemples d'oxydes non dispersa- bles, disponibles dans le commerce et que l'on peut utiliser pour la mise en oeuvre de la présente invention: de la silice amorphe Kestel "600", de l'alumine "Linde B", de l'oxyde de cérium RP calciné. Bien entendu, cette liste ne doit nullement être considérée comme exhaustive. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être appor- tées au procédé décrit. REVENDICATIONS 1. Procédé pour enrober des particules métal- liques à l'aide d'une matière céramique, caractérisé en ce qu'il consiste à engendrer un lit fluidisé de particules métalliques; à mettre les particules métalliques du lit au contact d'un coulis de poteyage comprenant une suspension - d'une poudre de matière céramique non dispersable dans un sol de particules colloïdales pouvant se transformer en la matière céramique, afin deenrober les particules métalliques à l'aide des particules céramiques et des particules colloïdales; puis à calciner pour produire un enrobage formé par la matière céramique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules métalliques sont du ferro-silicium, du ferro-manganèse ou du chrome. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la dimension des particules métal- liques se situe entre 50 /m et 5 mm. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la dimension des particules métalliques se situe entre 50,um et 600,um. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que la matière en céramique est un oxy.de céramique. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le coulis de poteyage contient plus de 80 % en poids de la poudre non dispersable, par rapport à sa teneur totale en matière céramique.