Brevet FR2491793A1 — publié le 19820416

La présente invention est relative à une nouvelle poudre à estamper, qui peut servir particulièrement à produire des outils ou des éléments de machine, qui doivent résister à la corrosion et à l'usure. La nouvelle poudre à estamper consiste en substances peu coûteuses et relativement facilement disponibles et permet cependant d'atteindre une durée de vie d'utilisation qui ne pouvait auparavant, n'être obtenue qu'au prix de substances conteuses et difficilement accessibles. La présente invention est aussi relative à des outils fabriqués à partir de la nouvelle poudre d'estampage, en particulier à des outils servant à la production d'éléments dépolarisants des Piles sèches. Comme le principal objet de la présente invention est d'améliorer la technologie de production de tels outils, la présente invention est décrite en détail à ce propos. Néanmoins, la nouvelle poudre à estamper conforme à la présente invention, fournit toujours des améliorations dans la fabrication et les conditions de fonctionnement des articles métallurgiques en poudre, en particulier des outils de production, dont la durée de vie dépend notablement de leurs propriétés de résistance à la corrosion et à l'usure. Un dépolarisant dénommé aussi : "corps noir de manganèse", est l'élément estampé contenant de l'oxyde de manganèse introduit entre les deux électrodes, c'est-à-dire l'armature anodique (principalement une barre de carbone) et l'enveloppe qui forme l'armature (généralement en zinc) des piles sèches. En général, on prépare le corps noir de manganèse en mélangeant dans un récipient les composants (noir de manganèse, agents alcalins, autres additifs) et en introduisant ce mélange à travers une ouverture d'alimentation dans le creux d'alimentation d'un outil à estamper. Ce mélange est estampé dans la chambre en forme d'U de cet outil avec une matrice à estamper à déplacement horizontal. Evidemment, la forme et le sens du déplacement de l'outil peuvent différer de ceux qui sont indiqués plus haut, les facteurs qui agissent sur la matrice à estamper, la chambre et toutes autres parties de l'outil en contact direct avec la substance estampée, sont cependant communs dans tous ces outils. Comme le mélange devant être estampé renferme un agent alcalin et que l'estampage se traduit par.une abrasion de l'outil, toutes les parties de 1 outil qui se trouvent en contact direct avec le mélange à estamper, doivent être fortement résistantes à la corrosion et à l'usure. Ces propriétés peuvent être atteintes par l'application de divers métaux et de leurs alliages. L'alliage dénommé "stellite" est le plus largement appliqué ; on a cependant aussi tenté d'utiliser d'autres métaux et alliages, tels que des métaux durs, du titane, des substances à base de titane, etc. Des métaux tels que W, Co, Ni, Mo, Ti, etc, nécessaires pour ce faire, sont très coûteux et genéralemènt difficiles à obtenir, puisqu'ils sont rares dans la plupart des pays et sont également requis partout pour l'industrie de la guerre et l'espace. Il est donc raisonnable de n'appliquer ces métaux pour le façonnage plastique que dans les domaines où ils sont indispensables.En tenant compte du fait que, bien que d'une façon moins avantageuse et plus coûteuse, des piles sèches peuvent également être préparées par d'autres méthodes, on utilise de moins en moins fréquemment des métaux lourds et leurs alliages pour produire des piles sèches. On utilise maintenant des outils fabriqués en résines thermodurcissables ou en céramiques (telles que la stéatite) pour la production de dépolarisonts ; cependant, ces outils offrent une durée de vie plus courte, ce qui grève le facteur économique de la production. La présente invention repose sur la constatation que des substances de type céramique deviennent tout-à-fait utilisables pour le but ci-dessus expliqué, si leur composition est modifiée, et en particulier si la teneur en oxyde d'aluminium de l'alliage est fortement accrue. La substance métallurgique en poudre conforme à la présente invention renferme au moins 70 % d'oxyde d'aluminium (AI 0 ), cette teneur en oxyde d'aluminium pouvant même 23 atteindre 99,99 %. La quantité totale d'impuretés présentes dans la substance métallurgique en poudre ne doit pas dépasser 0,4 %,et de préférence 0,1 /de sa teneur en oxyde d'aluminium, teneur dans laquelle les quantités individuelles de silice et d-'oxyde de fer ne doivent pas excéder OSD % et de préférence 0,002 %,de la teneur en oxyde d'aluminium de plus, la quantité totale d'oxyde de potassium et d'oxyde de sodium ne doit pas dépasser 0,05 %,et de préférence 0,0025 %,de la teneur en oxyde d'aluminium.De plus, la dimension particulaire moyenne de la poudre à estamper ne doit pas dépasser 3 microns, et de préférence 1 micron, rle terme de "dimension particulaire moyenne" se réfère à la dimension d'au moins 67 % (c'est-à-dire des deux tiers) des particules, déterminée d'après la courbe de distribution de Gauss. Ainsi, la substance métallurgique en poudre conforme à la présente invention, doit satisfaire à trois critères, à savoir - sa teneur en oxyde d'aluminium- est d'au moins 70 % - la quantité totale des impuretés présentes ne doit pas excéder 0,4 % de la quantité d'oxyde d'aluminium et dans laquelle les quantités individuelles de silice et d'oxyde de fer ne doivent pas dépasser 0,05 %,et la quantité totale d'oxyde de potassium et d'oxyde de sodium ne doit pas dépasser 0,05 % - la dimension particulaire moyenne de la poudre à estamper ne doit pas dépasser 3 microns. Si la substancenfitallurgioue en poudre ne contient que de l'oxyde d'aluminium comme substance utile, le rapport permis d'impuretés doit être compris comme étant un pourcentage du poids total. Cependant, à côté de l'oxyde d'aluminium représentant au moins 70 %, la substance métallurgique pulvérulente peut renfermer d'autres composants utiles égaliement, tels que des agents capables d'augmenter la résistance (par exemple, le carbure de titane, etc.) et, selon les exigences de l'utilisateur, d'autres composants connus pour faciliter le retrait, augmenter le développement du grain, améliorer la résistance aux chocs thermiques et/ou accroître d'autres propriétés physico-chimiques, etc.Dans ce cas, la teneur permise en impuretés doit être comprise comme étant un pourcentage de la quantité d'oxyde d'aluminium présent dans la poudre à estamper. Ainsi, par exemple, si la poudre à estamper renferme 75 % d'oxyde d'aluminium, la quantité d'impuretés ne doit pas dépasser 0,4 % de ces 75 %, c'est-à-dire que la quantité maximale permise d'impuretés est de 0,3 % par rapport à la quantité totale de substance. De même, les quantités individuelles de silice et d'oxyde de fer ne doivent pas dépasser 0,0375 % , et de préférence 0,0015 %, et la quantité totale d'oxyde de sodium et d'oxyde de potassium ne doit pas dépasser 0,0375 %, et de préférence 0,001875 %,de la quantité totale de substance. La résistance à la corrosion des articles fabriqués avec la substance de type céramique ayant la composition conforme à la présente invention, dépasse notablement celle des articles préparés à partir de substances de type céramique ayant des compositions classiques. La substance conforme à la présente invention est pratiquement insensible à la corrosion à des températures inférieures à 1 200 OC et ne peut être attaquée, même par la cryolithe, qu'à des températures supérieures à 900 OC, La durée de vie des outils fabriqués à partir de la poudre à estamper conforme à la présente invention, est plusieurs fois celle d'outils préparés à partir de la stellite. Des matrices à estamper sont produites à partir de deux poudres à estamper conformes à la présente invention et de compositions différentes ; les matrices sont testées dans la production d'éléments dépolarisants de piles sèches. La première poudre à estamper contient 99,99 % d'oxyde d'aluminium, 0,002 % de silice, 0,002 % d'oxyde de fer et 0,0025 7o d'oxyde de potassium additionné d'oxyde de sodium T la dimension particulaire moyenne est de 1 micron. Contrairement à la matrice en stellite, qui peut être utilisée dans 40 passages, la matrice préparée à partir de la poudre à es tamper ayant la composition ci-dessus, peut etre utilisee dans 260 à 280 passages, c'est-à-dire que la durée de vie peut être prolongée de 6 à 7 fois. La seconde poudre à estamper contient 99,6 % d'oxyde d'aluminium, 0,05 % de silice, 0,05 % d'oxyde de fer et 0,05% d'oxyde de potassium additionné d'oxyde de sodium et la dimension particulaire moyenne est de 2 microns. La matrice préparée à partir de cette poudre à estamper ayant la composition indiquée peut être utilisée dans 160 à 180 passages, c'està-dire que la durée de vie est prolongée de 4 à 4,5 fois par rapport à l'outil en stellite. A la suite des expériences obtenues avec les outils préparés à partir de la poudre à estamper conforme à la présente invention, on peut indiquer que celle-ci peut étre aljliquée avec profit dans tout autre domaine d'utilisation nécessitant des propriétés de résistance à la corrosion et à l'usure, semblables à celles qu'implique la production d'éléments dépolarisants. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Poudre à estamper pour la production d'articles sujets à la corrosion et/ou à l'usure, en particulier des outils à estamper, comprenant de l'oxyde d'aluminium éventuellement avec un ou plusieurs additifs connus pour améliorer certaines propriétés physico-chimiques, tels que le carbure de titane caractérisée en ce que sa teneur en oxyde d'aluminium est d'au moins 70 %, la quantité totale d'impuretés présentes dans la poudre à estamper peut atteindre 0,4 %,et de préférence o,1 %,de la teneur en oxyde d'aluminium, quantité dans laquelle les quantités individuelles de silice et d'oxyde de fer peuvent atteindre 0,05 %,et de préférence 0,002 %,de la teneur en oxyde d'aluminium et la quantité totale d'oxyde de sodium et d'oxyde de potassium peut aller jusqu'à 0,05 %,et de préférence, 0,0025 % de la teneur en oxyde d'aluminium et que la dimension particulaire moyenne de la poudre à estamper va jusqu'à 3 microns,et de préférence à 1 micron. 2. Outil à estamper servant en particulier à la production d'éléments dépolarisants de piles sèches, comprenant une chambre dans laquelle se déplace progressivement une matrice à estamper, caractérisé en ce qu'au moins la matrice, et de préférence la chambre et toute autre partie de l'outil en contact direct avec la substance à estamper, est ou sont produit(s) à partir d'une poudre métallurgique ayant une teneur en oxyde d'aluminium d'au moins 70 %, une quantité totale d'impuretés atteignant 0,4 %,et de préférence 0,1 %,de la teneur en oxyde d'aluminium, quantité dans laquelle les quantités individuelles de silice et d'oxyde de fer atteignent 0,05 %,et de préférence 0,002 %,de la teneur en oxyde d'aluminium et une quantité totale d'oxyde de potassium additionné d'oxyde de sodium pouvant aller jusqu'à 0,05 %,et de préférence 0,0025 %,de la teneur en oxyde d'aluminium, et que, de plus, le matériau de la matrice peut aussi renfermer un ou plusieurs additifs connus pour améliorer certaines propriétés physico-mécaniques, tel que le carbure de titane.