Brevet FR2494152A1 — publié le 19820521

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'objets de métal fritté, du type qui comprend la pulvérisation ou la disposition,à la surface d'un sque- lette de métal fritté, d'un métal ayant une température de fusion inférieure à celle du métal du squelette et qui, lorsqu'il a fondu, imprègne le squelette, puis le chauffage du squelette à une température supérieure à la température de fusion du métal ainsi pulvérisé ou dis- posé de manière que ce métal imprègne le squelette de métal fritté. Par exemple, de tels objets métalliques peuvent former dès joints d'étanchéité dont le diamètre est compris entre 12 et 25 mm, destinés à constituer soit des joints d'arbres, soit des segments d'étanchéité dans des dispositifs à cylindre et piston alternatif tels que les amortisseurs de choc. Les objets formés à partir de poudre métallique frittée contiennent en général des pores internes. Ces pores présentent un inconvénient car ils réduisent la résistance mécanique et le module d'élasticité de l'objet par rapport à des objets analogues produits par exemple par moulage et forgeage. Deux propositions connues destinées à remédier à ces inconvénients portent sur la pulvérisation de cuivre à la surface de l'objet d'une part, et à la disposition d'une poudre de cuivre ou d'un morceau de cuivre ou d'al- liage de cuivre de forme convenable à la surface de l'objet, puis sur le chauffage du cuivre ou de l'alliage de cuivre et de l'objet à une température supérieure à la température de fusion du cuivre ou de l'alliage de cuivre afin que celui- ci imprègne les pores. Il est souhaitable que le poids de cuivre appliqué à l'objet soit réglé avec précision afin que la quantité suffise au remplissage des pores, mais sans excès de cuivre. Ces compositions connues présentent l'inconvénient que, dans le cas d'objets de petite dimension et de faible poids pour lesquels de très faibles quantités de cuivre ou d'alliage de cuivre sont nécessaires, la quantité de cuivre ou d'alliage associée à l'objet fritté ne peut pas être réglée avec précision, étant donné la nature de l'ap- plication du cuivre ou de son alliage. L'invention se caractérise en ce que l'opération de pulvérisation ou de disposition du métél est remplacée par le dépôt électrolytique du métal sur le squelette. L'u- tilisation d'une opération de revêtement permet l'application avec précision d'une quantité de métal de revêtement réglée avec précision sur le squelette. De cette manière, l'objet terminé a des caractéristiques optimales de résistance méca- nique et permet une réduction des coûts par élimination du métal supplémentaire de revêtement. Les propositions précitées présentent un inconvé- nient supplémentaire car. si les surfaces portant le cuivre ou son alliage et appartenant à deux ou plusieurs objets sont en contact direct avant le chauffage,les objets collent lors du chauffage et doivent ensuite être mis au rebut. On a déjà proposé de remédier à cet inconvénient par chauf- fage séparé des objets ou par utilisation d'un agent de séparation placé entre les surfaces adjacentes afin qu'el- les ne collent pas. Ces solutions sont coûteuses et prennent en outre beaucoup de temps. Dans un mode de réalisation avantageux, l'opération de chauffage mise en oeuvre selon l'invention comporte le chauffage de plusieurs squelettes empilés, ayant des surfa- ces revêtues directement en contact afin que l'espace occu- pé par les objets pendant le chauffage soit réduit, les objets pouvant être facilement séparés après chauffage. L'invention concerne aussi des objets métalliques frittés, fabriqués par mise en oeuvre du procédé précité. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de procédé de fabrication d'objets métalliques frittés selon l'invention, et d'objets fabriqués par mise en oeuvre d'un tel procédé. On prépare d'abord un squelette fritté d'un alliage de fer, par exemple par mise en oeuvre du procédé décrit aux lignes 47 à 76 de la page 1 du brevet britannique n0 1 399 812. Ce procédé comprend la sélection d'une poudre métallique d'un préalliage ou préalliage partiel, ayant une composition particulière, le mélange de la poudre avec du carbone et, éventuellement un lubrifiant, la compression du mélange, puis le frittage du mélange comprimé afin qu'il forme un squelette fritté. On peut préparer le squelette par mise en oeuvre du procédé décrit dans l'un quelconque des brevets britan- niques no 1 102 662, 1 399 812, 1 461 273, 1 580 686, 1 580 687, 1 580 688 et 1 580 689. On peut aussi préparer le squelette par mise en oeuvre du procédé décrit dans la demande de brevet britan- nique n0 80.37 173, comprenant la sélection d'une poudre ayant une composition comprenant, en pourcentages pondé- raux, 0,1 à 0,9 % de carbone, 8 à 18 % de chrome et éventuel lement 0 à 1 % de manganèse, 0 à 1 % de molybdène, 0 à 1 % de silicium, 0 à 1 % de phosphore, 0 à 0,1 % de soufre, 0 à 2,5 % de nickel et le reste de fer, puis le mélange de la poudre avec un lubrifiant en poudre qui reste solide à la température de frittage du mélange, ce lubrifiant étant présent à raison de 1 à 10 % du poids de la poudre, la com- pression du mélange à la configuration nécessaire, le frit- tage du mélange comprimé à une température supérieure ou égale à 1200'C, et le refroidissement afin qu'il se forme un alliage ayant une phase continue contenant le lubrifiant. Le squelette fritté peut être sous forme d'un joint d'étanchéité ayant un diamètre compris entre 12 à mm, destiné à constituer soit un joint d'arbre, soit un segment pour dispositif à cylindre et piston alterna- tif, tel que les amortisseurs de choc. Le squelette fritté est alors abaissé dans un bain d'électrodéposition et est relié, comme cathode, à un circuit électrique ayant une anode de cuivre, l'élec- trolyte étant une solution de sulfate de cuivre. Le courant circule alors pendant un temps qui suffit pour que les sque- lettes soient revêtus d'une quantité de cuivre qui peut être comprise entre 8 et 25 % et qui est de préférence com- prise entre 10 et 15 %o du poids du squelette. Les squelettes revêtus de cuivre sont alors retirés du bain d'électrodé- position et lavés à l'eau afin que l'excès d'électrolyte soit chassé. Les conditions donnant une telle quantité peuvent être facilement calculées par mise en oeuvre des procédés connus. Dans une variante, on peut utiliser un procédé de dépôt chimique de tout type commode ou connu. Les techniques de revêtement permettent l'applica- tion d'une quantité nécessaire de cuivre sur un squelette même lorsque celui-ci est très-petit, par exemple lorsque le poids du squelette est de 1 g et la quantité de cuivre nécessaire est par exemple de 0,1 g. Ainsi, un squelette très petit peut être revêtu de cuivre facilement et avec précision par des techniques de revêtement, et un grand nombre de tels squelettes peut être revêtu avec précision et rapidement soit par l'eau, soit de façon continue. Ensuite, les squelettes revêtus de cuivre, par exemple destinés à former des joints d'étanchéité, sont empilés avec leur face revêtue directement en contact et sont portés à une température supérieure à la température de fusion du cuivre mais inférieure à la température de solidus de l'alliage de fer. La température peut être la température de frittage du métal du squelette. L'empilement des squelettes réduit l'espace occupé pendant le chauffage si bien que des squelettes en grand nombre peuvent être chauffés ensemble. Le cuivre fond et s'infiltre au moins dans les pores adjacents à la surface des squelettes. Après refroidissement, les squelettes imprégnés de cuivre sont séparés des piles. On constate que la séparation des squelettes, après chauffage, peut être assurée facilement car le chauf- fage ne provoque pas le collage des squelettes adjacents, malgré le contact direct du cuivre des surfaces des sque- lettes adjacents et l'absence d'un agent intermédiaire de séparation. On considère actuellement que ce comportement 2494' 152 s est ôû, dans le cuivre déposé sur les squelettes, à l'ab- sence de traces de silicium ou de magnésium d'autres élé- ments qui, lors du chauffage, forment des oxydes qui provo- quent le collage des squelettes adjacents si bien que les objets deviennent inutilisables. La présence de cuivre dans les pores du squelette accroît à la fois la résistance à la rupture de l'objet terminé et le module d'élasticité. La résistance à la rupture des objets terminés peut être encore accrue dans le cas d'alliages ferreux con- venables par cémentatiorn des objets, par chauffage en at- mosphère carbonée destiné à former une zone superficielle à teneur élevée en carbone, ou par carbonitruration. Il faut noter que les squelettes peuvent être formés de matières qui ne sont pas des alliages de fer ou qui peuvent être des alliages de fer ayant des compositions autres que celles données à titre illustratif. En outre, le métal déposé sur le squelette n'est pas obligatoirement du cuivre mais peut être tout autre métal convenable, par exemple du plomb qui, lorsqu'il a fondu peut "mouiller" le squelette et peut ainsi imprégner ce dernier. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés qui vien- nent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limi- tatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS l. Procédé de fabrication d'objets métalliques frit- tés, du type qui comprend la pulvérisation ou la disposi- tion, à la surface d'un squelette de métal fritté, d'un métal dont la température de fusion est inférieure à celle du métal du squelette et qui, à l'état fondu, imprègne le squelette, puis le chauffage du squelette à une température supérieure à la température de fusion du métal pulvérisé ou disposé afin que celui-ci imprègne le squelette métalli- que fritté, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'ope- ration de pulvérisation ou de disposition est remplacée par le revêtement du squelette par le métal. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de revêtement comprend le revêtement de toute la surface du squelette métallique par le métal de revêtement. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'opération de revêtement comprend le revêtement de la surface du squelette métallique par une quantité de métal de revêtement comprise entre 8 et % du poids du squelette. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'opération de revêtement com- prend le revêtement de la surface du squelette métallique par une quantité de métal de revêtement qui est comprise entre 10 et 15 % du poids du squelette. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisé en ce que l'opération de revêtement est réalisée par un procédé électrolytique ou chimique. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'opération de chauffage com- prend le chauffage de plusieurs squelettes revêtus et empilés ayant leurs surfaces revêtues directement en contact. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la cémenta- tion du squelette de métal filtré imprégné d'un métal, après l'opération de chauffage. 8. Objet métallique fritté,-caractérisé en ce qu'il est fabriqué par mise en oeuvre du procédé selon l'une quel- conque des revendications 1 à 7.