Brevet FR2541610A1 — publié le 19840831

La présente invention se rapporte à un moyen pour fixer une matière de revêtement à une surface de configu- ration irrégulière. La présente invention concerne plus particulière- ment un moyen pour fixer une matière de revêtement dur, par- ticulaire, solide, à au moins une partie d'une surface de configuration irrégulière. Il est de pratique habituelle dans l'industrie d'ap- pliquer des matières de revêtement dur sur divers articles. Toutefois, lorsqu'on désire appliquer uniformément un revête- ment de telles matières sur un article possédant une surface de forme irrégulière, on se heurte fréquemment à de nombreux problèmes. A cet égard, on connaît divers procédés de dépôt électrolytique pour revêtir des surfaces mais ces techniques sont limitées à des situations dans lesquelles on désire ap- pliquer une couche de matière relativement mince Pour sur- monter ce type de problème, on utilise généralement des tech- niques de pulvérisation dans lesquelles on désire obtenir des couches relativement épaisses Toutefois, le grand in- convénient auquel on se heurte dans le cas de cette solution consiste en ce que, étant donné que ces techniques opèrent en ligne droite, l'épaisseur du revêtement résultant peut être très irrégulière Une autre solution pour le dépôt de revêtements épais consiste dans un rechargement de soudure. Toutefois, ici également, à moins d'avoir facilement accès aux contours de la surface de l'article à revêtir, le cor- don de soudure n'aura pas une épaisseur uniforme Le principal but de cette invention consiste donc à apporter les moyens de déposer un revêtement uniforme relativement épais de matière de revêtement dur sur une sur- face de configuration irrégulière. La présente invention concerne principalement un procédé pour appliquer une matière de revêtement dur, ré- sistante à l'usure et/ou résistante à la corrosion sur une surface irrégulière d'un article donné, lequel procédé con- siste à se procurer un article possédant une surface irrégu- lière et qu'il s'agit de revêtir d'une matière de revête- ment dur, à fournir une matière de brasage adaptée pour en- trer en contact avec au moins une partie de la surface ir- régulière et la revêtir, à positionner une feuille de la ma- tière de revêtement dur répartie dans une matrice fibreuse de polytétrafluoroéthylène, à proximité immédiate mais non pas en contact direct total avec la surface-irrégulière à revêtir, à entourer la surface irrégulière, ainsi que la ma- tière de brasage et de revêtement dur ainsi positionnés, dans une enveloppe flexible sensible à la pression, à appli- quer une pression à la surface externe de l'enveloppe pour l'obliger à fléchir et, de cette façon à appliquer la feuil- le de matière de revêtement dur à force en contact direct avec la surface irrégulière, et à soumettre l'article ain- si traité à une température suffisante pour obliger le poly- tétrafluoroéthylène à se volatiliser et la matière de revê- tement dur et de brasage à former une masse cohérente qui est liée à la surface irrégulière de l'article. D'autres buts et avantages de l'invention apparaî- tront au cours de la description qui va suivre Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, la Fig 1 est une représentation schématique d'un dispositif approprié pour la mise en oeuvre de la pré- sente invention; et la Fig 2 est une vue en coupe agrandie d'une partie d'une tige d'acier filetée portant un revêtement résistant qui y est appliqué conformément aux indications de la présente invention. Le mode préféré de mise en oeuvre de la présente invention sera illustré dans la suite à propos de l'exemple suivant, dans lequel la partie filetée d'une vis en acier, de 12,7 mm de diamètre, a été revêtue de carbure de tungs- tène contenu dans un alliage de brasage riche en nickel. Exemple On s'est procuré une vis d'acier de 50,8 mm de longueur et de 12,7 mm de diamètre On a nettoyé la vis par grenaillage de sa surface La vis possédait 10,236 fi- lets par centimètre linéaire ( 13 filets par pouce li- néaire). Une feuille de matière revêtement dur 10 a été étendue sans serrage sur les filets 12 de la vis 10 La feuille 10 possède une matrice de polytétrafluoroéthylène en fibrilles qui emprisonne une matière particulaire soli- de composée de 65 % en volume de carbure de tungstène et 35 % en volume d'un alliage riche en nickel analogue à ce- lui connu sous la désignation, de AMS 4775 Cette feuille était maintenue en place au moyen d'une matière adhésive 16 déposée en une couche mince le long de la périphérie du tissu Toutefois, il n'est pas essentiel d'utiliser un adhésif La matière en feuille peut être simplement po- sitionnée sur l'article sur lequel il s'agit de l'appliquer. La vis, munie de la feuille de matière de revête- ment dur enroulée autour d'elle a été placée dans un moule en caoutchouc souple La bouche 20 du moule a été obturée à l'aide d'un bouchon en caoutchouc approprié 22 Ensuite, le moule a été soumis -à une pression extérieure (l'appareil utilisé n'est pas représenté) Ceci a été réalisé grâce à l'utilisation d'une presse isostatique dans laquelle le fluide de mise sous pression était l'eau Naturellement, on peut utiliser d'autres moyens pour exercer une pression extérieure et, étant donné que les moyens de mise sous pression ne font pas partie de la présente invention, ces autres moyens ne seront pas décrits dans le présent mémoire. La tige filetée munie d'une couche ou feuille de matière de revêtement dur et de brasage en contact avec ses filets a été ensuite placée dans un four et chauffée à une température d'environ 1093 O C ( 2 000 'F) sous vide, pour provoquer la décomposition du polytétrafluoroéthylène et amener la matière de revêtement dur et de brasage à for- mer une masse cohérente fixée. La présente invention peut être utilisée pour ap- : 2541610 pliquer une matière de revêtement dur sur un article quel- conque possédant une surface irrégulière et qui ne se dé- compose ni ne se ramollit pas fortement lorsqu'on le chauf- fe à une température suffisante pour fixer ou faire adhé- rer la matière de revêtement dur Des exemples type de tel- les matières de substrats sont les aciers, le nickel, le cobalt, le titane et leurs alliages respectifs. On entend par l'expression "feuille de matière de revêtement dur" telle qu'elle est utilisée dans le présent mémoire une matière du type décrit dans le brevet des E.U A no 4 194 040 Plus précisément, la feuille de revê- tement dur est essentiellement composée d'environ 85 à en- viron 99 %, en volume d'une matière particulaire solide répartie de façon à peu près uniforme dans une matrice re- présentant environ 1 à environ 15 % en volume et faite d'u- ne résine de polytétrafluoroéthylène en fibrilles, les fi- brilles de ce polytétrafluoroéthylène liànt et emprisonnant la matière particulaire pour donner de la cohésion et de la souplesse à la feuille. Le procédé de production de la matière en feuille utilisée dans la mise en oeuvre est décrit dans le brevet des E U A N O 3 864 124 Plus précisément, cette matière en feuille est produite par un procédé qui consiste à tra- vailler mécaniquement, par exemple par laminage, broyage au broyeur à boulets étirage, allongement, étalement et équi- valent, un mélange composé de polytétrafluoroéthylène et de la substance particulaire pour former une feuille ou nappe qui possède une grande résistance mécanique à l'état vert et un faible module d'élasticité Cette feuille ou cette nappe peut être ensuite façonnée à une configuration dési- rée et chauffée à une température à laquelle se produisent la diffusion et/ou la fusion Le polytétrafluoroéthylène est transformé en une matrice de fibrilles sous l'effet du travail mécanique dans les conditions spécifiées Ces fi- brilles ont un diamètre de moins de 10 microns et, généra- lement, un rapport longueur/diamètre de 10/1 à 100/1 ou plus La feuille ou la nappe produite se distingue par de faibles modules d'élasticité, c'est-à-dire par une bonne aptitude au drapage et une bonne flexibilité, analogues à celles des tissus, et qui lui permettent de s'ajuster é- troitement autour d'articles de différentes formes et d'é- pouser ces articles, en dépit de sa très forte charge en matière particulaire Les particules de charge de la feuil- le selon l'invention ne sont pas liées entre elles par des liaisons chimiques ou métallurgiques dans la composition flexible non tissée selon l'invention - Le travail mécanique du mélange, exécuté de la fa- çon décrite, provoque une transformation du polytétrafluoro- éthylène en fibrilles et amène les fibrilles résultantes à emprisonner et lier entre elles les matières particulai- res pour produire un type de feuilles ou nappes non tissées qui possèdent une bonne flexibilité et une haute résistance mécanique à l'état vert En d'autres termes, en soumettant les mélanges précités à un travail mécanique de la façon décrite ci-après,on produit une matrice tridimensionnelle de fibrilles entrelaces u liées,das le Uffls la matière paticle est uifon D E It r Iertie et _ee La matière particulaire solide utilisée dans la matière en feuille peut être une matière abrasive inter- métallique choisie dans le groupe composé des carbures, ni- trures, siliciures ou leurs mélanges La matière particu- laire peut contenir en supplément un alliage de brasage En pratique, il est préférable que la matière ré- sistante à l'usure soit un carbure choisi dans le groupe composé du carbure de tungstène, du carbure de chrome, du carbure de tantale, du carbure de titane, du carbure de molybdène, du carbure de silicium, du carbure de bore et des mélanges de ces carbures Les alliages de brasage qui sont appropriés com- prennent des alliages à base de nickel, de cobalt ou de fer, de préférence des alliages possédant une dureté Rock- well d'au moins 40 sur l'échelle C En outre, on peut également utiliser avec de bons résultats des alliages à base de nickel, de cobalt, de cuivre ou d'argent possé- dant un point de fusion de moins de 1 200 OC En tout cas, l'alliage de brasage particulier utilisé n'est pas criti- que pour la mise en oeuvre de l'invention, étant donné que les alliages de brasage sont bien connus dans la technique. Tout ce qui est nécessaire est que l'alliage de brasage for- me une matrice à haute résistance mécanique et lie la ma- tière de revêtement dur à la surface irrégulière. Dans certaines applications, les fonctions de la matière résistante à l'usure et du constituant de brasage peuvent être assurées par le même constituant, par exemple, par une brasure hybride Des exemples typiques de telles brasures hybrides comprennent des brasures à base de nickel du type décrit dans les normes de matériaux AMS-4775, 4776 et 4777. La matière de brasage peut être appliquée, soit directement sur la surface à revêtir, soit sous la forme d'un tissu fabriqué conformément aux indications du brevet des E U A N O 4 194 040, c'est-à-dire qu'elle peut être in- corporée dans la feuille de revêtement dur Elle peut être appliquée sous la forme d'une feuille de matière séparée, ou encore elle peut être appliquée sous la forme d'un stra- tifié superposé à une feuille de matière de revêtement dur. Il ressort clairement de ce qui précède que le pro- cédé selon l'invention constitue un procédé unique pour ap- pliquer une matière résistante à l'usure à la surface d'un article de forme irrégulière pour améliorer ses propriétés physiques L'invention peut être appliquée, par exemple pour traiter des pointes d'outils ou équivalents pour amé- liorer leurs caractéristiques fonctionnelles. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé pour appliquer un revêtement dur ré- sistant à l'usure sur un article présentant une surface ir- régulière, caractérisé en ce qu'il consiste pour un arti- cle ( 14) présentant une surface irrégulière ( 12) qu'il s'a- git de revêtir d'une matière de revêtement dur, à fournir une matière de brasage adaptée pour entrer en contact avec au moins une partie de ladite surface irrégulière ( 12) et pour revêtir cette partie, à positionner une feuille de matiè- re de revêtement dur ( 10) répartie dans une matrice fibreu- se de polytétrafluoroéthylène à proximité immédiate de la- dite surface irrégulière ( 12) mais non pas en contact di- rect total avec cette surface, à entourer ladite surface ir- régulière ( 12) ainsi que la matière de brasage et de reve- tement dur, dans une enveloppe flexible ( 18) sensible à la pression, à appliquer une pression à la face externe de la- dite enveloppe ( 18) pour l'obliger à flêchir et, de cette façon, à forcer ladite feuille de matière de revêtement dur ( 10) à s'appliquer en contact direct avec ladite surface irrégulière ( 12); et à soumettre l'article ( 14) ainsi trai- té à une température suffisante pour provoquer la volati- lisation dudit polytétrafluoroéthylène et obliger la ma- tière de revêtement dur à former une masse cohérente qui est fixée à la surface-irrégulière ( 12) de l'article ( 14). 2 Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que ladite feuille de matière de revêtement dur est essentiellement composée d'entre environ 85 à environ 99 % en volume d'une matière particulaire solide répartie de façon à peu près uniforme dans une matrice représentant entre environ 1 et environ 15 % en volume de résine de po- lytétrafluoroéthylène fibrillée, les fibrilles dudit poly- tétrafluoroéthylène liant et emprisonnant ladite matière particulaire pour conférer de la cohésion et de flexibili- té à ladite feuille. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite matière particulaire est une matière abra- sive intermétallique choisie dans le groupe composé des carbures, nitrures, borures et siliciures ou leurs mélan- ges. 4 Procédé selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que ladite matière abrasive intermétallique est un carbure choisi dans le groupe composé du carbure de tungstène, carbure de chrome, carbure de tantale, carbure de titane, carbure de molybdène, carbure de silicium, car- bure de bore ou des mélanges de ces produits. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage de brasage est un alliage choisi dans le groupe composé des alliages à base de nickel, de cobalt ou de fer. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit alliage de brasage est un alliage à base de nickel, de cobalt, de cuivre ou d'argent. 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de brasage joue également le rôle de revêtement dur. 8 Procédé selon la revendication 1, dans lequel on recouvre tout d'abord d'un alliage de brasage la surfa- ce à revêtir de ladite matière de revêtement dur. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière de brasage est incorporée dans ladite feuille de matière de revêtement dur. 1 O Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ladite matière de brasage est appliquée sur ladite surface irrégulière sous la forme d'une feuille sé- parée de matière composée d'une matière de brasage parti- culaire dispersée dans une matrice de polytétrafluoroéthy- lène fibrillée. ll Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que ladite matière de brasage est appliquée sur ladite surface irrégulière sous la forme d'une feuille de matière qui a été stratifiée sur une feuille de revêtement dur composée d'une matière de revêtement dur particulaire dispersée dans une matrice de polytétrafluoroéthylène fi- brilléeo