Brevet FR2567156A1 — publié le 19860110

La présente invention concerne un nouveau procédé d'émaillage permettant de traiter, par application de l'émail en lit fluidisé, l'Extérieur et l'intérieur des pièces de façon homogene. Aucun procédé d'émaillage ne permet actuellement de traiter l'intérieur des pièces de façon correcte. les procédés dits de trempage, ou de coulage, ne peuvent pas éviter les défauts tels que les surépaisseurs, le bouchage des trous des pièces multiperforées de diamitre inférieur a 3 mm ou encore les sections de passage d'épaisseur inférieure a 4 mm... Ces défauts rédhibitoires ont eu pour résultat jusqu'à présent l'impossibilité d'émailler l'intérieur des pièces tels que les pots d'échappement, les échangeurs thermiques, les corps de pompes ou encore de vannes etc L'utilisation des lits fluidités est connue depuis longtemps.On peut appliquer a des produits métallurgiques, ou au verre, un traitement thermique par exemple un refroidissement rapide, en les plongeant chauds dans un lit fluidisé où les particules sont a la température souhaitée. On peut utiliser des couches fluidisées chaufféespour roonter en température un produit de façon rapide et uniforme, quand il est plongé dans ces couches, ou encore pour sécher, pendant leur fabrication, des matières en bandes tels que des textiles ou des papiers. Enfin, pour revêtir des objets on peut plonger ces s objets chauds dans un li fluidisé constitue de particules venant fondre au contact de leurs surfaces. Cel est couramment utilisé pour obtenir des revêtements en matière organique, comme le rilsan. Mais opérer de la même manière pour obtenir un revêtement émaillé n'a jamais pu être réalisé jusqu'à présent. En effet, si une pièce métallique ozy- dable, comme l'acier, est portée à une température comprise entre 700 C et 800 et qu'elle est ensuite plongée dans un lit fluidisé constitué de particules d'émail fondant à plus basse température, le revêtement vitreux formé n'adhère pas à la surface oxydée du métal.Voila pourquoi le lit fluidisé malgré ses immenses possibilités n'a jamais pu être utilisé jusqu'a présent comme un procédé d'émaillage. La demanderesse a trouve le moyen de remédier a cet inconvénient. La présente invention concerne un nouveau porcédé d'émaillage caractérisé par le fait non seulement que les particules d'émail, en suspension dans un lit fluidisé se déposent à la surface de la pièce a traiter quand elle y est plongée nais aussi et surtout que les particules d'émail, au contact de ladite surface se déposent â une température inférieure à celle de l'oxydation du métal. Bien entendu, la solution courante est la déposition des particules d'émail, au contact de la surface métallique, a la température ordinaire.Cela s'opère en appliquant a la surface de l'objet a traiter une couche d'adhésif. les particules d'émail sont retenus sur la surface a traiter par l'adhésif. L'objet ainsi traitE est ensuite porté à une température suffisante pour que s'opère la fusion de l'émail et que soit obtenue une couche vitrifiée homogène. L'adhésif utilisé peut-être à base de sels, comme le silicate de soude ou de résines tels que les néoprènes, les butyls, les acryliques ou autres vinyligues. On plonge ainsi la pièce à traiter dans la résine diluée dans un solvant. Après l'évaporation du solvant, il reste à sa surface une fine couche d'adhésif sur laquelle viennent se coller les particules d'émail quand ladite pièce est ensuite plongée dans un lit fluidisé constitué de ces s particules d'émail. L'opération peut être répétée plusieurs fois, chaque couche d'émail venant se déposer sur l'adhésif préalablement appliqué. Les différentes couches d'émail peuvent avoir la même composition chimique que la première couche qui est au contact même du métal, ou être de composition différente. D'autre part, on peut ainsi déposer, avant cuisson, une ou plusieurs couches d'émail, lequel émail est lui-même constitué de verres de compositions différentes. Par ailleurs, après avoir déposé les particules d'émail au contact du métal, il est possible désormais, non seulement de porter l'objet à traiter à la tempé- rature de fusion de l'émail, mais aussi, à cette température, de plonger cet objet dans un lit fluidisé constitué de particules d'email de même composition ou non. i n'y a plus à craidre, dans ce cas d'oxydation du métal du fait qu'il est protégé par la première couche d'émail. l'émail venant fondre sur la surface à traiter peut avoir ou non, la même composition chimique que celui au contact du métal. Le nouveau procédé d'émaillage, suivant l'invention, permet de traiter des métaux aussi variés que l'acier ordinaire, la fonte, le cuivre, l'aluminium ou leurs alliages. Avec les objets réalisés en matériaux inoxydables, tels les aciers inoxydables, il faut tout d'abord choisir les aciers inoxydables susceptibles d'être émaillés. Ensuite, il est possible de les chauffer et de les plonger dans un lit fluidisé constitué de particules d'émail venant fondre au contact de leur surface. Toutefois, s'il faut porter ces matériaux à des températures égales ou supérieures à 8000 C, il est préférable d'opérer selon l'invention, avec dépot d'émail à une température inférieure à celle de l'oxydation du métal. Les quelques exemples donnés ci-après donnent une idée des possibilités extraordinaires qu'offre le nouveau procédé d'émaillage selon l'invention. . Exemple I : Emaillage d'un pot d'échappement d'un moteur à combustion interne. Ce pot, réalisé entièrement en acier ordinaire (C = 0,3%) est constitué essentiellement du silencieux et des deux tuyaux, l'un de l'arrivée des gaz, l'autre de leur sortie. Longueur hors tout: 65 cms. Après dégraissage et séchage suivant les méthodes habituelles, on applique une couche d'adhésif sur ses surfaces externes et internes en l'immer- geant dans une solution constituée de résines acryliques - (Hg 30 des Ets ROUSSELOT Errance I partie - de solvant 8 parties (acétate d'éthyle) Après un séchage de 5 minutes à la température ambiante le pot, ainsi revêtu d'adhésif est plongé dans le-lit fluidisé constitué comme suit : . Diamètre moyen des particules 51 microns . Gamme granulométrique 40 à 120 Microns .Masse@volumique du solide 2,44 g/cm3 . Vitesse minimale de fluidisation 0,51 cm/sec . Dimension de la cuve 1000 x 800 x 800 mm .Diffuseur : Poral bronze fritté 4,5 Les particules d'émail sont en fait constituées de 2 verres de compositions chimiques différentes mais intimement mélangés (on appelle souvant "émail" un verre Hétérogène, c'est à dire constitué d'un verre et de charges minérales non digérées.) Les compositions chimiques de ces verres sont les suivantes Verre A Verre B Si o2 50 % 66 % Na 20 18 % I4 % Cao 6% 4% Co O 1,4 % 1 % Ni O I % Mn O2 1,2 % 2l2 03 4 e B2 03 I8,4 % Ba 0 4,4 % Zr 02 10,6 % Ces deux verres sont mélangés en parties égales dans le lit fluidisé. Ensuite le pot ainsi traité est porté à une température de 315 pendant il minutes dans un four. Le revêtement vitreux obtenu est filmogène, d'épaisseur 35 microns environ il est parfaitement homogène tant à l'intérieur qu'à l'extérieur du pot. Par ailleurs aucun trou des tuyaux multiperforés constituant le silencieux n'est bouché ; au contraire ils sont parfaitement émaillés. Le revêtement obtenu est fortement adhérent et résiste aux acides et aux bases dans une gamme de pH comprise entre 2 et I2, ce qui est largement suffisant . Exemple II : Emaillage intérieur et extérieur d'un corps de pompe en fonte. Dimensions 300 x 600 x 400 mm. On opére comme dans l'exemple 1 : . Enduction de l'adhésif & BR . Plongée dans le lit fluidisé constitué exclusivement du verre A . cuisson à 8000 C pendant dix minutes. . Plongée, à cette température, dans le lit fluidisé constitué uni quement de particules du verre B, à la température de 200 C Les particules d'émail viennent fondre au contact de la surface chaude. . Nouveau passage au four : 810 C pendant 10 minutes Epaisseur des couches : "erre A 30 microns verre B I40 microns Ce revêtement filmogène résiste aux agressions chimiques dans une gamme de pH comprise entre 0 et 14. . Exemple III : Réalisation d'un matériau hyperréfractaire. On réalise l'émaillage suivant d'un tuyau en Inconel, diamètre 30 mn, épaisseur du métal I mm, longueur 250 mm. Un trou est ménagé pour la sustentation avec un fil de platine. a) le tuyau est plongé dans un lit fluidisé constitué de particules du verre A (exeeple I) après enduction de l'adhésif (silicate de soude) b) Cuisson du verre A à 7800 C pendant 5 minutes, épaisseur du dépôt 20 microns c) plongée à cette température, dans le lit fluidisé constitué de particules de verre de silice. d) Cuisson à 900 C pendant 5 minutes. e) Plongée du tuyau à 900 C dans le même lit fluidisé. (silice) f) Cuisson à 1100 C pendant 5 minutes g) Plongée du tuyau toujours dans le même lit. h) Cuisson à 1400 C pendant 10 minutes. i) Plongée du tuyau dans le même lit. j) Cuisson à I700 C pendant 10 minutes. k) Encore une plongée dans le lit fluidisé. 1) Cuisson à 20500 C pendant 10 minutes. Au cours du refroidissement, à 1200 C environ, pulvérisation d'acétyl Acétonate de@zyrcon@@@. Ces diverses opérations ont pennis la réalisation d'un revetement vitreux filmogène constitué de verre de silice, protégé superficiellement par du Zr O2, et résistent à plus de 20009 C. Epaisseur de la couche vitrifiée : 280 microns Epaisseur du Zr O2 : 0,1 micron. Avant chaque application de verre de silice, on constate que le verre fondu à la surface joue le rôle d'adhésif, le verre de silice étant un verre très "ré fractaire. Ces quelques exemples, bien entendu, ne donnent qu'imparfaitement les ineenses possibilités de l'invention. REVENDICATIONS N 1 - Nouveau procédé d'émaillage caractérisé par le fait que non seule ment les particules d'émail, en suspensiondans-un lit fluidisé, sont déposées sur les surfaces intérieures et extérieures de la pièce traiter quand elle y est plongée mais aussi et surtout que les particules d'émail, au contact de ladite surface, sont déposées a une température inférieure a celle de l'oxydation du métal. N 2 - Nouveau procédé d'émaillage, suivant la revendication 1, caractéri sé par le fait que les particules d'émail en contact avec le métal sont déposés sur sa surface rendue préalablement adhesive. N 3 - Nouveau procédé d'émaillage, suivant des revendications I et 2, caractérisé par le fait que l'adhésivité des surfaces émailler est réalisée par des solutions de sels ou de résines, après évapo ration des solvants. l'ensemble N 4 - Nouveau procédé d'émaillage, suivantYdes revendications I a 3, caractérisé par le fait que les particules d'émail appliquées sur l'objet à traiter, sont déposées par une seule plongée ou plusieurs plongées dans le lit fluidité, les surfaces a émailler étant préala@ blement rendues adhésives, et que leur fusion s'opère par une seule cuisson. N 5 - Nouveau procédé d'émaillage, suivant l'ensemble des revendications 1 à 4, caracterise par le fait que les particules d'émail peuvent avoir la même composition chimique, ou être constituées de plusieurs composi tions chimiques différentes. | 'ensemble @ 6 - Nouveau procédé d'émaillage, suivant#des revendications I a 4, caractérisé par le fait que les particules 'd'émail au contact de la surface métallique n'ont pas la meme composition chimique que celles déposées successivement par la suite, avant cuisson. l'ensemble N 7- Nouveau procédé d'émaillage, suivant#des revendications 1 a 3, caractérisé par le fait que l'objet a traiter, enrobe d'émail par une ou plusieurs plongées dans ie lit fluidisé, est porte a la tem pérature de fusion de l'émail et à cette température, plongé dans un lit fluidité constitué de particules d'émail de meme composition chimique ou non et qu'il est 3 nouveau porté a une température suf fisante pour réaliser un revêtement vitreux filmogène. l'ensemble N 8 -Nouveau procédé d'émaillage, suivant#des revendications 1, 2, 3 et caractérisé par le fait que l'épaisseur de l'émail déposé par fusion des grains sur l'objet a traiter est fonction de la température de cet objet et oe celle des particules d'émail dans le lit fluidisé. N 9 - Nouveau procédé d'émaillage, suivant l'ensemble des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les objets a traiter peuvent etre réali- sés avec des métaux tels que l'acier, la fonte, le cuivre, l'alumi nium, leurs alliages et même les matériaux dits inoxydables. N 10 - Nouveau procédé d'émaillage, suivant l'ensemble des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il permet d'obtenir des revêtements vi treux filmogènes, homogènes, de resistance physico chimique souhai tée, sur les parties intérieures et extérieures des pièces tels que les tuyaux d'échappement des moteurs a combustion interne, les échangeurs@thermiques, les corps de pompes ou de vannes ou encore, la réalisation de matériaux résistant a plus de 2000 C.