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PEBFE01J!IO:NN:!!J!1!1!1N1J!S AUX PTSCBSES ET APPAREILS POUR LE RmOUV'REMEN1J! D TOBJET 8 METALIIQUES ... L tAIDE D 'ViE OU DE PLUSIEURS COUCHES DE METAUX DIFFERENTS Ltinvention concerne des perfectionnements aux procédés et appareils pour le recouvrement d'objets métalliques à l'aide dune ou de plusieurs couches de métaux différents. Ces procédés et appareils sont caractérisés par ltutilisation de la chaleur pour obtenir le re-
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couvrement. Dans ces perfectionnemeutse les objets à recouvrir sont tout d'abord chauffés jusque ou au voisinage dune température de recuite puis ensuite immergés dans un bain de métal, de manière à pré.- venir une oxydation toujours possible pendant le processus.
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Les procédés de cette nature cet l'avantage théorique de présenter une grande économie, mais jusqutà présent aucun produit satisfaisant n'a pu être obtenu par suite de la dureté du revêtement, de l' irrégularité de sa surface et de son adhésion insuffisante sur l'objet le recevant; par suite, le métal de recouvrement est sujet à des fragmentations ou brisures lors de la courbure ou cintrage des objets.
Les perfectionnements, objet de l'invention, éliminent ces inconvénients et rendent possible la production de produits meilleurs et plus satisfaisants que ceux qu'on peut obtenir avec les procédés actuellement en usage. Les seuls procédés qui donnent jusqutà présent des produits satisfaisants et obtenus sur une grande échelle sont caractérisés par un procédé de décapage de l'objet à recouvrir. suivi par une immersion dans le bain de métal, l'adhésion du revêtement étant rendue possible par l'action d'un fondant ou sel.
L'invention est basée sur le chauffage de l'objet à recouvrir à une température déterminée dans un four ou bain, à l'aide d'un courant électrique ou par tout autre moyen, suivi par un refroidissement à une température d'environ 150 C à. 50 C plus élevée que la tempéra.. ture du métal de recouvrement, et ensuite par une immersion dans un bain de métal à cette dernière température.
Le refroidissement des objets à recouvrir, de la température de recuit à une température d'environ 150 -50 C au-dessus de celle du bain de métal de recouvrement, peut se faire dans une chambre de refroidissement placée entre le four de chauffage et le bain du métal de recouvrement. Dans le but de prévenir l'oxydation de la surface de l'objet à recouvrir, une atmosphère spéciale, ayant la caractéristique de ne pas être oxydante, est maintenue dans la chambre de refroidissement.
Une caractéristique importante qui contribue largement à la réalisation des couches homogènes et bien adhérentes du métal de recouvrement consiste dans un traitement préalable de la surface de l'objet à recouvrir. Cette surface est attaquée chimiquement, afin qu'on
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obtienne une couche très mince. même sous-microscopique$ d'un composé chimique du métal avec l'oxygène, l'hydrogène, ou les deux. On obtient cette couche en préchauffant le dit objet dans une atmosphère oxydante, telle que l'air ou la vapeur d'eau, jusqu'au moment où la surface est légèrement décolorée ce qui indique la formation d'une couche d'oxyde. On peut aussi faire subir à la surface une attaque par l'eau ou de la vapeur à une température inférieure à 100 0.
Pour accélérer l'attaque, l'eau et la vapeur peuvent être légèrement acides ou alcalines.. Dans ces conditions, une couche jaune ou brune se forme rapidement sur la surface. Une fois cette couche d'oxydes, ou hydroxydes, ou des deux formée, il est essentiel qu'elle soit immédiatement réduite en métal pur par exemple par une élévation suffisante de sa température et par l'action d'un gaz réducteur ou de l'air à une pression absolue très basse. Il se.produit alors sur la surface de l'objet à recouvrir une couche très mince du même métal de base, mais fratchement réduite. Les caractéristiques métallographiques et physiques de cette couche sont différentes de celles du métal de base et c'est d'elle que dépend la bonne qualité d'adhérence avec le métal derevêtement.
Par suite de l'élévation de la température de l'objet à recouvrir, pour réduire la couche d'oxyde, le métal du dit objet est sujet au recuit. Avant d'être immergé dans le bain du métal de revê tement, il est partiellement refroidi jusqu'à une température de 150 à 50 C. environ supérieure à celle du bain du métal de revêtement.
Ce refroidissement peut être plus ou moins rapide, ou même effectué par étages, suivant les caractéristiques exigées pour le métal de l'objet à recouvrir. Des précautions spéciales sont nécessaires pendant la période de refroidissement partiel, surtout pour éliminer des traces d'oxygène qui peuvent se trouver dans cette partie de l'installation.
Pour que l'invention soit bien comprise, elle sera plus par- ticulièrement décrite en référence au dessin annexé, dans lequel:
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la figure 1 montre en coupe longitudinale le four d'oxydation, le four à recuire, la chambre de refroidissement munie (l'Une pompe à oxygène et de la cuve de bain de recouvrement; la figure 2 représente les appareils nécessaires pour l'humidification et le recouvrement par vaporisation; le séchoir, le four à recuire et sa pompe à oxygène, le bain de métal de recouvrement, une cheminée à atmosphère spéciale et son joint hydraulique; la figure 3 montre un four d'oxydation, un bain de recuit, un bain métallique de recouvrement avec interposition d'un dispositif séparateur à poussière de charbon de bois ;
la figure 4 montre la disposition d'un bain d'humidifioation, un bain de plomb pour le refroidissement et un moufle réfractaire à la chaleur, l'objet à recouvrir étant chauffé à l'aide d'un courant électrique venant del'extérieur pendant son passage dans les deux bains.
Le bain de galvanisation flotte au-dessus du bain de plomb dans une cuve ouverte ; la figure 5 représente une disposition semblable à celle de la figure 1, avec cette différence que plusieurs objets (feuillards) sont traités simultanément, l'oxydation et le recuit se faisant séparément, l'un après l'autre, avec des espaces ménagés pour les éléments de chauffage, les objets (feuillards) étant rapprochés pour le refroidissement et séparés à nouveau dans le bain de métal; la figure 6 représente le four à recuire, la chambre de refroidissement comprenant trois bains des différents métaux de recouvrement, dans lesquels trempe le produit, un joint pulvérulent étant prévu à la sortie de la chambre; les figures 7 et 8 montrent deux constructions différentes d'une pompe à oxygène.
On a indiqué sur toutes les figures en 10 le produit ou objet qui doit être recouvert de métal et qui peut être du feuillard d' acier, du fil, des tôles réunies ensemble, etc.. ou encore être constitué par des objets séparés tels que des seaux, des rivets, etc...
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avec un dispositif spécial pour les entraîner à travers les fours et les bains. Les fils, feuillards, etc..* sont déroulés de la bobine 9 et passent à travers le four de réchauffage ou d'oxydation 1, ou la chaleur est fournie à l'aide aboiements de chauffage 13 qui peuvent étre des résistances électriques ou des tubes chauffés à l'aide d'un gaz brûlant à l'intérieur ou encore tout autre moyen de chauffage convenable.
Le produit 10 est ensuite dirigé dans le four à recuire 2 en traversant un système de fermeture 14, constitué par deux cylindres pressés l'un contre l'autre par un dispositif quelconque. La chaleur nécessaire au four à recuire 2 peut. être fournie comme pour le four 1 et le four est prévu avec un enveloppement réfractaire 33.
A la sortie du four 2 est disposée une trappe 36 dont la hauteur peut être réglée au moyen de vis 37 de manière à ne laisser que très peu d'espace pour le passage des gaz.
Le produit 10 est ensuite dirigé à travers la chambre de re- froidissement 38 munie de dispositifs isolants ou refroidissants 57 pouvant être réglés pour le contrôle de la vitesse de refroidissement.
Ensuite, le produit 10 passe sur une poulie 46 qui le conduit dans le bain de métal 41, où il passe sous une poulie 58 et de là entre des cylindres redresseurs 15 et des poulies 59, pour finalement être en- roulé sur une bobine 11. En avant de la bobine 11 est prévue une cisaille 48 destinée à couper le produit à la longueur désirée.
La chambre de refroidissement 38 comporte une partie verti- cale 39 dont l'extrémité présente une partie évasée ou élargie en forme de cloche 40 qui, étant en partie immergée dans le bain de métal 41, constitue ainsi un dispositif de fermeture parfait pour les gaz. L'élargissement 40 de la partie verticale 39 de la chambre de refroidissement 38 a pour but de ménager un certain espace dans le bain de métal 41 qui est plus chaud que le reste, de façon qu'il n'y ait aucune partiede l'installation qui soit en contact avec un bain de métal légèrement plus chaud.
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Un gaz non-oxydant, ou réducteur, est introduit dans la chambre de refroidissement 38 par le tuyau 19. Le fond de la dite chambre de refroidissement 38 étant fermé en 40, par 1'immersion de la partie élargie dans le bain de métal 41, ce gaz n'a qu'une issue pour s'échapper, qui se trouve au-dessous de la trappe 36, par où il pénètre dans le four 2 ; après avoir traversé le four 2, le gaz s'en- flamme entre les deux cylindres constituant le dispositif de fermeture 14.
Au lieu de passer dans un four d'oxydation puis ensuite dans un four de recuit, les objets à recouvrir pourraient passer dans un four unique à chauffer ou à recuire dont la partie postérieure, où ces objets atteignent la haute température, contient une atmosphère neutre ou réductrice strictement contrôlée, tandis que l'atmosphère de la partie antérieure, moins contrôlée, peut permettre une oxydation superficielle des objets.
Comme il n'est pas toujours possihïe dtobtenir un gaz suffi- samment exempt dtoxygène, libre ou en combinaison, et qu'il y aura toujours une certaine diffusion du gaz du four 2 dans la chambre de refroidissement 38, malgré le mouvement dominant dans la direction opposée, une pompe à oxygène 18 peut 'être installée à l'intérieur de la chambre de refroidissement 38 pour évacuer toutes traces d'oxygène si leur présence se manifeste comme nuisible.
Cette pompe 18 est également utile au début de la marche de l'appareil car, à moins que des moyens soient prévus pour évacuer tout oxygène de cette chambre de refroidissement 38, le danger d'une explosion est toujours à. craindre, au moment où le produit chauffé 10 passe du four 2 dans la chambre de refroidissement 38, car ce métal chauffé 10 enflammerait tout mélange de gaz combustible qui pourrait se trouver dans cet espace. pour éviter cet accident, la pompe à oxygène 18 est construite de telle sorte qu'il est possible de la surveiller de l'extérieur et en marche; lorsque l'on remarque qu'elle ne retient plus d'oxygène, on peut admettre sûrement qutil n'y en a plus dans la chambre.
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Le bain de métal de recouvrement 41 remplit le récipient 44 qui peut être établi en métal, en argile ou tout autre matériau convenable. Des éléments de chauffage 13 sont prévus pour effectuer la fusion initiale, mais aussitôt que l'opération est bien en marche, il n'est plus nécessaire de provoquer le chauffage du bain car l'excès de chaleur qui provient du produit traité 10 partiellement refroid! est suffisant non seulement pour compenser les pertes par rayonnement du bain 41, mais encore pour fondre le nouveau métal de recouvrement quand cela devient nécessaire.
Dans le dispositif de la figure 2, le produit 10 devant être recouvert passe tout d'abord dans un bain d'humidification 26 qui élimine toutes les impuretés susceptibles d'empêcher sa parfaite hu- midification. telles que huile, graisse, etc... Ensuite, le produit passe à travers une chambre 28 où des pulvérisateurs 27 maintiennent une atmosphère de vapeur. Le produit 10 traverse un séchoir avant de pénétrer dans le four à recuire 2 d'ou il est soumis au même processus que celui décrit pour la figure 1.
A la sortie du bain de métal 41, le métal encore en fusion sur le produit 10 ést protégé de l'oxydation par son passage dans une cheminée 60 à deux branches qui est fermée, d'une part, par le bain de métal en fusion 41 et, d'autre part, par un liquide tel que huile ou eau, sel fondu, matière pulvérulente ou toute matière convenable remplissant un bac 16. Un gaz non oxydant est admis dans la cheminée 60 au moyen d'une conduite 191 et, lorsque la cheminée est remplie, aucune addition supplémentaire n'est nécessaire. Afin de nettoyer ou de renouveler l'atmosphère de gaz, on a prévu une soupape de sortie 20.
Sur le pourtour de la branche de sortie de la chambre 60 sont disposés des jets d'eau 61 destinés à faciliter un refroidissement suffisant du produit 10 et cela dans le but d'éviter que lejoint hydraulique constitué par le liquide remplissant le bac 16 soit porté à ébullition. En effet, des vapeurs s'élevant dudit bac contrarieraient
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l'action de ltatmosphère non oxydante régnant dans la cheminée 60.
En outre, la surface intérieure de la branche de sortie de la chambre 60, ainsi refroidie, sert à condenser toutes vap eurs provenant du liquide 16. L'eau s'écoulant des jets 61 est recueillie à la base de la cheminée 60 par une bride 62 et déversée dans un entonnoir d'évacuation 63.
Dans la disposition de la figure 3, le produit 10 passe d'abord à travers un four d'oxydation 1, puis ensuite dans un bain de recuit 24, tel qu'un bain de plomb, et dont l'extrémité avant est seule chauffée par les éléments 13, tandis que la partie arrière est munie de coussinets isolants démontables et réglables 57 contrôlant la vitesse du refroidissement. Les poulies 64 sont employées pour plonger le produit 10 dans le bain de recuit alors qu'a l'extrémité opposée, il est soulevé par les poulies 65 et 66 pour être plongé finalement, par son passage sous la poulie 58, dans le bain de métal 41.
Ensuite, le .produit 10 après passage sur les poulies 59 est enroulé sur la bobine 11.
Afin d'éviter l'oxydation du produit 10 partiellement refroidi entre les bains 24 et 41, ce produit traverse une matière pulvérulente 21, telle que coke, charbon de bois seul ou mélangé avec une matière neutre comme la chaux, remplissant une trémie 22 convenablement dise posée.
Sur la figure 4, le produit 10 à recouvrir est porté aux températures de recuit nécessaires par le courant électrique qui le traverse directement. Une dynamo 29 est reliée au bain d'humidification 26, analogue à celui représenté à. la figure 2, l'extrémité d'un câble étant fixée sur la cuve métallique 25 du bain. L'autre câble 31 abou.. tit à une électrode 32 immergée dans le bain de refroidissement partiel 45. La longueur du produit 10 comprise entre le bain humidificateur 26 et le bain de refroidissement partiel 45 sert alors au passée du courant électrique, de telle sorte qu'avec un dispositif d'isolement de chaleur 33 la température peut 'être parfaitement élevée et réglée à 1' aide de la dynamo 29.
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On peut refroidir la cloche d'entrée 68a d'une façon analogue à la branche de sortie de la chambre 60 de la figure 2, afin de cpndenser et retourner au bain 26 toutes les vapeurs contenues dans le moufle 68 et surtout celles qui proviennent de la couche humide du bain humidificateur 26 adhérant au feuillard 10 et évaporée par la chaleur de celui-ci. Un grand avantage de ce dispositif consiste dans le fait qu'il permet d'effectuer le chauffage ou recuit du produit 10 dans des conditions de pression autres que la pression atmosphérique.
En réglant les niveaux des liquides dans les bains 26 et 45 à des hauteurs différentes des niveaux dans la cloche d'entrée 68a et la cloche de sortie 68b, il est évident qu'on peut obtenir dans le moufle 68 une pression supérieure à celle de l'atmosphère ambiante ou bien un vide partiel,, ce qui est important pour obtenir une réduction très rapide et complète de la couche dioxyde sur la surface de l'objet 10.
Dans la disposition de cette figure 4, le bain de revêtement 41 est représenté comme flottant sur la surface du bain de réchauf- fage 24, car il est contenu dans une cuve sans fond 44. Les bains 24 et 41 sont isolés électriquement de la terre par des plaques 35. Un gaz non oxydant est admis dans le moufle 68 par un conduit 19 et son excédent, mélangé avec les vapeurs de la surface humidifiée du produit 10 s'échappe du côté opposé en 69 où on peut le purifier dans le but de le récupérer et de le réemployer. L'action de ces vapeurs dans 1' atmosphère très chauffée à l'entrée dans le moufle 68 est très rapide et une couche suffisante d'oxyde est formée, puis graduellement réduite, tandis que le produit 10 pénètre plus avant, où sa température est plus élevée et le gaz plus réducteur.
La figure 5 représente un appareil analogue à celui de la figure 1, mais dont l'installation est prévue pour recuire simultanément et recouvrir plusieurs feuillards. Les fours de réchauffage 1 et de recuit 2 sont disposés de telle sorte que leurs éléments de chauffage 13 sont espacés de manière à ce quil y ait toujours un rang
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d'éléments entre chaque couche ou groupes de couches du produit 10 traversant le four. -Aucun dispositif d'isolement de la chaleur n'est prévu entre les rangs d'éléments, les dispositifs 33 étant simplement prévus sur le dessus, le fonds les côtés, l'avant et l'arrière du four 2.
En sortant du four 2, les feuillards 10 passent séparément sur des poulies 46 et sont rassemblés entre deux cylindres 70 qui les pressent légèrement ensemble, de façon à ce qu'ils soient entraînés en un seul bloc, de l'avant à l'arrière, ou inversement s'il convient d'économiser l'espace dans l'atelier, dans une chambre de refroidissement 38 sur des poulies 71 et 72 et par une poulie 73 dans le bain de métal 41.
Toutes les poulies mentionnées ci-dessus sont montées à l'intérieur de la chambre de refroidissement 38 qui est hermétiquement fermée par le bain 41 et dans laquelle des gaz spéciaux réducteurs sont admis par le conduit 19. La pompe à oxygène 18 enlève tous les restes d'oxygène.
Dans le bain de revêtement 41, les feuillards 10 sont à nouveau séparés et une partie de ceux-ci passe autour de la poulie 58, tandis que l'autre partie passe autour de la poulie 75. Les feuillards 10 sont individuellement tirés par des poulies 74 convenablement espacées de telle sorte que chaque feuillard 10 est séparé de son voisin alors qu'il se trouve encore dans le bain de revêtement 41 ; on obtient ainsi une surface de revêtement régulière et dans de bonnes conditions. ans la disposition représentée sur la figure 6 et qui est semblable à celle de la figure 2, le bain de revêtement 41 est logé dans la chambre de refroidissement 38.
Lorsque le produit 10 sort du bain de revêtement 41, il se trouve toujours protégé par l'atmosphère non oxydante, et est conduit par son passage sur une poulie 581 dans un autre bain de revêtement 42 contenant le même métal ou un autre dont la température de fusion est plus basse que celle du bain 41.
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La distance de passage du produit 10 entre le bain 41 et la poulie 59 disposée à la sortie du bain 42 est déterminée de façon telle que le revêtement soit complètement solidifié, sur la surface du produit 10, avant qu'il ne se trouve en contact avec la dite poulie 59. A la suite du bain 42 est disposé un autre bain de revêtement 43 à la sortie duquel le produit 10 passe au-dessus de la dernière poulie 592 et de là. sous unepoulie 47 et à travers un joint étanohe 17 pour être finalement recueilli sur une bobine 11.
Il est évident que tous les exemples d'application décrits ci-dessus n'ont été donnés uniquement qu'à titre indicatif et que des modifications de détails et de réalisation pourraient y être apportées sans changer la nature de l'invention.
La figure 7 représente une disposition de la pompe à oxygène.
80 est un récipient en métal, argile ou autre matériau convenable, chauffé par des résistances électriques 13 et convenablement isolé de l'extérieur, l'ensemble formé étant contenu dans une boite 81, hermétiquement boulonnée dans la chambre de refroidissement 38.
Le récipient 80 est partiellement rempli avec un métal convenable facilement oxydant toujours maintenu en fusion par les élé- ments 13. La rotation lente du tambour 47 est assurée par une source d'énergie extérieure, non représentée. Le tambour 47 plonge en partie dans le métal liquide 78 remplissant le récipient 80 et, pourvu que ce métal soit bien adhérent sur la surface du tambour, celui-ci offre ainsi toujours une surface fraîche de métal en fusion, qui forme une couverture liquide sur sa périphérie.
S'il existe de l'oxygène pouvant entrer en réaction avec cette surface libre de métal en fusion 78, des oxydes se forment promptement sur la surface cylindrique du tambour 47 et sont essuyés par une brosse convenable (par exemple en amiante) 55, avant que cette partie de la surface du tambour 47 soit submergée à nouveau dans le métal en fusion 78. Les oxydes enlevés s'accumulent ainsi en 56 sans gêner en aucune façon le travail de l'appareil.
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Une glace peut 'être disposée à un endroit approprié de la chambre de refroidissement 38, pour surveiller le fonctionnement de la pompe et permettre de se rendre compte si tout l'oxygène libre a déjà été absorbé, c'est-à-dire si la surface du tambour, même lorsque celui-ci tourne lentement, reste toujours propre et exempte ' d'oxydes.
La figure 8 montre une construction différente de la pompe à oxygène. Le récipient 80 est chauffé de la même manière que celui de la figure 7. Les gaz sont évacués de la chambre de refroidissement
38 à l'aide d'un tuyau 51 et mis en circulation par la pompe 50, actionnée de l'extérieur de façon quelconque, à travers la conduite
52, sous la surface du métal en fusion 78. Des plaques en chicane 53 disposées convenablement guident les bulles de gaz pour leur faire faire un plus long trajet et les laisser en contact plus longtemps avec le métal en fusion 78.
Tous les oxydes qui sont formés flottent alors au-dessus du métal en fusion 78, c'est-à-dire en 66. Les gaz s'échappant ne sont pas, de préférence, conduits directement dans la chambre de refroi- dissement 38, mais passent d'abord dans un condenseur 54, refroidi par de la vapeur d'eau ou autres substances analogues, afin qu'ils puissent se débarrasser de toutes vapeurs de métal qu'ils pourraient transporter et susceptibles d'être absorbées par le produit 10 de- vant être recouvert et gêner ainsi l'application du revêtement.
REVENDICATIONS 1 ) Méthode de revêtement des pièces métalliques par d'autres métaux par immersion consistant à midifier l'analyse ou les proprié- tés métallographiques d'une couche superficielle du métal de base, de façon à préparer le procédé de revêtement.
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