Procédé de préparation d'une baguette de soudure pour revêtement dur et baguette obtenue par ce procédé La présente invention se rapporte à un pro cédé de préparation d'une baguette de soudure composée destinée à déposer des revêtements ou rechargements durs, résistants à l'usure et à l'abrasion.
Une composition destinée à produire des revêtements ou rechargements durs doit être solide et dure et fournir des revêtements qui restent solidement liés au métal de base sous les conditions d'utilisation les plus sévères. Les baguettes de soudure doivent pouvoir suppor ter sans dommage un long stockage.
L'invention fournit des baguettes de sou dure possédant les qualités susdites.
Le brevet No 318254 décrit déjà un pro cédé dans lequel on tasse dans un moule tubu laire des particules dures et l'on chauffe le moule à la température de fusion d'un alliage mère qu'on introduit ensuite dans le moule de façon qu'il fonde, suinte à travers les particu les dures et les enrobe intimement.
Suivant la présente invention, on tasse dans un moule tubulaire en alliage mère un mélange intime de particules dures et d'un flux appro prié à l'alliage mère et l'on ferme mécanique ment le tube à ses deux extrémités de façon à enfermer le mélange qui s'y trouve.
Lors de l'utilisation de la baguette ainsi ob- tenue, l'enveloppe tubulaire joue le rôle de l'al- liage mère du brevet No 318254 : il -fond sous l'action de la chaleur et se mélange intime ment, pour ainsi dire à l'état naissant, avec le flux fondu et les particules dures qui sont pour ainsi dire en suspension dans le flux fondu. Il en résulte un apport de métal constitué par des particules dures intimement enrobées dans l'al liage mère.
La baguette de soudure ainsi obtenue peut subir un très long stockage, car les particules dures intimement mélangées au flux sont pré servées de la corrosion et de toute attaque des agents atmosphériques par l'enveloppe en al liage mère.
D'autres matières telles que des désoxy dants peuvent être mélangées avec les particules dures et le flux avant l'introduction et le tasse ment du mélange dans le tube.
Le tube peut présenter une section droite circulaire, mais aussi une section appropriée quelconque, par exemple carrée ou rectangu laire.
Le tube peut être fermé préalablement à une de ses extrémités ou il peut être, pour le remplissage, muni d'un bouchon que l'on retire après avoir fermé l'extrémité laissée ouverte, et renversé le tube pour fermer à son tour l'autre extrémité. On peut utiliser dans la baguette composée diverses sortes de particules dures ; -les carbu res de tungstène, de bore, de vanadium et de silicium se prêtent particulièrement bien à la production de revêtements ou de rechargements ayant une grande résistance à l'usure et à l'abrasion. Des alliages à base de cobalt et des alliages à base de nickel à température de fu sion élevée confèrent au revêtement de meilleu res propriétés d'absorption des chocs que les particules de carbures.
On peut citer comme alliage au cobalt approprié un alliage conte- nant : 1,0 à 2,5 % de carbone, 28 à 35 % de chrome,
4 à 13'% de tungstène et le reste de cobalt.
Comme alliage au nickel à haute tem pérature de fusion, on peut citer, par exemple, un alliage contenant : 10 à 15,% de chrome, 1 à 3 % de bore, 5 à 4 % de silicium, et le reste de nickel.
Le type de particules utilisé peut varier selon les propriétés que l'on attend des revête ments à obtenir : les particules de carbure don nent des revêtements plus durs, celles d'alliages au cobalt et au nickel donnent une meilleure résistance à la corrosion.
La nature de l'alliage mère qui constitue le tube peut aussi varier suivant les services que l'on attend des revêtements ou rechargements. Pour des baguettes d'usage général, on peut uti liser avantageusement comme alliage mère des alliages cuivre-nickel-zinc tels que ceux qui ont été décrits dans les brevets suisses Nos 298973 et 300088.
On peut aussi, avantageusement, utiliser des alliages cuivre-nickel-zinc avec ad- jonction d'argent, par exemple avec 0,5 à 3 % d'argent en poids. Les baguettes ainsi constituées fournissent des revêtements de particules dures en suspension ou enrobées dans un alliage mère semi-dur, par exemple pour les outils de forage en général.
Pour certaines applications aux outils de forage pour roches particulièrement dures et abrasives, il faut employer un alliage mère plus résistant, par exemple un bronze d'aluminium, tel qu'un alliage cuivre-aluminium contenant de 8 à 10 % en poids d'aluminium. Lorsqu'on a besoin d'une forte résistance à l'abrasion, à la chaleur et/ou à la corrosion, on peut utiliser pour le tube en alliage mère un alliage à base de nickel.
Un tel alliage particu lièrement avantageux est un alliage nickel-bore- chrome-silicium contenant des proportions va riables de carbone, par exemple un alliage con- tenant :
60 à 80 % de nickel, 10 à 20 % de chrome, 2 à 5 '% de bore et 0,5 à 6 % de silicium. La quantité de particules dures par rapport à l'alliage mère peut aussi varier dans de larges proportions suivant les usages auxquels est des tinée la baguette.
L'expérience a démontré qu'il suffit de 5 % en poids de particules dures enro- bées dans 95'% en poids d'alliage mère pour fournir un revêtement doté de propriétés excep tionnelles de résistance à l'usure et à l'abrasion.
On a obtenu des résultats excellents avec des baguettes contenant de 20 à 70% en poids d'alliage mère et de 70 à 20 % de particules dures.
La grosseur des particules dures peut aussi varier dans de très larges proportions suivant l'usage final de la baguette. L'expérience a dé montré qu'on peut utiliser des particules dures allant jusqu'à 10 mm dans leur plus grande di mension et inversement des particules assez fines pour passer au tamis de 325 mailles.
Une baguette ayant des caractéristiques avantageuses peut avoir la composition sui vante
EMI0002.0130
<I>en <SEP> poids</I>
<tb> Particules <SEP> en <SEP> métal <SEP> dur <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 60%
<tb> Alliage <SEP> mère <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 35 <SEP> %
<tb> Flux <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 3 <SEP> '%
<tb> Alliage <SEP> cuivre-lithium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 2% L'alliage cuivre-lithium sert de désoxydant et améliore la fluidité de l'alliage mère. Le type de flux varie suivant l'alliage mère utilisé.
Les flux du type borates agissent très bien, par exemple, avec les alliages mères cuivre-nickel- zinc avec ou sans adjonction d'argent et les al liages au nickel. Les flux du type fluorures con viennent mieux aux alliages mères cuivre-alumi- nium. On peut aussi ajouter au mélange de par- ticules dures et<B>de</B> flux des terres rares desti nées à améliorer les caractéristiques de coulée de la baguette.
La nouvelle structure obtenue par le présent procédé fournit un revêtement dur présentant diverses caractéristiques avantageuses. Les ba guettes dont le tube est en alliage mère cuivre- nickel-zinc avec ou sans adjonction d'argent peuvent s'appliquer le plus facilement au moyen du chalumeau oxy-acétylénique. Les baguettes dont le tube est en alliage mère au bronze d'aluminium ou au nickel peuvent s'appliquer facilement au moyen du chalumeau oxy-acé- tylénique, de l'arc au carbone, de l'arc en atmo sphère neutre ou par électrodes métalliques.
Dans la plupart des cas, le revêtement peut être déposé à température relativement basse. Cela facilite le dépôt et empêche tout dommage au dépôt et au métal de base. L'enrobage intégral des particules dures dans l'alliage mère du tube au moment même de l'utilisation facilite le dépôt d'un revêtement suffisamment homogène sans qu'il y ait besoin de puddler pendant ou d'usiner après le dépôt.
Process for preparing a welding rod for hard coating and rod obtained by this process The present invention relates to a process for preparing a compound welding rod intended for depositing hard, wear-resistant coatings or overlays. and abrasion.
A composition intended to produce hard coatings or reloads should be strong and hard and provide coatings which remain firmly bonded to the base metal under the most severe conditions of use. The welding rods must be able to withstand long storage without damage.
The invention provides rods of hard sou having the above qualities.
Patent No. 318254 already describes a process in which hard particles are packed in a tubular mold and the mold is heated to the melting temperature of a mother alloy which is then introduced into the mold so that it melts, oozes through hard particles and coats them intimately.
According to the present invention, an intimate mixture of hard particles and a flux suitable for the mother alloy is packed in a tubular mold of the mother alloy and the tube is mechanically closed at its two ends so as to enclose the tube. mixture that is there.
When using the rod thus obtained, the tubular casing plays the role of the parent alloy of patent No. 318254: it melts under the action of heat and mixes intimately, thus say in the nascent state, with the molten stream and the hard particles that are so to speak in suspension in the molten stream. This results in a supply of metal consisting of hard particles intimately coated in the mother alloy.
The welding rod thus obtained can undergo a very long storage, because the hard particles intimately mixed with the flux are preserved from corrosion and from any attack by atmospheric agents by the casing in the parent alloy.
Other materials such as deoxidizers can be mixed with the hard particles and the flux before the mixture is introduced and settled into the tube.
The tube may have a circular cross section, but also any suitable section, for example square or rectangular.
The tube can be closed beforehand at one of its ends or it can be, for filling, provided with a stopper which is removed after having closed the end left open, and inverted the tube to close in turn the other end. Various kinds of hard particles can be used in the wand; tungsten, boron, vanadium and silicon carburetors are particularly suitable for the production of coatings or top-ups with high resistance to wear and abrasion. High melting temperature cobalt-based alloys and nickel-based alloys give the coating better shock absorption properties than carbide particles.
As a suitable cobalt alloy, mention may be made of an alloy containing: 1.0 to 2.5% carbon, 28 to 35% chromium,
4 to 13% tungsten and the rest cobalt.
As a high melting temperature nickel alloy, there may be mentioned, for example, an alloy containing: 10 to 15% chromium, 1 to 3% boron, 5 to 4% silicon, and the remainder of nickel.
The type of particles used may vary depending on the properties expected from the coatings to be obtained: carbide particles give harder coatings, those of cobalt and nickel alloys give better corrosion resistance.
The nature of the mother alloy which constitutes the tube can also vary according to the services expected from the coatings or recharges. For general purpose rods, copper-nickel-zinc alloys such as those which have been described in Swiss Patents Nos. 298973 and 300088 can be advantageously used as the parent alloy.
It is also possible, advantageously, to use copper-nickel-zinc alloys with the addition of silver, for example with 0.5 to 3% silver by weight. The rods thus formed provide coatings of hard particles suspended or coated in a semi-hard master alloy, for example for drilling tools in general.
For some applications in drilling tools for particularly hard and abrasive rocks, a stronger mother alloy must be used, for example an aluminum bronze, such as a copper-aluminum alloy containing 8 to 10% by weight of aluminum. . Where high resistance to abrasion, heat and / or corrosion is required, a nickel base alloy can be used for the mother alloy tube.
Such a particularly advantageous alloy is a nickel-boron-chromium-silicon alloy containing varying proportions of carbon, for example an alloy containing:
60 to 80% nickel, 10 to 20% chromium, 2 to 5% boron and 0.5 to 6% silicon. The amount of hard particles relative to the parent alloy can also vary widely depending on the uses for which the rod is used.
Experience has shown that 5% by weight of hard particles coated in 95% by weight of parent alloy is sufficient to provide a coating with exceptional wear and abrasion resistance properties. .
Excellent results have been obtained with rods containing 20 to 70% by weight of master alloy and 70 to 20% hard particles.
The size of the hard particles can also vary very widely depending on the end use of the rod. Experience has shown that it is possible to use hard particles of up to 10 mm in their largest dimension and conversely particles fine enough to pass through a 325 mesh sieve.
A rod having advantageous characteristics can have the following composition
EMI0002.0130
<I> in <SEP> weight </I>
<tb> Particles <SEP> in <SEP> metal <SEP> hard <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 60%
<tb> Parent <SEP> alloy <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 35 <SEP>%
<tb> Stream <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 3 <SEP> '%
<tb> Copper-lithium <SEP> alloy <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 2% The copper-lithium alloy acts as a deoxidizer and improves the fluidity of the parent alloy. The type of flux varies depending on the parent alloy used.
Fluxes of the borate type work very well, for example, with copper-nickel-zinc master alloys with or without the addition of silver and nickel alloys. Fluoride-type fluxes are best suited to copper-aluminum master alloys. It is also possible to add to the mixture of hard particles and <B> of </B> rare earths intended to improve the casting characteristics of the rod.
The novel structure obtained by the present process provides a hard coating exhibiting various advantageous characteristics. The rods whose tube is in copper-nickel-zinc mother alloy with or without the addition of silver can be applied most easily by means of the oxy-acetylene torch. Rods whose tube is in aluminum bronze or nickel mother alloy can be easily applied by means of the oxy-acetylene torch, carbon arc, arc in neutral atmosphere or by electrodes. metallic.
In most cases, the coating can be deposited at relatively low temperature. This facilitates deposition and prevents damage to the deposit and the base metal. The integral coating of the hard particles in the tube mother alloy at the same time of use facilitates the deposition of a sufficiently homogeneous coating without the need for puddling during or machining after deposition.