Procédé pour la formation de pièces par métallurgie des poudres et pièces obtenues au moyen de ce procédé

Abstract

 Le procédé se compose principalement de :

a- la fabrication d'un moule positif conducteur d'élec­tricité en matière à bas point de fusion de la pièce à obtenir;

b- le dépôt d'une couche de métal sur le moule positif par électrolyse pour le façonnage d'un moule négatif (1) creux de la pièce;

c- l'enlèvement par fusion du moule positif à bas point de fusion hors du moule négatif (1);

d- le remplissage du moule négatif (1) au moyen d'une poudre métallique (2), l'augmentation de la densité de la poudre métallique et le dégazage de la poudre métal­lique;

e- la fermeture sous vide du moule négatif (1) rempli;

f- la compression isostatique à chaud du moule négatif (1) rempli au moyen d'un fluide de compression;

g- l'enlèvement du moule négatif (1) rempli hors de la presse isostatique (3) et l'enlèvement du moule négatif (1) de la pièce ainsi obtenue.

Description

[0001] L'invention concerne un procédé pour la formation de piè­ces de n'importe quelle forme obtenues au moyen de la mé­tallurgie des poudres et la compression isostatique de poudres métalliques. L'invention concerne également tou­tes les pièces obtenues au moyen de l'application de ce procédé.

[0002] On connaît du brevet américain 3.700.435 un procédé qui consiste pricipalement à confectionner préalablement un moule de matière poreuse, comme le silice, le zirconium, l'alumine ou un composé de ceux-ci, dont la forme corres­pond à la forme de la pièce à obtenir, à remplir ce moule d'une poudre métallique, à loger ce moule rempli dans un espace fermé qui est rempli d'une matière solide comme le zirconium, qui est utilisée comme moyen de compression secondaire, et à compresser isostatiquement et à la tem­pérature et la pression voulue le moule rempli au moyen d'un fluide de pression.

[0003] L'incovénient de ce procédé est que le moule poreux n'est pas étanche aux gaz, ce qui peut provoquer des difficul­ tés lors du frittage de la pièce. Un autre inconvénient supplémentaire est que le moyen de compression secondaire est absolument nécessaire dans la presse isostatique pour réaliser le frittage.

[0004] Dans le brevet américain 3.992.200 un procédé identique est également décrit, dans lequel, toutefois, un métal réactif du groupe titane, zircon, hafnium et des composés de ceux-ci est ajouté au moyen de compression secondaire pour absorber l'oxygène et l'azote présents dans le moyen de compression secondaire.

[0005] Outre les inconvénients précités, ce procédé a l'inconvé­nient qu'un métal complémentaire doit être ajouté au moyen de compression secondaire.

[0006] Pour remédier à ces inconvénients, selon l'invention un procédé est mis au point qui se compose principalement de: la fabrication d'un moule positif conducteur électrique en matière à point de fusion bas de la pièce à obtenir; le dépôt d'une couche de métal sur le moule positif par élec­trolyse pour la formation d'un moule négatif creux de la pièce; la fonte du moule positif à point de fusion bas pour la faire sortir du moule négatif; le remplissage du moule négatif d'une poudre métallique, l'augmentation de la den­sité de la poudre métallique et le dégazage de la poudre métallique; la fermeture sous vide du moule négatif rempli; la compression isostatique chaude du moule négatif rempli au moyen d'un fluide de pression; et la prise du moule né­gatif rempli hors de la presse isostatique et l'enlèvement du moule négatif de la pièce ainsi obtenue.

[0007] Ce procédé a donc l'avantage qu'un moule négatif et étanche au gaz peut être obtenu sans peine, même pour des pièces relativement compliquées. Ce procédé a également l'avantage qu'il n'est pas nécessaire de faire usage d'un moyen de compression secondaire et qu'on peut faire un meilleur u­sage de l'espace utile dans la presse isostatique.

[0008] En se référant au dessin ci-annexé, qui représente le fa­çonnage d'une pièce par compression isostatique conformé­ment à l'invention, une description plus détaillée du procédé conforme à l'invention suit ci-dessous

[0009] De la pièce de n'importe quelle forme à obtenir on fabri­que d'abord un moule positif en une matière à bas point de fusion et conducteur d'électricité. Pour cela, il peut être fait usage d'une technique de façonnage connue et d'un alliage de métal à bas point de fusion comme un alli­age Wood à point de fusion de 70°C. On peut aussi faire usage de cire, dont un moule positif est façonné, par exemple par moulage par injection, et qui est rendu con­ducteur d'électricité. Dans les deux cas, les dimensions du moule positif sont déterminées par les propriétés technologiques de la poudre métallique qui est utilisé pour l'obtention de la pièce et par ses dimensions fina­les.

[0010] Le moule positif ainsi obtenu et qui est conducteur d'é­lectricité est utilisé en tant que cathode pour le dépôt électrolytique d'une couche de métal d'épaisseur suffi­sante sur le moule positif, grâce à quoi un moule négatif est obtenu, qui ferme comme une enveloppe autour du moule positif. Pour ce traitement également, l'épaisseur de la couche de métal déposée dépend des propriétés de la pou­dre métallique utilisée pour la pièce à obtenir et de ses dimensions finales. On obtient donc un moule néga­tif 1 en métal étanche aux gaz ou enveloppe qui peut être facilement confectionné, même des pièces les plus diver­gentes à forme compliquée et sans que pour cela des usi­ nages difficiles doivent être effectués. Le choix du trai­tement électrolytique dépend de la matière utilisée pour le façonnage du moule négatif ou enveloppe et des pro­priétés mécaniques de cette matière. Le choix de cette matière à déposer est déterminé sous sa part par la natu­re de la poudre métallique pour le façonnage de la pièce à obtenir. C'est ainsi qu'en tant que matière à déposer on peut utiliser du nickel, du cuivre, de l'or, du cobalt, etc.

[0011] Après que le moule négatif 1 a été réalisé, le moule po­sitif est enlevé au moyen de la fonte de l'alliage à bas point de fusion ou de la cire dont le moule positif a été confectionné. Quand il est fait usage, par exemple, d'un alliage Wood, ceci peut s'effectuer en plongeant dans de l'eau bouillante le moule négatif 1 avec le moule positif y enfermé et en laissant s'écouler l'alliage fondu hors du moule négatif. N'importe quel autre procédé de fusion peut naturellement être utilisé.

[0012] Le moule négatif 1 qui reste donc ainsi sera d'abord net­toyé et ensuite rempli de la poudre métallique 2 choisie de n'importe quelle espèce pour le façonnage de la pièce à obtenir et pendant ou après le remplissage la densité de la poudre métallique est augmentée, par exemple par vibration, et la poudre métallique versée dans le moule négatif est dégazée d'une manière statique ou dynamique. Après cela le moule négatif rempli est fermé sous vide, par exemple au moyen d'une soudure, de sorte que le mou­le négatif est hermétiquement fermé.

[0013] Le moule négatif 1 ainsi rempli et hermétiquement fermé est placé ensuite dans une presse isostatique 3 chaude sur, par exemple, une grille ou plaque porteuse 4, dans laquelle il est compressé isostatiquement au moyen d'un fluide de pression, par exemple un gaz rare comme l'ar­gon ou l'hélium, sous une pression et à une température dépendantes de la poudre métallique utilisée, et ce jus­qu'à ce que la densité théorique de la poudre métallique soit atteinte. Ce moule 1 est placé dans la presse de manière qu'une déformation minimale seulement de la pièce à obtenir soit possible pendant la compression. Si on le désire, on peut, en ce cas, faire usage d'un deuxiè­me moyen de pression comme une poudre céramique, au moyen duquel l'espace précité autour du moule négatif est rem­pli.

[0014] Après le refroidissement et l'enlèvement du fluide de compression hors de la presse isostatique 3, le moule négatif 1 rempli et traite ayant été sorti de la presse et la pièce étant formée, le moule négatif 1 est enlevé de la pièce. Ceci peut se faire au moyen de la corrosion chimique de la matière du moule négatif, de sa dissolu­tion anodique ou d'un usinage mécanique de cette matière. Il reste alors seulement une pièce bien formée qui peut ensuite être usinée de la manière connue et aux dimen­sions voulues si c'est nécessaire.

Revendications

1.- Procédé pour la formation de pièces au moyen de la mé­tallurgie des poudres, caractérisé par le fait qu'il se compose principalement de :

a- la fabrication d'un moule positif conducteur d'électri­cité en matière à bas point de fusion de la pièce à obte­nir;

b- le dépôt d'une couche de métal sur le moule positif par électrolyse pour le façonnage d'un moule négatif (1) creux de la pièce;

c- l'enlèvement par fusion du moule positif à bas point de fusion hors du moule négatif (1);

d- le remplissage du moule négatif (1) au moyen d'une poudre métallique (2), l'augmentation de la densité de la poudre métallique et le dégazage de la poudre métallique;

e- la fermeture sous vide du moule négatif (1) rempli;

f- la compression isostatique à chaud du moule négatif (1) rempli au moyen d'un fluide de compression;

g- l'enlèvement du moule négatif (1) rempli hors de la presse isostatique (3) et l'enlèvement du moule négatif (1) de la pièce ainsi obtenue.

2.- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que le moule positif conducteur d'électrici­té est formé d'un alliage métallique à bas point de fu­sion.

3.- Procédé conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait que l'alliage métallique est un alliage Wood.

4.- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que le moule positif conducteur d'électricité est formé de cire rendue électriquement conductible.

5- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que le moule positif conducteur d'électricité constitue la cathode pendant l'électrolyse pour le façon­nage du moule négatif.

6.- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que la fusion du moule positif hors du moule né­gatif (1) s'effectue par immersion dans de l'eau bouillan­te.

7.- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que la densité de la poudre métallique (2) est obtenue par vibrations et par heurts.

8.- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait qu'autour du moule négatif (1) rempli placé dans la presse isostatique (3) chaude un deuxième moyen de compression solide, comme une poudre céramique, est appliqué.

9.- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que le moule négatif (1) de la pièce obte­nue est enlevé au moyen d'une corrosion chimique, d'une dissolution anodique ou d'un usinage mécanique.

10.- Pièce obtenue au moyen de l'application du procédé conforme à une ou plusieus des revendications précitées.

Dessins