Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
9.3
La présente invention concerne des
compositions de vernis lubrifiants à base d'eau, de
glycérine et de fluorure de graphite, leur préparation et
leur mise en oeuvre.
Les lubrifiants solides, tels que le
bisulfure de molybdène, le graphite et le fluorure de graphite,
ne s'appliquent que rarement à l'état de poudre sèche sur les
surfaces à lubrifier. On pr~fère le plus souvent les utiliser
90U9 forme de dispersionq dans l'huile, dans des solvants
organiques ou dans l'eau, ou encore sous forme de graisses
ou de pâtes. Sur de nombreuses pièces métalliques il est
encore plus avantageux de déposer un vernis lubrifiant
adhérant au métal.
Il est connu de former des vernis à base de
bisulfure de molybdène et de liants durcis~ant à la chaleur,
tels les sirops de sucre, les silicones, les asphaltes, la
glycérine. De tels vernis sont décrits en particulier dans
des publications du ~ACA (National Advisory Committee for
Aeronautics) : Technical Note 2628 de février 1952 et Technical
Note 2~02 d'octobre 1952.
L'adhérence de ces vernis aux surfaces
métalliqueq dépend de plusieurs facteurs :
- la rugosité de la surface métallique à
traiter fonction elle-même du mode de polissage. Ainsi la
rectification donne des rugosités allant de 0,1 ~ 0,4
micromètre (ym), tandis ~Iue par sablage il est difficile
d'obtenir une rugosité inf~rieure à 1 ,um.
- La granulométrie du lubrifiant solide, ~ui
peut varier de lO~um à moins d'un ~m, suivant le mode de
; 30 préparation et de broyage utilisé.
-La nature de la surface métallique à lubrifier :
nuance d'acier, acier inoxydable, acier réfractaire, laiton,
' ~ .
1--
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~i fonte d'al~ninium, carbure de tugstène, ~amal~, etc
La granulométrie du lubrifiant ~olide
doit 8tre étroitement liée à la rugosité de la surface
métallique~ Plus la rugosité est faible, plus fine doit
être la granulométrie du lubrifiant solide pour obtenir une
bonne adhérence du vernis sur le métal.
Le~ fluorures de graphite sont des lubrifiants
solides, qui pr~sentent de nombreux avantages sur le bisulfure
de molybdène. ~ls répondent à la formule généxale (CF ) dan~
x n'
laquelle x peut varier d'environ 0,8 à 1,2 et n est
ind~termin~. Lorsqu'on veut pr~parer des vernis lubrifiants
à base de fluorure de graphite en se fondant sur les
enseignements de l'art antérieur, on se heurte à de nombreuse3
difficultés.
Les vernis, contenant 2 parties en poid~ de
glycérine et une partie en poids de fluorure de graphite ( avec
un rapport F/C=x = 0,9) de granulométrie moyenne l,um, adhèrent
fortement après chauffage à 250 C, sur les pi~ces en acier,
telles que les poussoirs de moteurs d'automobiles, et sur les
aciers alliés au chrome et au chrome-maganase. Mais sux l'acier
inoxydable l'adhérence est moins bonne. Il en est de même sur
les métaux autre~ que l'acier. Cette mauvaise adhérence provient
d'une part de la nature du métal, et d'autre part du fait que
le mélange de glycérine et de fluorure de graphite est
relativement p~teux et donne des films trop épais. Si l'on
cherche à diluer ce mélange par de l'eau pour le rendre moins
vis~ueux, on obtient un vernis qui décante rapidement, et qui est
par conséquent difficile à stocker. De plu8 l'adhérence sur
les métaux est très insuffisante.
On peut préparer des dispersions aqueuses de
fluorure de graphite en broyant par exemple 20 parties en poids
de fluorure de graphite de granulométrie 5 ~m en présence de
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70 parties en poids d'eau et de 10 parties en poids de
DISPERGINE CB (marque déposée de la demanderesse pour le sel de
sodium d'un condensat d'acide naphtalènesulfoniclue et de formol).
La granulométrie finale du fluorure de graphite dans la dispersion
est d'environ 1 ~m.
Lorsqu'une telle dispersion est pulvérisée seule
~ur les métaux ferreux et sur l'aluminium, elle donne, après
cuisson ~ 250 C, un film uniforme, assez peu lubrifiant, et qui
ne résiste pas à l'action de l'eau : un goutte à goutte d'eau sur
une plaque d'acier recouverte d'un tel film provoque rapidement
l'écaillage et le décollage du film.
Si l'on incorpore de la glycérine à la
dispersion aqueuse de fluorure de graphite, de fa~on à avoir un
rapport fluorure de graphitetglycérine égal ~ 0,4 et que l'on
pulvérise cette composition sur de l'aluminium ou de l'acier, on
obtient après cuisson un film très irrégulier et peu adhérent.
Si d'autre part on mélange directement de la
poudre de fluorure de graphite, de la gl~cérine et une solution
aqueuse de DISPERGI~E CB, on obtient des compositions qui,
appliquées sur aluminium et séchées à 250 C, donnent des vernis
adhérents, mais qui ne résistent pas au test de la goutte d'eau.
De façon tout-à-fait inattendue, la
demanderesse a découvert qu'en pr~parant d'abord un mélange de
glycérine et de poudre de fluorure de graphite, et en ajoutant
ce mélange une dispersion aqueuse de fluorure de graphite
stabilisée à la DISPERGINE CB, on obtient des compositions qui,
après séchage d'une heure à 250 C, forment des vernis brillants,
adh~rant très fortement à tous les types de métaux et r~sisthnt
parfaitement à l'eau. Ces compositions sont très faciles ~
appliquer par pulvérisation et permettent d'obtenir des fil~s très
minces, de 4 à 5/um d'épaisseur, à naut pouvoir lubrifiant.
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La dispersion aqueuse de fluorure de graphite contient
de 5 a 50~ en poids de fluorure de graphite.
La dispersion aqueuse de fluorure de graphite est
stabilisée par 5 à 15% en poids de sel de soidum d'un condensat
d'acide naphtalenesulfonique avec le formol.
Dans les compositions suivant l'invention, le choix
du liant durcissant a la chaleur est critique. Si au lieu de
la glycérine, on utilise un sirop de sucre, comme le spread
molasse, on obtient une sorte de graisse non étalable et non
pulvérisable. Le choix du dispersant, utilisé comme stabilisant
de la dispersion aqueuse de fluorure de graphite est également
critique. Si l'on remplace la DISPERGINE CB par l'OLOA 246 B
(marque déposée par la Société OROGIL pour un sulfonate de
calcium) ou par des PLURONIC P 103 ou F 88 (marques déposées de
la demanderesse pour des condensats séquencés d'oxyde de pro-
pylene et d'oxyde d'éthylene), on obtient des vernis ne présen-
tant aucune adhérence sur l'aluminium.
Par contre, le rapport fluorure de graphite/glycérine
peut varier entre 0,3 et 1, mais de préférence entre 0,5 et
0,8.
Les exemples suivants, non limitatifs, illustrent
l'invention.
EXEMPLE 1
A) On mélange intimement 100 parties en poids de
fluorure de graphite (CFx)n, avec x = 0,9, de granulométrie
1 ~m, avec 200 parties en poids de glycérine.
B) On prépare d'autre part 100 parties en poids d'une
dlspersion aqueuse stabilis~e de 1uorure de graphite, en
broyant 20 parties en poids de Eluorure de graphite en présence
de 70 parties en poids d'eau et de 10 parties en poids de
DISPERGINE CB en poudre.
C) A 50 parties du mélange A, on ajoute 50 parties de
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la dispersion B, et on homogénéise. On obtient ainsi une com-
position lubrifiante présentant un rapport fluorure de graphite/
glycérine égal à 0,80 (Composition 1).
D) A 62 parties du mélange A, on ajoute 38 parties
de la dispersion B et on homogénéise. On obtient ainsi une
composition lubrifiante présentant un rapport fluorure de
graphite/glycérine égal à 0,68 (Composition 11).
EXEMPLE 2
Les compositions (1) et (11) de l'exemple 1 sont
pulvérisées sur des plaques d'acier ordinaire, d'acier inoxy-
dable et d'aluminium à divers degrés de polissage, de maniere à
obtenir, après cuisson d'une heure à 250C, des vernis ayant
une épaisseur de 4 à 5 ~m d'épaisseur. Dans tous les cas
l'adhérence du vernis au métal est considérée comme bonne à
très bonne, et le film formé a la surface du métal résiste au
test de la goutte d'eau.
EXEMPLE 3
Le pouvoir lubrifiant des compositions (1) et (11) de
l'exemple 1 est mesuré sur une machine bille-plan, qui permet
d'enregistrer le coefficient de frottement en fonction de la
température. Un disque en acier XC 38 est poli a la rugosité
choisie et recouvert du produit a tester. Ce disque, tournant
à vitesse constante, est soumis a la pression exercée par une
bille fixe en acier 100 C 6. A titre comparatif on a mesuré
dans les memes conditions le pouvoir lubrifiant d'un simple
mélange 2/1 de glycérine et de fluorure de graphite (A de
l'exemple 1) et le pouvoir lubrifiant d'une dispersion aqueuse
de fluorure de graphite (B de l'exemple 1). Les résultats
obtenus sont consignés dans le Tableau 1.
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T~BLEAU 1
Rugosité du disque : 0,1 à 0,2 J m
Vitesse de glissement : 0,15 cmls
Charge appliquée : 1 daN
\ oeff de Composition Composition Dispersion
Temp ~ I II Mélange A B
ratures \
_ _ ~ _ _ _
20C 0,20+0,025 0,17+0,05 0,lS 0,22+0,08
100 0,15+0,01 0,19+0,02 0,15+0,01 0,17+0,025
10. 150 0,15+0,01 0,16+0,02 0,14+0,01 0,18+0,03
200 0,14+0,~2 0,16+0,02 0,15+0,01 0,18+0,03
250 0,14+0,02 0,16+0,02 0,09+0,01 0,15+0,05
300 0,15+0,01 0,15+0,05 0,05+0,01 0,11+0,05
350 0,09+0,015 0,05+0,02 0,05+0,01 0,12+0,05
400 0,10+0,05 0,05+0,02 0,07+0,02 0,22+0,08
450 _ ` ~ 0,15+0,05 _
La stabilit~ du frottement est bonne si au cours
de la mesure les variations ~ CF du coefficient de frottement
sont inférieures QU égales à 0,01. La stabilité est moyenne
si ~ CF~ 0,02 et mauvaise si ~ CF ~0,02.
EXEMPLE 4
La compo~ition (1) de l'exemple 1 est utilisée
pour améliorer la lubrification de coussinets constitués par
une bande d'acier recouverte de billes de laiton frittées et
imprégnées de polytétrafluoréthylène. Une seule couche ~uffit
pour obtenir, après séchage à 250 C pendant 1 heure, un vernis
très correct. En comparaison, si l'on utilise le simple mélange A
de l'exemple 1, il faut appli~uer plusieurs couches, et le vernis
résultant manque totalement d'adhérence.
EXEMPLE 5
La composition (1) de l'exemple 1 est utilisé~ pour
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lubrifier un dispositif en fonte d'alurninium destin~ à la
fabrication de pièces en polyuréthanne aggloméré. Ce
dispositif est constitué d'un anneau cylindrique dan~ lequel
coulii3se un cylindre étroitement ajusté. Alors clue le mélange A
de l'exemple 1 donnait après cuisson un vernis non adhérent, la
composition (1) pulvérisée à l'intérieur de l'anneau et sur le
cylindre a donné un vernis adhérent et lubrifiant.
EXEMPLE 6
Cet exemple montre que les vernis selon l'invention
peuvent être utilisés pour lubrifier des pièces ~ournises à de~
températures très élevées.
La composition (1) de l'exemple 1 a été pulv~risée
~ur des pièceis en acier réfractaire utilisées dans une
installation de brasage et appelées à supporter des températures
de 500 à 600 C et de~ projections de brasure. Après séchage, la
composition (1) a donné un vernis adhérent, résistant bien aux
conditions sévères d'utilisation.
EXEMPLE 7
Sur une pièce en carbure de tungstène, qui préisentait
un poli miroir, rendant très difficile l'accrochage des vernis,
on a appliqué le mélange A de l'exemple 1, et constaté que le
vernis n'avait aucune adhérence. Au contraire la composition (1)
de l'exemple 1 a donné un vernis adhérant bien.
