Brevet FR2079384A1 — publié le 19711112

i 2079384 La présente invention concerne le dépôt sous vide et des procédés et des appareils perfectionnés pour ce genre de dépôt. Pour un dépôt sous vide et selon la technique actuelle-5 ment connue, l'article à revêtir est placé dans une enceinte à vide dans laquelle sont placés un ou plusieurs éléments de chauffage électrique. Pour exécuter l'opération de dépôt, on fait le vide dans l'enceinte à la pression de travail et les éléments chauffants sont portés à la température nécessaire par le passage 10 d'un courant électrique et la matière à déposer est mise en contact avec lesdits éléments chauffants. Cette matière se vaporise et sa vapeur se dépose sur ledit article. Il est très souhaitable de pouvoir faire fonctionner un appareil de ce type pendant aussi longtemps que possible lors !5 de chaque charge, en particulier quand il s'agit de revêtir par exemple un produit en nappes. A ce point de vue, la nature et le fonctionnement des éléments chauffants sont importants ou même prépondérants . Ces éléments sont constitués normalement par un certain nombre de tiges ou barres d'une matière réfractaire appro-20 priée dans laquelle on fait passer un courant intense. La matière à déposer est au contact de la surface de l'élément chauffant. La durée d'un tel élément chauffant est relativement brève, souvent quelques heures, étant donné que ces éléments peuvent être brûlés ou érodés. Ces éléments doivent être mis en place individuel-25 lement; la vie d'un groupe d'éléments n'est pas plus longue que la vie du moins durable; une défaillance d'un élément conduit à une non-uniformité du dépôt. Par conséquent, il est nécessaire de retirer et de remplacer fréquemment lesdits éléments et de rétablir les connexions électriques nécessaires aboutissant aux 30 éléments remplacés et ceci est "long et coûteux. De plus, 1'évaporation se produit à partir d'une partie seulement de la surface de l'élément; une grande quantité d'énergie électrique est gaspillée et on observe le dépôt indésirable d'une grande quantité de matière sur-des surfaces autres que les nappes 35 placées dans l'enceinte. Ces dépôts indésirables et ce gaspillage de matière doivent être éliminés. Dans un équipement-type, le rendement du dépôt peut être de 15$ seulement. Les éléments chauffants, qui sont coûteux, sont jetés après usage. 71 04673 2 2079334 L'invention concerne des caractéristiques de construction et d'utilisation qui conduisent à des amélioration portant sur un ou plusieurs des points de vue susmentionnés. L'objet principal de l'invention est un-procédé d'enduc-5 tion d'une surface par vaporisation d'une matière dans une enceinte close sous pression réduite, dans lequel l'élément chauffant est filamenteux (c'est-à-dire constitué par des filaments) ou a une forme allongée semblable et peut être enroulé, bobiné ou logé autrement, de manière à occuper peu de place dans l'enceinte. La 10 matière à vaporiser est placée sur l'élément chauffant ou en constitue une partie. Cet élément est chauffé de manière à vaporiser puis à déposer ladite matière; on peut mettre effectivement en service un nouveau tronçon d'élément chauffant et le chauffer sans ouvrir lfenceinte. Suivant la matière déposée on peut ou 15 non récupérer et réemployer l'élément. L'élément filamenteux peut être déplacé continûment ou par intermittence. L'invention concerne également un appareil pour mettre en oeuvre ce procédé. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux 20 compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels? - la figure 1 est une représentation schématique en élévation latérale d'un appareil de dépôt sous vide, 25 - la figure 2 est une vue schématique en coupe effectuée suivant la ligne 2-2 de la figure 1 d'un élément chauffant, - la figure 3 est une vue schématique d'une forme de réalisation d'un filament d'élément chauffant, - la figure 4 est une vue en coupe d'une autre réalisa-^0 tion de filament d'élément chauffant, - la figure 5 représente schématiquement un ensemble pour enduire les deux surfaces d'une nappe. La figure 1 représente, en partie schématiquement, un appareil utilisable pour l'enduction par un métal d'une surface 35 d'une mince pellicule 10 de matière plastique, par exemple de té-réphtalate de polyéthylène; cette pellicule part d'une bobine débitrice 11 sur l'arbre 12, passe sur des rouleaux 13, 14 et 15 pour aboutir à la bobine réceptrice 16 sur l'arbre 17. Comme indi 71 04673 3 2079334 qué, la pellicule suit un trajet en U entre les cylindres 13 et 15 et autour du cylindre 14. Des moteurs, non représentés, sont incorporés pour faire tourner les arbres 12 et 17. Les dispositifs d'entraînement a moteur sont, inversibles si bien 5 que la pellicule peut être bobinée et rebobinée d'une bobine à l'autre, à la demande. L'appareil est monté dans une enceinte à vide qui peut prendre diverses formes mais est représentée avec un corps cylindrique 24 fermé à une extrémité par une plaque de fond 21 et 10 à son autre extrémité par une plaque de fond 22„ Pour plus de commodité, la plaque de fond 22 peut être fixée sur une structure permanente, le corps cylindrique 20 et la plaque de fond 21 peuvent être fixés à un chariot mobile 23. Le corps 20 et la plaque de fond 22 sont maintenus par des organes de serrage amovibles 24. 15 Les raccordements tels que 25 à l'installation à vide et les raccordements 251 à la source d'électricité et à l'équipement de commande des divers moteurs d'entraînement de l'appareil sont supportés par la plaque de fond fixe 22. Les éléments chauffants sont placés dans l'enceinte à 20 vide. En général on utilise deux ou plusieurs de ces éléments, mais comme ils sont de construction semblable, on en décrit un seul. Un de ces éléments est représenté sur les figures 1 et 2. Il comprend une plaque support principale 26 qui comporte deux axes 27 et 28 destinés à recevoir respectivement les bobines 29 25 et 30. Un élément chauffant filamenteux 31 * enroulé au départ sur la bobine débitrice 29, passe entre deux cylindres conducteurs 32 et 33 et suit ensuite un trajet sensiblement reotiligne, libre et sans obstacle en travers d'une échancrure 26a de la plaque 26 afin de passer entre deUx autres cylindres conducteurs et 35 30 et de là à la bobine réceptrice 30. On peut faire avancer électriquement le filament 31 de la ocbine 29 à la bobine 30 par télécommande, les cylindres 34 et 35 étant entraînés par un moteur électrique 36 et un réducteur 37* La bobine réceptrice 3° est entraînée par un moteur 38 qui est faiblement alimenté, ou bien l'entraîne 35 par un dispositif à friction tei qusune rondelle 39» La bobine débitrice 29 est soumise à un léger freinage par frottement et est montée sur une rondelle à frottement appropriée 40. 71 04673 4 2079334 Des moyens sont incorporés pour faire passer un courant électrique à travers la partie du filament yi comprise entre les cylindres, en travers de l'échancrure 26a. Les cylindres 32, 33 et 3^, 35 sont reliés à des contacts électriques de la plaque 26, par 5 exemple en 41 et 42. Les cylindres 36 et 37 peuvent êt-re refroidis par l'eau si l'expérience montre que c'est souhaitable. Les raccordements aux moteurs 36 et 38 sont réalisés par une prise de courant 43. L'ensemble représenté sur la figure 2 peut être introduit facilement dans l'enceinte à vide et en être retiré facilement. Les 10 bords de la plaque sont placés dans des organes de guidage 44 et 45 montés sur un support 46 fixé à la plaque de fond 225 un verrou approprié peut être incorporé pour maintenir solidement ladite plaque dans les guides. Quand la plaque est placée de cette manière, le filament 15 31 est placé sensiblement à mi-distance entre les parties planes de la partie en forme d'U de la nappe 10. L'échancrure 26a est suffisamment large pour permettre une mise en place rapide de la nappe quand on prépare l'appareil pour l'enduction d'une matière en nappe. Quand l'ensemble de chauffage est mis en place, les connexions 20 aux contacts 41 et 42 terminaux de l'élément de chauffage sont établies automatiquement, en vue de faire passer un courant approprié destiné à chauffer la partie du filament qui traverse l'échancrure 26a. Si l'on utilise d'autres ensembles à éléments chauffants, ils peuvent être placés du même côté ou du côté opposé de la chambre, 25 par exemple en 48 et 49, lesdits filaments étant en position centrale entre les parties planes de la nappe. Le filament chauffant 31 est réalisé de telle manière que, lorsqu'il est porté à sa température de fonctionnement, la matière choisie pour le dépôt est vaporisée à partir de la surface du fila-30 ment. Cette condition peut être satisfaite par des éléments très variés de forme, de réalisation et de matières différentes, l'élément le plus approprié dépendant des circonstances. En général, toutefois, l'élément doit être conducteur soit superficiellement 35 soit dans sa masse et doit pouvoir résister aux conditions, y compris la température, régnant dans la chambre à vide pendant la vaporisation. Il doit être possible d'emmagasiner et de débiter une certaine longueur de cet élément^ il est préférable qu'il soit souple puisque cet élément peut ensuite être enroulé. 71 04673 5 2079334 La matière d'enduction est appliquée sur l'élément avant que celui-ci ne soxt chauffé à la température de vaporisation. Cet élément doit être capable de résister à toute action chimique ou physique provoquée par la rnat^ère en fusion, pendant un temps suffisamment long pour permettre d'utiliser et de faire avancer ledit élément sans cassure. La surface dudit élément doit être "mouillée" par la matière fondue, tout au moins pour empêcher la formation de globules. Un élément chauffant en tungstène ou molybdène convient pour certaines matières. On peut employer, par exemple, le tungstène pour l'aluminium mais il présente l'inconvénient qu'après avoir été chauffé il devient trop fragile pour être rembobiné pour servir à nouveau et doit être mis de côté. On peut employer des filaments de carbone si l'on peut les enrouler. Far exemple, on peut obtenir des filaments appropriés par carbonisation de manière connue de composés organiques appropriés; un grand nombre de filaments de petit diamètre réalisés de cette manière sont, de préférence, associés mécaniquement par torsion, tissage, nattage ou tressage avant ou après carbonisation des fibres organiques. Un ensemble plat tressé obtenu de cette manière convient particulièrement.On place, contre -ou près de-la surface de l'élément chauffant la matière à vaporiser; cette matière peut être incorporée mécaniquement ou chimiquement à la surface de l'élément par alliage ou par formation d'un composé décomposable par la chaleur. Dans certains cas, la matière à vaporiser peut être applL quée sur le filament chauffant par un procédé d'enduction classique, comportant un dépôt par électrolyse, sans électrolyse ou par voie mécanique. La matière peut être également appliquée sur le filament sous forme d'enduit pulvérulent, ce filament étant tout d'abord traité par un adhésif ou une peinture appropriés dans un solvant ou un véhicule convenables. Cette matière "mouille" la surface du filament chauffé; si ce n'est le cas, on court le risque que la matière fondue s'écoule sous forme de gouttelettes eu de gouttes. Un procédé pour remédier à ce phénomène de tension superficielle qui peut être mjs en oeuvre en fonction de l'angle de raccordement de la matière liquide à l'élément chauffant consiste à utiliser plusieurs filaments maintenus en contact étroit; la capillarité tend à main 71 04673 6 2079334 tenir la matière fondue en place sur l'élément chauffant à plusieurs filaments. Un cas simple est représenté sur la figure 3 sur laquelle l'éLément chauffant est constitué par'deux fils 50 db 51 qui sont tordus ensemble; une torsion relativement 5 faible est nécessaire pour maintenir les deux filaments en contact étroit, si bien que la matière à vaporiser tend à être retenue, par exemple comme en 52, par capillarité. Les caractéristiques superficielles de l'élément chauffant peuvent être modifiées pour améliorer le mouillage. Par 10 exemple, une surface de carbone peut être enduite de borure ou de nitrure de titane, ce qui convient pour le dépôt d'aluminium. On peut utiliser des matières non conductrices de l'électricité en jppliquant le revêtement sur l'élément chauffant de manière à laisser ledit élément chauffant, continu à nu à 15 intervalles réguliers. Ainsi, sur la figure 4, l'élément chauffant 31 est recouvert d'une matière 53* laissant des intervalles 31a où le contact peut être établi avec la surface conductrice de l'élément chauffant par les cylindres de contact. On peut citer -parmi les matières à employer comme 20 éléments chauffants- le carbone, le molybdène, le tungstène, le tantale et le niobium bien que, comme indiqué ci-dessus, on puisse employer toute matière capable d'être transformée en un fil ou analogue et de supporter la température nécessaire. Le carbone convient pour de nombreux usages s'il est traité par l'hydrure 25 de zirconium et en particulier pour le dépôt d'aluminium à partir de fibres ou de brins qui sont, si nécessaire, traités par l'hydrure de titane et/ou associés mécaniquement à l'aluminium, par exemple en tordant des fils ou des fibres ensemble. Le tungstène convient pour des métaux très divers mais sa tendance à la fragilité 30 après chauffage tend à réduire son utilité. Le molybdène convient pour le cuivre et d'autres métaux à bas points de fusion. Le tantale et le niobium ont des possibilités d'utilisation semblables mais souffrent d'une tendance la fragilité. Le procédé et l'appareil décrits rendent possibles des 35 perfectionnements à d'autres points de vue. Par exemple, en plaçant plusieurs matières à vaporiser sur des éléments chauffants, on peut réaliser des dépôts complexes, qui peuvent être homogène ou peuvent être constitués par des couches successives de différentes matières. 71 04673 7 2079334 L'invention peut être mise en oeuvre pour l'obtention sur un matériau support de dépôts magnétiques utilisables pour l'enregistrement magnétique, par dépôt d'une matière magnétique telle que le fer, le cobalt, le nickel et le chrome ou leurs 5 alliages ou des solutions solides de ces métaux. Ces alliages ou solutions solides peuvent être déposés directement en utilisant un élément chauffant complexe ou plusieurs éléments chauffants. Quand ces matières sont déposées, le dépôt a, au début, une structure si fine que son pouvoir résolvant, en tant que 10 support d'enregistrement magnétique, est très élevé mais la pellicule est extrêmement mince. Si l'on augmente l'épaisseur de cette pellicule, les particules magnétiques s'agglomèrent et la finesse de la structure diminue. Cependant, si l'on dépose une couche de matière non magné-15 tique sur la première couche magnétique, avant de procéder à un second dépôt, le pouvoir résolvant est conservé et le volume de la matière magnétique augmente. Une matière non magnétique très convenable est le Nylon, caractérisé par un faible coefficient de frottement qui est avantageux quand on utilise des têtes magnétiques 20 du type à contact. On peut effectuer autant d'opérations de dépôt qu'on le désire, la pellicule étant enroulée et déroulée entre des bobines 11 et 16 à la demande, à l'aide de la commande inversible décrite. L'uniformité du dépôt est améliorée si l'on utilise un 25 nombre pair quelconque d'éléments chauffants se déplaçant dans des directions opposées dans le sens de la largeur de la nappe. Deux éléments chauffants identiques introduits dans l'appareil par des faces opposées assurent une bonne uniformité. Suivant les dimensions et la disposition de la chambre à vide, il est également 30 possible d'utiliser des bobines- débitrices et réceptrices relativement grandes pour le fil constituant l'élément chauffant, avec suffisamment de fil pour pouvoir utiliser un grand nombre de fois l'appareil. Dans ce cas, les ensembles amovibles comportant un élément chauffant ne présentent pas d'avantage économique appréciable. 35 Les deux faces d'une nappe peuvent être recouvertes d'un revêtement en utilisant un dispositif semblable à celui représenté sur la figure 5; les filaments chauffants 31, 31a sont placés entre des parties planes parallèles de la nappe 10. Deux ou plusieurs 71 04673 8 2079384 nappes peuvent être enduites simultanément par exemple pour éviter tout contact entre le revêtement superficiel de la nappe avec le cylindre 14, en utilisant des ensembles de galets de guidage appropriés„ 5 On a estimé que l'invention constitue un grand progrès pour les dépôts dans le vide, permettant d'augmenter considérablement le débit d'un équipement donné et d'obtenir un produit plus uniforme. On peut déposer des matières très diverses, avec un contrôle plus rigoureux qu'antérieurement. 10 Bien entendu, diverses modifications peuvent être appor tées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 71 04673 9 2079384 REVENDICATIONS 1. Procédé d'enduction d'une surface par vaporisation d'une matière dans une enceinte close, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations cp-après: mise en place sur un filament ou un autre élément conducteur allongé d'un matériau d'enduc-tion^ mise en place appropriée dudit élément par rapport à ladite surface dans ladite enceinte, chauffage électrique dudit élément pour provoquer la vaporisation de la matière qu'il supporte et son dépôt sur ladite surface puis, éloignement dudit élément de ladite surface et, tandis que ladite enceinte reste fermée, mise en place appropriée d'une partie différente dudit filament par rapport à ladite surface et vaporisation de la matière à la surface de celui-ci. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations ci-après: introduction dudit élément sous forme d'une bobine de matière enroulée et avance -intermittente ou continue- dudit élément de ladite bobine jusqu'à l'emplacement approprié dans ladite enceinte. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations ci-après : récupération de l'élément après usage, nouvelle application sur ledit élément d'un matériau d'enduction et réemploi dudit élément comme source de matériau d'enduction. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à > caractérisé en ce qu'on rebobine l'élément après usage. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel la surface à enduire est la surface d'une nappe de matière et caractérisé en ce qu'il comprend le déplacement de ladite nappe à proximité dudit élément. t 6. Procédé selon la revendication 5> caractérisé en ce qu'il comprend le déroulement de ladite nappe à partir d'un dispositif débiteur et son enroulement sur un dispositif récepteur. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ladite nappe est disposée de manière à passer sous forme de deux parties sensiblement parallèles contre les faces oppo sées dudit élément. 8. Procédé selon l'une des revendications 5, 6 et 7, carac térisé en ce que ladite nappe est disposée de manière à passer 71 04673 10 2079334 sous forme de parties planes parallèles à proximité des faces opposées de deux desdits éléments, vers lesquelles des surfaces opposées de ladite nappe sont tournées» 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 1 à 8, caractérisé en ce que le matériatf d'enduction se trouve sur ledit élément sous forme d'un revêtement superficiel. 10. Procédé selon la revendication 9* caractérisé en ce que ledit revêtement est appliqué par placage. 11. Procédé selon la revendication 9* caractérisé en 10 ce que ladite matière est appliquée sous forme d'un enduit contenant un liant ou une résine. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ledit élément est constitué par plusieurs filaments. 15. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits filaments sont tordus, tissés ou tressés. 14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ledit élément est en carbone. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce 20 que lesdits filaments de carbone sont obtenus par carbonisation ou graphitisation d'une matière organique.. 16. Procédé selon les revendications 13 et 15, caractérisé en ce que ladite matière organique est sous forme filamenteuse et est tordue, tissée ou tressée avant sa carbonisation. 25 IJ. Procédé selon l'une des revendications 14, 15 et 16, caractérisé en ce que la surface dudit carbone est recouverte d'un produit mouillant. 18. Procédé selon la revendication 17* caractérisé en ce que ledit produit mouillant est du borure ou du nitrure de titane. 30 19° Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que ledit élément est du molybdène, du tungstène, du tantale ou du niobium.. 20. Appareil pour dépôt dans le vide destiné à appliquer un matériau d'enduction à la surface d'un article, caractérisé 35 en ce qu'il comprend une enceinte fermée, des moyens techniques pour mettre en place un filament ou élément analogue, des moyens techniques pour supporter ledit article dont une surface est tournée vers ledit élément, des moyens techniques pour chauffer ledit élément afin de provoquer la vaporisation de la matière 71 04673 11 2079334 supportée par celui-ci et de la déposer sur ladite surface et des moyens techniaues pour déplacer ledit élément de manière à mettre en place une autre partie de celui-ci dans une position appropriée par rapport à ladite surface pour vaporiser 5 ladite matière tandis que ladite enceinte reste fermée. 21. Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens techniques pour établir un contact électrique en des points espacés dudit élément, de manière à faire passer un courant de chauffage à travers ledit élément. 10 22. Appareil selon l'une des revendications 20 et 21 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens techniques pour supporter une bobine dudit élément et des moyens techniques pour extraire ledit élément de ladite bobine. 23» Appareil selon la revendication 22, caractérisé en 15 ce qu'il comprend des moyens techniques pour supporter et entraîner une bobine réceptrice pour ledit élément, après usage. 24. Appareil selon l'une quelconque des revendications 21 à 23* caractérisé en ce que lesdites bobines débitrice et réceptrice sont montées sur un ensemble d'une seule pièce détacha- 20 ble de ladite enceinte. 25. Appareil selon l'une quelconque des revendications 20 à 25, caractérisé én qq qu'il comprend des moyens techniques pour supporter et utiliser plusieurs desdits éléments dans ladite enceinte. 25 26. Appareil selon la revendication 25, caractérisé en ce que lesdits éléments sont conçus ou disposés de manière à vaporiser des matières différentes. 27. Appareil selon l'une des revendications 25 et 26, caractérisé en ce que lesdits éléments sont conçus ou disposés 30 de manière à recouvrir plusieurs surfaces d'un article en forme de feuille. 28. Appareil selon l'une quelconque des revendications 20 à 27, caractérisé en ce que ledit élément est conçu de manière à avancer continûment ou par intermittence. 29- Appareil selon la revendication 28, caractérisé en ce que ledit élément avance grâce à des cylindres d'entraînement entre lesauels il passe. 30. Appareil selon la revendication 29* caractérisé en ce que lesdits cylindres servent également à établir un contact électrique avec l'élément. 71 04673 12 2079384 31 » Appareil selon la revendication 29, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour tendre l'élément en s'opposant à l'effort desdits cylindres tendant à faire avancer ledit élément» 32. A titre de produits industriels nouveaux, produits obtenus par le procédé ou appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 31-