Brevet FR2218970A1 — publié le 19740920

La présente invention se rapporte à un procédé de polissage de surfaces métalliques, particulièrement de surfaces métalliques revêtues- de couches de matériaux durs. Depuis longtemps des matériaux durs ou des métaux spécifiques sont appliqués en couches faibles sur ces surfaces métalliques afin de les protéger contre la corrosion, l'usure par le frottement ou d'autres endommagements. Ces couches ont dans la plupart des cas une épaisseur d'au moins 3 microns et sont réalisées normalement avec les carbures, nitrures, borures, siliciures etc. des éléments B et Si, ainsi que des éléments des groupes secondaires IV à VI du système périodique. -Comme métaux peuvent aussi être utilisés des éléments des groupes secondaires IV à VI du système périodique. Ces couches faibles peuvent être appliquées -de différentes façons, cependant, le dépôt par vaporisation, la vaporisation métallique et le dépôt de la phase gazeuse à température élevée sont utilisés le plus souvent. Le procédé par lequel les couches sont appliquées dépend de ltobjet des couches appliquées ainsi que de l'économie du procédé d'appliquage. Quelques-uns des composés mentionnés, déposés sur une sous-couche, particulièrement les nitrures, les carbures et les carbonitrures ont des couleurs caractéristiques à l'état poli de sorte que les articles revêtus peuvent être utilisés comme ornements ou joaillerie ainsi qu'à des fins décoratives. Ceci est aussi valable pour des articles revêtus, par exemple, avec du chrome. Le polissage des couches appliquées pose cependant de très grands problèmes puisque s'il y a un léger gauchissement de la sous-couche (surtout si la couche est appliquée par dépôt de la phase gazeuse} ou s'il-y a des differences dans la forme géométrique la couche faible est enlevée de façon irrégulière pendant les procédés- de polissage utilisés de nos jours de sorte que la couche est complètement enlevée et que le matériau de base est visible à des endroits exposés et aux bords. Il. est même possible que la couche appliquée soit enlevée completement par le polissage. Ceci est surtout le cas-pendant le polissage d'articles sphériques ou autrement symétriques revêtus, a des températures élevées par le dépôt de la phase gazeuse , de matériaux durs tels que nitrures, carbures, borures etc. parce qu'à ces températures un léger gauchissement du matériau de base ne peut pas être évité. Avec les procédés de polissage utilisés habituellement il n'est guère possible de réaliser un poli fin de façon économique. Comme procédés de polissage connus peuvent être mentionnés: 1. Le polissage sur des disques en rotation, l'article -à polir tournant habituellement dans la même direction que le disque ou dans une direction contraire. Comme disques peuvent être utilisés: des disques en bois recouverts éventuellement de feutre ou de tissus, des disques en fonte, des disques en diamant, des disques en zinc, des disques de polissage à multiples épaisseurs de toile etc., une pâte, surtout une pâte de diamants, étant utilisée dans la plupart des cas comme agent de polissage. Pour le polissage métallurgique, réalisé aussi sur un disque en rotation avec différend3 pâtes, la pièce à polir est maintenue fixe. Cependant, par ceci des surfaces inclinées ne peuvent pas être polies de façon parfaite. 2. Polissage par vibrations respectivement par tambour: l'enlèvement des couches dures est trop faible, les bords sont forment arrondis et plis. A cause des mouvements incontrolables du matériau à polir les articles à polir peuvent s'endommager mutuellement. 3. Polissage a la brosse avec une pâte: les effets de polissage et d'enlèvement sont trop faibles et trop irréguliers. 4. Bandes de polissage: pour des raisons analogues ces bandes se sont révélées être peu satisfaisantes. Il est un objet de l'invention de décrire un procédé de polissage de surfaces métalliques, avant tout d'articles revêtus de matériaux durs, par lequel un polissage parfait peut être réalisé de façon économique et par lequel un enlèvement complet indésirable de la couche appliquée peut être évité. Selon l'invention ceci est réalisé en impliquant-un mouvement fermé, au moins approximativement circulaire aux articles à polir dans un ou plusieurs bains de polissage én reposa sans que l'article à polir ne tourne autour de son axe.Les bains de polissage comprennent un ou plusieurs agents te polissage ainsi qutureou plusieurs matière de remplissage ou de support et dans Ces bains les agents de polissage enferment les articles à polir exclusi vexent grace à l'est des forces libres et ne réalisent pas un voumesent géométrique 4Ote-rai Par ceci des surfaces parfaitement polies du pont de vue mécanique et optique peuvent être réalisées, tout en évitant les désavantages des procédés de polissage connus. Il est surtout utile de noter que par ceci un polissage de surfaces inclinées est possible. Un endommagement réciproque des articles à polir est impossible. Le procédé de polissage se prêtesurtout au polissage d'articles d'ornement et de joaillerie revêtus de matériaux durs, par exemple des boitiers pour montres. D'après une autre caractéristique de l'invention les agents de polissage sont choisis dans le groupe comprenant les carbures, nitrures, borures, siliciures, les oxyhydrates et les oxydes des éléments aluminium, fer, bore, silicium ou des éléments des groupes secondaires IV - VI du système périodique, ou bien les diamants. Ces matériaux sont connus comme agents de polissage- particulière- ment durs. Comme agents de remplissage ou de support pour ces agents de polissage peuvent être utilisées selon l'invention des billes métalliques, surtout celles en -cuivre ou en alliage de laiton. Ces agents s'captent complètement aux articles à polir, tout en excercant une certaine pression sur la surface de ces articles. Selon l'invention cet effet peut être favorisé en choisissant comme matériaux de remplissage des disques semblables à des'éponges ou à des matériaux cellulaires. Sous des conditions égales le rendement d'enlèvement de 11 agent de polissage est constant en chaque point pour chaque forme quelconque de l'article à polir. D-'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation. Des bains de polissage à l'état de repos, composés d'un ou de plusieurs agents de polissage durs et- d'un ou de plusieurs matériaux de remplissage s'adaptant étroitement aux articles à polir et excerçant quand mêmeune certaine pression sur les surfaces de ceux-ci sont utilisés. Dans le dispositif les articles polir sont maintenus en un mouvement circulaire ou en un mouvement analogue à des vitesses déterminées dans des limites -spécifiques. Ceci permét aux agents de polissage de s'adapter à la forme extérieure des articles à polir et ainsi un polissage excessif entraînant l'enlèvement de la couche protectrice appliquée est évité. Le rendement d'enlèvement pendant le procédé peut être varie par les dispositions suivantes: a) choix de l'agent de polissage ou du produit abrasif b) niveau de remplissage du bain c > composition et choix des matériaux de remplissage vitesse des articles à polir Par ceci la pression excercée par l'agent de polissage sur les surfaces à polir peut être influencée. La composition de l'agent de polissage peut être variée de façon désirée. De plus le rendement d'enlèvement de l'agent de polissage à un quelconque point de l'article à polir ayant une forme quelconque est constante sous des conditions égales. Par la profondeur d'immersion dans le bain de polissage et la consistence (viscosité) du bain on obtient que des surfaces inclinées et des surfaces perpendiculaires peuvent être polies en une seule étape. Par ceci le coût du procédé de polissage peut être maintenu faible. Par un dispositif mécanique, dans lequel chaque point de l'article à polir accomplit un mouvement circulaire autour d'un centre commun, les articles à polir ne tournant pas autour de leurs axes, des bords égaux et des surfaces égales des articles à polir sont exposés aux mêmes conditions Afin de réaliser des couches à poli fin différents bains comprenant différentes compositions de différents agents de polissage et de différents agents de remplissage doivent être utilisés. A la fin une étape de pli fin est ajoutée. Par ceci les couches en matériaux durs sont présentes sous forme de poli fin à la fin du procédé. Exemples: Une couche de revêtement de TiN, obtenue par dépôt de la phase gazeuse sur un anneau en acier, doit êtrepolie afin d'avoir un poli fin. Les bains de polissage suivants ayant une différente composition ont été utilisés. Bain 1 Ce bain contenait comme matériaux de remplissage des billes en métal ayant différents'diamètres par exemple jusqu'à environ 0,8 mm. Comme liquide de polissage peut être utilisé, par exemple, du pétrole. Comme agents de polissage du diamant ayant de préférence des dimensions de 1-à 5 microns fut utilisé. Bain a Ce bain contenait comme matériaux de remplissage des billes en métal ayant des diamètres semblables à ceux décrits pour le bain 1. Comme liquide de polissage du pétrole fut utilisé cependant que comme agent de polissage du carbure de silicium fut utilisé. Bain 3 Comme matériaux de remplissage un disque semblable à l'éponge ou aux matériaux cellulaires fut utilisé (ayant par exemple une épaisseur de plus de 5 mm). Comme liquide de polissage du pétrole fut utilisé cependant que comme agent de polissage de l'oxyde ou de l'oxyhydrate d'aluminium ou de fer ou un mélange de ceux-ci fut utilisé. En infligeant un mouvement circulaire à l'article à polir dans ces bains un poli fin très lisse peut être obtenu, des surfaces inclinées et des surfaces perpendiculaires étant polies en une seule étape. Généralement les agents de polissage peuvent être choisis parmi les carbures, nitrures, borures, siliciures, oxyhydrates et oxydes des éléments aluminium, fer, bore, silicium ou des éléments des groupes secondaires IV à VI du système périodique, ou les diamants. Les matériaux de remplissage ou de support peuvent comprendre au moins en partie des billes en métal, surtout en cuivre ou en alliage de laiton, ainsi qu'un liquide. De plus les matériaux de remplissage peuvent être combinés entre eux. Comme matériaux durs à être traités peuvent surtout être utilisés les nitrures et carbonitrures de circone ou de titane. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédésquî viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Procédé de plissage de surfaces métalliques, particulièrement d'articles revêtus de matériaux durs, caractérisé en ce qu'aux articles à polir un mouvement ferme au moins approximativement circulaire est infligé dans des bains de polissage en repos, sans que les articles ne tournent autour de leurs axes, les bains de polissage comprenant un ou plusieurs agents de polissage, ainsi que unai plusieurs matériaux de remplissage ou de support, l'agent de polissage enfermant les articles à polir par les seules forces libres et ne réalisent pas un mouvement géométrique déterminé. 2. Procédé d'après la revendication-l,-caracterisé en ce que les agents de polissage comprennent des carbures, nitrures, borures, siliciures, oxyhydrates et oxydes des éléments aluminium, fer, bore et silicium ou des éléments des groupes secondaires IV à VI du système périodique ou des diamants. 3. Procédé d'après la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de remplissage ou de support se compose au moins en partie de billes en métal de préférence en cuivre ou en alliage de laiton ainsi que d'un liquide. 4. Procédé d'après la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de remplissage se compose d'un disque semblable à l'éponge ou à des matériaux cellulaires ayant une épaisseur minimale de 2 mm ainsi que d'un liquide. 5. Procédé d'après l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les matériaux de remplissage sont utilisés en mélange. 6. Procédé d'après l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les agents de polissage oxyde et oxyhydrate de l'aluminium et du fer sont combinés- avec le matériau de remplissage semblable à l'éponge ou a des matériaux cellulaires. 7. Procédé d'après la revendication 1, pour polir des articles d'ornement et de la joaillerie revêtus de matériaux durs, par exemple des boitiers pour montres, caractérisé en ce que comme matériaux durs des nitrures, des carbonitures et des carbures des éléments circone et titane sont utilisés.