Brevet FR2252420A1 — publié le 19750620

La présente invention concerne un procédé de métallisation de corps en matériau non métallique et la mise en oeuvre de ce procédé pour la réalisation de soudure de plusieurs corps entre eux et de produits industriels. Des procédés de métallisation de corps non métalliques et les applications de ces procédés pour la soudure ltun à autre de deux corps différents sont décrits dans toute une série de brevets américains nO 3 339 267, 3 371 to6, 3 412 455, 3 418 423, 3 432 913, 3 464 725, 3 505 041, 3 518 066. Dans ces procédés, le corps non métallique est revêtu par pulvérisation cathodique d une couche dtun métal réagissant fortement avec ledit corps non métallique et présentant une bonne adhérence avec celui-oi. Ce métal réactif est choisi dans le groupe des métaux dits teassantsns tels que le Titane, le Tantale, le Nobium, le Vanadium, le Molybdène, le Chrome. Ces métaux ont tendance à former des oxydes stables qui sont réductibles avec beaucoup de difficulté si bien qudl est difficile de souder ou de braser directement sur ces métaux. Dans ce cas, on effectue sur la première couche déposée un dépôt de métal peu oxydable appartenant au groupe constitué du Palladium, du Platine, de llOr et du Nickel. En fait, si ces méthodes donnent généralement satisfaction lorsque le corps non métallique à métalliser -encore appelé dans ce qui suit substrat- est un verre ou une céramique, elles s1avè- rent peu fruetueuses dans d'autre9 cas. Ainsi, ces méthodes sont défaillantes lorsque le substrat est un halogénure tel que F2, CaF2, 11F ou encore lorsque le substrat est un corps hygroscopique tel par exemple le Phosphate diacide de Potassium (K D P). La forte adhérence des couches sur certains substrats non métalliques, obtenue selon les procédés des brevets américains précédemment cités, n'est pas expliquée parfaitement. Il semble bien cependant que, dans la plupart des cas, les propriétés réductrices du métal de la première couche déposée, de meme que les propriétés oxydantes du substrat non métallique jouent un rôle primordial. Ltexistence simultanée de ces propriétés permet, ou tout au moins, facilite les liaisons chimiques et mécaniques entre métal déposé et substrat non métallique. Le procédé selon la présente invention a l'avantage d'entre moins dépendant des propriétés oxydantes du substrat non métallique. L'idée mattresse de l'invention est de conférer audit substrat, superficiellement, les propriétés oxydantes qui peuvent lui faire défaut. Pour cela, préalablement au dépôt des couches métalliques proprement dit, il est fait un dépôt d'une couche oxyde sur le substrat. Selon l'invention, il est mis au point un procède de métallisation d'un corps en matériau non métallique, remar-quable en ce que, successivement, sur ledit corps non métallique, est déposé par pulvérisation cathodique ou évaporation une ;couche dlo- xyde métallique, puis, par pulvérisation cathodique1 une couche d'un métal réducteur choisi dans le groupe des métaux comprenant le Titane, le Tantale, le Nobium, le Vanadium, le Molybdène, le Chrome ou d'un alliage comprenant un ou plusieurs de ces métaux, le NiCr par exemple, ou encore d'un métal particulièrement actif comme le Palladium, puis par pulvérisation cathodique une couche d'un métal peu réducteur tel que le Platine, l'Or, le Nickel, le Palladium. Le procédé selon la présente invention est mis en oeuvre dans la réalisation de surfaces métallisées ou enacre de scellement d'un corps non métallique à un autre corps métallique ou non. L'invention sera mleux comprise à l'aide de la description suivante à laquelle sont annexés des dessins qui représentent : - Figure 1, une métallisation selon le procédé de l'invention, sur un corps non métallique. - Figure 2, la réunion par soudure d'une fenêtre d"un tube électronique sur le corps dudit tube. - Figure , un passage étanche d'un conducteur eRlvetrique au travers d'un corps non métallique. Sur la figure 1, le corps non métallique est représenté par la plaque 11. C'est par exemple du fluorure de magneE1um. On procède au dépôt de divers corps sur cette plaque par pulvérisation cathodique ou simple évaporation. Les méthodes de pulvérisation ou d'évaporation sont connues de l'art antérieur, de même que les travaux préparatoires à ces opératins concernant la propreté des surfaces. Il nty a donc pas lieu d'insister. Sur la face 12 de cette plaque, on dépose la couche 13, d1un oxyde stable, par exemple de oxyde de tantale Ta205. D'une fa çon générale, conviennent les oxydes des métaux de transition y compris des lanthanides et des actinides. D'autres oxydes dont on fait encore un usage très courant sont les oxydes d'aluminium, de beryllium, de magnésium, de silicium et de germanium. L'épaisseur de la couche d'oxyde est faible, par exemple de l'ordre de 1 000 A. Pour cette couche, la pulvérisation cathodique ou l'évaporation conviennent également. Au-dessus de cette couche, on dépose une couche 14 d'un métal réducteur, de chrome par exemple, au moyen d'une pulvérisation cathodique. Cette couche 14 est revêtue à son tour dXune autre couche 15 en métal peu oxydable, de ltor par exemple, également au moyen d'une pulvérisation cathodique. Les épaisseurs des couches 14 et 15 sont par exemple de l'ordre de 1 000 A à quelques milliers d'angströms. Une application directe de cette invention est un procédé de soudure de deux corps solides l'un à l'autre, l'un d'eux étant non métallique et l'autre métallique ou non, lXun au moins des corps non métalliques ayant été métallisé, selon le procédé décrit, à l'endroit de la soudure et préalablement à celle-ci. Les produits industriels qui font partie de la présente invention sont ceux qui sont réalisés grâce à une ou plusieurs métallisations selon le procédé décrit. Parmi eux, on peut citer à titre d'exemple, un corps en matériau non métallique présentant une métallisation ayant la structure déjà décrite. Ce corps peut être par exemple une plaque à-faces parallèles en matériau non métallique comportant sur son pourtour, sur des faces, une étroite bande métallisée selon le procédé. Une telle plaque peut être une fnnêtre de tube électronique destinée à être soudée sur le corps d'un tube grâce à la métallisation dont elle est revêtue. Fait encore partie de l'invention à titre de produit industriel, l'assemblage par soudure de deux corps solides réalisé grâce à une métallisation selon le procédé décrit. A titre d'exemple, un tel assemblage peut astre la réunion de la fenêtre de tube décrite précédemment et du corps du tube. La réalisation d'un tel assemblage est indiquée à la figure 2. Sur cette figure on a représenté l'extrémité d'un tube, supposé de révolution, en coupe transversale suivant l'axe dudit tube. 21 représente une fenêtre circulaire en fluorure de magnésium par exemple, 22 le corps du tube cylindrique en alliage de type ferronickel ou ferrochrome par exemple tel le Dilver O fabriqué par la firme française "Imphy". Un logement dans le corps du tube est prévu pour la fenêtre 21 de manière que la fenêtre repose sur l'épaulement 23 sur lequel elle doit etre soudée. Pour cela, la feneAtre 21 présente, sur sa face 24, une collerette 25 de métallisation obtenue en utilisant le procédé déjà décrit. De la même manière, l'épaulement 23 est également métallisé selon une méthode de l'art antérieur, cette métallisation 27 peut être par exemple un dépôt électrolytique d'or que l'on a fait diffuser dans le métal du tube à une température convenable. I1 est ensuite possible de réunir la fenetre 21 et le tube 22 par l'intermédiaire d'un'anneau métallique 26 dont la température de fusion est inférieure à celles des autres constituants. Ledit anneau peut être par exemple en indium, étain, plomb ou un alliage de ces métaux. L'élaboration du joint par l'intermédiaire de l'anneau 26 peut être effectuée par fusion de cet anneau ou par thermocompression si la température doit rester inférieure à la température de fusion de l'anneau. Un autre exemple de réalisation d'assemblage de deux corps concerne la traversée d'un isolant par un conducteur électrique. Ce dispositif est décrit à la figure 3. 31 représente une plaque d'isolant par exemple en fluorure de magnésium, tandis que 32 est un conducteur électrique traversant l'isolant de part en part au moyen de l'orifice 33. On procède à la métallisation de 31 selon le procédé de Invention suivant les deux collerettes 34 et 35, respectivement sur les faces 36 et 37 deltisolant autour de l'orifice 33. Le conducteur électrique, si besoin est, est métallisé de part et d'autre de 31 suivant 38 et 39 respectivement à proximité des faces 36 et 37. Il est ensuite possible de réunir par soudure le conducteur 32 au corps isolant 31, la soudure occupant le volume représenté en coupe en 40 et 41. Un tel assemblage peut présenter l'avantage d'entre étanche au vide et permet de résoudre le problème de passages étanches de conducteurs au travers de fenêtres oU d'enceintes à à vide, dans la construction des tubes électroniques. Nous avons décrit la présente invention en citant seulement quelques modes de réalisation et applications de celle-ci. fl va de soi que d'autres rodes de réalisation sont possi- bles et que l'invention est susceptible de prolongements et ramifications qui apparaîtront à l'homme de l'art sans que celui-ci ait besoin de se départir de l'esprit de la présente invention et de son champ d'intervention défini dans les revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé de métallisation d'un corps en niatértaa non métallique, caractérisé en ce que, successivement, sur ledit corps non métallique, il est déposé par pulvérisation cathodique ou évaporation une couche d'oxyde métallique puis, par pulverisation cathodique, une couche d'un métal réducteur choisi dans le groupe des métaux comprenant le Titane, le Tantale, le Nobium, le Vanadium, le Chrome > le Molybdène ou d'un alliage comprenant un ou plusieurs de ces métaux, le NiCr par exemple, ou encore d'un métal particulièrement actif comme le Palladium, puits, pulvérisa- tion cathodique, une couche d'un métal peu réducteur choisi dansle groupe comprenant le Platine, l'Or, le Nickel. le Palladium. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxyde métallique de la première couche est choisi parmi les oxydes des métaux de transition. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxyde métallique est choisi parmi les oxydes de métaux suivants aluminium, beryllium, magnésium, silicium et germanium. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le matériau non métallique est un halDgénureX 5. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le matériau non métallique est hygroscopique. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ve que le matériau non métallique est de la famille du Phosphate diacide de Potassium. 7. Procédé de soudure d'un corps solide à un autre, l'un étant non métallique, l'autre métallique ou non, caractérisé en ce que l'un des corps non métalliques au moins a été métallisé à l'en- droit de la soudure préalablement à celle-ci, selon le procédé de l'une des revendications 1 à 3. 8. Corps solide en matériau non métallique caract1:sé en ce qu'il présente en surface une métallisation selon le procédé de l'une des revendieations 1 à 3. 9. Corps solide en matériau non métallique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit corps a ltaspeet d'une plaque à faces parallèles, en matériau transparent à un rayonnement électromagnétique ou à un flux de particules, et en ce que la métallisation se trouve être établie selon une étroite bande de l'une des faces et située sur le pourtour de celle-ci. 10. Corps solide composite composé de deux corps solides dont l'un au moins est non métallique et qui sont scellés l'un à l'autre selon le procédé de la revendication 7. 11. Corps solide composite selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'un des corps constituants est un corps non métallique isolant et en ce que l'autre corps est un conducteur électrique traversant l'isolant de part en part, une soudure étant effectuée entre le conducteur et le corps non métallique par termédiaire d'une métallisation de ce dernier autour des orifices de traversée du conducteur.