Brevet FR2305629A1 — publié le 19761022

Le problème soulevez par la préparation de la surface du titane et de ses alliages est né des difficultés de collage rencontrées dans l'industrie, notamment celle du domaine aérospatial. On sait que la principale difficulté réside, en un tel cas, dans la constitution in situ d'une couche d'oxyde présentant à la fois une assez forte réactivité vis-à-vis des produits adhérents à la surface, notamment des coDes, et une bonne stabilité dans le temps sous des conditions parfois sévères de température élevée et d'humidité. Ce problème était partiellement résolu par une préparation de bain de traitement, définie par la norme aéronautique des USA MIL A 9067 c et décrite dans le brevet américain n 2 864 732, selon laquelle entraient en proportions variables dans le bain à une température de 25 & 95"C KF 2H20 20 à 84 g/i Na3 PO4 12 H2O 35 à 160 g/i HF solution 11 à 30 ml/l (immersion de 1 à 30 mn) Les pièces ainsi préparées résistaient toutefois assez mal au vieillissement, probablement par le fait que itanatase initialement constitué se transformait avec le temps en rutile. Ces changements structuraut,d'ailleurs aceélérés par l'humidité, sont peu compatibles avec la conservation des propriétés physiques de la surface traitée. Des stabilisateurs genre lithium furent utilisés, mais ils ne firent en fait que retarder le processus de vieillissement sans arrtter pour autant la transformation anatase rutile précôdemment citée. La Demanderesse a considéré que le problème posé en fait, consistait à constituer une couche d'oxyde in situ qui présente une structure reproductible dans des conditions opératoires données et qui soit suffisamment exempte des produits utilisés comme agents de sa constitution, produits dont la présence est jugée incompatible avec la conservation des propriétés globales de la surface. Après avoir constaté la dégradation dans le temps des performances des Joints collés par les techniques antérieures, mime lorsque les températures de mise en oeuvre sont modérées, la Demanderesse a recherché des solutions dans lesquelles l'apport, dans l'un des bains de traitement de la surface, d'un fluorure sous forme acide pourrait autre à m8me de conférer à la dite surface des propriétés convenables d'accrochage pour tous les produits adhérents, qu'ils soient d'origine minérale ou organique et notamment pour les colles du genre polymère. A lteffet de préparer une surface convenable, selon l'invention on effectue une succession d'opérations chimiques par bains particulièrement adaptés au titane commercialement pur T40 - T60 ainsi qu'à ses principaux alliages TA6V - TU2 et TA3 V2,5. L'opération initiale est tout d'abord, et en tant que de besoin, un dégraissage suivi d'un rinçage à liteau, d'une durée de 1 à 2 minutes, et d'un séchage éventuel. L'opération suivante peut comporter un décapage fluonitrique suivi d'un rinçage à l'eau déminéralisée d'une durée de 1 à 2 minutes. Ces deux opérations ayant pour but principal de préparer une surface substantiellement exempte de substances étrangères, la troisième opération est une immersion dans un bain contenant des fluorures en milieu acide associés ou non à des métaux alcalins et/ou alcalino-terreux et/ou des complexes métalliques fluorés, suivie d'un rinçage dans un bain d'eau déminéralisée à une température d'au moins 500C. Il est à penser que, lors de ce traitement, la première couche obtenue est un complexe de fluorure de titane et de métaux associés et que la troisième opération élimine cette pre mière couche et laisse apparattre des hydroxydes de titan avec des sites comprenant des groupements hydroxydes réactifs OH sous une forme d'anatase qui, du fait du mode opératoire adopté, se trouve présenter une très haute stabilité. La couche d'oxyde ainsi constituée présente effectivement une adhésion élevée vis-à-vis du produit en contact et possède en particulier un très fort pouvoir d'adhérence pour les colles du genre polymère, à base polyimide par exemple. A titre d'exemple, la demanderesse a pu oenstater que deux plaques d'alliages de titane genre TL 6V dont les surfaces ont été préparées conformément à l'invention, peuvent être collées entre elles sur une surfaee de 3 cm à l'aide d'une colle polyimide et présenter, après un vieilliasement de l'ordre de 2000 heans à 2500C, une résistance au cisaillement d'environ 500 kg A 250 C. L'invention n'étant pas exclusive du genre de produit d'adhésion ais concernant au contraire une préparation de surface, il est bien évident qu'elle englobe tous les produits pour lesquels la dite préparation de surface présenterait une ac croissemant du pouvoir d'adhésion. C'est ainsi que l'invention peut permettre l'accroissement de l'adhésion sur du titane ou ses alliages, d'autres produits organiques ou minéraux tels que : peinture, enduits, vernis, sous-couches, émaux, vitrification, cermets, dépit de fibres, dépit métallique, ou bien encore faciliter des opérations métal- lurgiques ultérieures telles que : soudage par résistance, soudage par diffusion ou par pression, soudo-brasage ou brasage. De mme, toute préparation de bain susceptible de produire le mime résultat de préparation de surface, est comprise dans le cadre de l'invention. REEDIDICATIONS 1.- Procédé de collage de pièces constituées au moins superficiellement par du titane ou ses alliages, caractérisé par le fait que, après une opération préliminaire de dégraissage et de décapage, on immerge'la surface du titane dans un bain contenant des fluorures en milieu acide, puis la surface est rincée dans de l'eau déminéralisée à une température d'au moins 500C. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fluorures sont associés à des métaux cnoisis dans le groupe qui comprend les métaux alcalins et aicaliro- terreux. 3. - Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que les fluorures sont associés à des complexes métalliques Fluorés. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que, pour le collage, la surface du titane est revAetue d'un dépit de type organique. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la surface du titane est rev8tue d'un dépit de type minéral. 6. - Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le rev8tement est un complexe choisi dans le groupe qui comprend les complexes organiques, minéraux et métalliques. 7. - Pièces constituées au moins superficiellement par du titane ou ses alliages, traité en vue du collage par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.