Brevet FR2333645A1 — publié le 19770701

La présente invention concerne des composites métal matière plastique, et particulièrement des composites constitués er'un métal ou alliage de base dont la résistance à la corrosion peut se révéler insuffisante dans certains cas, d'un revêtement en matière plastique mettant le métal. de base à l'abri au moins de la corrasion et/ou le liant à une autre couche métallique et d'une ou plusieurs couches métalliques superficielles de qualités différentes et généralement complémentaires de celles du métal de hase en particulier sur le plan de la corrodabilité dans les conditions d'emploi de l'obnet, la couche métallique la plus extérieure permettant dé donner à l'obnet, en plus de ces qualités, une amélioration notable de son aspect extérieur. Le problème de la protection des métaux contre la corrosion est aussi ancien que l'industrie des métaux elle-même, mais il a pris une plus grande acuité au cours des dernières décennies du fait des conditions de plus en plus sévères auxquelles sort soumis les obiets métalliques : par exemple atmosphère corrosive des régions industrielles, épandage de sels pour déneiger les routes, etc... Dans la plupart des cas, et depuis fort longtemps, on s est efforcé de concilier les moyens de défense contre la corrosion avec les besoins de la décoration, en appliquant sur les métaux des vernis, des peintures, des revêtements plastiques en tous genres. Mais il est connu que l'efficacité et la résistance de ces différents moyens de protection sort très variables selon les métaux auxquels ils sort appliqués et, en Particulier, que les métaux dits "légers", tels que l'aluminium et surtout le magrésium,posent à cet égard des problèmes très difficiles : leur sensibilité particulière à certains types de corrosion et a présence d'une couche d'oxyde se formant au contact de l'air qui rend aléatoire l'adhé- rence des revêtements protecteurs hahituels en ort fortement limité l'emploi dans des domaines où leurs qualités mécaniques et leur légèreté seraient appréciées. Indépendamment de leur plus ou moins bonne anérence, les revêtements protecteurs en matière plastique présentent, dans la plupart des cas, des qualités insuffisantes de résistance a l'abrasion et & l'usure, et, de ce fait, leur aspect s'altère assez rapidement, tardis que leur rôle de proterticr. du métal sous- @acent devient progressivement inefficace. Or peut également reprocher à certains revetements plastiques une tendance à fixer la poussière par effet électrostatique et, pour. certains d'entre eux, un vieillissement rapide, un risque d'inflammetion et de combustion rapide. La demanderesse a imaginé de supprimer ces irconvénients en combinant le revêtement plastique du métal sous-'acent avec une métallisation de la face externe dudit revêtement plastique. L'invention concerne donc des ob4ets composites constitués d'une pièce en métal léger choisi parmi l'aluminium, le magnésium, le zinc et les alliages dent ces métaux sont un constituant important ou notable, dite piece de base, d'une couche mince adhérente à la pièce de base et d'épaisseur d'au moins 40 microns en une matière choisie parmi les matières plastiques caoutchouteuses, les matières plastiques thermodurcissables, ou les matières plastiques thermoplastiques, et d'une couche- métal- lique adhérente à la couche de matière plastique, d'une épaisseur d'au moins 1 micron. Comme matière plastique or peut utiliser d'une façon générale l'ensemble des matières caoutchouteuses, thermoplastiques ou thermodurcissables cornues. Cependant on préferera choisir la matière plastique er fonction du milieu et des conditions d'em- ploi de l'objet firi.C'est ainsi qu'on pourra choisir une matière électriquement isolante, ou une matière corrue pour sa parfaite imperméabilité aux liquides, nar exemple à l'eau ou aux hydrocarbures, ou une matière connue pour se; qualités d'isolation phonique ou pour ses quelités d'ininflammabi@@té @u d'aute- extinquibilité, ou encore pour sa corductibilité t@ermique. Le constituant plastique peut etre @@teru par la mise en place d'au moirs deux couches succ@@sives, a plus proche de la pièce de base étant choisie pour sor @@@@erce à la pièce de base, la ou les autres pour l'une des @ualité@ @@é@@@@que@ qui vierrert d'être mentiorrées. @l n ét @emarqué qu'une couche plastique adhérente à ur métal est susceptible d'améliorer rotablement les caractéristiques mécaniques de ce métal. C'est airsi qu'une éprouvette de @@@tion 2 x 12mm et alliage de magnésium ayant une résistance à le traction R de 17 hectobars a vu cette résistarce augmenter de @@@ par un tevêtement de 60 microns d'épaisseur en polypropylène La couche métallique extérieure est choisie, compte tenu de la nature de la couche nlastique à laquelle elle doit adhérer, er premier lieu pour sa résistance aux agents de corrosior, chimigues ou mécaniques, auxquels l'objet fini sera exposé.On cnnsidérera en pa@ticulier sa résistarce aux agents chimiques, sa dureté et sa brillance après dépôt Le nickel et le chrome sont parmi les métaux qui convienrent le mieux. Mais d'autres métaux peuvert être préférés dans certains cas. Le couche métallique extérieure peut être constituée de plusieurs couches métalliques successives, la dernière et la plus extérieure possédart les qualités désirées de résistarce aux agents extérieurs, la première étant choisie pour ses qualités d'adhérence à la matière plastique utilisée. La couche métallique extérieure a, outre son effet décoratif éventuel, l'effet de protéger efficacemert la couche de matière plastique contre divers agents chimiques et contre les dégradations superficielles d'origire thermique ou mécanique, telles que chocs mécariques ou thermiques, rayures par frottement avec un objet pourvu d'aspérités ou avec des poussières en suspension dars un fLuide oui serait au contact de la surface re vetue. Il a été remarqué que le métallisation d'une matière plastique sous forme d'une couche très mince d'un métal corfère à cet ensemble des qualités mécariques bier supérieures à celles de la matière plastique elle-même et qui re pourraient être déduites de l'existence d'un revêtement métallique auquel sa faible épaisseur re peut corférer des qualités mégariques utilisables.C'est ainsi que la comparaison de la résistance à la traction d'une éprouvette en polypropylère et d'une éprouvette identique reve- tue d'ure couche de 6C microns d'épaisseur de cuivre, puis d'une couche de 15 microns de rickel,montre que la résistance à la traction passe de 28C à 410 kg/cm2, le module de flexion de 17.500 à @1.000 kq/cm2, la température de déformation sous contrainte de 105 à 1630C. L'association nièce de base - cruche plastique - couche métallique superficielle selon l'invention conduit à un obiet composite dort les couches extérieures posèdent des qualités mécaniques inattendues qui, s'aioutant éventuellement à l'effet de protection du métal de base contre la corrosion et à l'effet décoratif éventuel auxquels on pouvait s'attendre, permettent d'employer de tels objets dans des conditions où la légèreté du métal est appréciée, mais où sa corrodabilité par des agents chimiques ou par des effets mécaniques ou thermiques ne permet son emploi ni à l'état naturel, ni avec un simple revetement de matière plastique. L'association pièce de base - couche plastique couche métallique superficielle permet de choisir la nature du métal et les dimensions de la pièce de base, en dehors de toute corsidéra- tion de corrosion ou de décoration, principalement en fonction des efforts que devront supporter l'objet fini ou l'objet composite au cours des déformations nécessaires pour lui donner sa forme définitive, mais en tenant compte des améliorations que la présence de la couche plastique associée à la couche métallique superficielle apportent à la pièce de hase. Ces améliorations peuvent être très importantes et même prépondérantes si la pièce de base a une faible épaisseur, par exemple si elle est une feuille mince d'aluminium. Pour mettre en place la couche plastique que comportent les objets selon l'invention on peut employer les pro@édés usuellement connus pour effectuer un dépot adhérent e la matière plastique choisie sur le métal de base cersidéré. Ces procédés comportent la plupart du temps un rettcyace le la surface de la pièce de base pour en éliminer les graisses, les oxydes, et aussi pour y créer des rugosités. Ils comportent le dépôt de la matière plastique. Si a matière plastique fond à température modérée, or peutploncer la pièce de base, chaude ou froide, dans une masse de matière plastique fondue.Mais on peut aussi projeter de fines particules de matière plastique fondue. Enfin on peut aussi projeter ou déposer des particules solides d'une matière qui sera amenee à l'état de polymérisation désiré sous l'action du temps ou d'un agent de polymérisation, éventuellement associé d un accélé- rateur ou à un durcisseur, avec ou sans chauffage de l'objet ; on utilise à cet effet des poudres de faible granulométrie comprise, par exemple, entre 30 et 250 microns environ. Le dépôt de la couche métallique extérieure peut être effectué par l'un des procédés usuellement connus pour déposer des couches minces du métal choisi. On peut, par exemple, utiliser des procédés de dépôt chimiques ou électrochimiques. On peut aussi utiliser des procédés de métallisation sous vide. Les exemples ci-après ne représentent que des cas particuliers de produits selon l'invention et de moyens pour les obtenir. EXEMPLE 1 - Un profilé en alliage d'aluminium a été dégraissé au trichloréthylène, puis traité par une lessive de soude. On l'a fait passer pendant 20 secondes à la température ambiante dans une étuve à circulation où un champ électrostatique permet de déposer une poudre d'une résine époxy thermodurcissable. Puis l'objet en traitément a été introduit pendant 30 minutes dans ure étuve réglée à 1900C. Le revêtement plastique obtenu avait une épaisseur d'environ 150 microns. Ce profilé plastifié P a été dégraissé, rincé, attaqué superficiellement par des bains successifs de persulfate d'ammonium, d'acide sulfurique à lOY, d'acide chlorhydrique à 25%. Après revêtement par un vernis conducteur, il a été attaqué par de l'acide sulfurique à 206O, puis revêtu électrolytiquement d'une couche de cuivre relativement épaisse. EXEMPLE 2 - Sur une pièce en alliage d'aluminium, on a déposé une couche de polyamide il de 0,2 mm d'épaisseur et on a introduit cette pièce dans une enceinte ayant une pression résiduelle de -3 10-3 Torr. Une feuille d'aluminium pur à @@@@@ de faible épaisseur présente dars l'enceinte a été pulvérisée sur la la surface de l'objet P sous l'action d'un inducteur à haute fréquence. L'aluminium ainsi pulvérisé s'est déposé sur la couche plastique eny formant un film brillant d'épaisseur voisine de 2.000 argströms. EXEMPLE 3 - Sur une pièce en aluminium emboutie or a déposé une couche de résine acétal d'épaisseur 0,06 mm. Cette pièce a été placée pendant 3 minutes sous une intersité de @,@ A/dm2 2 à l'anode d'un bain de nickel à 1-0 C. Puis, après rinçage, elle a été cuivrée selon un procédé cornu avec une épaisseur de 20 microns. On a ensuite déposé une couche de 9 microns de nickel, puis une couche de 0,2 micron de chrome. EXEMPLE 4 - On disposait de pièces en alliage de magnésium du type AZ 91 selon la norme française AFNOR NF 01 002 obterues par fonderie sous pression. Ure partie de ces pièces a subi un dégraissage par de la vapeur de trichloréthylène à 500C pendant 5 minutes, puis un décapage alcalin perdant 5 minutes à 700C. rine autre partie de ces pièces a subi une anodisation fluorée à 700C répondant à la norme U.K. CTD 911. Sur les pièces ainsi préparées on a projeté de la poudre de polypropylène au moyen d'un pistolet oxyacétylénique. On a obtenu, suivant la durée de la projectior ou le nombre de couches projetées, des revetements d'épaisseurs variart de 0,4 mm à plusieurs millimètres. Les pièces ainsi revêtues ont reçu ensuite une couche de 2CO microns de cuiv-e, puis une couche de 1@ microns de nickel. REVENDICATION t Objet composite corstitué d'une pièce de base en métal léger chois parmi l'aluminium, le magnésium, le zic et leurs alliages avec d'autres métaux, d'une couche mince, adhérente à la pièce de base et d'épaisseur d'au moins 40 microns er une matière choisie parmi les matières plastiques thermodurcissabies et les matières thermoplastiques, et d'au moins une couche métallique ayant chacune une épaisseur d'au moins 1 micron, la couche métallique extérieure résistant aux agents extérieurs.