Brevet FR2442898A1 — publié le 19800627

La présente invention se rapporte au revêtement par vaporisation sous vide, et plus particulièrement, elle concerne des installations d'application de revêtements sur des réflecteurs par vaporisation sous vide. De manière particulièrement efficace la présente invention peut trouver son utilisation dans l'application de revêtements aux réflecteurs de projecteurs de véhicules, par exemple, d'automobiles. Vu les exigences très sévères en ce qui concerne les qualités des réflecteurs, et notamment, leur résistance à la corrosion, qui pourrait être provoquée par l'attaque par des agents agressifs lors de l'exploitation des véhicules dans différentes circonstances, on mène actuellement des travaux dans le but d'accroître la résistance à la corrosion des réflecteurs de projecteurs, et par conséquent, la longévité des projecteurs. Sont connues des installations fixes à fonctionnement discontinu, ainsi que des installations utilisant des convoyeurs, pour la métallisation sous vide des réflecteurs (voir, par exemple, le brevet US 3.717.119, le brevet FR 1.589.125, le certificat d'auteur SU 285.441), comportant une chambre à vide (ou plusieurs chambres à vide) communiquant avec des moyens de pompage en vue d'ob- tenir dans ladite chambre le degré de vide voulu, des dispositifs de pulvérisation du métal dans la chambre, ainsi que des dispositifs de fixation et/ou de déplacement des réflecteurs au-dessus du poste de vaporisation du métal dans ladite chambre.Pour les installations à convoyeur il est aussi connu de prévoir un carrousel (transporteur circulaire) ou bien une table tournante servant à déplacer les chambres à vide dans lesquelles on effectue la métallisation des réflecteurs, chacune des chambres étant munie d'un vaporisateur du métal et d'un dispositif de fixation des réflecteurs. Les avantages des installations à convoyeur en comparaison avec celles à fonctionnement discontinu consistent dans la facilité de leur incorporation dans la chaîne de fabrication automatique pour une production en très grande série, et dans la progressivité du réglage du processus opératoire sous l'effet de la variation de la vitesse du convoyeur.En outre, la mise hors service de certaines chambres ne fait pas obstacle à l'obtention de produits valables par d'autres chambres, de même qutil est possible d'effectuer un entretien préventif successif des chambres sans qu'il soit nécessaire d'arrêter toute l'installation. Est aussi connue une installation à vide du type à convoyeur pour la métallisation des réflecteurs de projecteurs, comportant des postes autonomes de métallisation sous vide montés sur les chariots et déplacés par un carrousel à chaine, chaque poste de métallisation constituant une installation autonome à vide qui comporte une chambre à vide dans laquelle sont disposés un pulvérisateur d'aluminium et deux réflecteurs à métalliser, une unité d'alimentation en électricité et de commande, et un système à vide muni de pompes (voir, par exemple, notice technique et publicitaire d'une installation fabriquée par la société SOGEV, Rance), Cependant, la résistance à la corrosion du revêtement des réflecteurs métallisés dans ladite installation est insuffisante et ne correspond pas aux exigences actuelles qui sont déterminées par les diverses conditions d'exploitation des véhicules. Outre cela, le pulvérisateur d'aluminium utilisé dans ladite installation et se présentant sous forme d'un filament hélicoïdal disposé horizontalement et fait d'un fil unitaire en tungstène, n'assure pas une régularité suffisante du revêtement des réflecteurs, ne permet pas d'éviter la pulvérisation de métal fondu et le dépôt de gouttes sur les réflecteurs. En outre, l'opération de suspension de tronçons hélicoldaux de fil en aluminium, effectuée avant le début de chaque cycle de métallisation, prend relativement beaucou] de temps et réduit la capacité de l'installation du fait de l'accroissement de la durée du cycle.La durée de service d'un tel pulvérisateur est aussi insuffisante. A l'heure actuelle, sont connues des installations de métallisation sous vide de réflecteurs munies de dispositifs de vaporisation servant à déposer une pellicule protectrice sur le revêtement réflecteur. Les installations précitées sont des instar lations fixes à fonctionnement discontinu dans lesquelles les réflecteurs disposés dans un magasin tournant se déplacent au-dessus du dispositif de vaporisation assurant l'évaporation successive du métal et du matériau du revêtement protecteur, par exemple, du Monox4 Dans de telles installations le dispositif de vaporisation pour l'exécution de la pellicule protectrice est réalisé, par exemple, sous forme d'un faisceau de fils torsadés en tungstène, enduit avant le début du cycle avec une pâte spéciale, ou bien so forme des nacelles faites en métal réfractaire dans lesquelles on charge périodiquement du fonox. Toutefois, la pellicule protectric obtenue n'assure pas de protection suffisamment efficace contre l'action du milieu agressif du fait de la présence dans ladite pellicule de pores débouchants.Par ailleurs, le dispositif de vaporisation est encombrant, consomme beaucoup d'énergie et pendant son fonctionnement produit un fond de chaleur considérable, ce qui est inadmissible, par exemple, pour une installation du type à convoyeur, dont le volume des chambres à vide est relativement faible et dans lequel la distance séparant les réflecteurs du dispositif de vaporisation n'est pas grande, de même que dans le cas où les réflecteurs sont disposés latéralement autour du dispositif de vaporisation, ce qui assure la possibilité de déchargement automatique desdits réflecteurs hors de la chambre. Vu les faits précités, lesdites installations n'assurent pas de protection suffisamment sare des réflecteurs contre la corrosion, et dans les installations du type à convoyeur dans lesquelles les réflecteurs sont disposés latéralement par rapport au dispositif de vaporisation et dans lesquelles la distance séparant les réflecteurs du dispositif de vaporisation, est faible le problème de la protection contre la corrosion n'est point résolu. Le but, de la présente invention est d'éliminer les inconvénients susmentionnés. La présente invention vise à mettre au point une installation d'application sous vide de revêtements aux réflecteurs dont le dispositif de vaporisation a une construction permettant après avoir effectué le revêtement métallique réflecteur, d'appliquer une pellicule protectrice optiquement transparente dépourvue de pores débouchants et assurant une protection sare du revêtement réflecteur contre la corrosion. Le but visé est atteint par le fait que dans l'installation d'application sous vide, de revêtements aux réflecteurs, comportant une chambre à vide dans laquelle sont disposés des vaporisateurs de métal et de matériau de revêtement protecteur, suivant l'invention, dans le vaporisateur de matériau de revêtement protecteur la zone de vaporisation est entourée d'un filament en forme d'hélice,conique dont l'axe est disposé le long des réflecteurs, lesdits vaporisateurs étant disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre et étant équidIstants desdits réflecteurs. L'installation proposée permet d'obtenir un revêtement des réflecteurs présentant une haute résistance à la corrosion. Ceci est assuré grâce à l'application d'une pellicule protectrice optiquement transparente dépourvue de pores sur une couche de revêtement métallique réflecteur. La disposition des vaporisateurs de métal et de matériau de revêtement protecteur l'un par rapport à l'autre et tous deux par rapport aux réflecteurs dans la chambre à vide, suivant l'invention, favorise l'application uniforme du revêtement métallique et de la pellicule protectrice sur les réflecteurs et empêche que les vaporisateurs se fassent mutuellement écran. il est très avantageux que l'hélice conique soit réalisée avec un pas variable qui croit à partir du sommet du cône. L'accroissement du pas d'hélice à partir du sommet de cône est indispensable pour assurer le passage des particules du matériau pulvérisé entre les spires et leur dépôt sur la surface des réflecteurs. Si le pas d'enroulement de l'hélice était le même, la majeure partie des particules du matériau vaporisé risquerait de ne pas passer entre les spires, mais l'accroissement excessif du pas de I'helice-à partir du sommet du cône provoque la fuite des macro-particules de matériau vaporisé susceptibles de transpercer le revêtement protecteur des réflecteurs. Pour cette raison il est avantageux que l'hélice conique soit composée de deux zones, chacune d'elles ayant son pas d'enroulement propre et le matériau à pulvériser étant disposé dans la zone adjacente au sommet du cône hélicoldal. Suivant l'un des modes de réalisation de la présente invention, afin d'obtenir un revêtement régulier, l'axe de l'hélix est parallèle aux réflecteurs. L'hélice conique constitue non seulement le creuset et le réchauffeur, mais aussi une grille incan- denscente à pas d'enroulement spécialement choisi.Lors du passage du courant dans l'hélice, le matériau à pulvériser se réchauffe et se vaporise en montant et en passant dans les interval les séparant les spires incandescentes de l'hélice. Les particule qui s'échappent vers le haut n'atteignent pas les réflecteurs du fait que ces derniers sont disposés le long de l'hélice (mais en même temps les spires incandenscentes qui forment la grille-écran ne laissent pas passer les macroparticules,susceptibles de transpercer la pellicule protectrice qui se forme). Ainsi, la formatio: d'une pellicule protectrice dépourvue de pores est réalisée par les microparticules du matériau vaporisé qui s'échappent par les intervalles séparant les spires portées à l'incandescence.Les spires disposées dans la zone adjacente à la base du cône interdi sent la fuite du matériau vaporisé au cours de fonctionnement du dispositif de vaporisation et contribuent à assurer la régularité plus élevée de la pellicule obtenue, ainsi qu'à l'utilisation plus économique du matériau à vaporiser. Afin d'élever la régularité et la propreté de la surface de revêtement, ainsi que d'interdire la pulvérisation du métal qui se vaporise, par exemple, de l'aluminium lors de sa fusion, et l'atteinte de la surface à revêtir par les gouttes, le vaporisateu de métal est réalisé sous la forme d'une bobine bifilaire cylindri que en hélice constituée d'un faisceau formé par deux fils de même diamètre autour desquels un troisième fil de diamètre inférieur es enroulé et qui sont faits en métal réfractaire, par exemple, en tungstène. Le vaporisateur est disposé dans le dispositif de vaporisation en position verticale et le métal à pulvériser se trouve dans le vaporisateur sous la forme d'un tronçon de fil.Le bobinag d'un fil de diamètre inférieur transversalement par rapport au faisceau principal (qui se compose de deux fils) assure un meilleu mouillage du vaporisateur par le métal fondu qui ne coule pas, mai mouille uniformément l'hélice tout en pénétrant dans les intervalles entre spires, ce qui interdit pratiquement la pulvérisation de métal et l'atteinte des réflecteurs par les gouttes. La configuration du vaporisateur assure la présence d'une surface développée de vaporisation et la répartition régulière du métal fondu, ce qui a pour effet de prolonger la durée de service du vaporisateur, ainsi que d'améliorer la régularité du revêtement métallique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessin annexés, dans lesquels la Fig. 1 représente l'installation du type à convoyeur pour l'application sous vide d'un revêtement sur des réflecteurs de projecteurs, suivant l'invention (vue générale) la Fig. 2 est une vue générale du poste de métallisation sous vide la Fig. 3 représente le dispositif de vaporisation (vue de côté). La Fig. 1 représente l'installation du type à convoyeur pour l'application sous vide d'un revêtement sur des réflecteurs de projecteursl, comportant des postes 2 de métallisation par vapc risation sous vide déplacés au moyen d'un convoyeur à chaîne 3 mur d'un dispositif d'entraînement 4. Chaque poste 2 comporte une chambre à vide 5 (Fig. 2) communiquant avec un système de pompa( 6 qui comprend une pompe primaire à vide 7 et une pompe à vide poussé 8, ainsi que des robinets correspondants et des canalisations. La chambre à vide 5, le système 6 de production de vide, ainsi que l'unité de commande 9 de l'installation sont montés su un bâti 10 formant chariot. Dans la chambre à vide 5 sont monté un dispositif de vaporisation 11 et des dispositifs 12 de fixat: des réflecteurs. Le dispositif de vaporisation 11 de l'installation a ses éléments montés sur une plaque commune 13 (Fig. 3) en un ma riau isolant résistant à la chaleur,engagée au moyen de tiges dé des pinces à mandrin 14 disposées aux entrées de courant 15 de chambre à vide 5. La fixation du vaporisateur 16 d'aluminium esi faite dans des montants 17 montés sur la plaque 13, le serrage ( vaporisateur 16 dans les montants 17 étant réalisé au moyen de ressorts 18 sollicitant des broches 19 de telle façon que les pieds du vaporisateur 16 qui sont engagés dans des ouvertures di broches 19 se trouvent serrés contre les montants 17 dans lesqu sont réalisées des rainures verticales de fixation du vaporisai 16.La fixation d'une extrémité du vaporisateur de Monox 20, qu: est disposé coaxialement par rapport au vaporisateur d'alumini est effectuée dans l'un des montants 17 au moyen d'un ressort 1 sollicitant la broche 19 de façon que le pied du vaporisateur 2 qui est engagé dans l'ouverture verticale de la broche 19 soit serré contre le montant 17. L'autre extrémité du vaporisateur 2 est engagée dans la pince à mandrin 21 disposée sur la plaque 1 Les réflecteurs 1 sont disposés sur des panneaux raba tables 22 qui sont reliés à la chambre à vide 5 au moyen d'arti lations 23. Les panneaux 22 sont munis de bagues 24 en caoutcho pour l'étanchéité au vide. Les réflecteurs 1.sont fixés aux pan. neaux 22 par l'intermédiaire de butées 25 et26. Le vaporisateur d'aluminium 16 est réalisé sous forme d'une bobine bifilaire cylindrique en hélice formée d'un fasce de deux fils 27 en tungstène de même diamètre, autour desquels enroulé un troisième fil 28 de diamètre inférieur. Le vaporisat 16 se termine par deux pieds verticaux par l'intermédiaire desq il est engagé dans les ouvertures des broches 19. Le matériau à pulvériser 29, qui se présente sous la forme d'un tronçon de fi aluminium est mis à l'intérieur de la bobine en hélice avant le début de la métallisation.Le vaporisateur de Monox 20 est réalisé sous forme d'une hélice dont le pas, variable, croit à partir du sommet du cône formant l'hélice. L'hélice est en métal réfractaire et a la forme d'un tronc de cône composé de deux zones, supérieure et inférieure, dont chacune a son propre pas d'enroulement. L'axe central de l'hélice est parallèle aux réflecteurs 1. Le matériau à pulvériser 30, sous forme de granulé ou de pastille, est introduit dans la zone inférieure du vaporisateur 20. Le fonctionnement de l'installation est le suivant. Les chambres à vide 5 sont déplacées d'une manière continue par les chariots 10 au moyen du convoyeur à chaîne 3. Au poste de chargement on introduit dans chaque chambre 5 les réflecteurs 1 dont les surfaces sont préparées à l'application du revêtement réflecteur, et on introduit dans les vaporisateurs 16 et 20 de l'alumi- nium et du Monox, respectivement. Ensuite, on ferme la porte de la chambre 5 et toutes les autres opérations sont effectuées automatiquement. Lors du déplacement sur le convoyeur 3, on crée dans la chambre àvide tout d'abord un vide initial d'environ 10 2 n de Hg, et ensuite un vide d'environ lu 4 à 10-5 mm de Hg, sous lequel on effectue la métallisation. Puis on met le vaporisateur 16 sous tension en le portant d'abord à la température de 900 à 100000 et ensuite à la température de 1200 à 12500C. Alors le tronçon d'aluminium fond et l'aluminium fondu, qui s'étale uniformément sur le vaporisateur 16, mouille l'hélice tout en s'infiltrant entre les fils de l'hélice. La pulvérisation du métal est pratiquement exclue, de même que l'atteinte des réflecteurs par les gouttes du métal.L'aluminium se vaporise à partir de la surface de l'hélice et ses vapeurs se condensent sur la surface de chaque réflecteur 1 en formant un revêtement réflecteur uniforme, de haute qualité. A la fin de la vaporisation de l'aluminium, on met sous tension le vaporisateur 20 dans lequel a été mis en place au préa- lable le matériau à pulvériser 30, à savoir du Monox, sous forme de granulé ou de pastille de dimension déterminée. En s'échauffant à la température de 1250 à 13000C le Monox se vaporise et ses vapeurs se condensent sur la surface des réflecteurs 1. Du fait que les réflecteurs 1 sont disposés le long du vaporisateur 20 et parallèlement à son axe (à l'axe central de l'hélice conique), ce ne sont que des particules moléculaires qui atteignent la surface des réflecteurs 1, tandis que l'arrivée des macroparticules susceptibles de transpercer la pellicule qui se forme, est exclue, du fait de la présence de la grille hélicoidale incandescente à pas d'hélice déterminé (zone inférieure du vaporisateur 20). Ainsi, sur la surface de chaque réflecteur 1 il se forme une pellicule deMonox" incolore, transparente, dépourvue de pores. La qualité de la pellicule protectrice dépend du choix correct du régime de vaporisation, et de la qualité du matériau à vaporiser.Après avoir revêtu les réflecteurs 1 d'une couche de revêtement protecteur, on procède à l'admission de l'air dans la chambre 5 et au déchargement automatique des réflecteurs 1 métallisés hors de la chambre 5, après quoi la chambre 5 se retrouve au poste de chargement, et le cycle de fonctionnement recommence. Les réflecteurs 1 portant le revêtement réflecteur sont envoyés ensuite à l'assemblage. D'après les résultats des essais effectués, l'utilisatiox de l'installation proposée permet d'élever considérablement la résistance à la corrosion du revêtement réflecteur des réflecteurs équipant les projecteurs, et par conséquent, de prolonger la durée de service des éléments optiques des projecteurs. La résistance du revêtement réflecteur des réflecteurs à l'action de la solution d'alcali devient au moins 6 fois supérieure par rapport au revEte- ment réflecteur dépourvu de la pellicule protectrice. REVENDICATIONS 1.- Installation pour l'application sous vide d'un revêtement sur des réflecteurs, comportant une chambre à vide dans laquelle sont disposés des vaporisateurs de métal et de matériau de revêtement protecteur, caractérisée par le fait que dans le vaporisateur de matériau de revêtement protecteur la zone de vaporisation est entourée d'un filament en hélice conique, dont l'axe est disposé le long des réflecteurs, les vaporisateurs étant disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre et étant équidistants des réflecteurs. 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'hélice conique du vaporisateur de matériau de revêtement protecteur est à un pas variable, qui croit à partir du sommet du cône. 3.- Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'hélice conique du vaporisateur de matériau de revêtement protecteur est composée de deux zones dont chacune a son propre pas d'enroulement, la zone adjacente au sommet du cône définissant l'hélice servant à recevoir le matériau de revêtement à pulvériser. 4.- Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que l'axe de l'hélice conique du vaporisateur (20) est parallèle aux réflecteurs. 5.- Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le vaporisateur de métal est constitué par une bobine bifilaire cylindrique formée d'un faisceau de deux fils de même diamètre autour desquels est enroulé un troisième fil de diamètre inférieur, la bobine étant munie de deux organes d'amenée de courant qui sont parallèles à l'axe de la bobine et constituent des prolongements de l'hélice. 6.- Installation selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la bobine, du côté de l'une de ses extrémités est limitée par une partie rectiligne dudit faisceau, disposée dans le plan diamétral de la bobine, perpendiculairement à son axe.