Brevet FR2489571A1 — publié le 19820305

La présente invention concerne un élément de glisse- ment notamment pour bandes magnétiques, cet élément de glisse- ment ayant une surface permettant le défilement d'une bande magnétique par exemple un tambour porte-ttes ou un élément de guidage de bande pour un magnétoscope. Le matériau utilisé jusqu'à présent pour réaliser de tels éléments de glissement tels qu'un tambour fixe ou un tambour rotatif pour les têtes d'un magnétoscope ou analogue sont des alliages Al-Si-Cu- Ni-Mg du type AC8A, AC8B ou ACSA. La surface de glissement de l'élément de glissement est planélfiée ou est finie pour avoir une rugosité de surface de l'ordre de 1 à 3 microns à la surface du tambour ou à la surface de guidage de la bande. Lorsqu'on utilise les matériaux de type AC8A ou AC8B comme surfaces de glissement pour l'élément de glissement de la bande magnétique, on a une solution solide d'aluminium ou alliage eutectique et le coefficient de friction (,4t) de la surface de glissement est de l'ordre de 0,25 à 0,3, si bien qu'un tel élément a une durée de vie plus longue qu'un élément en AC5A. Toutefois lorsque la surface de glissement est en ACBA ou AC8B, cette pièce est tellement peu dure que l'état de sur- face tel que le degré de rugosité de la surface du tambour change et que le coefficient de friction par suite varie après une longue période d'utilisation. Il peut en résulter que la bande magnétique colle à la surface du tambour, ce qui provoque des bruits. Dans les cas les cas les plus mauvais, la bande magnétique colle à la surface des parties de guidage de la bande et devient inutilisable. Ces conditions sont ainsi très peu favorables pour le fonctionnement d'un appareil équipé d'un élément de glissement. Dans les cas lorsque la surface de la partie de guidage de la bande est usée, il faut une précision extrêmement élevée pour la position de défilement de la bande magnétique, ce qui entraîne des difficultés considérables. L'usure de la partie de guidage de la bande ou de la surface peut dévier la bande de son chemin normal et provoquer des aberrations au niveau du contact du bord de la bande et du guide- bande sur le tambour, ce qui provoque l'abrasion de poudres magnétiques. La poudre magnétique ainsi enlevée de la couche magnétique de la bande peut endcmmager la surface de glissement ou surface guide-bande de l'élément coulissant. L'addition de Si à un tel matériau peut en général diminuer le coefficient de friction. La teneur en silicium Si dans l'alliage AC5A est toutefois insuffisante pour arriver à un résultat satisfaisante Dans les cas lorsqu'on utilise des maté- riaux ayant une moindre teneur en silice Si comme élémentsde glissement, la surface de glissement tend à s'user, ce qui augmente par conséquence le coefficient de friction. Même pour les alliages AC8A et AC8B qui contiennent chacun une teneur en silice Si plus importante que AC5Aî cela est insuffisant dans les conditions de défilement des bandes magnétiques sur 1Télé- ment de glissement. On a également proposé d'utiliser une phase beta ayant une structure eutectique entre AI et Si comme Compo- sant principal de la surface périphérique d'un tambour. Ce matériau constitutif du tambour présente un coefficient de fric- tion de l'ordre de 0,22 à 0,24 à l'état de finition et ce coef- ficient est légèrement inférieur à celui d'un alliage d'alumi- nium de type général. Les matériaux habituels utilisés pour la réalisation des éléments de glissement présentent en général un coefficient de dilatation thermique trop important, si bien qu'il est diffi- cile de les maintenir dans des conditions initiales telles qu'une pression pilote d'appui. L'élément coulissant appliqué à l'assemblage du tam- boursd'un magnétoscope présente une plage dans laquelle le nom- bre de Reynolds est important et la surface doit être maintenue parallèle au défilement de la bande magnétique; dans le cas contraire, la bande magnétique qui défile risque de coller à la surface du tambour; le magnétoscope présente ainsi un fonction- nement bruyant. Bien que l'élément de glissement utilisé à cet effet présente de préférence un degré de rugosité de surface compris entre 0,2 et 0,5 micron sur la surface de glissement de guidage de la bande, les éléments de glissement réalisés à des matériaux habituels ne permettent pas d'avoir un degré satis- faisant de rugosité de surface en association avec d'autres conditions nécessaires pour les assemblages de tambours La présente invention a pour but de créer un élément de glissement remédiant aux inconvénients des solutions connues qui présente une durée de vie importante, d'excellentes caracté- ristiques de résistance à la friction et de'-flottement fluide" de façon générale, l'invention se propose de créer un élément de glissement dont la surface de glissement présente un faible coefficient de friction en particulier pour le défilement d'un support d'enregistrement magnétique tel qu'une bande magnétique. A cet effet, l'invention concerne un élément de glis- sement ayant une surface de glissement formée d'une solution solide ou d'un eutectique d'aluminium comme composant principal et contenant des cristaux dont les dimensions ne sont pas supé- rieures à environ 80 microns, ces cristaux étant essentiellement formés de silice Si, et la surface de glissement de l'élément de glissement présente une surface pour laquelle de tels cris- taux sont projetés d'une hauteur appropriée de la surface de la solution solide ou de l'eutectique ou en addition à cette surface, av.ec un-e a'2t7' -.' r12.'e' ou traitée pour avoir un faible degré de rugosité de surface, la teneur en silice Si étant comprise entre le pourcentage correspondant à l'eutecti- que jusqu'à environ 30 % (en poids). La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - - la figure 1 est une vue en perspective d'un tambour de magnétoscope ayant un élément de glissement selon l'inven- tion. - la figure 2 est une coupe transversale du tambour de la figure 1. -- la figure 3 est une vue de c8té d'un exemple de mode de réalisation de la surface de glissement du tambour de la figure 1. - la figure 4 est une coupe à échelle agrandie de la surface de glissement de l'élément de glissement, les cristaux étant projetés de la surface de la solution solide ou de l'eu- tectique. - la figure 5 est une coupe transversale à échelle agrandie montrant l'état d'une surface planéifiée, qui peut être prévue en plus de la surface sur laquelle sont projetés les cristaux. DESCRIPTION DETAILLEE DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION PREFE- RENTIELS - L'élément de glissement selon l'invention présente une surface formée d'une solution solide ou d'un eutectique ayant comme composant principal de l'aluminium et qui contient des cristaux dont les dimensions ne sont pas supérieures à environ 80 microns, ces cristaux sont essentiellement constitués de silice Si, la teneur en silice étant comprise entre le pour- centage correspondant à l'eutectique jusqu'à approximativement % en poids. Les cristaux de silice Si présents à la surface sont disposés de façon à être en saillie de la solution solide ou de la surface de l'eutectique, sur une hauteur appropriée. Les matériaux utilisés pour réaliser l'élément de glissement selon l'invention peuvent 9tre un alliage eutectique de la série Al-Si ou d'un alliage d'aluminium hyper-eutectique contenant comme composant principal de l'aluminium; la teneur en silice Si est comprise entre le pourcentage correspondant à l'eutectique et approximativement à 30 % en poids. Un tel alliage peut contenir les éléments suivants Cu, Mg, Ni et/ou Ti suivant une quantité totale approximativement-égale à 0,5-5 % en poids. La teneur en Cu, Mg, Ni, Ti peut être choisie de façon appropriée dans les limites indiquées ci- dessus. Il est également clair que ces alliages peuvent contenir de faibles quantités d'autres éléments qui ne modifient pas de façon impor- tante leurs caractéristiques ou leurs performances. De façon plus particulière, un exemple de matériau utilisable selon l'invention peut avoir la composition pondérale suivante Cu: 0,8 - 2,0 %; Si: 22,0 ZK v-,; Mg 09- 0?5 15 % Zn moins 0,3 %; Fe moins 0,8 %; Mn moins 0,3 %; Ni entre 0,5 - 1,0 %, Cr sous forme de traces; Ti entre 0,2 et 0,4 %; le complément est constitué par Al. La teneur en Al (par exem- ple entre 70 et 85 % en poids) peut être remplacée par Cu, Mg, Ni, Ti, Zn et/ou les autres éléments pour un pourcentage d'en- viron 5 % en poids, Les figures 1 à 3 concernent un élément de glissement d'un assemblage de tambours d'un magnétoscope 1, cet assemblage étant formé d'un tambour fixe 2 et d'un tambour mobile 3. Le tambour fixe 2 présente une surface de guidage de bande ou sur- face de glissement 4 qui peut Atre formée de matériaux tels que ceux énoncés ci-dessus; cette surface comporte des cristaux (figure 4) essentiellement formés de silice Si d'une dimen- sion inférieure à 80 microns, ces cristaux sont en saillie sur environ 0, 3 à 3 microns par rapport à la surface 20 (figure 4) de la solution solide-ou de l'eutectique. Il est à remarquer que pour simplifier l'exposé, les cristaux dont il sera question sont des cristaux de silice, en saillie, sauf si la description le stipule autrement, ces cristaux sont du type défini ci-dessus. Une telle surface à cristaux de silice Si en saillie peut correspondre à toute la surface de guidage de la bande ou sur- face de glissement 4 du tambour fixe 2 comme cela est indiqué à la figure 1. Cette surface peut également être limitée à la zone 4a dans laquelle la bande magnétique 5 en mouvement vient en contact avec la surface de glissement du tambour fixe (figure 3). Dans ce cas, la surface correspond à environ deux tiers de la surface de glissement sur laquelle défile la bande magnétique. La zone dans laquelle les cristaux de silice Si sont en saillie comme cela a été indiqué, est parfois également appelée 'zone de friction solide dans un but de simplification. Lorsque les dimensions des cristaux dépassent la limite supérieure, ces cristaux tendent à être éliminés ou enlevés par abrasion de la bande magnétique en mouvement. Les creux et les vides formés par l'enlèvement des cristaux de silice Si de la surface de la solution solide ou eutectique, peuvent recevoir la poudre magné- tique enlevée de la couche magnétique de la bande magnétique en défilement. Selon l'invention, la surface de guidage ou partie de glissement 4, 4a peut être traitée pour que les cristaux de silice soient en saillie par rapport à la partie restante de la surface, la saillie correspondant à une longueur choisie. Le traitement de surface peut se faire de façon habituelle en uti- lisant un agent chimique de corrosion habituel tel qu'un agent alcalin. Sur la surface supérieure, les cristaux de silice Si en saillie, doivent être plats pour être en contact avec la bande magnétique en mouvement; il est préférable d'aplatir la surface supérieure avant le traitement de surface avec l'agent d'attaque chimique pour les cristaux de silice ainsi en saillie. Ce traitement peut se faire de façon habituelle. Selon les figures 1 à 3, le tambour rotatif 3 qui constitue l'autre élément de l'assemblage 1 doit recevoir la bande magnétique en mouvement, suspendue ou flottante à une certaine distance de la surface plane du tambour rotatif. Au cas contraire, la bande magnétique qui défile à vitesse très importante peut s'accrocher à la surface et entraîner diverses difficultés qui-sont préjudiciables pour le bon fonctionnement de l'appareil équipé de l'élément de glissement. Au cours de la présente descriptionr la caractéristique concernant une bande magnétique en mouvement, qui est suspendue à la surface du tambour sera appelée ci-après "caractéristique de flottement fluide" et la surface présentant cette propriété sera appelée "surface de flottement fluide" dans un but de simplification de la descrip- tion. Pour arriver à de bonnes caractéristiques de flottement fluide sur l'élément de glissement, on peut planéifier la sur- face ou effectuer tout autre traitement de surface pour donner à celle-ci la rugosité de surface comprise approximativement entre O,2 et 0,S micron. A la partie d'entrée ou au voisinage du début du défilement de la bande magnétique ainsi qu'autour du tambour fixe, il peut arriver que la bande vienne en contact avec la surface du tambour, la partie supérieure de la surface du tambour correspondant à la partie supérieure de la bande étant également traitée ou planéifiée essentiellement comme les autres surfaces. Selon la figure 2, un élément de glissement de l'inven- tion est appliqué à l'assemblage de tambours d'un magnétoscope. Comme indiqué, l'assemblage 1 se compose d'un tambour fixe 2 et d'un tambour rotatif 3. Le tambour fixe 2 comporte un guide- bande 4b fixé au bottier 6 maintenu par un châssis (non repré- senté) par un élément de fixation. Le tambour rotatif 3 est muni d'une paire de têtes magnétiques 7 placées en-dessous de la surface inférieure du tambour pour 9tre en saillie de chaque côté par rapport à la périphérie extérieure ou surface plane du tambour; la bande magnétique en mouvement peut également flotter ou rester en suspension à une distance déterminée de la surface. Le tambour rotatif 3 est fixé à l'axe rotatif 8 par un élément de support 9 qui est lui-même porté à rotation par des paliers , 12; le palier 10 coopère avec le tambour fixe 2 muni du guide-bande 4b comme cela est représenté également aux figures 1 et 2 le palier il coopère avec le bottier 7. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'exemples EXEMPLE 1. Le matériau utilisé pour la préparation de l'assemblage à tambours était un alliage formé d'une solution solide contenant de l'aluminium comme composant principal et ayant la composition pondérale suivante: Cu, 1,3 %; Si, 22,2 %; Mg, 1,3 %; Zn. 0,0081 '%* Fe, 0,29 %; Mn, 0,0049 %; Ni, 0,8 %; Cr, 0.003' % Ti, 0,23 %; Al, 73,2 %. La solution solide a une dureté de Vicker égale à -80 pour la partie de matrice (20a, figures 4, 5) et les cris- taux de silice Si qui sont contenus et qui sont en saillie présentent une dureté de Vicker comprise entre 500 et 800. Le tambour fixe a été réalisé avec une structure comme indiqué ci-dessus (figure 5) en utilisant le matériau ayant la oemposi- tion précédente; on a effectué un traitement de surface pour la surface de guidage de la bande avec un agent d'attaque chimi- que de nature alcaline, pour attaquer les parties de la solution solide d'aluminium et laisser les cristaux de silice Si, durs non attaqués pour qu'ils soient en saillie d'environ 2 microns par rapport à la surface de la solution solide et avec une finesse de poudre de cristaux de silice Si de l'ordre de 30 à microns. Ce tambour a été assemblé avec un tambour rotatif à surface planéifiée pour former un assemblage que l'on a soumis à un test d'abrasion en faisant défiler une bande magnétique pendant 4000 heures. On a constaté que le degré d'abrasion était inférieur à 0,2 micron et qu'il n'y avait aucun bruit de vibra- tion de la bande magnétique à la surface du tambour puisque la surface de guidage de la bande présentait un faible coefficient de frottement. EXEMPLE 2: L'assemblage de tambours a été réalisé pratiquement comme à l'exemple 1 à l'exception que le tambour fixe a été préparé avec deux zones sur la surface de guidage de la bande, l'une des zones correspondant aux cristaux de silice en saillie pratiquement comme à l'exemple de la figure 1 et l'autre zone ayant une surface plane. On a également constaté que cet assem- blage présentait les résultats obtenus à l'exemple de la figure 1. L'élément de glissement selon l'invention permet de diminuer le coefficient de friction de la surface sur laquelle défile la bande magnétique pour conserver les conditions ini- tiales de friction; cela permet d'éviter que la bande magnéti- que ne génère du bruit par suite de l'augmentation du coefficient de friction ou ne provoque des vibrations entra nant le scin- tillement. Comme l'élément de glissement selon l'invention présente une forte teneur en silice Si à la surface de défile- ment de la bande magnétique, la résistance à l'abrasion est remarquablement élevée, ce qui augmente la durée de vie de l'élément de glissement et permet d'obtenir des durées extrême- ment longues et en même temps cela augmente l'intervalle entre deux remplacements d'un élément de glissement. Comme on peut maintenir longtemps les conditions de flottement fluide, l'élé- ment de glissement permet un guidage sûr et stable de la bande magnétique n'entralnant aucun dommage à la surface. Ces caracté- ristiques servent également à augmenter la durée de vie de l'élément de glissement et à remédier aux difficultés d'arrachage de la poudre magnétique de la bande magnétique comme cela peut se produire. En outre, l'élément de glissement selon l'invention permet de diminuer le coefficient de dilatation thermique, ce qui maintient la précision de l'assemblage de tambours et des éléments de guidage. En outre, l'ensemble est stable vis-à-vis des variations de conditions physiques telles que la température, l'humidité ou analogues, évitant efficacement le collage de la bande à la surface de l'élément de glissement et les bruits qui en résulteraient. R EV E N D I C A T I 0 N S ) Elément de glissement ayant une surface sur laquelle défile un matériau en forme de feuille ou de ruban, élément caractérisé en ce que la surface est composée d'un maté- riau contenant des cristaux principalement à base de silice dont les dimensions ne sont pas supérieures à 80 microns, les cris- taux (15) étant en saillie d'approximativement 0,5 à 3 microns par rapport à la surface (20) du matériau, la teneur en silice Si étant comprise entre le pourcentage pondérai correspondant à l'eutectique et environ 30 %. ) Elément de glissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau est une solution solide ou un eutectique contenant comme composant principal de l'aluminium et les cristaux sont essentiellement formés de silice Si. 3 ) Elément de glissement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la solution solide contient de l'aluminium dont la teneur pondérale est comprise entre 70 et 85 %. ) Elément de glissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la solution solide a la composition pondérale suivante Cu, 0,8 - 2,0 % en poids; Si, 22rO 24,0 % en poids; Mg, 0,5 - 1,5 % en poids; Zn inférieur à 0,3 % en poids; Fe inférieur à 0,8 % en poids; Mn inférieur à 0,3 % en poids; Ni, 0,5 - 1, 0 % en poids; Cr, sous forme de traces; Ti, entre 0,2 - 0,4 % en poids et le complément Al. ) Elément de glissement selon l'une quelconque des revendications 3, 4, caractérisé en ce que la teneur en Al substitué par Cu, Mg, Ni, Ti, Zn et/ou les autres éléments correspond approximativement à 5 % en poids. Elément de glissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface (2o) dont les cristaux de silice Si (15) sont en saillie présente une sur- face planéifiée ou traitée pour avoir une rugosité de surface faible. 7 ) Elément de glissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la surface pour laquelle les cristaux Si sont en saillie correspond à deux tiers de la surface de glissement du matériau en forme de feuille ou de ruban. ) Elément de glissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le coefficient de rugosité de surface est compris entre approximativement 0,2 et 0,5 micron.