Brevet FR2510398A1 — publié le 19830204

La présente invention concerne un filtre de protection de soudeur réfléchissant la chaleur, utilisable comme moyen de protection des yeux lors de l'exécution de travaux de soudage. Des filtres de protection de soudeur classi- ques, par exemple en verre n'assurent qu'une faible pro- tection contre le rayonnement thermique engendré en cours de soudage, notamment dans le domaine infrarouge compris entre 780 et 2500 nm Il en résulte des phénomènes de fatigue des yeux du sondeur en service permanent, surtout avec des procédés de soudage spéciaux comme le soudage sous gaz inerte. On peut remédier à cet inconvénient des filtres de protection de sondeur classiques notamment en déposant de minces couches métalliques minium) sur le côté opposé à l'oeil. En plus de la réflexion nécessaire du rayonne- ment infrarouge dans le domaine précité, il faut en outre qu'un tel revêtement possède une résistance aux influences chimiques et mécaniques et que finalement la gamme de protection du filtre de soudeur ne varie pas en cours d'utilisation. Ainsi, par exemple, d'après la demande de brevet allemand DE-AS 2 440 468, la couche de réflexion de chaleur est protégée contre des influences mécaniques par un disque protecteur additionnel et par conséquent il intervient, en plus du revêtement, une complication sup- plémentaire concernant la technologie et les techniques de fabrication. Le remplacement envisageable du métal noble, constitué par l'or, par de l'aluminium ne peut se faire car la résistance mécanique et à la corrosion de l'alumi- nium déposé avec l'épaisseur de couche nécessaire est tout à fait insuffisante et peut alors modifier le degré de transmission de lumière t et par conséquent la gamme de -2- protection pendant la durée de service du filtre de pro- tection de soudeur. Un bain de métal de soudure de fort contraste a un effet particulièrement perturbateur sur les yeux d'un soudeur Pour évaluer l'influence d'un bain de sou- dure à faible ou fort contraste lors de son observation au travers d'un filtre de protection de soudeur, on peut faire intervenir la réflexion dans le domaine visible entre 380 et 780 ni; dans le cas d'un revêtement en or, elle estpar exemple encore relativement faible. Il est nécessaire de réaliser un filtre de protection de soudeur réfléchissant la chaleur qui ne présente pas les inconvénients indiqués, qui puisse être fabriqué sans complications supplémentaires en ce qui concerne la technologie et les techniques de fabrication et qui constitue un moyen protecteur efficace lors de l'exécution de travaux de soudage. L'invention a pour but de fournir un filtre de protection de soudeur réfléchissant la chaleur, ayant un grand pouvoir de réflexion dans le domaine infrarouge compris entre 780 et 2500 nm et par conséquent un faible échauffement propre lors de travaux de soudage en régime permanent, une bonne résistance mécanique et une bonne résistance à la corrosion sans complications supplémen- taires de technologie et de techniques de fabrication, résultant par exemple de l'incorporation d'un disque protecteur, une haute résistance au rayonnement ultra- violet et une réflexion accrue dans le domaine visible compris entre 380 et 780 nm en vue d'obtenir un bain de soudure à faible contraste lors de son observation au travers du filtre de protection de soudeur, dans lequel doivent intervenir des matériaux exempts de métaux nobles. Selon l'invention, le problème est résolu en ce que sur un côté d'un filtre de protection de soudeur classique en verre ou en matière plastique est déposée, -3- par pulvérisation sous vide poussé, une couche d'aluminium extrêmement mince et, sur celle-ci, un système à double couche diélectrique car on a trouvé que le problème ne peut être résolu dans son ensemble qu'à l'aide d'un tel système de couches. Les matières des deux couches diélectriques doivent se différencier par leurs degrés de liaison hétéropolaires et homopolaires; on vaporise d'abord sur la couche d'aluminium extrêmement mince la couche diélectrique formée d'une matière de faible degré de liaison hétéropolaire puis, sur cette couche, une matière possédant le plus fort degré de liaison hétéropolaire. Il s'est avéré que notamment Zr O 2 (degré de liaison hétéropolaire d'environ 67 %) et Si O (degré de liaison hétéropolaire d'environ 51 %) conviennent pour former la couche diélectrique à déposer sur la couche d'aluminium extrêmement mince, tandis que Mg F 2 (degré de liaison hétéropolaire d'environ 86 %) est avantageux pour former la seconde couche diélectrique à déposer sur la première couche diélectrique. L'épaisseur de la couche d'aluminium est de préférence comprise entre 10 et 15 nm; celle de la couche de Zr O 2 entre 100 et 800 em; celle de Si O entre 100 et 600 nm et celle de Mg F 2 entre 100 et 500 nm. Le dépôt sur un filtre de protection de sou- deur classique, par vaporisation sous vide poussé, d'une couche d'aluminium extrêmement mince et, sur celle-ci, d'une double couche diélectrique conformément à l'inven- tion (par exemple Zr O/Mg F 2 et Si O/Mg F 2) établit la haute réflexion désirée dans le domaine infrarouge compris entre 780 et 2500 nm et permet d'obtenir une haute résistance aux ultraviolets, une réflexion accrue dans le domaine visible de 380 à 780 nm et en outre une bonne résistance mécanique et une grande résistance à la corrosion. -4- La face nettoyée d'un filtre de protection de soudeur classique en verre, ayant des dimensions appro- priées pour un casque de protection de soudeur, est pla- cée dans une installation de vaporisation sous vide poussé de manière à recevoir sous une pression de 1,33 m Pa et à -1 une vitesse de vaporisation de l nm S, une couche d'alu- minium d'une épaisseur d'environ 12 nm Sans interruption du cycle de vaporisation, on dépose ensuite par vaporisa- tion sur la couche d'aluminium d'abord une couche de Zr O 2 d'une épaisseur d'environ 550 nm puis, sur celle-ci, une couche de Mg F 2 d'une épaisseur d'environ 350 nm. Plusieurs filtres de protection de soudeur réfléchissant la chaleur, revêtus conformément à l'inven- tion, ont été soumis à différents essais en laboratoire et lors d'un soudage sous gaz inerte Les résultats sont indiqués dans le tableaul A titre de comparaison, on a soumis aux même essais des filtres protecteurs de soudeur classiques, des filtres protecteurs de soudeur à revête- ment d'or du commerce et des filtres protecteurs de son- deur revêtus d'aluminium mais cependant sans la double couche diélectrique. -5- Tableau 1 Résultats des essais effectués sur les filtres de protec- tion de soudeur en verre revêtus selon l'invention (AI les filtres classiques (B), les filtres du commerce à revêtement d'or (C) et les filtres revêtus seulement d'aluminium (D) N échantillon Paramètres A B C D échantillon % réflexion infra- rouge dans le 86,2 3,9 77,9 l domaine 780 86,2 39 779 2500 nm % réflexion dans 2 le domaine visi 65,2 4,0 55,2 1) ble 380 780 rm % de variation relative du degré de transmission 3 de lumière T après 1,0 4,5 1,2 50,3 irradiation aux ultraviolets, conformément à DIN 4646/partie 5 % de variation relative du degré de transmission de 4 lumière T comme 1,0 1,0 48,2 100,0 mesure de la ré- sistance mécanique 2) % de variation relative de la réflexion à 502 nm 4, 0,3 2,0 60,9 comme mesure de la résistance à la corrosion 3) Echauffement propre lors d'un 1) 6 soudage sous gaz 30,0 70,0 35,0) inerte en régime permanent, en C -6- Remarques concernant le tableau 1) Sur la base des résultats d'expériences pour les échantillons 3, 4 et 5, qui ont montré qu'on ne peut pas utiliser un filtre protecteur de sondeur seule- ment revêtu d'aluminium, on n'a pas effectué les expérien- ces correspondant aux numéros 1, 2 et 6. 2) Les revêtementsdes filtres protecteurs de soudeur ou bien d'un côté d'un filtre protecteur de sondeur classique ont été soumis à un traitement à l'aide d'un tampon en caoutchouc de 30 mm de diamètre entraîné en rotation à une vitesse de 500 t/min sous une charge de 2 kg pendant une minute La mesure du degré de transmis- sion de lumière a été faite avant et après ce traitement mécanique. 3) Les filtres protecteurs de soudeur ont été cuits dans de l'eau 30 minutes dans des conditions norma- les et la réflexion a été à chaque fois mesurée avant et après la cuisson à l'aide d'un Leucomètre de la Société VEB Carl Zeiss Iéna. Il résulte de ces expériences que seuls des filtres de protection de soudeur revêtus conformément à l'invention satisfont aux conditions imposées dans leur ensemble et permettent d'obtenir des valeurs égales ou supérieures à celles des filtres à revêtement d'or. Ainsi, dans des travaux de soudage en régime permanent, on obtient avec le filtre de protection de sou- deur réfléchissant la chaleur conforme à l'invention, dans le domaine infrarouge compris entre 780 et 2500 nm, une grande réflexion et par conséquent un faible échauffement propre au filtre. La grande réflexion du filtre selon l'inven- tion dans le domaine visible compris entre 380 et 780 nm permet une observation du bain de soudure avec faible contraste. Du fait de la grande résistance au rayonne- ment ultraviolet, les conditions imposées à un moyen de protection efficace des yeux pendant l'exécution de tra- vaux de soudage sont remplies. La bonne résistance mécanique et la bonne résistance à la corrosion du filtre de protection de soudeur réfléchissant la chaleur conforme à l'invention garantissent que la gamme de protection ne varie pas Il n'est pas nécessaire de faire intervenir des frais supplé- mentaires en ce qui concerne la technologie ou les techni- ques de fabrication pour la protection du revêtement. -8- REVENDICATIONS 1. Filtre de protection de soudeur réflé- chissant la chaleur, par dépôt d'aluminium par vaporisa- tion sous vide poussé sur un côté d'un filtre de protec- tion de soudeur classique, caractérisé en ce qu'un système à double couche diélectrique est vaporisé sur une couché d'aluminium extrêmement mince, en ce que les matières des deux couches diélectriques se différencient par leurs degrés de liaison hétéropolaires et homopolaires, et en ce qu'on vaporise d'abord sur la couche d'aluminium extrême- ment mince une couche diélectrique formée d'une matière de faible degré de liaison hétéropolaire puis, sur cette couche, une couche diélectrique formée d'une matière de plus fort degré de liaison hétéropolaire. 2. Filtre de protection de soudeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche diélec- trique vaporisée sur la couche d'aluminium extrêmement mince est formée de Zr O 2 ou de Si O et en ce que la seconde couche diélectrique est formée de Mg F 2. 3. Filtre de protection de soudeur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche d'aluminium extrêmement mince a une épaisseur de à 15 nm, la couche de Zr O 2 une épaisseur de 100 à 800 nm, la couche de Si O une épaisseur de 100 à 600 nm, et la couche de Mg F 2 une épaisseur de 100 à 500 nm.