Brevet FR2508599A1 — publié le 19821231

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE SURFACE METALLIQUE REFLECHISSANTE, REFLECTEUR OBTENU PAR LEDIT PROCEDE ET SON UTILISATION POUR UN PROJECTEUR D'ECLAI RAGE La présente invention a trait à un procédé de fabrica- tion d'une surface métallique réfléchissante, notamment uti- lisable pour constituer un réflecteur destiné en particulier à un projecteur de véhicule automobile. On sait que, pour certaines pièces métalliques à usage industriel, on cherche à obtenir des surfaces présentant un 1 D pouvoir réfléchissant très élevé; c'est notamment le cas de pièces servant à réfléchir des ondes lumineuses ou calorifi- ques, par exemple des réflecteurs destinés à des projecteurs de véhicules automobiles Pour ce faire, on dépose, par métal- lisation sous vide, un revêtement d'aluminium sur la surface de la pièce préalablement traitée Dans un procédé classique, on fait subir à la surface métallique, que l'on veut alumine; un polissage, puis on applique sur la surface polie, en plu- sieurs couches, une épaisseur suffisante de vernis en vue d'ob- tenir un état de surface satisfaisant Cette technique présente principalement l'inconvénient d'être délicate, longue et oné- reuse On a donc déjà proposé, dans le brevet français 2 304 690, un perfectionnement de cet état de la technique dans lequel on applique, en premier lieu, sur la surface métal- lique non polie une couche de résine en poudre; dans lequel on réalise, en deuxième lieu, la fusion et le durcissement de la couche de résine sur son support; et dans lequel on procède, en troisième'lieu, au dép Ct d'un revêtement d'aluminium bril- lant sur la surface ainsi prétraitée Si la résine est suf- fisamment polymérisée sur son support avant le dépôt d'alu- minium, cette technique donne satisfaction pour des surfaces qui ne subissent pas un échauffement ultérieur relativ'emnent important; mais si le réchauffement ultérieur est important, soit au cours de la mise en fonction de la pièce, soit au cours d'une opération ultérieure de finition, dans ce cas on a cons- taté que la couche d'aluminium brillant avait tendance à se ternir. Pour le cas de la fabrication des réflecteurs de pro- jecteurs automobiles, il est clair que le réflecteur subit toujours une augmentation de température importante en cours de fonctionnement, au voisinage de la lampe d'éclairage Il était donc nécessaire, pour le cas des réflecteurs de vé- hicules automobiles, de remédier à ce risque de détériora- tion des qualités optiques de la surface réfléchissante. Dans le brevet français 2 304 690 susmentionné, on a déjà décrit la mise en place, sur la couche de résine, d'une couche de vernis phénolique ou hydrosoluble compatible avec ladite couche de résine; cette couche de vernis améliore l'accrochage du revêtement d'aluminium sur la résine et on a constaté que sa présence faisait disparaître tout risque de voir la surface réfléchissante se ternir lors d'une élévation ultérieure de la température On pense, sans que cette expli- cation puisse être aucunement limitative, que le ternisse- ment est dél à la différence des coefficients de dilatation existant entre la résine et la couche d'aluminium brillant, et que l'interposition du vernis évite les inconvénients pou- vant provenir d'un dépassement de la limite élastique de l'aluminium en raison de la forte dilatation de la résine qui constitue son support. L'utilisation d'un tel vernis entre la couche de résine et l'aluminium brillant donne, donc, parfaitement sa- tisfaction pour la fabrication des réflecteurs de projecteurs de véhicules automobiles, mais elle présente plusieurs incon- vénients: en premier lieu, le vernis utilisé est un produit relativement onéreux, en deuxième lieu, la mise en place du vernis constitue une étape supplémentaire dans la fabricaticn des projecteurs etat Wnente, donc, letemps et le cot c fabrication; en troisième lieu, le vernis nécessite une énergie de séchage. On constate donc que, si la mise en place d'un vernis donne satisfaction sur le plan pratique, elle comporte des inconvé- nients sur le plan financier. La présente invention a pour but de proposer un per- fectionnement à ce type de fabrication de surfaces métalli- ques réfléchissantes Selon ce perfectionnement, on suppri- me la mise en place d'un vernis entre la couche de résine et la pellicule métallique brillante du réflecteur mais, néan- woina, on évite tout risque de ternissement lors d'une élé- vation de température ultérieure de la pièce après fabri- cation Une telle pièce peut, donc, être utilisée sans dif- ficulté pour constituer un réflecteur de projecteur d'éclaira L. Selon l'invention, on a constaté que si l'on dépose, directement sur la couche de résine une couche comportant, sous forme combinée ou non avec un autre élément tel que l'oxygène, du silicium, du nickel ou un alliage nickel- chrome, il ne se produit plus aucun risque de ternissement de la surface réfléchissante déposée sur la couche de ré- sine Si la couche portée directement par la couche de ré- sine comporte un pourcentage d'aluminium suffisamment éle- vé, elle a des caractéristiques réfléchissantes suffisantes pour pouvoir constituer à elle seule la pellicule métallique réfléchissante que l'on désire Par contre, si la couche mise en place directement sur la couche de résine ne comporte que peu ou pas d'aluminium, il convient de mettre en place, sur cette couche métallique, un revêtement métallique c'>n- tenant un fort pourcentage d'aluminium, ce revêtement mé- tallique pouvant être de l'aluminium pur ou un alliage c'a- luminium En d'autres termes, selon l'invention, ou bien on met en place sur la couche de résine une couche unique comportant un'fort pourcentage d'aluminium et u;n faible pourcentage de silicium, de nickel ou d'alliage nickel- chrome, ou bien on met en place une couche à faible pour- centage d'aluminium (ou sans aluminium) puis une couche à fort pourcentage d'aluminium (ou constituée par de l'alumi- nium pur) Dans les deux cas, ce procédé est beaucoup plus avantageux que celui qui consistait à mettre en place avant la couche réfléchissante une couche intermédiaire de vernis. En effet, dans la première hypothèse ci-dessus évoquée, on ne met en place qu'une couche unique sur la couche de ré- S sine; dans la deuxième hypothèse ci-dessus évoquée, on met en place une couche métallique puis on la recouvre par un revêtement métallique, mais la couche et le revêtement peu- vent être réalisés dans le même appareil de transfert sous vide, ce qui, en fait, supprime complètement un temps de fabrication et les coûts correspondants. Le transfert sous vide visant à réaliser la mise en place de la couche sus-mentionnée et, éventuellement, du revêtement qui la surmonte, peut être une métallisation sous vide de type classique: elle se réalise alors dans une enceinte sous pression réduite en disposant les pièces à métalliser à l'intérieur de l'enceinte en vis-à-vis d'une charge métallique que l'on porte à haute température par effet Joule; en raison de l'énergie thermique apportée, la charge se volatilise et les particules vont se condenser sur les pièces à métalliser Les températures, auxquelles il faut porter les charges utilisées dans le procédé selon l'invention, dépendent essentiellement de la nature du cons- tituant de la charge; à titre indicatif, on peut indiquer une température d'environ 1800-1900 'C, lorsque la cha-gei est constituée d'aluminium, une température d'environ 1900-2000 o C, lorsque la charge est constituée de silicium et une température d'environ 11000 C lorsque la charge est constituée de monoxyde de silicium On peut aussi utiliser pour mettre en place la couche susmentionnée et, éventuel- lement, le revêtement, qui la surmonte, une pulvérisation cathodique Dans ce cas, le transfert s'effectue, de façon connue, dans une enceinte sous pression réduite o les piè- ces à métalliser constituent des anodes et o le matériau à transférer constitue une cathode, un champ électrique intense étant établi entre anodes et cathode Le champ ionise le gaz résiduel de l'enceinte et les ions positifs viennent bombarder la cathode; il en résulte un dép Ct sur les anodes du matériau cathodique. La mise en place de la couche de résine sur le substrat métallique est réalisée comme indiqué dans le bre- vet français 2 304 690; on peut, notamment, effectuer un pistoletage électrostatique d'ine poudre de résine; la résine peut être une résine polyuréthane, polyester, acry- lique ou époxyde L'épaisseur de la couche de résine est, généralement, comprise entre 30 et 80 microns. La présente invention a, donc, pour objet un nouveau procédé de fabrication d'une surface métallique réfléchis- sante, dans lequel on applique sur la surface métallique brute une couche de résine en poudre, on fond et on durcit "in situ" ladite couche et on y transfère une pellicule métallique brillante, caractérisé par le fait que l'on trans- fère, directement sur la couche de résine, une fine couche contenant un élément métallique pris dans le groupe formé par le silicium, le nickel, les alliages nickel-chrome ain- si que les alliages des composés métalliques susmentionnés avec l'aluminium; puis, uniquement si la couche précitée contient moins de N % d'aluminium, on transfère sur cette couche un fin revêtement métallique brillant d'un métri pris dans le groupe formé par l'aluminium et ses alliages à plus de N % en poids d'aluminium, N étant un nombre au plus égal à 100, dont la valeur correspond à l'état de bril- lance minimum tolérable pour la surface métallique réflé- chissante à obtenir. Dans un mode préféré de mise en oeuvre, on réalise les transferts de couche et> éventuellement, de revêtement par métallisation sous vide, c'est-à-dire par dépft sous pression réduite, par volatilisation et condensation, à partir d'au moins une charge du matériau à transférer. Dans une première variante, on réalise un transfert à partir d'une charge contenant, sous une forme combinée ou non avec un autre élément tel que l'oxygène, du silicium, du nickel, un alliage nickel-chrome ou un alliage des com- posés métalliques précédemment cités avec l'aluminium à une teneur inférieure à N % en poids d'aluminium, N ayant la signification précédemment définie, ce transfert étant suivi d'un autre transfert réalisé à partir d'une charge constituée d'aluminium pur ou d'un alliage à plus de N % en poids d'aluminium; on peut, avantageusement, prévoir que le premier transfert soit réalisé à partir d'une charge de silicium alors que le deuxième est réalisé à partir d'une charge d'aluminium. Dans une autre variante de mise en oeuvre du pro- cédé selon l'invention, on réalise, par métallisation sous vide de la couche de résine, un transfert à partir d'une charge unique comprenant, sous une forme combinée ou non avec un autre élément tel que l'oxygène, de l'aluminium et au moins un composé métallique pris dans le groupe for- mé par le silicium, le nickel et les alliages nickel-chrome, la charge unique contenant au moins N % en poids d'alumi- nium; selon une première possibilité, la charge est cons- tituée d'un alliage des composés métalliques présents; se- lon une autre possibilité, la charge est constituée d'ir. ensemble de plusieurs charges de natures différentes; on peut, avantageusement, utiliser une charge unique consti- tuée d'un alliage aluminium-silicium comportant de 8 à 10 % en poids de silicium. Selon une technique déjà connue, on peut recouvrir la pellicule métallique brillante, qui surmonte la couche de résine, par une projection protectrice de silicium, le silicium venant, cette fois, en surface au-dessus de la cou- che réfléchissante proprement-dite Dans cette hypothèse, la projection de silicium s'effectue, avantageusement, dans le même appareil de métallisation sous vide que les projec- tions précédentes et, par conséquent, le prix de revient n'est pas sensiblement augmenté Cependant, la présence d'une telle couche de silicium en surface n'est réellement nécessaire que lorsque la pellicule brillante n'est aucu- nement protégée de l'extérieur, notamment lorsqu'il s'agit de réflecteurs insérés dans des projecteurs ventilés Au contraire, cette projection superficielle de silicium est absolument inutile, si le réflecteur est destiné à être utilisé dans un projecteur dont le bloc optique est étan- che, comme c'est le cas lorsque l'on colle la glace de pro- jecteur directement sur la bordure frontale du réflecteur. La présente invention a, également pour objet, le produit industriel nouveau que constitue un réflecteur ob- tenu par le procédé ci-dessus défini, ce réflecteur compor- tant, sur une embase métallique de forme sensiblement para- bolique concave, une couche de résine portant une pellicule métallique brillante, caractérisé par le fait que la résine porte directement une couche contenant au moins un métal sous une forme combinée ou non avec un autre élément tel que l'oxygène pris dans le groupe formé par le silicium, le nickel, les alliages nickel-chrome ainsi que les alliages des compo- sés métalliques précédents avec l'aluminium, ladite couche, si elle contient moins de N % en poids d'aluminium, étant recouverte d'un revêtement contenant un métal pris dans le groupe formé par l'aluminium et ses alliages à plus de N % en poids, l'épaisseur totale de la pellicule portée par la résine étant comprise entre 0,05 et 0,1 micron, n ayant la signification précédemment indiquée. Dans une première variante préférée de réalisation, la résine porte une couche contenant moins de N % d'alu- minium et le revêtement est constitué d'aluminium; la ré- sine peut porter, notamment, une couche de silicium; le revêtement peut être constitué d'un alliage d'aluminium et d'au moins un métal pris dans le groupe formé par le silicium, le nickel et les alliages nickel-chrome, l'alu- minium étant présent à au moins N % en poids; le revête- ment peut, par exemple, être constitué d'un alliage d'alu- minium et de silicium contenant de 88 à -99 % en poids d'aluminium & Selon une autre variante préférée de réalisation, la résine porte directement une couche unique constituée d'un alliage d'aluminium et de silicium comportant plus de n % en poids d'aluminium; cet alliage aluminium-silicium peut, avantageusement, contenir de 8 à 10 % en poids de silicium. Dans le cas o il est nécessaire de protéger en surface le réflecteur, la pellicule brillante constituée par la couche portée par la résine et, éventuellement, le revêtement qui la surmonte,est recouverte, de façon con- nue, par une fine projection de silicium. La présente invention a, enfin, pour objet, l'u- tilisation d'un réflecteur tel que ci-dessus défini comme élément d'un projecteur d'éclairage Dans cette utilisa- tion, on constate que l'augmentation de température au voi- sinage de la lampe d'éclairage du projecteur n'entraîne aucun ternissement de la surface réfléchissante malgré l'absence de vernis entre la couche de résine et la pelli- cule métallique brillante qu'elle supporte. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de mise en oeuvre. La pièce métallique traitée est destinée à cons- tituer un réflecteur de projecteur pour véhicule automo- bile Ce réflecteur est réalisé à partir d'une tale brute non traitée ayant, sensiblement, 0,7 mm d'épaisseur et com- portant des aspérités de surface que l'on peut évaluer com- me étant de l'ordre de 2 microns On réalise d'abord un pré-traitement de dégraissage par une lessive alcaline ou par un solvant, comme le trichloréthylène L'opération de dégraissage est suivie d'une application au pistolet élec- trostatique d'une poudre de polyuréthane Le poudrage est suivi d'une cuisson de la couche de polyuréthane effectuée à une température de 220 'C pendant 12 mn; on refroidit à la température ambiante pendant 20 mn; la couche de polyuréthane obtenue a une épaisseur d'environ 40 à 70 microns. On met en place la pièce ainsi préparée dans une enceinte de métallisation sous vide comportant un filament spirale en tungstène portant une charge constituée d'un alliage aluminium-silicium contenant 9 % en poids de sili- cium Une différence de potentiel de 8 volts porte le fi- lament et sa charge à environ 20000 C par effet Joule On obtient, de la sorte, sur la couche de résine, après un temps de métallisation de 20 secondes, une couche unique constituée d'un alliage d'aluminium et de silicium, ladite couche ayant une épaisseur de 0,05 micron environ. On constate que l'on obtient ainsi un réflecteur de projecteur ayant de bonnes caractéristiques optiques et une bonne tenue à la corrosion Les caractéristiques optiques sont maintenues lorsque l'on met en place dans le bloc optique constitué par l'ensemble réflecteur-glace de projecteur une lampe d'éclairage de 60 watts et que l'on alimente ladite lampe On constate donc que l'absence d'une couche de vernis intermédiaire entre la résine et la pel- licule métallique brillante n'entratne plus aucun ternis- sement de la surface réfléchissante grâce à la composition particulière adoptée selon l'invention. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci- dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 1 l Revendications 1 Procédé de fabrication d'une surface métallique réfléchissante, dans lequel on applique sur la surface mé- tallique brute une couche de résine en poudre, on fond et on durcit "in situ" ladite couche et on y transfère une pel- licule métallique brillante, caractérisé par le fait que l'on transfère, directement sur la couche de résine, une fine cou- che contenant un élément métallique pris dans le groupe formé par le silicium, le nickel, les alliages nickel-chrome ainsi que les alliages des composés métalliques sus-mentionnés avec l'aluminium; puis, uniquement si la couche précitée contient moins de N % d'aluminium, on transfère sur cette couche un fin revêtement métallique brillant d'un métal pris dans le groupe formé par l'aluminium et ses alliages à plus de N % er poids d'aluminium, N étant un nombre au plus égal à 100, dont la valeur correspond à l'état de brillance minimum tolérable pour la surface métallique réfléchissante à obtenir. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on réalise les transferts de couche et, éven- tuellement, de revêtement par métallisation sous vide ou par pulvérisation cathodique à partir d'au moins une charge du matériau à transférer. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on réalise, par métallisation sous vide de la couche de résine, un transfert à partir d'une charge conte- nant, sous une forme combinée ou non avec un autre élément tel que l'oxygène, du silicium, du nickel, un alliage nickel- chrome ou un alliage des composés métalliques précédemment cités avec l'aluminium à une teneur inférieure à N % en poids d'aluminium, ce transfert étant suivi d'un autre transfert réalisé à partir d'une charge constituée d'aluminium pur ou d'un alliage à plus de N 7 en poids d'aluminium, N ayant la signification définie à la revendication 1. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on réalise le premier transfert à partir d'une charge de silicium et le deuxième transfert à partir d'une charge d'aluminium. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on réalise un transfert à partir d'une charge unique comprenant, sous une forme combinée ou non avec un autre élément tel que l'oxygène, de l'aluminium et au moins un composé métallique pris dans le groupe formé par le sili- cium, le nickel et les alliages nickel-chrome, la charge uni- que contenant au moins N % en poids d'aluminium, N ayant la signification définie à la revendication 1. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la charge est constituée d'un alliage des com- posée métalliques présents. 7 Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la charge est constituée d'un ensemble de plu- sieurs charges partielles de natures différentes. 8 Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on utilise une charge unique constituée d'un alliage aluminium-silicium comportant de 8 à 10 % en poids de silicium. 9 Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'on recouvre la pellicule métallique brillante, qui surmonte la couche de résine, par une projection protectrice de silicium. Réflecteur obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 9, comportant, sur une embase métallique de forme sensiblement parabolique concave, une couche de ré- sine portant une pellicule métallique brillante, caractérisé par le fait que la résine porte directement une couche con- tenant au moins un métal sous une forme combinée ou non avec un autre élément tel que l'oxygène pris dans le groupe formé par le silicium, le nickel, les alliages nickel-chrome ainsi que les alliages des composés métalliques précédents avec l'aluminium, ladite couche, si elle contient moins de N % en poids d'aluminium, étant recouverte d'un revête- ment contenant un métal pris dans le groupe formé par l'alu- minium et ses alliages à plus de N % en poids, l'épaisseur totale de la pellicule portée par la résine étant comprise entre 0,05 et 0,1 micron, N ayant la signification définie à la revendication 1. 11 Réflecteur selon la revendication 10, carac- térisé par le fait que la résine porte une couche de si- licium. 12 Réflecteur selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé par le fait que la résine porte une couche contenant moins de N % en poids d'aluminium, N ayant la signification définie à la revendication 1, et que le revêtement, qui surmonte ladite couche, est constitué d'alu- minium. 13 Réflecteur selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé par le fait que la résine porte une couche contenant moins de N % d'aluminium, N ayant la si- gnification définie à la revendication 1, et que le revê- tement, qui surmonte ladite couche, est constitué d'un al- liage d'aluminium et d'au moins un métal pris dans le grou- pe formé par le silicium, le nickel et les alliages nickel- chrome. 14 Réflecteur selon la revendication 13, caractê- risé par le fait que le revêtement, qui surmonte la couche métallique portée par la résine, est constitué d'un alliage aluminium-silicium contenant de 88 à 99 % en poids d'alu- minium. 15 Réflecteur selon la revendication 10, carac- térisé par le fait que la résine porte une couche constituée d'un alliage aluminium-silicium comportant plus de N % en poids d'aluminium, N ayant la signification définie à la revendication 1. 16 Réflecteur selon la revendication 15, carac- térisé par le fait que l'alliage aluminium-silicium de la couche contient de 8 à 10 % de silicium. 17 Réflecteur selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé par le fait que la pellicule brillante portée par la résine est recouverte par une fine projection de silicium. 18 Utilisation d'un réflecteur selon l'une des revendications 10 à 17 comme élément d'un projecteur d'é- clairage.