Brevet FR2513906A1 — publié le 19830408

La présente invention concerne un procédé et une composition en vue de la mise en place d'un revêtement notamment sur un support métallique, présentant des pro priétés anti-adhérentes et auto-lubrifiantes,à base de résines fluorées. On connaît les propriétés anti-adhérentes des résines fluorées notamment le polytétrafluoréthylne (PTFE) et le fluoroêthylnepropylene (FEP). L'invention concerne plus particulièrement la réalisation d'un revêtement à base de résines fluorées en couches minces afin de constituer un revêtement anti-adhérent ou auto-lubrifiant. La fixation d'un revêtement à base de résines fluorées sur un support présente des difficultés connues, et qui sont liées précisément aux propriétés antiadhérentes de ces résines. Dans le cas d'un support métallique, on cherche à réaliser une structure superficielle apte à accrocher dans de bonnes conditions la couche de résine fluorée qui sera rapportée et,à cet effet on cherche à obtenir un état de surface présentant des anfractuosités, cavités, de préférence en forme d'oméga et à bords resserrés, afin d'emprisonner les couches de résine immédiatement au contact du support métallique. A cet effet on traite le métal par un sablage qui décape la surface et qui crée localement de multiples cavites propices à l'ancrage des couches de résine. Parallèlement à ce traitement physique, on obtient également un état de surface propre à augmenter le pouvoir d'accrochage de la couche de résine par une attaque chi mique à partir d'un mélange d'eau distillée et d'acide, tel que l'acide chromique, l'acide orthophosphorique on utilise également une attaque chimique à partir d'acides forts, tels que les acides chlorhydriques ou nitriques ou par une attaque basique. La pratique montre que ces moyens restent insuffisants et il est d'expérience quotidienne que le maintien et la résistance au fluage des couches anti adhére.ntes ou auto-lubrifiantes à base de résines fluorées, est une source de difficultés. On connait diverses résines fluorées qui possèdent chacune leursparticulariteset leurs propriétés spécifiques. Le PTFE, généralement appliqué à partir d'une dispersion aqueuse, possède les propriétés d'ancrage médiocres ; l'application d'un revêtement à base de PTFE se fait en plusieurs couches, à partir d'une couche primaire contenant des acides chromiques ou phosphoriques et le PTFE en suspension ; sur ce primaire successivement sont rapportées les couches ultérieures de PTFE avec des cuissons intermédiaires permettant d'obtenir le ramollissement de la résine et la soudure, par fusion partielle , des couches successives. Le FEP présente par contre une adhérence satisfaisante sur métal sablé en couche très mince, mais à la condition que l'épaisseur du revêtement ainsi réalisé ne déborde pas sensiblement par rapport aux crêtes des anfractuosités réalisées sur la surface du métal par les procédés de traitement physique ou chimique décrits ci-dessus. Lorsque on veut donner de l'épaisseur au revêtement à partir de FEP, par superposition de couches successives qui sont ensuite solidarisées par thermofusion, on constate alors la très mauvaise adhérence du revêtement ; et cette mauvaise adhérence est due au fait que le FEP présentant un coefficient de dilatation environ dix fois supérieur à celui du métal support, il a tendance, lors des cycles thermiques, à se comporter de façon spécifique, très différente du métal, les cycles thermiques auxquels peut être soumis 1'ensemble provoquant alors une désolidarisation de la couche de FEP par rapport à son support. Ce phénomène peut se produire dès les phases de cuisson visant à réaliser la fusion des couches successives déposées. L'invention permet de réaliser un revêtement présentant les propriétés physiques caractéristiques des résines fluorées c 'est-à-dire des propriétés anti-adhérentes et auto-lubrifiantes en permettant d'obtenir une bonne adhérence sur le support. A cet effet l'invention concerne un procédé pour la mise en place d'un revêtement anti-adhérent et/ou auto-lubri fiant,à base de résines fluorées, sur support métallique, caractérisé en ce que ledit revêtement est constitué d'un mélange, comportant d'une part le PTFE et d'autre part une résine fluorée à propriétés thermoplastiques choisies dans la famille comportant le fluoroéthylènepropylène, les perfluoroalkydes, l'éthylènechlorotri-#luoro- ethylene, le luorure de polyvinylidène. Selon une preTliere forme de réalisation de l'invention, le revêtement est appliqué à partir d'une dispersion en :,milieu aqueux, contenant en mélange d'une part le PTFE et d'autre part ladite résine thermoplastique fluorée. De préférence la proportion des deux composants constituant d'une part le PTFE et d'autre part ladite résine thermoplastique fluorée est comprise, pour chacun des composants, entre 10 et 90 % du mélange. Selon une forme préférentielle de réalisation du procédé de l'invention on applique une couche primaire à partir d'une dispersion de résine thermoplasticuefluorée sensiblement pure, telle que le FEP, et sur laquelle sont superposées une pluralité de couches de PTFE. Selon une autre forme de réalisation, le revêtement est constitué d'une superposition de plusieurs couches de composition non homogène entre elles. Et de préférence la composition des couches superposées définît un gradient comportant une proportion croissante de PTFE vers les couches extérieures. L'invention permet ainsi de combiner les propriétés de bonne adhérence du FEP, en contact direct avec le support métallique, le FEP étant piégé dans les infractuosités, sans toutefois faire dépasser la couche primaire de FEP au-delà d'une distance de l'ordre de quelques microns (2 à 3 microns), par rapport aux crêtes des anfractuosités constituées sur la surface du métal support. Dans ces conditions le FEP constituant la couche primaire en contact direct avec le métal support,est suffisamment fermement accroché dans les anfractuosités du métal et constitue une couche primaire d'ancrage efficace. Pour obtenir les couches supérieures, on utilise alors,non plus le FEP,mais une composition ot le PTFE prédomine le PTFE possède en effet une bonne affinité par rapport au FEP et dans ces conditions on obtient aisément la solidarisation des couches à prédominance PTFE par rapport aux couches primaires à prédominance ou exclusivement à base de FEP. Mais le PTFE sous forme de revêtement possédant un coefficient de dilatation très inférieur par rapport au FEP, ne présente pas l'inconve- nient d'un comportement erratique lors des cycles thermiques auxquels l'ensemble est soumis, soit pour la cuisson successive et la thermofusion des couches superposées, soit lors du fonctionnement de l'appareil de l'ensemble comportant le revêtement. On peut ainsi utiliser les propriétés respectivement du FEP d'un bon accrochage local dans les infractuosités afin d'obtenir un primaire efficace, tandis que le PTFE, solidarisé sur la couche primaire de FEP, évite le phénomène de dilatation différentielle trop marquée par rapport au support métallique. On peut ainsi réaliser un gradient de composition depuis la couche primaire à prédominance ou exclusivement à base de FEP jusqu'aux couches extérieures à prédominance ou exclusivement à base de PTFE. On peut ainsi réaliser des épaisseurs allant de 3 à 30 microns au-dessus des crêtes définissant le niveau supérieur de la couche du métal support. Deux exemple de revêtements de surfaces métalliques et leurs procédés de réalisation selon l'invention sont décrits ci-dessous. EXEMPLE 1 On désire déposer un revêtement d'environ 15 à la surface d'un embout en laiton, afin de faciliter le glissement d'un joint. Les revêtements fluorés tel que le FEP ont tendance à attaquer ce type d'alliage, c'est pourquoi la couche de base est constituée d'un mélange à 20 % de PVDF (fluorure de polyvinylidène)et 80 % PTFE, sur laquelle est déposée une couche de FEP. Le mode opératoire comprend les étapes suivantes on procède au sablage de la surface métallique, puis à la projection de la couche de base suivie d'une cuisson de 20 minutes à 3000C ; on projette ensuite la seconde couche de FEP qui est soumise à une cuisson de 20 minutes à 3700C. Ce mode opératoire permet d'une part d'éviter une attaque excessive du laiton par la couche de base (contenant du PTFE) à faible décomposition thermique, et d'autre part le phénomène de retrait et de formation de crevasses du FEP lorsqu'il est déposé en forte épaisseur. On obtient ainsi un revêtement d'aspect lisse. EXEMPLE 2 On veut obtenir un revêtement de 30 p sur un clinquant métallique mince. Il est dans ce cas impossible de réaliser un sablage de la surface , ce qui limite très fortement l'adhérence du revêtement suivant les techniques connues. On a cherché à déposer alors des épaisseurs plus grandes, mais on a dû constater l'existence d'un retrait important. On remédie à cet état de fait en utilisant selon l'exemple un produit non thermoplastique qui permet de briser l'as pect filmogène du dépôt. On procède d'abord à une attaque chimique et une phosphatation, puis à la projection d'une couche d'un mélange d'ECTFE (éthylènechlorotrifluoroéthylène) et de PTFE, soumis ensuite à une cuisson à 3200C. La projection et la cuisson sont répétées jusqu'à obtention d'une épaisseur de 30 suffisante pour assurer une bonne étanchéité contre la corrosion. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la mise en place d'un revêtement anti-adhérent et/ou auto-lubrifiant , à base de résines fluorées, sur support métallique, caractérisé en ce que ledit revêtement est constitué d'un mélange, comportant d'une part le PTFE et d'autre part une résine fluorée à propriétés thermoplastiques choisies dans la famille comportant le fluoroéthylènepropylène, les perfluoroalkydes, 1 'éthylène-chloro- trifluoroéthylène, le fluorure de polyvinylidène. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en outre, en ce que le revêtement est appliqué à partir d'une dispersion en milieu aqueux, contenant en mélange d'une part le PTFE et d'autre part ladite résine thermoplastique fluorée. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la proportion des deux composants constituant d'une part le PTFE et d'autre part ladite résine thermoplastique fluorée est comprise, pour chacun des composants, entre 10 et 90 % du mélange. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on applique une couche primaire à partir d'une dispersion de résine thermoplastique fluorée sensiblement pure, telle que le FEP, et sur laquelle sont superposées une pluralité de couches de PTFE. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le revêtement est constitué d'une superposition de plusieurs couches de composition non homogène entre elles. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la composition des couches superposées définit un gradient comportant une proportion croissante de PTFE vers les couches extérieures.