Brevet FR2616452A1 — publié le 19881216

La présente invention a essentiellement pour objet un procédé de revêtement d'une pièce quelconque par voie chimique ou électrolytique. Elle vise également les pièces obtenues par un tel procédé. I1 est déjà connu de munir une pièce quelconque d'un revêtement composite à matrice de nickel dans lequel sont incorporées des particules diverses destinées par exemple à améliorer les caractéristiques de frottement des pièces entre elles. Un tel revêtement peut être réalisé par exemple par voie électrolytique après avoir immergé la pièce à revêtir dans un bain contenant les particules précitées. Toutefois, pour réaliser une incorporation relativement satisfaisante des particules dans le revêtement, il convenait de proceder à une agitation vigoureuse du bain pour maintenir les particules en suspension et d'utiliser une quantité de ces particules nettement supérieure à celle incorporée au revêtement. Malgré cela, l'incorporation des particules au revêtement ne se faisait pas d'une manière dense et régulière, sans parler du fait que la quantité en excès de particules dans le bain était coûteuse et produisait des boues nécessitant le nettoyage des cuves contenant le bain. Aussi, la présente invention a pour but de remédier notamment aux inconvénients ci-dessus en proposant un procédé de revêtement perfectionné qui utilise dans le bain une quantité minimum de particules, à savoir la quantité juste nécessaire pour le revêtement, et qui permet une excellente incorporation avec répartition régulière des particules dans le revêtement de la pièce. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de revêtement d'une pièce par voie chimique ou électrolytique, et du type consistant à immerger ladite pièce dans un bain contenant des particules pour réaliser sur la pièce un revêtement composite, caractérisé en ce qu'on ajoute au bain un composé du type hétéropolysaccharide maintenant lesdites particules en suspension dans le bain et facilitant leur incorporation et leur répartition régulière dans ledit revêtement. Suivant une autre caractéristique de ce procédé, le composé précité est une gomme xanthane dissoute dans le bain suivant une concentration en volume comprise entre environ 0,01 et 0,2 %. Un tel composé de gomme xanthane présentant un poids moléculaire très élevé permet avantageusement le maintien en suspension des particules dans le bain et facilite par conséquent leur incorporation et leur répartition dans le revêtement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, es particules ajoutées au bain constituant par exemple une solution de nickelage sont des particules de carbure de silicium possèdant un diamètre d'environ 3 microns. On précisera encore ici qu'avant leur introduction dans le bain, les particules de carbure de silicium peuvent être soumises à un traitement dans une solution aqueuse contenant un agent tensio-actif fluoré cationique dont elles sont ensuite séparées par centrifugation. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, les particules ajoutées au bain constituant par exemple une solution de nickelage sont des particules de fluorure de calcium présentant une surface spécifique d'environ 14 m2/g. On peut ajouter au bain des adjuvants tels que des agents mouillants et/ou des agents modifiant la germination et la croissance des cristaux. L'invention vise également les pièces obtenues par le procédé répondant aux caractéristiques ci-dessus, ces pièces comportant un revêtement composite comprenant jusqu'à environ 9% de particules. Le procédé de l'invention permet notamment la réalisation par électrolyse et sur une pièce quelconque d'un revêtement composite à matrice de nickel. Mais l'invention peut également s'appliquer à des revêtements composites à matrice métallique d'une autre nature, telle que le cobalt, le cuivre, l'argent, l'or, le zinc et les alliages métalliques divers. Dans le même ordre d'idées, l'invention permet la réalisation de revêtements composites aussi bien par voie électrolytique que par voie chimique. C'est ainsi que l'on peut indifféremment réaliser des revêtements par une technique d'immersion en bain mort, au tonneau ou par circulation du bain ou de l'objet à revêtir. Les particules ajoutées dans le bain et destinées à être incorporées au revetement peuvent être des particules abrasives ou destinées à diminuer l'usure du revêtement, comme les oxydes métalliques tels que l'oxyde d'aluminium par exemple, des carbures métalliques tels que le carbure de silicium et le carbure de titane, des nitrures métalliques tels que le nitrure de titane, le nitrure de bore, ou des mélanges de ces composés. Ces particules peuvent être aussi des particules destinées à améliorer les caractéristiques de frottement et constituer des particules de téflon, de graphite, de fluorure de calcium, de sulfure de molybdène ou autres. Ces particules peuvent être mélangées entre elles et éventuellement avec des particules abrasives. Les particules peuvent encore être destinées à diminuer les fuites thermiques et être constituées par des oxydes métalliques de titane, d'aluminium, de zirconium ou autres. En d'autres termes, la nature, de même que la concentration et les dimensions des particules à incorporer dans le revêtement peuvent etre très variables, sans sortir du cadre de l'invention. La concentration des particules peut atteindre des valeurs élevées, mais on insistera sur le fait que l'invention permet.précisément de diminuer la concentration nécessaire de particules dans le bain, de facon à obtenir un pourcentage donné de particules incorporées, sans utiliser une quantité excessive de particules dans le bain. On verra dans les exemples donnés ci-après qu'il est possible d'incorporer jusqu'à 9% en masse de carbure de silicium dans le nickel avec une concentration de 30 g/l de particules dispersées ayant un diamètre d'environ 3 microns. Selon le résultat recherché, on pourra augmenter la concentration de particules, jusqu'à 80% du poids total de la suspension. Le diamètre des particules peut aller jusqu'à 200 microns. Le procédé de l'invention est compatible avec des adjuvants classiques utilisés dans les bains pour la fabrication de revêtements métalliques par voie électrolytique ou chimique. Dans le cas par exemple d'un nickelage obtenu par électrolyse, des agents mouillants ou des agents modifiant la germination et la croissance des cristaux (alcools, saccharinate de sodium ou analogues) peuvent être utilisés et ne diminuent pas l'efficacité du procédé selon cette invention. On peut également utiliser des adjuvants du type connu en soi pour augmenter l'incorporation de particules dans le revêtement cdmposite. C'est ainsi que l'on peut citer les agents tensio-actifs et les polymères hydrosolubles anioniques, cationiques et non-ioniques. Dans le cas des adjuvants cationiques, il peut être utile de revêtir les particules avec un agent cationique par immersion préalable des particules dans une solution aqueuse de cet agent, ce après quoi on sépare les particules ainsi revêtues par filtration ou par centrifugation, puis on ajoute ces particules au bain de revêtement. Mais, pour illustrer la présente invention on -donnera ci-après, à titre non limitatif, des exemples démontrant-l'efficacité du procédé de la présente invention et résultant essentiellement du fait que l'on utilise dans le bain de revêtement un composé très lourd du type hétéropolysaccharide et constituant de préférence une gomme xanthane. Exemple 1 : Revêtement composite Nickel-Carbure de Silicium. On utilise une solution de nickelage contenant 1% (poids/volume) de gomme xanthane, du chlorure de nickel (NiC12, 6 H20 : 20 g/l), de l'acide borique (30 g/l) et du sulfamate de nickel (Ni (S03 NH2)2, 4 H20 500 g/l). 50 ml de la solution de gomme xanthane sont introduits dans 950 ml de la solution de nickelage préalablement chauffée à 500 C. 30 g de particules de carbure de silicium de diamètre moyen 3 u sont introduits sous agitation avec un barreau magnétique, dans la solution ci-dessus. La suspension ainsi préparée est maintenue sous faible agitation pendant une heure environ pour faciliter lthomogénéisation. On effectue une électrolyse dans la dispersion ainsi préparée en utilisant deux anodes de nickel périphériques et une cathode centrale cylindrique en acier inoxydable. On répète I'électrolyse avec plusieurs valeurs de la densité de courant et en présence d'adjuvants traditionnels d'électrolyse. Dans tous les cas, on a obtenu des dépôts de nickel de bonne qualité contenant des particules de carbure de silicium. Les résultats exprimés en pourcentage massique de particules incorporées dans le nickel sont les suivants Essai : 1 Densité de courant (A.dm-2) : 2 Carbure de silicium (% masse) : 4,5 Observation : agitation vive du bain. Essai : 2 Densité de courant (A.dm-2) : 4 Carbure de silicium (% masse) : 7,8 Observation : agitation faible du bain. Essai : 3 Densité de courant (A.dm-2) : 4 Carbure de silicium (% masse) : 5,9 Observation : addition de 4 ml d'agent mouillant. Dureté (Vickers charge 300 g) : 505 Essai : 4 Densité de courant (A.dm-2) : 4 Carbure de silicium (% masse) : 5,9 Observation : addition de 4 ml de saccharinate de sodium. Dureté (Vickers chargé 300 g) : 606 Les photographies des figures 1 et 2 sont des coupes micrographiques des essais 3 et 4 ci-dessus respectivement. On observe une distribution très régulière des particules dans la matrice de nickel. Dans des -conditions expérimentales semblables à l'essai 1, mais sans addition de gomme xanthane, le pourcentage massique de carbure de silicium dans le rev8tement était de 2%. Ceci prouve l'influence bénéfique de la gomme xanthane introduite dans le bain et qui comme expliqué précédemment, facilite l'incorporation et la répartition régulière des particules de carbure de silicium dans le revêtement de sorte qu'il est suffisant d'introduire dans le bain la quantité juste nécessaire de particules. Exemple 2 : Revêtement composite nickel-carbure de silicium. Effet d'un agent tensio-actif cationique. On utilise la même préparation que dans l'exemple 1, mais on traite les particules de carbure de silicium de la manière suivante avant de les introduire dans le bain de nickelage. On prépare une solution aqueuse contenant 5 g/l d'agent tensio-actif fluoré cationique. On introduit 30 g de carbure de silicium dans 200 ml de la solution ci-dessus. On sépare ensuite le carbure de silicium par centrifugation et on l'introduit ainsi préparé dans la solution de nickelage. Les résultats exprimés en pourcentage massique de carbure de silicium dans le revêtement sont les suivants Essai : 1 Densité de courant (A. dm-2) : 10 Carbure de silicium (% masse) : 8,1 Essai : 2 Densité de courant (A dm-2) : 15 Carbure de silicium (% masse) : 8,6 Dans des conditions expérimentales semblables à l'essai 1, mais sans addition de gomme xanthane, le pourcentage massique de carbure de silicium dans le revêtement était de 3 %. Ceci prouve encore une fois l'intérêt de l'ajout de gomme xanthane dans le bain qui permet une incorporation très supérieure des particules de carbure de silicium dans le revêtement. Exemple 3 : Revêtement composite nickel-fluorure de calcium. On effectue la même préparition que dans l'exemple 1, mais on remplace la poudre de carbure de silicium par une poudre de fluorure de calcium de surface spécifique voisine de 14 m2g-i. La suspension est maintenue sous faible agitation par un barreau magnétique pendant l'électrolyse. Dans tous les cas, les revêtements électrolytiques obtenus ont été de bonne qualité. Les résultats exprimés en pourcentage massique de fluorure de calcium sont les suivants Essai : 1 Densité de courant (A. dm-2) : 4 Fluorure de calcium (%masse) : 3,9 Essai : 2 Densité de courant (A.dm-2) : 4 Fluorure de calcium (% masse) : 3,0 Observation: addition de 4 ml d'agent mouillant. Essai : 3 Densité de courant (A.dm-2) : 12 Fluorure de calcium (% masse) : 2,3 pbservation : agitation plus forte. Les photographies des figures 3 et 4 représentent les coupes micrographiques des essais 2 et 3 ci-dessus respectivement. Dans des conditions expérimentales semblables à l'essai 1, mais sans addition de gomme xanthane, le pourcentage massique de fluorure de calcium dans le revêtement était de 0,2. On a donc réalisé suivant l'invention un procédé de revêtement qui permet de réaliser des pièces comportant un revêtement composite avec particules incorporées suivant la proportion désirée et réparties de manière régulière dans ledit revêtement. Une telle technique de revêtement peut être appliquée dans la fabrication d'outils abrasifs et de polissage à matrice métallique par exemple. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples de réalisation donnés ci-dessus et comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de revêtement d'une pièce par voie chimique ou électrolytique et du type consistant à immerger la pièce dans un bain contenant des particules pour réaliser sur la pièce un revêtement composite, caractérisé en ce qu'on ajoute au bain un composé du type hétéropolysaccharide maintenant lesdites particules en suspension dans le bain et facilitant leur incorporation et leur répartition régulière dans ledit revêtement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé précité est une gomme xanthane dissoute dans le bain suivant une concentration en volume comprise entre environ 0,01 et 0,2%. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les particules ajoutées au bain constituant par exemple une solution de nickelage sont des particules de carbure de silicium possèdant un diamètre d'environ 3 microns. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'avant leur introduction dans le bain, les particules de carbure de silicium ont soumises à un traitement dans une solution aqueuse contenant un agent tensio-actif fluoré cationique dont elles sont ensuite séparées par centrifugation. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les particules ajoutées au bain constituant par exemple une solution de nickelage sont des particules de fluorure de calcium présentant une surface spécifique d'environ 14 m2/g. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on ajoute au bain des adjuvants tels que des agents mouillants et/ou des agents modifiant la germination et la croissance des cristaux. 7. Pièce obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 6 et dont le revêtement comporte entre environ 2 et 9% de particules.