Brevet FR2679927A1 — publié le 19930205

REALISATION DE MOUSSES METALLIQUES Les structures alvéolaires à porosité ouverte, de type tImoussettt constituées essentiellement d'un matériau métallique, tel que par exemple le nickel, trouvent actuellement de multiples usages : support de catalyseur, structure de collecte et de rétention des matières actives pour les électrodes de piles, d'accumulateurs ou de piles à combustible, protection électromagnétique et nucléaire, filtration, etc. Bien entendu, les utilisations de ces matériaux dépendent pour beaucoup de leur coût, celui-ci étant entre autres déterminé par les procédés de fabrication mis en jeu. Généralement ces procédés de fabrication présentent 2 séquences principales - une opération préliminaire visant à rendre superficiellement conductrice toute la surface des mailles d'un substrat réticulé constitué initialement d'un matériau non conducteur organique polymère comme le polyuréthane - une métallisation qui s'effectue par électrolyse : par exemple dépôt de nickel ou de cuivre en milieu aqueux. Une troisième étape peut comprendre des traitements thermiques destinés à éliminer le matériau d'origine (pyrolyse) puis à désoxyder et recuire la structure métallique. Concernant la première opération , il convient pour beaucoup d'usages que le matériau déposé sur la mousse afin d'y assurer une conduction superficielle soit compatible avec le mode d'utilisation final de la mousse. C'est ainsi qu'une des méthodes les plus appropriées consiste à déposer sous vide, par pulvérisation cathodique, une mince couche du métal qui sera ensuite déposé en plus grande épaisseur dans la séquence électrolytique suivante. D'autres méthodes, notamment par voie chimique ont été préconisées elles se sont révélées peu économiques, et d'une utilisation délicate à échelle industrielle. L'invention objet de la présente demande est fondée sur une série d'observations et d'essais qui ont permis de mettre en évidence la possibilité d'utiliser des méthodes dites de projection à la flamme ou à l'arc pour la réalisation de la première séquence, dite de prémétallisation, de mousses en des matériaux polymères tels que le polyuréthane. Ces méthodes de projection thermique ont toujours été considérées comme inadaptées à la métallisation de matériaux tels que les mousses de polyuréthane, car supposées conduire à la dégradation thermique ou à la combustion des susdites mousses. Les expériences effectuées montrent que de tels procédés sont utilisables sans dégradation de la mousse, et que de plus il est possible d'effectuer un revêtement sur toute la surface des mailles de la mousse sans fermer la porosité de celle-ci, même lorsqu'elle comporte des pores dont le diamètre moyen est de l'ordre de 0,3 mm pour une épaisseur de la mousse de l'ordre de 2 mm. Ainsi, à titre d'exemple, un bon revêtement a pu être réalisé, sans dégradation de la mousse organique, par projection de zinc ou d'aluminium, au pistolet thermique, la pièce à traiter étant située à une distance de l'ordre de 60 cm du pistolet, et la durée d'exposition de chaque point de la mousse à la projection n'excédant pas continûment 5 secondes. On peut observer que la possibilité d'emploi de cette méthode est liée d'une part à la dimension moyenne des microgouttes métalliques arrivant sur la pièce à traiter et d'autre part à leur température. C'est ainsi que les projections au pistolet thermique ou au pistolet à plasma ont été jugées meilleures que celles réalisées au pistolet à arc électrique pour lequel la dimension moyenne des particules est plus élevée. Considérant la température limite des microgouttes arrivant sur la cible, il est apparu judicieux de choisir comme matériaux métalliques à projeter des métaux ou alliages dont le point de fusion ne dépasse pas environ 14000C. Par ailleurs le matériau déposé dans cette première phase de prémétallisation doit pouvoir permettre dans une seconde phase le dépôt électrochimique du nickel, ou d'un autre métal ou alliage. Ainsi peut-on observer que l'aluminium ne convient généralement pas, dans le rôle du prédépôt, ce qui est par exemple le cas lorsque le dépôt galvanique doit être réalisé en nickel. Enfin, il convient également que le métal ou l'alliage prédéposé soit compatible avec l'utilisation ultérieure de la mousse. Ainsi dans le cas de l'utilisation des mousses de nickel dans des accumulateurs nickel-cadmium, la présence de fer est-elle proscrite. Compte tenu de l'ensemble de ces considérations, les matériaux devant être projetés en prémétallisation seront préférentiellement les suivants - le zinc, - les alliages Cu-Zn dans lesquels la proportion en zinc est supérieure ou égale à 30 %, - les cupronickel dans la mesure où leur point de fusion est inférieur à environ 1400 C, - les alliages Cu-Sn. Les structures alvéolaires ayant été réalisées selon la présente invention, à savoir par prémétallisation selon un procédé de projection thermique, puis par métallisation électrolytique peuvent ensuite, en fonction des caractéristiques chimiques et mécaniques requises par l'application finale, subir les traitements thermiques suivants - oxydation thermique ou pyrolyse du substrat organique en vue de son élimination - traitement sous atmosphère réductrice afin de désoxyder la structure métallique, d'une part, et d'autre part de lui conférer les propriétés mécaniques souhaitées, par effet de recuit. Naturellement, et comme il résulte de ce qui précède, la présente invention n'est nullement limitée aux exemples de réalisation qui ont été décrits, mais en embrasse toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte, du type mousse, caractérisé en ce que l'on revêt le substrat initial, lequel est une mousse organique, lors d'une première phase du procédé, dite de prémétallisation, sur la surface des mailles constituant la structure, d'un dépôt métallique réalisé par projection thermique d'un métal ou d'un alliage sur ledit substrat, et, dans une seconde phase du procédé, dite de métallisation, par une opération de dépôt électrolytique du métal ou alliage venant renforcer le premier dépôt, ces dépôts successifs ne fermant pas la porosité de la mousse. 2. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la prémétallisation par projection thermique et la métallisation électrolytique sont suivies d'un traitement thermique de pyrolyse ayant pour objet d'éliminer le substrat initial organique. 3. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications I et 2, caractérisé en ce que, après la pyrolyse, on opère un second traitement thermique, sous atmosphère réductrice, ayant pour fonction de désoxyder les dépôts métalliques, oxydés durant la pyrolyse, et de conférer à la structure les caractéristiques mécaniques souhaitées. 4. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la prémétallisation est réalisée par projection au pistolet thermique. 5. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la prémétallisation est réalisée par projection au pistolet à plasma. 6. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la prémétallisation est réalisée par projection au pistolet à arc. 7. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le métal ou l'alliage déposé par projection thermique lors de la prémétallisation, présente un point de fusion inférieur à 14000C. 8. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dépôt métallique réalisé durant la prémétallisation est constitué par du zinc. 9. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dépôt métallique réalisé durant la prémétallisation est constitué par du cuivre. 10. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dépôt métallique réalisé durant la prémétallisation est constitué par un alliage Cu-Zn ayant une teneur au moins égale à 30 % en zinc. 11. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dépôt métallique réalisé durant la prémétallisation est constitué par un alliage Cu-Sn. 12. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dépôt métallique réalisé durant la prémétallisation est constitué par un alliage Cu-Ni. 13. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dépôt métallique réalisé durant la métallisation électrolytique est constitué par du nickel. 14. Procédé de fabrication de structures métalliques alvéolaires à porosité ouverte suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dépôt métallique réalisé durant la métallisation électrolytique est constitué par du cuivre. 15. Structure métallique alvéolaire à porosité ouverte, du type mousser caractérisée en ce qu'elle est réalisée selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.