Brevet FR2775913A1 — publié le 19990917

L'invention concerne un procédé de dépose d'une couche protectrice sur des surfaces d'une pièce à traiter comprenant: - une opération de projection pour activer la pièce au moyen d'un matériau à projeter et au moins une opération de pul- vérisation pour enduire la pièce en utilisant une installa- tion de projection, une installation de pulvérisation et une installation d'alimentation en matériau à projeter et à pulvériser, pour améliorer leur capacité de résistance. Dans de tels procédés de projection comme par exemple la projection selon le procédé de projection rapide à l'oxygène HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), généralement la surface à traiter d'une pièce ou d'un composant est, dans une première étape, soumise à la projection d'un matériau de pro- jection qui est par exemple de l'oxyde d'aluminium (A1203) ou du carbure de silicium (SiC). Cette étape est effectuée avec un appareil de projection prévu uniquement à cet effet et qui est généralement un pistolet à projeter. Par une alimentation en air correspondante de ce pistolet à projeter, on obtient un effet d'injection dans un réservoir contenant le matériau à projeter; cet effet aspire le matériau à projeter du ré- servoir de stockage et l'accélère dans le pistolet. Le trai- tement de la surface avec le matériau à projeter provoque une " activation " de la surface soumise à la projection. Cette surface est ainsi granulée, ce qui augmente sa surface et permet ainsi un meilleur accrochage des couches déposées ul- térieurement. De plus, le traitement avec un matériau à pro- jeter permet de nettoyer la surface à traiter, éliminant les résidus comme par exemple les peaux oxydées provenant de la fabrication de la pièce à traiter. Dans les procédés connus, après la projection sur la surface, on réalise une seconde étape de l'opération de projection dans laquelle la surface à traiter est recouverte avec un autre appareil de projection prévu spécialement pour cette étape. L'inconvénient de ce procédé est d'utiliser, pour chacune des deux étapes du procédé, une installation prévue uniquement à cet effet. Il faut ainsi prévoir une installa- tion de projection dans laquelle la pièce à traiter doit tout d'abord être activée comme décrit précédemment. Cela néces- site souvent des chambres ou des cabines spécialement conçues pour l'activation manuelle de la pièce à traiter. Pour la se- conde étape de l'opération, il faut des cabines thermiques dans lesquelles il faut transporter la pièce pour y effectuer ensuite l'opération de pulvérisation avec l'installation de pulvérisation prévue à cet effet. Outre la mise en oeuvre de moyens relativement importants pour les deux appareils utilisés dans les deux étapes de l'opération et les coûts élevés d'achat et d'entretien, ce procédé présente également l'inconvénient de ne pas être approprié à la mise en place d'une couche anti- corrosion sur les surfaces hautement corrosives. A l'avenir, l'utilisation de matériaux facilement oxydables comme par exemple le magnésium ou les alliages aluminium, magnésium, titane ou des matériaux cuivrés, prendra de l'importance. Ces matériaux sont particulièrement intéressants pour la cons- truction de carrosseries de véhicules. Dans le procédé selon l'état de la technique, il y a un intervalle de temps entre l'étape d'activation de la surface et l'étape de pulvérisa- tion durant lequel il se forme une peau d'oxydation sur la surface de matériaux facilement oxydables qui abaisse signi- ficativement l'accrochage de la couche de recouvrement dépo- sée ultérieurement. Un autre inconvénient du procédé utilisé jusqu'à présent est que le matériau projeté utilisé pour activer la surface de la pièce est récupéré plusieurs fois après qu'il ait été projeté sur la surface pour réduire la quantité to- tale de matériau projeté. Il est ensuite ramené au réservoir après une étape de nettoyage effectuée en parallèle pour être utilisé de nouveau pour un processus de projection. Il en résulte une réduction de l'abrasivité des particules proje- tées de telle sorte que lors d'une opération longue, l'efficacité décroît rapidement. Dans le domaine du traite- ment de surface de métaux légers hautement corrosifs, il ap- paraît en particulier dans cette opération le problème que malgré le nettoyage des matériaux projetés déjà utilisés, de petites impuretés subsistent sur ceux-ci. Ces impuretés pro- viennent entre autre du contact avec le revêtement de la ca- bine ou du frottement contre les parois du réservoir ou les tuyaux ou conduites. Ces parties de l'installation sont en général en acier. C'est pourquoi il reste, malgré le net- toyage, une certaine quantité de résidus d'acier dans le ma- tériau projeté qui est injectée dans la surface de la pièce en métal léger. Même lorsque ces impuretés sont recouvertes par la couche déposée par la pulvérisation ultérieure, elles constituent des germes de corrosion à la surface de la pièce. Le but de l'invention est de proposer un procédé du type ci-dessus augmentant la capacité de résistance de la surface à traiter. A cet effet l'invention concerne un procédé ca- ractérisé en ce que les opérations de projection et de pulvé- risation sont effectués par la même installation. Selon d'autres caractéristiques intéressantes: * la forme et la consistance des particules projetées ne sont sensiblement pas modifiées durant l'opération, * la température des particules projetées durant l'opération est en dessous de leur point de fusion, * l'opération de projection et de pulvérisation s'effectue en même temps dans une seule et même étape de procédé, * on utilise comme matériau pour traiter la surface un al- liage de métal léger, de cuivre, de nickel ou un alliage d'acier, * l'alliage de métaux légers est un alliage d'aluminium ou de magnésium, * la proportion des particules projetées représente au moins 10 % et au plus 50 % de volume, * la taille des particules projetées est comprise entre 5 à mm, * le matériau d'enduction est de l'aluminium, * la température de sortie de l'installation de projection et de pulvérisation est d'au moins de 2000 C pour le matériau à projeter ou à pulvériser, * on dépose une couche d'aluminium à des endroits sensibles à la corrosion d'éléments de cadre de carrosserie. Le procédé selon l'invention peut être utilisé de manière générale pour déposer une couche protectrice et plus particulièrement une protection contre la corrosion ou l'abrasion. Le procédé selon l'invention présente l'avantage d'utiliser une seule et même installation pour le traitement aussi bien que pour l'enduction de la pièce. Cela simplifie l'ensemble de l'installation pour la réalisation de l'opération, ce qui réduit le coût de l'installation. En ou- tre, on diminue sensiblement les dépenses de temps nécessai- res à la conduite de l'opération et ainsi les coûts de fabrication de la pièce. Un procédé dans lequel l'opération de projection et de pulvérisation sont effectués dans une même étape pré- sente l'avantage par rapport à l'état de la technique de né- cessiter bien moins de matériau à projeter. Dans le procédé selon l'état de la technique, les matériaux projetés sont en- traînés par de l'air sous pression communiquant aux particu- les projetées une vitesse comprise entre 30 et 60 m/s. Du fait de l'énergie de particules qui en résulte, le traitement de la surface de la pièce nécessite une grande quantité de particules. En revanche, l'accélération des particules, pro- jetées dans le procédé selon l'invention, se fait par une opération de brûlage dans l'appareil de projection et de re- couvrement. Cette opération délivre une énergie supérieure d'un facteur 10 aux particules projetées par rapport à celles obtenues selon l'état de la technique. Ainsi, seule une quan- tité proportionnellement faible de particules (de l'ordre de g/mn) est nécessaire pour activer dans la proportion exi- gée. Du fait de la faible quantité de matériaux projetés uti- lisée dans le procédé selon l'invention, il n'est pas nécessaire de réutiliser ceux-ci durant l'opération de pro- jection, ce qui supprime le problème de la corrosion de la pièce par le matériau de projection nettoyé. En rapport avec cela, il est également particulièrement avantageux que la quantité de particules utilisée dans le procédé selon l'invention puisse être dosée de manière beaucoup plus pré- cise que dans les appareils selon l'état de la technique. Du fait de l'utilisation de la même installation et du même appareil pour l'opération de projection ainsi que pour l'opération de pulvérisation, il est avantageux que les surfaces traitées respectivement par projection et par pulvé- risation se correspondent mieux. Contrairement à cela, dans le procédé selon l'état de la technique, bien souvent on traite une plus grande surface par projection que celle qui sera pulvérisée par la suite, de sorte que la zone de bord n'est pas recouverte. Dans le traitement de pièces métalli- ques hautement corrosives, la zone de bord traitée par pro- jection, mais non recouverte, attire une corrosion très importante de sorte que les procédés selon l'état de la tech- nique ne conviennent pas au conditionnement de pièces métal- liques hautement corrosives. Au contraire, le procédé selon l'invention, utilisant la même installation et le même appa- reil pour les opérations de projection et de pulvérisation, permet une définition plus précise des surfaces traitées et assure ainsi qu'il ne reste pas de zone de bord qui ne soit pas traité par pulvérisation et s'oxydant par la suite. Du fait de cette meilleure définition des surfaces traitées, le procédé selon l'invention augmente de manière significative la protection contre la corrosion. Le procédé selon l'invention sera décrit ci- après: Le procédé selon l'invention utilise un seul et même appareil ou une seule et même installation en tant qu'installation de projection et de pulvérisation pour réali- ser l'opération de projection, et celle de pulvérisation. Il n'est donc plus nécessaire de transférer la pièce à traiter, d'une chambre de projection prévue à cet effet selon l'état de la technique, à une chambre de pulvérisation séparée pour traiter la pièce. Au lieu de cela, la pièce peut rester dans une seule et même chambre pour les deux étapes du procédé. Entre les deux étapes du procédé, il suffit de commuter le branchement de l'installation de projection et de pulvérisa- tion entre le réservoir du matériau à projeter et le réser- voir du matériau à pulvériser. Cette opération se fait rapidement et même les métaux hautement corrosifs n'ont pas le temps de commencer à s'oxyder. Pour l'opération de projection, on utilise de préférence une poudre comme matériau à projeter; avantageu- sement cette poudre a une granulométrie telle que les parti- cules de poudre ne puissent plus être soudées entre elles par le pistolet de projection et de pulvérisation. On évite ainsi que du matériau de projection fondu se dépose sur la paroi intérieure de l'appareil de projection. Par l'utilisation de particules d'une grosseur minimale pour l'opération de pro- jection qui ont de préférence un point de fusion élevé par rapport à l'état de la technique, ces particules n'étant pas réutilisées, elles conservent leur forme initiale à la sortie de l'appareil de projection, c'est-à-dire leur capacité d'abrasion. Pour ces raisons, on obtient, avec l'opération de projection selon l'invention, une activation optimale de la surface de la pièce à traiter et l'on effectue l'opération de pulvérisation à la suite, ce qui réduit au minimum les ris- ques de corrosion de la pièce. Il est essentiel que les particules projetées ne soient pas, même partiellement, soudées entre elles par fu- sion car cela modifierait leur consistance. Selon l'utilisation, les particules ne doivent pas avoir une forme à arête vive mais peuvent par exemple être réalisées sous la forme de billes. L'activation de la surface traitée se fait alors grâce à une dureté relativement élevée des particules. Dans un procédé alternatif, les matériaux proje- tés et pulvérisés peuvent également être amenés en même temps sur la surface de la pièce à traiter. Dans ce cas, le maté- riau projeté et le matériau pulvérisé sont pris simultanément dans les réservoirs correspondants, de sorte que les deux ré- servoirs sont connectés en même temps à l'installation de projection et de pulvérisation. On utilise par exemple des particules d'oxyde d'aluminium (A1203) ou de carbure de silicium (SiC) comme ma- tériaux à projeter. Dans beaucoup d'applications du procédé selon l'invention on utilise de l'aluminium comme matériau d'enduction. La portion de matériau projeté ou abrasif mesurée dans le procédé selon l'invention par rapport à la totalité du matériau de projection et de pulvérisation représente au minimum 5 % et au maximum 50 % de la masse et dans la majori- té des utilisations, la portion prévue est de 10 % à 30 % de la masse. La taille des particules est comprise entre 5 gm et 150 jm selon l'invention. Le procédé selon l'invention offre des avantages particuliers pour le dépôt d'une couche de protection contre la corrosion sur des éléments de cadres de carrosseries de véhicules, ce qui sera décrit par la suite. Dans le cas des véhicules soumis aux conditions atmosphériques, l'humidité et l'eau mélangée à du sel, entrent à l'intérieur de la carros- serie et ainsi également à des endroits auxquels différents métaux se touchent, favorisant ainsi la corrosion. Dans les futurs véhicules on prévoit des carrosseries dont l'enveloppe extérieure sera en une tôle, comme par exemple en tôle d'aluminium et dont le cadre de la carrosserie sera en maté- riau hautement corrosif comme par exemple du magnésium ou des alliages de magnésium. Dans la zone inférieure de la carros- serie, et également à l'intérieur de la carrosserie o cette eau se retrouve et reste souvent pendant longtemps (cavité), de manière générale on rapporte, à l'emplacement correspon- dant de l'élément en magnésium, des tôles de manière à ce que le fond ne soit pas directement en contact avec les éléments de cadre hautement corrosifs. Ainsi, la corrosion ne pouvait jusqu'à maintenant être contrée que de manière très insuffi- sante, car les tôles de ces endroits n'étaient pas totalement étanches contre l'eau stagnante située dans le fond. Grâce au procédé selon l'invention, il est maintenant possible de dé- poser une couche d'aluminium directement sur les emplacements correspondants pour que l'eau stagnante ne soit pas en con- tact avec le magnésium, même à long terme. En conclusion, il est à remarquer que l'invention concerne un procédé de dépose d'une couche protectrice sur des surfaces d'une pièce à traiter et, en d'autres termes, un procédé de préparation et de recouvrement thermique de surfa- ces corrosives. Enfin, ce procédé s'applique notamment au dépôt d'une couche d'aluminium à des endroits sensibles à la corro- sion d'éléments de cadre de carrosserie. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé de dépose d'une couche protectrice sur des surfa- ces d'une pièce à traiter comprenant - une opération de projection pour activer la pièce au moyen d'un matériau à projeter et au moins une opération de pul- vérisation pour enduire la pièce en utilisant une installa- tion de projection, une installation de pulvérisation et une installation d'alimentation en matériau à projeter et à pulvériser, caractérisé en ce que les opérations de projection et de pulvérisation sont effec- tués par la même installation. 2 ) Procédé de préparation et de recouvrement thermique de surfaces corrosives, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme et la consistance des particules projetées ne sont sensiblement pas modifiées durant l'opération. 3 ) Procédé de préparation et de recouvrement thermique de surfaces corrosives, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la température des particules projetées durant l'opération est en dessous de leur point de fusion. 4 ) Procédé de préparation et de recouvrement thermique de surfaces corrosives, selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que l'opération de projection et de pulvérisation s'effectue en même temps dans une seule et même étape de procédé. ) Procédé de préparation et de recouvrement thermique de surfaces corrosives, selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce qu' on utilise comme matériau pour traiter la surface un alliage de métal léger, de cuivre, de nickel ou un alliage d'acier. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alliage de métaux légers est un alliage d'aluminium ou de magnésium. 7 ) Procédé selon une ou plusieurs des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la proportion des particules projetées représente au moins 10 % et au plus 50 % en volume. 8 ) Procédé selon une ou plusieurs des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la taille des particules projetées est comprise entre 5 à um. ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau d'enduction est de l'aluminium. ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de sortie de l'installation de projection et de pulvérisation est d'au moins de 2000 C pour le matériau à projeter ou à pulvériser. 11 ) Application du procédé selon l'une quelconque des reven- dications précédentes pour déposer une couche d'aluminium à des endroits sensibles à la corrosion d'éléments de cadre de carrosserie.