Brevet FR3035607A1 — publié le 20161104

Procédé de modification de l'aspect d'une surface Domaine technique L'invention se rapporte à un procédé de modification de l'aspect d'une surface, en particulier un procédé de diminution de la brillance de ladite surface, notamment dans un but esthétique ou décoratif. Etat de la technique Un traitement d'une surface métallique par projection consiste à projeter sur la surface des particules, par exemple des billes ou des grains, de natures métalliques, céramiques ou polymères. Un exemple de traitement par projection, dit « grenaillage de précontrainte » (en anglais « shot peening »), sert à créer des pré-contraintes surfaciques pour améliorer les propriétés mécaniques et/ou augmenter la durée de vie des pièces traitées. Les particules, d'une taille généralement supérieure à 200 pm, de préférence supérieure à 300 pm, doivent être dures et résistantes et être projetées à haute vitesse, de préférence au moyen d'une grenailleuse à turbine. Un autre exemple de traitement par projection, dit « de nettoyage », sert à décaper et/ou nettoyer la surface. Les particules, de préférence des grains abrasifs, d'une taille généralement comprise entre 100 pm et 500 pm, doivent être projetées à vitesse réduite. Un autre exemple de traitement par projection, dit « de finition cosmétique » (en anglais « cosmetic finishing ») sert à modifier l'aspect de la surface, et en particulier la couleur, la texture, et notamment la forme et la topographie (dont la rugosité), la brillance, ou « gloss », ou la luminosité. Les particules, d'une taille généralement inférieure à 500 pm, préférentiellement inférieure à 300 pm, préférentiellement inférieure à 150 pm, préférentiellement inférieure à 100 pm, sont en général des grains abrasifs ou des billes fondues. Elles doivent être projetées à une vitesse inférieure à celles mises en oeuvre pour créer des précontraintes surfaciques. Des grenailleuses à succion, avec des pressions inférieures à 4 bar, préférentiellement inférieures à 3 bar sont de préférence utilisées. Les particules mises en oeuvre et les conditions de projection sont ainsi spécifiques à chacun des traitements susmentionnés. Les problèmes posés pour un traitement particulier, par exemple pour le grenaillage de précontrainte, et les solutions apportées pour les 3035607 2 résoudre ne sont donc pas, a priori, extrapolables à un autre traitement, par exemple à un traitement de finition cosmétique. De manière générale, un traitement de finition cosmétique utilisant des billes céramiques conduit à des rendus brillants, et peut générer une déformation de ladite surface. 5 Il existe donc un besoin pour un procédé permettant de modifier, voire ajuster la brillance d'une surface sans nécessairement modifier les paramètres de la projection (pression, distance de projection et angle de projection en particulier). En particulier, il existe un besoin pour un procédé permettant de diminuer le gloss, sans risque de déformation de la surface, et sans accélération de l'usure des appareils de projection. 10 Un but de l'invention est de répondre, au moins partiellement, à ce besoin. Résumé de l'invention Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'un procédé de modification de l'aspect d'une surface, comportant une étape de projection de particules présentant une taille maximale inférieure ou égale à 500 pm, les particules présentant une masse volumique relative 15 supérieure à 90%, plus de 5% et moins de 80% en volume desdites particules dites "particules projetées" étant des particules entaillantes, les autres particules projetées étant appelées "particules non entaillantes". Les inventeurs ont constaté qu'un tel procédé permet avantageusement de répondre au besoin susmentionné. En particulier, sans pouvoir l'expliquer théoriquement, les inventeurs 20 ont constaté que le procédé permet de diminuer la brillance de la surface traitée sans déformation supplémentaire de la surface. De préférence, un procédé selon l'invention présente encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : L'ensemble des particules projetées présente une taille maximale inférieure à 400 25 pm, de préférence inférieure à 300 pm, de préférence inférieure à 200 pm, de préférence inférieure à 150 pm, voire inférieure à 120 pm ; L'ensemble des particules projetées présente une taille minimale supérieure à 5 pm, de préférence supérieure à 10 pm, de préférence supérieure à 15 pm, de préférence supérieure à 20 pm, voire supérieure à 30 pm, voire supérieure à 40 pm ; 30 L'ensemble des particules projetées présente une taille minimale supérieure à 15 pm et une taille maximale inférieure à 60 pm, ou l'ensemble des particules projetées présente une taille minimale supérieure à 40 pm et une taille maximale inférieure à 3035607 3 90 pm, ou l'ensemble des particules projetées présente une taille minimale supérieure à 55 pm et une taille maximale inférieure à 120 pm ; L'ensemble des particules projetées présente une taille médiane inférieure à 100 pm, de préférence inférieure à 90 pm, de préférence inférieure à 80 pm, et/ou 5 supérieure à 30 pm ; L'ensemble des particules projetées contient plus de 10%, de préférence plus de 20%, de préférence plus de 30%, et/ou de préférence moins de 70%, de préférence moins de 60%, en volume, de particules entaillantes ; La dimension moyenne des particules entaillantes est supérieure à 15 pm, de 10 préférence supérieure à 20 pm, de préférence supérieure à 30 pm, de préférence supérieure à 40 pm et/ou de préférence inférieure à 300 pm, de préférence inférieure à 200 pm, de préférence inférieure à 150 pm, de préférence inférieure à 120 pm ; La dimension moyenne des particules non entaillantes est supérieure à 15 pm, de 15 préférence supérieure à 20 pm, de préférence supérieure à 30 pm, de préférence supérieure à 40 pm et/ou de préférence inférieure à 300 pm, de préférence inférieure à 200 pm, de préférence inférieure à 150 pm, de préférence inférieure à 120 pm ; Le rapport de la dimension moyenne des particules entaillantes sur la dimension 20 moyenne des particules non entaillantes est supérieur à 1/20, de préférence supérieur à 1/15, de préférence supérieur à 1/10, de préférence supérieur à 1/5, de préférence supérieur à 1/3 et/ou inférieur à 20, de préférence inférieur à 15, de préférence inférieur à 10, de préférence inférieur à 5, de préférence inférieur à 3 ; L'ensemble des particules entaillantes présente une circularité au carré moyenne 25 inférieure à 0,9, de préférence inférieure à 0,85 et/ou supérieure à 0,5, de préférence supérieure à 0,6, de préférence supérieure à 0,65, de préférence supérieure à 0,7, de préférence supérieur à 0,75 ; L'ensemble des particules non entaillantes présente une circularité au carré moyenne supérieure à 0,7, de préférence supérieure à 0,8, de préférence 30 supérieure à 0,85, voire supérieure à 0,90, voire supérieure à 0,92, voire supérieure à 0,94, voire supérieure à 0,95, voire supérieure à 0,96 ; Plus de 80%, plus de 90%, plus de 95%, voire sensiblement 100% des particules entaillantes sont des particules facettées. 3035607 4 Le nombre moyen de facettes des particules facettées est supérieur à 3, de préférence supérieur à 4 et inférieur à 30, de préférence inférieur à 25, de préférence inférieur à 20, de préférence inférieur à 15, de préférence inférieur à 10 ; Les particules projetées présentent une masse volumique relative supérieure à 92%, 5 de préférence supérieure à 94%, de préférence supérieure à 95%, de préférence supérieure à 96%, voire supérieure à 97%, voire supérieure à 98% ; La masse volumique apparente des particules projetées est de préférence supérieure à 2,5 g/cm3, de préférence supérieure à 3,0 g/cm3, de préférence supérieure à 3,3 g/cm3, de préférence supérieure à 3,6 g/cm3 ; 10 Dans un mode de réalisation, le rapport de la masse volumique de l'ensemble des particules entaillantes et de la masse volumique de l'ensemble des particules projetées non entaillantes est compris entre 0,8 et 1,2, de préférence entre 0,9 et 1,1 ; Dans un mode de réalisation, le rapport de la masse volumique de l'ensemble des 15 particules entaillantes et de la masse volumique de l'ensemble des particules non entaillantes est inférieur à 0,8, de préférence inférieur à 0,6 ou supérieur à 1,2, de préférence supérieur à 1,4 ; L'aire totale des particules entaillantes, mesurée sur des clichés et exprimée en pourcentage de l'aire totale de l'ensemble des particules projetées, est supérieure à 20 5%, de préférence supérieure à 10%, de préférence supérieure à 20%, de préférence supérieure à 25%, de préférence supérieure à 30%, et/ou inférieure à 90%, de préférence inférieure à 80%, de préférence inférieure à 75%, de préférence inférieure à 70%, de préférence inférieure à 60% ; Les particules projetées sont de préférence en un matériau céramique, de 25 préférence choisi parmi les oxydes, les nitrures, les carbures, les borures, les oxycarbures, les oxynitrures et leurs mélanges ; Les particules projetées sont de préférence constituées d'oxydes pour plus de 50%, de préférence pour plus de 70%, de préférence pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95%, voire pour plus de 99% de leur masse ; 30 Dans un mode de réalisation, l'ensemble des particules entaillantes et l'ensemble des particules non entaillantes présentent sensiblement la même analyse chimique ; Dans un mode de réalisation, l'ensemble des particules entaillantes et l'ensemble des particules non entaillantes présentent une analyse chimique différente ; 3035607 5 Dans un mode de réalisation, l'ensemble des particules projetées et/ou l'ensemble des particules entaillantes et/ou l'ensemble des particules non entaillantes, présentent une teneur en A1203 + ZrO2 + SiO2 > 80%, de préférence > 85%, de préférence > 90%, de préférence avec SiO2 80%, de préférence > 85%, de préférence > 90%, de préférence avec SiO2 99% en volume. Les particules entaillantes ont ensuite été mélangées, dans les pourcentages volumiques indiqués dans le tableau 1 aux particules (a) de l'exemple comparatif afin d'obtenir les 15 ensembles de particules (b) à (d) des exemples 2 à 4 selon l'invention, respectivement. Les caractéristiques des ensembles de particules (a) à (d) des exemples 1 à 4, respectivement, figurent dans le tableau 1. Les ensembles de particules (a) à (d) ont ensuite été utilisés pour traiter la surface d'une plaque en aluminium 6063, présentant, avant traitement, les caractéristiques suivantes: 20 - une luminosité L égale à 70, - un gloss G égal à 100. Ledit traitement a été réalisé à l'aide d'une grenailleuse par succion DUP, avec les paramètres suivants : - diamètre de la buse : 8 mm, 25 - pression : 2 bar, - distance de projection : 15 cm, - angle de projection : 85°, - taux de recouvrement : 100%. Le gloss G est mesuré au moyen d'un appareil MULTI GLOSS 268Plus de Konica Minolta, 30 avec un angle égal à 60°. La luminosité L est mesurée avec un Mini Scan XE Plus de la marque Hunterlab, selon la norme ASTM E308-01 « standard practice for computing the colors of objects by using CIE system ». 3035607 19 La résistance à l'impact de chaque ensemble de particules (a) à (e) est estimée à l'aide du test suivant : 100 g de particules sont projetés au moyen de ladite grenailleuse sur une surface en acier inoxydable pendant 5 minutes, avec un angle de projection par rapport à la surface égal à 90°, une distance de projection égale à 10 cm, une pression égale à 2 bar et 5 un diamètre du buse égal à 8 mm. Les particules à tester subissent une recirculation pendant 5 min et sont donc projetées plusieurs fois sur la surface. Après essai, la masse des particules passant à travers les mailles d'un tamis de 45 pm est déterminée. Elle correspond à la quantité de particules fines créées lors du test. Cette quantité de particules fines générées, ou « taux de rebut », est exprimée en pourcentage de la masse de 10 particules avant le test. Plus le taux de rebut est élevé, plus la résistance à l'impact des particules est faible. On considère qu'un taux de rebut supérieur à 25% conduit à une usure accélérée de la grenailleuse. De préférence, le taux de rebut est inférieur à 20%, de préférence inférieur à 15%, de préférence inférieur à 10%. 15 L'intensité Almen est déterminée selon la norme NF L06-832 (Grenaillage conventionnel destiné à la mise en contrainte de compression superficielle de pièces métalliques), sur une éprouvette de type N, sur une grenailleuse par succion DUP, avec un taux de recouvrement égal à 100%, avec un angle de projection par rapport à la surface égal à 85°, une distance de projection égale à 15 cm, une pression égale à 2 bar et un diamètre du buse égal à 8 20 mm. Dans un souci de simplicité, la circularité au carré, l'aire et la dimension des particules ainsi que la circularité au carré moyenne, l'aire totale et la dimension moyenne des ensembles de particules (a) à (d) sont évaluées sur les poudres source desdites particules, autrement dit sur l'ensemble de particules (a) et sur la poudre de grains ZIRGRIT® F, par la méthode 25 suivante : 11 mm3 d'un échantillon de particules est versé dans l'unité de dispersion (« sample dispersion unit ») prévue à cet effet d'un appareil Morphologi® G3S commercialisé par la société Malvern. La dispersion de l'échantillon sur la plaque de verre s'effectue à l'aide d'une pression de 4 bar (« pressure ») appliquée pendant 10 ms (« setting time »), l'unité de 30 dispersion restant sur la plaque de verre (« setting time ») pendant 60 secondes. Le grossissement choisi est défini de manière à pouvoir observer entre 25 et 50 particules sur la plaque de verre, dans une région située au centre du disque de particules dispersées, de manière à favoriser l'observation de particules unitaires, c'est-à-dire non accolées à d'autres 3035607 20 particules. On procède ensuite à une analyse d'images des clichés photographiques réalisés, en un nombre suffisant de manière à comptabiliser un nombre total de particules supérieur à 250. L'appareil fournit une évaluation de la circularité au carré (« HS Circularity »), de l'aire 5 (« Area ») et de la dimension (« CE diameter ») des particules comptabilisées, lesdites particules étant comptabilisées en nombre. Les circularités au carré moyennes, aires totales et dimensions moyennes des ensembles de particules peuvent alors être calculées. Les particules entaillantes étaient des particules facettées. Le nombre de facettes des particules entaillantes est évalué par la méthode suivante : Des 10 clichés des particules sont réalisés à l'aide d'un microscope électronique à balayage, de manière à avoir entre 15 et 30 particules entaillantes entièrement visibles par cliché. Des clichés sont réalisés de manière à pouvoir comptabiliser au minimum 200 particules entaillantes. Le nombre de facettes visibles de chaque particule entaillante est déterminé. Le nombre moyen de facettes des particules entaillantes est la moyenne arithmétique du 15 nombre de facettes de chaque particule entaillante. Les analyses chimiques ont été réalisées par fluorescence X en ce qui concerne les constituants dont la teneur est supérieure à 0,5%. La teneur des constituants présents en une teneur inférieure à 0,5% a été déterminée par AES-ICP (« Atomic Emission Spectoscopy-Inductively Coupled Plasma » en anglais). 20 La taille des particules, ainsi que la taille médiane et la taille maximale d'un ensemble de particules, ont été déterminées à l'aide d'un granulomètre laser Partica LA-950 de la société HORIBA. Les résultats obtenus figurent dans le tableau 1 suivant : 3035607 21 exemple exemple exemple exemple 1 2 3 4 particules (a) particules (b) particules (c) particules (d) % en volume de particules entaillantes REVENDICATIONS1. Procédé de modification de l'aspect d'une surface, ledit procédé comportant une étape de projection de particules présentant une taille maximale inférieure ou égale à 500 pm, les particules projetées présentant une masse volumique relative supérieure à 90%, plus de 5% et moins de 80% en volume desdites particules projetées étant des particules présentant une arête vive saillante, dites « particule entaillantes ». 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'ensemble des particules projetées contient plus de 20% et moins de 60%, en volume, de particules entaillantes. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble des particules projetées présente une taille maximale inférieure à 400 pm et une taille minimale supérieure à 15 pm. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel l'ensemble des particules projetées présente une taille maximale inférieure à 200 pm et une taille minimale supérieure à 30 pm. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les particules projetées présentent une masse volumique relative supérieure à 96%. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble des particules entaillantes présente une circularité au carré moyenne inférieure à 0,9 et l'ensemble des particules non entaillantes présente une circularité au carré moyenne supérieure à 0,7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le nombre moyen de facettes des particules entaillantes est supérieur à 3 et inférieur à 30. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel le nombre moyen de facettes des particules entaillantes est inférieur à 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les particules projetées sont en un matériau céramique.4. 5. 6. 7. 8. 9. 3035607 24 10. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel les particules projetées sont en un matériau céramique, de préférence choisi parmi les oxydes, les nitrures, les carbures, les borures, les oxycarbures, les oxynitrures et leurs mélanges. 11. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel les particules 5 projetées et/ou l'ensemble des particules entaillantes et/ou l'ensemble des particules non entaillantes, présentent une composition telle que A1203 + ZrO2 + SiO2 > 80%, en pourcentage massique sur la base des oxydes et/ou sont constitués pour plus de 80% de leur masse de carbure de silicium. 12. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel les particules 10 projetées et/ou l'ensemble des particules entaillantes et/ou l'ensemble des particules non entaillantes - présentent une composition telle que, en pourcentage massique sur la base des oxydes : - 70 % A1203, A1203 constituant le complément à 100 %, 15 - 3 % Zr02+Hf02 20 %, avec Hf02 1 %, - 1 % S i02 10 %, - 0,3 % Ca° + Mg0 5 %, - autres constituants