Brevet FR3112798A1 — publié le 20220128

L’invention se rapporte à un procédé de projection dynamique à froid d’une poudre contre un disque de frein, ladite poudre comprenant des grains sensibles à un champ électrique ou magnétique. Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes : -une étape de création d’un champ magnétique ou électrique sur le disque de frein, -une étape de projection de la poudre contre le disque de frein, -une étape d’accélération des grains sensibles au champ électrique ou magnétique, -une étape de formation d’un revêtement sur le disque de frein à partir des grains de poudre projetés. Pas de figure pour l’abrégé. Procédé de dépôt d’un revêtement au moyen d’un champ magnétique La présente invention concerne un procédé de dépôt d’un revêtement au moyen d’un champ magnétique. Dans le domaine de l’automobile, les réglementations sur les émissions de polluants sont de plus en plus importantes en Europe et dans le monde, et ont pour principal objet de limiter les émissions polluantes du groupe motopropulseur. Cependant, le groupe motopropulseur n’est pas le seul élément d’un véhicule automobile susceptible d’émettre des polluants. En effet, les systèmes de freinage sont aussi de forts émetteurs de particules fines, et il apparait que de nouvelles réglementations européennes pourraient voir le jour à relativement court terme, pour encadrer ce type d’émissions. Il est donc important d’anticiper ces nouvelles réglementations en cherchant donc des solutions pour diminuer l’usure de ses disques de frein en fonte, et donc les émissions de particules associées. Une des voies explorées est la réalisation de revêtement sur ces disques. Certains constructeurs automobiles, ont déjà mis au point des revêtements sur leurs disques de frein en fonte. Cependant les procédés mis en œuvre par ces constructeurs sont généralement complexes et/ou lents, et ne permettent donc pas de répondre au besoin de produire des véhicules à un prix abordable, à des cadences de production forte. A titre d’exemple, la demande US20130161136A1 divulgue un procédé mettant en œuvre une préparation de surface par sablage, un revêtement en Nickel réalisé par voie électrochimique et un dépôt de carbure de tungstène mélangé à une matrice nickel chrome (WC-NiCr) réalisé par la technique HVOF (de l’anglais Hight Velocity Oxy /Fuel ). Or, ce procédé implique la réalisation de plusieurs étapes successives, réalisées avec des procédés différents et tous relativement lents et couteux. On peut également citer les demandes US8657082 et US8877296, se rapportant à un procédé se composant d’une préparation de surface réalisée par usinage, d’une nitrocarburation accompagnée d’une oxydation, d’un dépôt d’Inconel réalisé avec le procédé HVOF, et pour finir d’un dépôt APS (de l’anglais Air Plasma Spraying ) d’une céramique. Or, un tel procédé met en œuvre également un grand nombre d’étapes, consommatrices de temps et génératrices de coûts supplémentaires. On peut enfin citer la demande US20120058363, décrivant un procédé basé sur l’application d’un revêtement de carbure de niobium et de carbure de vanadium dans une matrice d’acier duplex (austéno-ferritique) par un procédé de type « laser cladding ». Bien que ce procédé ne présente qu’une seule étape de réalisation et est donc plus simple à mettre en œuvre, il demeure toutefois relativement lent et ne peut donc pas être appliqué pour réaliser des productions de grandes séries. Tous les procédés de projection thermique ont besoin d’une préparation de surface, voire d’une sous-couche, pour permettre l’accroche du revêtement et sa tenue dans le temps, à l’exception de deux procédés : -le laser cladding, mais celui-ci est un procédé trop lent, -la projection dynamique à froid ou cold spray. Pour rappel, cette technique consiste à accélérer au-delà d'une vitesse critique un matériau d’apport (300 à 1500 m/s) sous forme de poudre. Ces vitesses entrainent une déformation plastique à l’impact de ce matériau sur un substrat à traiter, qui est suffisamment importante pour former un revêtement adhérent. Les températures de projection sont très faibles (typiquement comprises entre 300 à 1100 °C) en comparaison des températures utilisées dans les autres procédés La matière avant impact n'est donc pas fondue. Il faut cependant que le matériau projeté soit ductile pour pouvoir se déformer, ce qui limite généralement l’utilisation de cette technique aux métaux. Un tel procédé pourrait permettre de réaliser le revêtement avec un temps de cycle réduit par un facteur 10. Mais les deux limitations du procédé « cold spray » par rapport au procédé « laser cladding », sont le rendement de dépôt (rapport de la quantité de matière déposée sur la quantité de matière projetée) et l’adhérence du dépôt sur le substrat. Ceci est particulièrement vrai quand il s’agit de faire un dépôt cold spray sur un substrat dur comme de la fonte. Un procédé selon l’invention permet de résoudre les principaux inconvénients relevés dans l’état de la technique. L’invention a pour objet un procédé de projection dynamique à froid d’une poudre contre un disque de frein, ladite poudre comprenant des grains sensibles à un champ électrique ou magnétique. Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes : -une étape de création d’un champ magnétique ou électrique sur le disque de frein, -une étape de projection de la poudre contre le disque de frein, -une étape d’accélération des grains sensibles au champ électrique ou magnétique, -une étape de formation d’un revêtement sur le disque de frein à partir des grains de poudre projetés. La présence d’un champ électrique ou d’un champ magnétique sur le disque de frein va permettre d’accélérer les grains de poudre qui sont sensibles audit champ afin d’augmenter leur vitesse d’impact contre ledit disque Il en résulte que le rendement de dépôt, qui est représenté par le rapport de la quantité de matière déposée sur la quantité de matière projetée, est nettement amélioré, et que l’adhérence du revêtement sur le disque de frein est augmentée. La création du champ électrique peut être réalisée par tout moyen et la création du champ magnétique peut par exemple être réalisée avec au moins un aimant ou un électro-aimant placé contre le disque de frein. Selon une caractéristique possible de l’invention, l’étape de projection des grains de poudre contre le disque de frein s’effectue au moyen d’un gaz soufflé dont la température est comprise entre 300°C et 1100°C. Il s’agit de températures faibles qui ne risquent pas d’augmenter significativement la température des grains de poudre projetés et encore moins de les faire fondre avant leur impact contre le disque. Selon une caractéristique possible de l’invention, le procédé comprend une étape de création d’un champ magnétique au moyen d’au moins un aimant ou un électroaimant placé sur le disque de frein. Le champ magnétique va donc permettre accélérer les grains de poudre sensibles au champ magnétique, en fin de course juste avant d’impacter le disque de frein. Selon une caractéristique possible de l’invention, le disque de frein présente une première face contre laquelle sont projetées les particules de poudre, et une deuxième face qui est placée derrière ladite première face par rapport au sens d’arrivée des grains de poudre, ledit au moins un aimant ou électroaimant étant positionné contre la deuxième face. De cette manière, l’aimant ou l’électroaimant est éloigné de la première face, et va donc permettre d’accélérer efficacement les grains de poudre sensibles au champ magnétique, sans venir s’interposer sur la trajectoire desdits grains. Selon une caractéristique possible de l’invention, le disque de frein est en fonte et les grains de poudre qui sont sensibles au champ magnétique sont réalisés dans un alliage ferromagnétique. Selon une caractéristique possible de l’invention, l’alliage ferromagnétique est un acier inox ferritique. Selon une caractéristique possible de l’invention, l’acier ferritique est à choisir parmi un acier de type 410L et 430L. Selon une caractéristique possible de l’invention, la poudre projetée contre le disque de frein est un mélange d’une première poudre dont les grains sont sensibles au champ magnétique et d’une deuxième poudre dont les grains ne sont pas sensibles audit champ magnétique, les grains de la première poudre représentant au plus 35% du nombre total des grains de la poudre projetée. Le revêtement formé sur le disque de frein par une telle poudre permet de retarder l’usure de ce disque de frein. Selon une caractéristique possible de l’invention, les grains de la deuxième poudre sont en céramique. Le revêtement formé sur le disque de frein par une poudre comprenant des grains ayant une dureté élevée, permet notamment de retarder l’usure de ce disque de frein. Selon une caractéristique possible de l’invention, la taille moyenne des grains de la deuxième poudre est comprise entre 5µm et 70µm. Un procédé selon l’invention présente l’avantage de pouvoir s’affranchir des inconvénients des procédés existants au moyen d’une mise en œuvre astucieuse d’éléments simples et peu encombrants, comme par exemple des aimants ou des électroaimants. Un procédé de projection dynamique à froid selon l’invention permet de projeter des grains de poudre contre un disque de frein, afin de créer un revêtement spécifique permettant à la fois de retarder l’usure dudit disque et de limiter les émissions de particules polluantes. Le principe d’un tel procédé est d’accélérer au-delà d'une vitesse critique un matériau d’apport (300 à 1500 m/s) sous forme de poudre. Ces vitesses entrainent une déformation plastique des grains constituant cette poudre lorsqu’ils impactent une surface du disque de frein, de manière à former un revêtement homogène ayant une bonne adhérence sur le disque de frein. Les températures de projection sont très faibles (typiquement comprises entre 300 à 1100 °C) en comparaison des températures utilisées dans les autres procédés, si bien que les grains de poudre projetés ne risquent pas de fondre avant leur impact contre le disque. Le disque de frein présente une première face contre laquelle les grains de poudre vont être projetés, et une deuxième face qui est parallèle à ladite première surface et qui est située derrière celle-ci par rapport au sens de projection des grains. La particularité d’un procédé selon l’invention est que : -la poudre comprend des grains qui sont sensibles à un champ magnétique, -au moins un aimant ou un électroaimant est placé contre la deuxième face du disque, afin d’accélérer les grains de poudre qui sont sensibles au champ magnétique. Le fait d’augmenter la vitesse de certains grains de la poudre permet d’une part d’augmenter le rendement de dépôt, qui est le rapport entre la quantité de matière déposée sur le disque et la quantité totale de matière projetée, et d’autre part, d’améliorer l’adhérence du revêtement ainsi déposé sur ledit disque. Un premier type de poudre peut être constituée exclusivement de grains sensibles à un champ magnétique, comme par exemple des grains réalisés en acier ferromagnétique, pouvant par exemple être un acier ferritique comme le 410L ou le 430L. Selon une autre variante de réalisation de l’invention, un deuxième type de poudre peut résulter d’un mélange d’au moins deux types de grains, des grains sensibles au champ magnétique comme ceux du premier type de poudre, et des grains présentant une certaine dureté et non sensibles au champ magnétique, comme par exemple des grains réalisés en céramique, pouvant par exemple être du carbure de tungstène ou d’autres carbures. Dans le cas du deuxième type de poudre, les grains sensibles au champ magnétique représentent au maximum 35% de la totalité des grains constituant la poudre. La présence de grains présentant une certaine dureté permet de garantir un revêtement qui va permettre de ralentir l’usure du disque de frein et de limiter les émissions de particules polluantes. La taille moyenne des grains non sensibles au champ magnétique et présentant une certaine dureté est comprise entre 7µm et 70µm. Un troisième type de poudre peut résulter d’un mélange d’au moins deux types de grains, des grains sensibles au champ magnétique comme ceux du premier type de poudre, et des grains présentant une certaine dureté et également sensibles au champ magnétique. Selon une variante de réalisation de l’invention, les grains sensibles au champ magnétique entrant dans la composition des trois types de poudre précédemment évoqués, peuvent comprendre des grains de Nickel ou des grains réalisés à base de différents oxydes. Selon une variante de réalisation de l’invention, les grains présentant une certaine dureté et entrant dans la composition du deuxième type de poudre, peuvent comprendre des grains réalisés en métaux ou alliages métalliques à haute dureté comme le tungstène (W) ou des aciers à outils. Selon une variante de réalisation de l’invention, l’accélération des grains de poudre peut être réalisée par le biais d’un champ électrique se substituant au champ magnétique. Pour résumer, la poudre utilisée dans le cadre d’un procédé selon l’invention permettant notamment de déposer un revêtement sur un disque de frein, doit comporter des grains qui sont sensibles à un champ magnétique ou à un champ électrique, et des grains présentant une certaine dureté, lesdits grains pouvant être distincts ou confondus. Procédé de projection dynamique à froid d’une poudre contre un disque de frein, ladite poudre comprenant des grains sensibles à un champ électrique ou magnétique, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : -une étape de création d’un champ magnétique ou électrique sur le disque de frein, -une étape de projection de la poudre contre le disque de frein, -une étape d’accélération des grains sensibles au champ électrique ou magnétique, -une étape de formation d’un revêtement sur le disque de frein à partir des grains de poudre projetés. Procédé de projection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape de projection des grains de poudre contre le disque de frein s’effectue au moyen d’un gaz soufflé dont la température est comprise entre 300°C et 1100°C. Procédé de projection selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de création d’un champ magnétique au moyen d’au moins un aimant ou un électroaimant placé sur le disque de frein. Procédé de projection selon la revendication 3, caractérisé en ce que le disque de frein présente une première face contre laquelle sont projetées les particules de poudre, et une deuxième face qui est placée derrière ladite première face par rapport au sens d’arrivée des grains de poudre, et en ce que ledit au moins un aimant ou électroaimant est positionné contre la deuxième face. Procédé de projection selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le disque de frein est en fonte et les grains de poudre qui sont sensibles au champ magnétique sont réalisés dans un alliage ferromagnétique. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’alliage ferromagnétique est un acier inox ferritique. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’acier ferritique est à choisir parmi un acier de type 410L et 430L. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la poudre projetée contre le disque de frein est un mélange d’une première poudre dont les grains sont sensibles au champ magnétique et d’une deuxième poudre dont les grains ne sont pas sensibles audit champ magnétique, et en ce que les grains de la première poudre représentent au plus 35% du nombre total des grains de la poudre projetée. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les grains de la deuxième poudre sont en céramique. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la taille moyenne des grains de la deuxième poudre est comprise entre 5µm et 70µm.