CH513012A - Procédé pour donner un effet décoratif à la surface d'un objet métallique - Google Patents

Procédé pour donner un effet décoratif à la surface d'un objet métallique

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CH513012A
CH513012A CH17070A CH17070A CH513012A CH 513012 A CH513012 A CH 513012A CH 17070 A CH17070 A CH 17070A CH 17070 A CH17070 A CH 17070A CH 513012 A CH513012 A CH 513012A
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CH
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color
metal
treatment
oxidation
oxide layer
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CH17070A
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English (en)
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Derouwaux Paul
Spycher Edouard
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Metaux Precieux Sa
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    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44FSPECIAL DESIGNS OR PICTURES
    • B44F1/00Designs or pictures characterised by special or unusual light effects
    • B44F1/08Designs or pictures characterised by special or unusual light effects characterised by colour effects

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  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Adornments (AREA)

Description


  
 



  Procédé pour donner un effet décoratif à la surface d'un objet métallique
 La présente invention a pour objet un procédé pour donner un effet décoratif à la surface d'un objet métallique, qui est caractérisé en ce qu'on soumet l'objet à un traitement pour faire grossir les grains ou apparaître la structure du métal, puis en ce qu'on oxyde l'objet de manière à obtenir des couches minces d'oxyde qui, par effet d'interférence, font apparaître sur la surface de l'objet des zones colorées.



   On va décrire ci-après, à titre d'exemple, quelques façons de mettre en   oeuvre    ce procédé.



   Les métaux pouvant être utilisés sont notamment
Ta, Ti, Nb, W, V, Zr, Hf et Al, ou leurs alliages.



   On commence par soumettre l'objet à un traitement pour faire grossir les grains du métal, en vue d'utiliser les dessins formés par les grains dans le but d'obtenir un effet décoratif. Ce traitement peut être, par exemple, un traitement thermique ayant pour effet de rendre les cristaux visibles à   l'oeil    nu. Au lieu de procéder à une attaque thermique, on peut avoir recours à une déformation mécanique. On peut aussi soumettre l'objet alternativement à une suite de traitements thermiques et de déformations mécaniques (par exemple des laminages), en vue de donner aux grains certaines directions préférentielles. En outre, par une attaque chimique d'un métal ou alliage homogène ou non, on peut faire apparaître un dessin sur la surface de l'objet.



   On procède ensuite à une oxydation de l'objet pour obtenir des couches minces d'oxyde, cette oxydation pouvant se faire anodiquement ou thermiquement. On donne ainsi au métal une couleur ou plusieurs couleurs différentes. Les grains sont orientés de différentes façons, soit au hasard, soit suivant une certaine texture. Suivant leur orientation, les grains peuvent avoir une couche d'oxyde plus ou moins épaisse et apparaître ainsi avec des couleurs différentes. Des couleurs différentes peuvent aussi être obtenues par l'oxydation d'un alliage hétérogène.



   Dans le cas du Ti et du Ta, la couche d'oxyde est en soi incolore. Par oxydation anodique dans un bain adéquat, on peut faire varier l'épaisseur de la couche d'oxyde en fonction de la tension appliquée.



   Si un rayon de lumière frappe cette couche d'oxyde, une partie est réfléchie sur la surface extérieure de la couche d'oxyde, tandis que l'autre partie pénètre dans la couche d'oxyde et y est réfractée. Il y a interférence entre les rayons réfléchis sur la surface extérieure de la couche d'oxyde et les rayons réfléchis sur la surface   méc    tallique sous-jacente qui ont été réfractés dans la. couche d'oxyde.



   Considérons un rayon de lumière visible (incolore ou   blanche  ) comme composé d'un faisceau de rayons de couleurs différentes correspondant à des longueurs d'onde différentes. Ce rayon de lumière se divise donc en deux rayons qui sont perçus ensemble par   l'oeil.    L'un de ces rayons effectue un chemin plus long que l'autre.



  Dès lors, les ondes du premier rayon vont se superposer à celles du second rayon avec un certain retard.



  Si ce retard est égal à une demi-longueur d'onde (ou à un nombre impair de demi-longueurs d'onde) d'un des rayons composants, par exemple le vert, la superposition de l'onde du rayon vert du premier rayon et de l'onde du rayon vert du second rayon va provoquer l'annulation du rayon vert. La lumière perçue par   l'oeil    sera donc composée d'un faisceau de rayons de toutes les couleurs, moins le vert; la résultante ne sera donc plus incolore, mais aura la couleur donnée par la superposition de toutes les couleurs moins le vert, soit la couleur pourpre en l'occurrence.



   En faisant varier la différence de chemins entre les deux rayons sortants, on peut la rendre égale à la demilongueur d'onde de   l'un    ou de l'autre des rayons composants de la lumière et annuler par conséquent la couleur correspondante. La lumière résultante apparaîtra chaque fois à   l'oeil    avec une couleur différente.  



   On peut modifier la différence de chemins et par conséquent la couleur:
 a) soit en faisant varier l'épaisseur de la couche d'oxyde (en pratique: en faisant varier la tension lors de l'oxydation anodique, on obtient des couleurs diffé   rentes)   
 b) soit en faisant varier l'angle d'incidence de la lumière sur la surface (en pratique: en observant une pièce en Ti ou Ta oxydé sous différents angles, la couleur parait changeante).



   L'oxydation anodique du métal constituant l'objet se fait de préférence dans un bain composé d'un ou plusieurs oxyacides organiques, tels que l'acide lactique,
I'acide tartrique, I'acide ascorbique, etc., solubles dans l'eau.



   Deux mélanges ont donné des résultats particulièrement bons, en particulier pour le Ti et le Ta:
 - 10    /o    d'acide tartrique,
   - 10o/,    d'acide lactique,
   - 800/o    d'eau, et
   - 10o/,    d'acide ascorbique,
   - 10 o/,    d'acide lactique,
   - 8O0/o    d'eau.



   Pour effectuer l'oxydation anodique de l'objet, on procède avantageusement comme suit:
 On dégraisse l'objet dans du trichloréthylène et le suspend comme anode dans le bain avec un fil métallique, par exemple en Ta. La cathode est, par exemple, en Ta. On agite ou non le bain, à la température ambiante. On applique la tension correspondant à la couleur désirée après avoir établi au préalable une gamme d'échantillons des couleurs correspondant aux tensions comprises, par exemple, entre 2 et 115 V pour le Ti. On rince à l'eau et essuie.



   Par le procédé de l'épargne ou par effacement mécanique ou chimique partiel, on peut obtenir toute combinaison de couleurs désirée. La surface peut en outre subir un traitement mécanique ou une attaque chimique avant ou après oxydation.



   Puisqu'il s'agit de couches minces d'oxyde, la résistance mécanique est liée à celle du métal. Des essais concluants ont été réalisés avec l'alliage dur: Ti, 6 Al,   4 V.    En ce qui concerne la résistance chimique, on a constaté que ces oxydes sont très stables. Ils sont en particulier insensibles à l'eau, aux acides organiques, à la plupart des acides inorganiques, aux alcalis, aux gaz atmosphériques et à la lumière.



   Pour obtenir un objet polychrome, par exemple en
Ti, on procède avantageusement comme suit:
 On recuit le métal à haute température sous vide après déformation mécanique, ce qui provoque un très fort grossissement des grains. Ceux-ci deviennent visibles et forment un dessin géométrique irrégulier en relief sur la surface du métal. Ces grains sont orientés de façon désordonnée par rapport à la surface du métal; comme, de plus, ils sont anisotropiques, ils n'auront pas une réaction identique au cours de l'oxydation anodique. Il semble que pour certaines orientations l'oxydation soit plus rapide que pour d'autres, c'est-à-dire que, après un temps donné, l'épaisseur de la couche d'oxyde ne soit pas la même pour tous les grains, de sorte que ceux-ci apparaîtront avec des couleurs différentes, comme expliqué plus haut.



   L'opération de recuit susmentionnée peut se faire, par exemple, comme suit: Vide de 10-4 Torr, température de 1300 à 15000 C suivant la grosseur de grain désirée, durée de traitement de 15 à 30 minutes suivant la grosseur de grain désirée.



   L'oxydation anodique peut se faire comme expliqué plus haut. Au début de l'oxydation, la couche mince d'oxyde donne à la pièce une couleur uniforme. A partir d'une certaine épaisseur de la couche d'oxyde, les cristaux changent de couleur, les uns après les autres en désordre. Si   l'on    interrompt le passage du courant, le processus s'arrête et les cristaux gardent chacun la couleur qu'ils avaient au moment de la coupure du courant.



   La décoration de la surface de l'objet peut être monochrome ou polychrome. Dans le premier cas, les couleurs sont reproductibles, car elles sont liées chacune à une tension déterminée. Dans le second cas, les dessins sont tous différents, mais les couleurs sont reproductibles, et l'opérateur peut réaliser une infinité de décors différents en faisant varier les paramètres sui   vants:    - température et durée du recuit: grosseur des grains, - tension finale: couleur, - vitesse de croissance de la tension: couleur.



   Une couche de protection transparente peut être appliquée sur la surface de l'objet, en vue d'augmenter sa résistance à l'usure par frottement.



   Les décors exclusifs obtenus sur la surface de l'objet sont originaux et sont du plus heureux effet au point de vue esthétique.



   REVENDICATION I
 Procédé pour donner un effet décoratif à la surface d'un objet métallique, caractérisé en ce qu'on soumet l'objet à un traitement pour faire grossir les grains ou apparaître la structure du métal, puis en ce qu'on oxyde l'objet de manière à obtenir des couches minces d'oxyde qui, par effet d'interférence, font apparaître sur la surface de l'objet des zones colorées.



   SOUS-REVENDICATIONS
 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit traitement est un traitement thermique.



   2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit traitement consiste en une déformation mécanique.



   3. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit traitement est constitué par une suite de traitements thermiques et de déformations mécaniques.

 

   4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on fait apparaître un dessin par une attaque chimique d'un métal ou d'un alliage homogène ou non.



   5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'oxydation de l'objet se fait anodiquement.



   6. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'oxydation de l'objet se fait thermiquement.



   7. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce qu'on fait varier l'épaisseur de la couche d'oxyde et, par suite, la couleur, en modifiant la tension appliquée.



   8. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce qu'on utilise un bain composé d'au moins un oxyacide organique soluble dans l'eau.



   9. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on applique une couche de protection transpa 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.



   

Claims (1)

  1. **ATTENTION** debut du champ CLMS peut contenir fin de DESC **.
    On peut modifier la différence de chemins et par conséquent la couleur: a) soit en faisant varier l'épaisseur de la couche d'oxyde (en pratique: en faisant varier la tension lors de l'oxydation anodique, on obtient des couleurs diffé rentes) b) soit en faisant varier l'angle d'incidence de la lumière sur la surface (en pratique: en observant une pièce en Ti ou Ta oxydé sous différents angles, la couleur parait changeante).
    L'oxydation anodique du métal constituant l'objet se fait de préférence dans un bain composé d'un ou plusieurs oxyacides organiques, tels que l'acide lactique, I'acide tartrique, I'acide ascorbique, etc., solubles dans l'eau.
    Deux mélanges ont donné des résultats particulièrement bons, en particulier pour le Ti et le Ta: - 10 /o d'acide tartrique, - 10o/, d'acide lactique, - 800/o d'eau, et - 10o/, d'acide ascorbique, - 10 o/, d'acide lactique, - 8O0/o d'eau.
    Pour effectuer l'oxydation anodique de l'objet, on procède avantageusement comme suit: On dégraisse l'objet dans du trichloréthylène et le suspend comme anode dans le bain avec un fil métallique, par exemple en Ta. La cathode est, par exemple, en Ta. On agite ou non le bain, à la température ambiante. On applique la tension correspondant à la couleur désirée après avoir établi au préalable une gamme d'échantillons des couleurs correspondant aux tensions comprises, par exemple, entre 2 et 115 V pour le Ti. On rince à l'eau et essuie.
    Par le procédé de l'épargne ou par effacement mécanique ou chimique partiel, on peut obtenir toute combinaison de couleurs désirée. La surface peut en outre subir un traitement mécanique ou une attaque chimique avant ou après oxydation.
    Puisqu'il s'agit de couches minces d'oxyde, la résistance mécanique est liée à celle du métal. Des essais concluants ont été réalisés avec l'alliage dur: Ti, 6 Al, 4 V. En ce qui concerne la résistance chimique, on a constaté que ces oxydes sont très stables. Ils sont en particulier insensibles à l'eau, aux acides organiques, à la plupart des acides inorganiques, aux alcalis, aux gaz atmosphériques et à la lumière.
    Pour obtenir un objet polychrome, par exemple en Ti, on procède avantageusement comme suit: On recuit le métal à haute température sous vide après déformation mécanique, ce qui provoque un très fort grossissement des grains. Ceux-ci deviennent visibles et forment un dessin géométrique irrégulier en relief sur la surface du métal. Ces grains sont orientés de façon désordonnée par rapport à la surface du métal; comme, de plus, ils sont anisotropiques, ils n'auront pas une réaction identique au cours de l'oxydation anodique. Il semble que pour certaines orientations l'oxydation soit plus rapide que pour d'autres, c'est-à-dire que, après un temps donné, l'épaisseur de la couche d'oxyde ne soit pas la même pour tous les grains, de sorte que ceux-ci apparaîtront avec des couleurs différentes, comme expliqué plus haut.
    L'opération de recuit susmentionnée peut se faire, par exemple, comme suit: Vide de 10-4 Torr, température de 1300 à 15000 C suivant la grosseur de grain désirée, durée de traitement de 15 à 30 minutes suivant la grosseur de grain désirée.
    L'oxydation anodique peut se faire comme expliqué plus haut. Au début de l'oxydation, la couche mince d'oxyde donne à la pièce une couleur uniforme. A partir d'une certaine épaisseur de la couche d'oxyde, les cristaux changent de couleur, les uns après les autres en désordre. Si l'on interrompt le passage du courant, le processus s'arrête et les cristaux gardent chacun la couleur qu'ils avaient au moment de la coupure du courant.
    La décoration de la surface de l'objet peut être monochrome ou polychrome. Dans le premier cas, les couleurs sont reproductibles, car elles sont liées chacune à une tension déterminée. Dans le second cas, les dessins sont tous différents, mais les couleurs sont reproductibles, et l'opérateur peut réaliser une infinité de décors différents en faisant varier les paramètres sui vants: - température et durée du recuit: grosseur des grains, - tension finale: couleur, - vitesse de croissance de la tension: couleur.
    Une couche de protection transparente peut être appliquée sur la surface de l'objet, en vue d'augmenter sa résistance à l'usure par frottement.
    Les décors exclusifs obtenus sur la surface de l'objet sont originaux et sont du plus heureux effet au point de vue esthétique.
    REVENDICATION I Procédé pour donner un effet décoratif à la surface d'un objet métallique, caractérisé en ce qu'on soumet l'objet à un traitement pour faire grossir les grains ou apparaître la structure du métal, puis en ce qu'on oxyde l'objet de manière à obtenir des couches minces d'oxyde qui, par effet d'interférence, font apparaître sur la surface de l'objet des zones colorées.
    SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit traitement est un traitement thermique.
    2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit traitement consiste en une déformation mécanique.
    3. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit traitement est constitué par une suite de traitements thermiques et de déformations mécaniques.
    4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on fait apparaître un dessin par une attaque chimique d'un métal ou d'un alliage homogène ou non.
    5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'oxydation de l'objet se fait anodiquement.
    6. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'oxydation de l'objet se fait thermiquement.
    7. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce qu'on fait varier l'épaisseur de la couche d'oxyde et, par suite, la couleur, en modifiant la tension appliquée.
    8. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce qu'on utilise un bain composé d'au moins un oxyacide organique soluble dans l'eau.
    9. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on applique une couche de protection transpa
    SOUS-REVENDICATIONS 10. Objet selon la revendication II, caractérisé en ce que la décoration de sa surface est monochrome.
    11. Objet selon la revendication II, caractérisé en ce que la décoration de sa surface est polychrome. rente sur la surface de l'objet, en vue d'augmenter sa résistance à l'usure par frottement.
    REVENDICATION II Objet métallique décoré obtenu par le procédé selon la revendication I.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2516020A1 (fr) * 1981-11-06 1983-05-13 Toru Mashida Procede d'obtention d'objets decoratifs

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2516020A1 (fr) * 1981-11-06 1983-05-13 Toru Mashida Procede d'obtention d'objets decoratifs

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