CH523207A

CH523207A - Pièce à surface vitreuse, vitrocristalline ou céramique, munie d'un dépôt métallique, et procédé pour sa fabrication

Info

Publication number: CH523207A
Application number: CH629770A
Authority: CH
Inventors: Plumat Emile
Original assignee: Glaverbel
Priority date: 1969-05-02
Filing date: 1970-04-27
Publication date: 1972-05-31
Also published as: DE2021385A1; CA968649A; US3700496A; IL34398A0; ES186351Y; AT316786B; NO129343B; BE749167A; NL7006408A; FR2046314A5; IL34398A; IE34212L; SE371426B; ES186351U; FI52330B; FI52330C; IE34212B1; ES379246A1

Description


  
 



  Pièce à surface vitreuse, vitrocristalline ou céramique, munie d'un dépôt métallique,
 et procédé pour sa fabrication
 La présente invention se rapporte à une pièce à surface en matière vitreuse, vitrocristalline ou céramique munie d'un dépôt métallique.



   Il est connu de métalliser des matériaux divers par le dépôt de métal sous vide, par pulvérisation du métal fondu ou en mettant le substrat en contact avec des liquides contenant des composants qui réagissent pour former un revêtement métallique in situ. La métallisation industrielle doit parfois être exécutée dans des conditions où aucune de ces méthodes n'est entièrement appropriée, notamment pour des raisons économiques ou à cause de la difficulté de limiter le dépôt de métal à des endroits prédéterminés du substrat.



   Une autre méthode de métallisation ayant des avantages particuliers est le dépôt par abrasion dont la caractéristique essentielle est le transfert du métal au substrat par suite du frottement entre le substrat et une pièce de métal d'apport qui peut par exemple avoir la forme d'un disque mis en rotation en contact avec le substrat.



   La simplicité de cette méthode ainsi que le contrôle aisé du dépôt métallique qu'elle permet dans certains cas lui assurent un intérêt potentiel particulier pour la fabrication de certaines pièces métallisées, par exemple des feuilles de verre portant des bandes de revêtement métallique aptes à conduire un courant électrique pour le chauffage par résistance. Cependant, en utilisant les pièces de métal d'apport proposées jusqu'ici, il est très difficile de déposer d'une manière satisfaisante, des revêtements sur des verres et matériaux vitrocristallins divers, sauf lorsqu'on peut accepter une résistance électrique supérieure, et souvent très supérieure à 0,5 ohm par carré.

   La réalisation par frottement de dépôts métalliques plus épais ou plus conducteurs, était impossible ou s'accompagnait de forces tangentielles et de pression telles qu'elles impliquaient un risque réel de briser ou de défoncer considérablement de substrat, particulièrement dans le cas de feuilles de verre de composition ordinaire, qu'on tuilise généralement pour les vitres.



   On a maintenant découvert que ladite difficulté peut être surmontée par l'utilisation d'une pièce de métal d'apport composée d'un alliage sélectionné dans un assortiment d'alliages d'aluminium.



   Par conséquent, la présente invention a pour objet une pièce à surface en matière vitreuse, vitrocristalline ou céramique, sur laquelle on a appliqué un dépôt métallique par abrasion, caractérisée en ce que le dépôt est constitué par un alliage d'aluminium et qu'il possède une résistance inférieure à 0,3 ohm par carré.



   De préférence, la dépôt possède une résistance d'au plus 0,06 ohm par carré.



   Le terme  vitrocristallin , tel qu'on l'utilise ici, désigne un matériau obtenu en créant par traitement thermique, une ou plusieurs phases cristallines dans une matière initialement vitreuse.



   Le terme  céramique  désigne une masse cohérente et réfractaire de cristaux avec ou sans liant obtenue par la cuisson de matières choisies.



   La question de savoir si, oui ou non, un dépôt métallique donné a été appliqué par abrasion, peut être résolue en examinant la surface du substrat au-dessous de dépôt. Celle-ci prend parfois la forme d'un léger enfoncement de la surface du substrat où le métal a été déposé; un tel enfoncement se produit par le fluage local du matériau du substrat. Dans le cas de beaucoup de substrats entrant dans le cadre de l'invention, en particulier dans le cas des verres sodo-calciques ordinaires, la surface présente des micro-abrasions. Ces micro-abrasions n'abaissent pas substantiellement la résistance à la traction du verre, notamment pas plus que les défauts superficiels qui apparaissent inévitablement pendant la manutention et l'usage normaux des produits verriers.



   La surface du substrat devrait de préférence du moins, être dépourvue de fissures ou glaçures visibles à l'oeil nu. Au contraire, les pièces de verre métallisées par friction comme proposé auparavant, présentent soit une très haute résistance électrique, soit des fissures  qui abaissent substantiellement la résistance à la traction.



   Les alliages   d'aluminium    préférés,   que      s      spéci-    fiés ci-dessous, permettent la formation de dépôts d'une résistance moindre que 0,3 ohm par carré, et de préférence 0,06 ohm par carré.



   Les alliages préférés comprennent de l'aluminium et au moins   0,1ff/o    en poids d'un ou plusieurs métaux secondaires formant avec l'aluminium, un eutectique à moins de   20 /o    en poids du métal secondaire, ledit alliage ayant une température de liquidus ne dépassant pas la température de fusion de l'aluminium de plus de   40     C (donc ne dépassant pas 7000 C) et ayant une résistivité électrique de 4 micro-ohms-cm. Ces alliages peuvent être déposés facilement par friction sans appliquer au substrat des forces qui pourraient être nuisibles, particulièrement pour le verre ordinaire.



   Avantageusement, on utilise un alliage à base d'aluminium défini ci-dessus qui comporte au moins un des métaux du groupe suivant: antimoine, bismuth, cadmium, indium, plomb, tellure et silicium Des alliages à base d'aluminium qui contiennent ces métaux secondaires, ont souvent une résistance très satisfaisante à la corrosion sous l'action de l'eau sous forme liquide ou vapeur.



   On a constaté qu'il est particulièrement avantageux d'utiliser un alliage à base d'aluminium contenant   0,41,6O/o    en poids d'antimoine ou   2-10 /o    en poids de silicium.



   On peut obtenir de très bons résultats au moyen d'alliages qui de préférence, mais pas nécessairement, répondent aux conditions énoncées ci-dessus et contiennent au moins 0,10/o en poids (basé sur le poids total de l'alliage) d'un ou plusieurs métaux secondaires, présents au moins en partie dans la phase prédominante en solution solide dans l'aluminium, moins de   i20/o    en poids de I'alliage étant formés d'une ou plusieurs autres phases contenant au moins un tel métal secondaire soluble dans l'aluminium.



   Avantageusement, on utilise un alliage à base d'aluminium répondant à ces conditions et comprenant au moins un métal du groupe suivant: argent, cuivre, magnesium et zinc. Ces métaux sont solubles à l'état solide dans l'aluminium, à des teneurs variées, à condition que le refroidissement ne soit pas trop lent.



   On a constaté qu'une quantité trop grande du métal secondaire dans une phase séparée affecte défavorablement la qualité du dépôt métallique.



   Très avantageusement, on utilise un alliage à base d'aluminium contenant de   2S0/o    en poids de zinc.



   De préférence, l'alliage d'aluminium utilisé a une dureté Brinell qui ne dépasse pas 100. Dans les meilleures formes d'exécution, l'alliage employé possède une dureté Brinell inférieure à 55.



   On a trouvé avantageux que moins de   12 /o    de l'alliage soit constitué par la ou les phases secondaires, c'est-à-dire par la ou les phases autres que la phase prédominante, laquelle nécessairement consiste en ou contient de l'aluminium.



   Dans le présent mémoire, un eutectique est considéré comme formant une phase unique même s'il n'est pas impossible de distinguer deux phases différentes à grain fin, en observant sous un agrandissement considérable.



   Avantageusement, lorsqu'on utilise un métal secondaire qui forme un eutectique avec l'aluminiun, on utilise la composition. eutectique   elle-meme,    de telle façon que l'alliage consiste en une phase unique suivant cette convention.



   Dans une forme d'exécution particulière, la pièce formée d'une feuille de verre porte un dépôt d'alliage d'aluminium sur au moins une zone ayant la forme d'une bande de moins de   2 mm    de largeur le dépôt possédant une résistance de moins de 0,3 ohm par carré et de préférence, 0,06 ohm par carré. Une telle feuille peut posséder une transparence qui n'est que légèrement inférieure à celle des feuilles de verre avant dépôt. En outre, les dépôts possèdent un bel aspect brillant. Les dépôts permettent un échauffement appréciable de la feuille par le passage de courants électriques importants. La métallisation est peu coûteuse et, les   feuilles    de verre métallisées possèdent une résistance mécanique comparable à celle des feuilles de verre non métallisées après quelques temps d'utilisation.



   On va décrire ci-dessous plusieurs modes d'exécution de l'invention à titre d'exemples avec référence aux figures I et 2, qui représentant une lunette arrière ou lucarne de voiture suivant deux projections perpendiculaires.



   Le vitrage 1 est formé d'une feuille de verre silicosodocalcique ordinaire trempée thermiquement et bombée de manière à former une lunette arrière de voiture.



  Huit dépôts linéaires parallèles 2 ont alors été réalisés par rotation d'un disque métallique en contact avec le verre et déplacement relatif entre le disque et le verre, de telle sorte que   Ia    zone de contact balaye toute la longueur du verre. Ensuite, des bandes collectrices 3 ont été formées de façon connue en soi par dépôt d'une suspension d'argent métallique dans le benzène; après séchage, il s'est formé des couches conductrices 3 de résistance assez faible pour distribuer le courant avec une répartition convenable entre les diverses bandes conductrices 2. Sur les bandes 3, des pièces de connexion 4 on été soudées au moyen de soudure à l'étain d'un type courant. La lunette arrière ainsi construite peut être chauffée avec succès par mise sous tension des connexions 4.



   Les caractéristiques du procédé et du dépôt des bandes 2 sont les suivantes:
 Longueur des bandes: I m
 Largeur des bandes: 0,8   mIn   
 Epaisseur des dépôts: comprise entre 5 et 10 microns
 Distance entre bandes: 30mm
 Tension de service: 12 volts
 Puissance dissipée dans la zone centrale:   600    W/m2
 Résistance par ligne: 18 ohms
 Résistance mesuré par tronçons: 0,7 à 4 ohms/dm
 Résistance du dépôt par carré calculée: 5,6 à
 32   milli-ohms   
 Composition de l'alliage du disque (en poids):
   Alurninium:      98,90/o    environ  
 Antimoine:   1,1 0/o   
 Diamètre du disque: 80 mm
 Vitesse de rotation du disque: 200 tours par minute
 Pression du disque sur le verre:

   1 Kg
 Vitesse de déplacement du verre sous le disque:
 15   à 30 cm par minute   
 Une réduction de la résistance électrique pour une longueur déterminée de la bande peut être obtenue par l'utilisation d'un disque plus épais, par une augmentation de la vitesse du disque et de la pression et/ou par une réduction de la vitesse de translation du verre, relativement au disque. La résistance électrique d'une longueur détenninée de la bande est réduite de moitié lrosque double la vitesse de rotation du disque. Cependant, un disque plus épais crée un dépôt plus large donc gênant devantage la visibilité à travers la lunette arrière tandis qu'une pression exagérée peut détériorer le verre, créer des interruptions dans la couche et s'accompagner d'une déformation rapide du disque.



   Si on désire obtenir le dégivrage adéquat d'une lunette arrière d'une voiture, avec une consommation minimum de puissance électrique, il y a intérêt à dissiper une plus grande puissance dans la partie centrale du verre, donc à y créer un dépôt de plus forte résistance. A cet effet, on préfère utiliser une vitesse de défilement du verre en contact avec le disque, qui soit plus grande pour la partie centrale de la ligne que pour les parties latérales. La variation de vitesse peut être réalisée par paliers ou de préférence d'une façon continue. On peut aussi déposer des lignes de résistances différentes, par exemple les bandes 5 peuvent avoir une plus haute résistance que les autres bandes.



   La formation de ces couches sur la lunette arrière décrite ne réduit pas matériellement la résistance mécanique de la feuille de verre trempée thermiquement. En fait, la résistance mécanique immédiatement après métallisation des dépôts métalliques était proche de celle d'une lucarne identique trempée thermiquement (mais non métallisée) après quelques semaines ou quelques mois d'utilisation.



   On a trouvé lors de tests comparatifs, que la résistance   mécanique    du verre est un peu moins affectée encore lorsque le verre est métallisé comme dans l'exemple précédent, mais en utilisant un disque composé de l'alliage suivant:
 Aluminium 94,9 O/o en poids
 Zinc:   4 oxo   
 Antimoine:   1,1 0/o   
 Les bandes conductrices formées au moyen de cet alliage possèdent substantiellement les mêmes propriétés électriques que celles de l'exemple précédent
 Sous les bandes déposées par abrasion, suivant les exemples précédents, le substrat en verre montrait dans quelques rares cas, un affaissement par fluage de sa surface,   d'envirion    0,5   à 1 micron.   



   En ce qui concerne les alliages utilisés dans les exemples ci-dessus, on sait que l'antimoine forme avec l'aluminium un eutectique à   1,1 /o    en poids d'antimoine.



   Concernant le second alliage, le zinc se trouve dans l'aluminium en solution solide à température ordinaire.



   Les alliages utilisés dans les exemples ci-dessus possèdent une résistance convenable à la corrosion et leurs propriétés ne se déteriorent pas substantiellement lors de l'usage comme lunette arrière de voiture.



   Des bandes métalliques conductrices possédant des propriétés voisines à celles des bandes formées dans les exemples cités ci-dessus on été réalisées par la même méthode en utilisant les alliages suivants:
   AI 90      O/c    - In 100/o
   AI 90    O/o - Ag 100/o
   Al      97,5 0/o    - Sb   1,

  5 0/o    - Pb   10/o   
   Al    94   O/o    - Sb 5   O/o    - Pb   1 0/o   
   Al    95    /o    - Ag 4   O/o    - Sb   1  /o   
 AI 95 O/o - Cd 4 O/o - Sb   10/o   
   A1 98.       /o    - Mg   i      O/o    - Sb   1 0/o   
   Al    95 O/o - In 4 O/o - Sb   i 0/o   
   Al      99,5 oxo    - Sb 0,5   O/o   
   Al      99,2 /o    - Sb   0,

  80/o   
 L'invention peut être utilisée en dehors de la fabrication de lunettes de voiture: on peut réaliser des résistances pour l'industrie électrique; pour former des dépôts métalliques de plus ou moins grande surface au lieu de bandes espacées, on peut déposer des bandes côte à côte ou avec un léger recouvrement.



   L'invention peut être utilisée pour l'application de dépôs conducteurs en vue de former des bandes collectrices, telles que les bandes 3 (fig. 1), servant à l'alimentation en courant électrique des couches conductrices chauffantes; celles-ci peuvent dans ce cas être appliquées soit suivant l'invention, soit par toute autre méthode, par exemple par dépôt sous vide.



   On peut aussi utiliser des pièces en céramique ou en verre métallisées suivant l'invention en vue de réaliser par l'intermédiaire de cette métallisation des liaisons céramique - métal ou verre - métal.



   Lorsqu'on le désire, il est possible d'effectuer sur un dépôt suivant l'invention un dépôt de la même composition ou d'une autre composition, métallique ou non, par tout autre procédé, par exemple un dépôt électrolytique ou par pulvérisation de métal fondu, etc.



   En particulier les dépôts à base d'aluminium peuvent être protégés par oxydation anodique.



   Le tableau suivant indique pour quatre feuilles de verre (I-IV) des caractéristiques de dépôts d'alliage formant douze bandes d'un mètre de long, 0,6-0,7 mm de large et de 10-15 microns d'épaisseur, les zones étant espacées de 30 mm. Les dépôts sur chacune des quatre feuilles ont été obtenus au moyen d'un disque ayant un diamètre de +80 mm, et une épaisseur de 0,5 tournant à 330 tours par minute et appliqué avec une force de 3 Kg sur la surface du verre, la vitesse de  défilement étant de 0,6 mètre par minute. On a utilisé un disque différent pour chaque fauille de verre. Le tableau indique les compositions des alliages d'aluminium formant les différents disques et les conditions électriques des dépôts d'alliage sur les feuilles et de leur utilisation.



      Tabteau   
Composition de   l'alliage    (pourcentages en poids) I II m IV
Si 5 1   0,9à1    0,9 à 1
Mg 1 0,9 à 1 0,9 à 1   0,5    0,5 0,5   Su 1,1    1,1
Zn 4,0   Al    95 97,5 le reste le reste
Propriétés   électriques    des dépôts et de leur utilisation:

     Résistanoe    électrique de chaque bande de dépôt (en ohms) 4,5 12,0 13,2 23,7
Résitance électrique de l'ensemble des bandes 0,375 1,0 1,1 1,97
Puissance dissipée en Watts (à 14 volts) 520 196 178 100
Résistance par carré (en   milliohms)    2,9 7,8 8,6 15
Courant total en Ampères (à 14 Volts) 37 14 12,7 7,1
 REVENDICATION I
 Pièce ayant au moins une partie de sa surface en matière vitreuse, vitrocristalline ou céramique, sur laquelle on a appliqué un dépôt métallique par abrasion, caractérisée en ce que le dépôt est constitué par un alliage à base d'aluminium et qu'il possède une résistance inférieure à 0,3 ohm par carré.



   SOUS-REVENDICATIONS
 1. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que ladite couche possède une résistance inférieure à 0,06 ohm par carré.



   2. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que sa surface sous la couche montre un affaissement réalisé sous pression par fluage du matériau de cette surface.



   3. Pièce suivant les sous-revendications 1 et 2, caractérisée en ce que sa surface sous la couche est dépourvue de fissures visibles à l'oeil nu.



   4. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que sa surface montre des micro-abrasions sous la couche d'alliage.



   5. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que l'alliage à base d'aluminium comporte au moins 0,10/o en poids d'au moins un autre métal formant avec l'aluminium un eutectique à moins de   20 /o    en poids dudit métal, ledit alliage possédant une température de liquidus qui ne dépasse pas la température de fusion de l'aluminium de plus de   400 C    et ayant une résistivité électrique de 4 micro-ohms-centimètres au plus.



   6. Pièce suivant la sous-revendication 5, caractérisée en ce que ledit alliage à base d'aluminium comprend au moins u nmétal du groupe: antimoine, bismuth, cadmium, indium, plomb, tellure et silicium.



   7. Pièce suivant la sous-revendication 6, caractérisée en ce que ledit alliage contient de   0,4-1,60/0    en poids d'antimoine.



   8. Pièce suivant la sous-revendication 6, caractérisée en ce que ledit alliage contient de   2-10 /o    en poids de silicium.



   9. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que ledit alliage comporte au moins 0,10/o en poids (basé sur le poids total de l'alliage) d'au moins un 

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

Claims

**ATTENTION** debut du champ CLMS peut contenir fin de DESC **. défilement étant de 0,6 mètre par minute. On a utilisé un disque différent pour chaque fauille de verre. Le tableau indique les compositions des alliages d'aluminium formant les différents disques et les conditions électriques des dépôts d'alliage sur les feuilles et de leur utilisation.

Tabteau Composition de l'alliage (pourcentages en poids) I II m IV Si 5 1 0,9à1 0,9 à 1 Mg 1 0,9 à 1 0,9 à 1 0,5 0,5 0,5 Su 1,1 1,1 Zn 4,0 Al 95 97,5 le reste le reste Propriétés électriques des dépôts et de leur utilisation:

Résistanoe électrique de chaque bande de dépôt (en ohms) 4,5 12,0 13,2 23,7 Résitance électrique de l'ensemble des bandes 0,375 1,0 1,1 1,97 Puissance dissipée en Watts (à 14 volts) 520 196 178 100 Résistance par carré (en milliohms) 2,9 7,8 8,6 15 Courant total en Ampères (à 14 Volts) 37 14 12,7 7,1 REVENDICATION I Pièce ayant au moins une partie de sa surface en matière vitreuse, vitrocristalline ou céramique, sur laquelle on a appliqué un dépôt métallique par abrasion, caractérisée en ce que le dépôt est constitué par un alliage à base d'aluminium et qu'il possède une résistance inférieure à 0,3 ohm par carré.

SOUS-REVENDICATIONS 1. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que ladite couche possède une résistance inférieure à 0,06 ohm par carré.

2. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que sa surface sous la couche montre un affaissement réalisé sous pression par fluage du matériau de cette surface.

3. Pièce suivant les sous-revendications 1 et 2, caractérisée en ce que sa surface sous la couche est dépourvue de fissures visibles à l'oeil nu.

4. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que sa surface montre des micro-abrasions sous la couche d'alliage.

5. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que l'alliage à base d'aluminium comporte au moins 0,10/o en poids d'au moins un autre métal formant avec l'aluminium un eutectique à moins de 20 /o en poids dudit métal, ledit alliage possédant une température de liquidus qui ne dépasse pas la température de fusion de l'aluminium de plus de 400 C et ayant une résistivité électrique de 4 micro-ohms-centimètres au plus.

6. Pièce suivant la sous-revendication 5, caractérisée en ce que ledit alliage à base d'aluminium comprend au moins u nmétal du groupe: antimoine, bismuth, cadmium, indium, plomb, tellure et silicium.

7. Pièce suivant la sous-revendication 6, caractérisée en ce que ledit alliage contient de 0,4-1,60/0 en poids d'antimoine.

8. Pièce suivant la sous-revendication 6, caractérisée en ce que ledit alliage contient de 2-10 /o en poids de silicium.

9. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que ledit alliage comporte au moins 0,10/o en poids (basé sur le poids total de l'alliage) d'au moins un

métal secondaire présent au moins en partie dans la phase prédominante en solution solide dans l'aluminium, moins de 12 /o en poids de l'alliage étant formés d'une ou plusieurs autres phases contenant au moins un tel métal secondaire soluble dans l'aluminium.

10. Pièce suivant la sous-revendication 9, caractérisée en ce que ledit alliage comporte au moins un métal du groupe: argent, cuivre, magnésium zinc.

11. Piéce suivant la sous-revendication 10, caractérisée en ce que ledit alliage comporte de 250/o en poids de zinc.

12. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que ledit alliage comporte au moins 88 /o en poids d'une phase principale unique.

13. Pièce suivant la revendication I, caractérisée en ce que l'alliage a une dureté Brinell inférieure à 100.

REVENDICATION II Procédé de fabrication d'une pièce suivant la revendication I par application d'un dépôt métallique sur une surface vitreuse, vitrocristalline ou céramique, caractérisé en ce qu'on déplace sous pression contre ladite surface, une pièce de métal d'apport constituée par un alliage d'aluminium, la composition de l'alliage et l'épaisseur du dépôt étant telles que le dépôt possède une résistance inférieure à 0,3 ohm par carré.

SOUS-REVENDICATIONS 14. Procédé suivant la revendication II, caractérisée en ce que la composition de l'alliage et l'épaisseur du dépôt sont telles que le dépôt possède une résistance inférieure à 0,06 ohm par carré.

15. Procédé suivant la revendication Il ou la sousrevendication 14, caractérisé par un alliage tel que défini dans une des sous-revendications 5-13.

REVENDICATION III Pièce métallique pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication II convenant pour être appliquée en mouvement sous pression sur une surface en vue de réaliser un dépôt métallique par abrasion, caractérisée en ce qu'elle est formée d'un alliage à base d'aluminium selon la sous-revendication 5.

SOUS-REVENDICATION 16. Pièce métallique selon la revendication III, caractérisée en ce qu'elle est formée d'un alliage suivant l'une des sous-revendications 6-13.