EP3120954B1 - Methode de revetement de piece - Google Patents

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EP3120954B1
EP3120954B1 EP15178288.5A EP15178288A EP3120954B1 EP 3120954 B1 EP3120954 B1 EP 3120954B1 EP 15178288 A EP15178288 A EP 15178288A EP 3120954 B1 EP3120954 B1 EP 3120954B1
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EP
European Patent Office
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preform
expansion
foam
manufacture
amorphous metal
Prior art date
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EP15178288.5A
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Alban Dubach
Yves Winkler
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Swatch Group Research and Development SA
Original Assignee
Swatch Group Research and Development SA
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Publication date
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Priority to CN201680043305.8A priority patent/CN107921538B/zh
Priority to US15/741,310 priority patent/US11167349B2/en
Priority to HK18111786.5A priority patent/HK1252478B/zh
Priority to JP2018502408A priority patent/JP6523551B2/ja
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/08—Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
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    • B22F3/1121—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
    • B22F3/1125—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers involving a foaming process
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    • B22F7/006—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part the porous part being obtained by foaming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/11—Making amorphous alloys
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B37/00—Cases
    • G04B37/22—Materials or processes of manufacturing pocket watch or wrist watch cases
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B37/00—Cases
    • G04B37/22—Materials or processes of manufacturing pocket watch or wrist watch cases
    • G04B37/225—Non-metallic cases
    • G04B37/226—Non-metallic cases coated with a metallic layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
    • B22D25/005—Casting metal foams

Definitions

  • the present invention relates to a device comprising a first part made of a first material and at least one second part made of a second material, the second part being is made of a foam and assembled to the first part.
  • the technical field of the invention is the field of fine mechanics.
  • the known methods generally consist in depositing a layer of the desired material by electrodeposition.
  • this electrodeposition has the disadvantage of only allowing the deposition of thin coatings, which results in low impact resistance.
  • shocks applied to said part then lead to marking of the coating, reducing the aesthetic appearance of the part and degrading the performance of the coating.
  • Another solution consists in using a metal sheet and fixing this metal sheet on the part to be coated acting as a support. Fixing is done by gluing or welding or brazing or force-fitting.
  • a drawback to this method is that it is not suitable for materials which are brittle of the silicon type.
  • the object of the invention is to overcome the drawbacks of the prior art by proposing to provide a process for coating a part in a simple and safe manner without limitation as to the nature of the parts fixed together.
  • the invention relates to a manufacturing method according to claim 1.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a composite part comprising a first part and at least one second part.
  • the device 10 comprises a first part 11 and a second part 12.
  • the first part 11 is made of a first material while the second part 12 is made of a second material.
  • the first part or the second part is produced in the form of an at least partially amorphous metallic foam comprising at least one metallic element such as an at least partially amorphous metallic alloy.
  • This metallic element can be a classic metallic element such as iron, nickel, zirconium, or precious such as gold, platinum, palladium, rhenium, ruthenium, rhodium, silver, iridium or osmium. It will be understood by at least partially amorphous material that the material is able to solidify at least partially in the amorphous phase, that is to say that it is subjected to a temperature rise above its melting point allowing it to locally lose any crystalline structure, said rise being followed by cooling to a temperature below its glass transition temperature allowing it to become at least partially amorphous.
  • a first method consists in taking an alloy and heating it until it reaches a liquid state. At this time, gas bubbles are injected into said alloy which is in the liquid state. This injection of gas bubbles occurs before a stage of rapid cooling. This rapid cooling step is carried out to solidify said alloy while trapping the gas bubbles.
  • a second method for making such a foam consists of using an alloy and heating it until it reaches a liquid state. At this time, chemical agents are injected into said alloy which is in the liquid state. These chemical agents are gas-releasing agents so that the latter, under certain conditions, release gases. These chemical agents or precursors can be, for example, titanium or zirconium hydrides. This release of gas occurs before a rapid cooling step. This rapid cooling step is carried out to solidify said alloy while trapping the gas bubbles.
  • a variant of this second method consists in providing a material capable of becoming a foam in order to obtain a material which only becomes an amorphous metallic foam when it is shaped.
  • the chemical agents used are releasing agents which release gases under certain conditions of temperature and pressure.
  • the increase in temperature allows the release of the gas and therefore the transformation of the material into foam.
  • a third method for producing an amorphous metal foam consists of successive deposits of layers of powder, each layer of powder being sintered locally by a laser or electron beam. This local sintering thus makes it possible, at the level of each layer of powder, to create the pores which will make it possible to form the foam.
  • the second part 12 is then a coating or an integral part of the first part 11.
  • the first material can be a conventionally used material such as steel, brass, aluminum or titanium, but it can also be a so-called fragile material.
  • fragment material means a material which has no exploitable plastic domain such as for example quartz, ruby, sapphire, glass, silicon, graphite, carbon or a ceramic such as silicon nitride and silicon carbide or a cermet type composite.
  • the method consists, in a first step, in providing a preform 23 of amorphous metal foam.
  • a second step consists in taking the part to be coated, here the bezel 21, and placing it in a mold 24 which can be dies 24a, 24b having the negative shape of the coated part as visible at picture 2 .
  • This mold can be formed from two dies.
  • the preform 23 is also placed in the mold.
  • the mold will have the shape of the cog or bezel and dimensions equal to the dimensions of the cog to which are added the 0.1 millimeter of the layer. There is therefore a space 25 to be filled.
  • a heating step is carried out.
  • This heating step consists in heating the assembly to a temperature between the glass transition temperature Tg and the crystallization temperature Tx of the preform.
  • Tg glass transition temperature
  • Tx crystallization temperature
  • the amorphous metals have a viscosity which decreases sharply, the decrease in viscosity being dependent on the temperature: the higher the temperature, the more the viscosity decreases. This viscosity allows the amorphous metal, when subjected to stress, to fit into every corner of a mold.
  • the pressure in the negative is lower than the pressure of the gas inside the preform otherwise there can be no expansion.
  • the enclosure in which the mold is located is placed under vacuum or at a pressure sufficiently lower than the pressure of the gas.
  • these two dies can be fixed together via fixing means such as screws or simply by exerting a force on them. pressure.
  • a cooling step is performed. This cooling step is done to freeze the amorphous metal foam preform and form the intermediate piece. The device is then separated from the dies to obtain the device of the figure 1 .
  • a part is bi-material
  • the final part is composed of a first part 11 in any material and a second part 12 in amorphous metal foam.
  • the method consists, in a first step, in providing an amorphous metal foam preform.
  • it may be a bi-material bezel consisting of a base 31 acting as a first part 11 on a second part 12 made of a second material. This second part 12 then forms an outer shell 32 of the bezel as seen on the figure 5 .
  • the final part 10 may be an axle 41 whose studs 42 are made of a second material as seen in figure 6 .
  • a second step consists in obtaining the first part 11 of the bi-material part and placing it in a mold having the shape and dimensions of the final part.
  • the preform is also placed in the mould.
  • the preform has a shape similar to that of the second part.
  • a heating step is carried out.
  • This heating step consists of heating the assembly to a temperature between the glass transition temperature Tg and the crystallization temperature Tx of the preform.
  • Tg glass transition temperature
  • Tx crystallization temperature
  • the amorphous metals have a viscosity which decreases sharply, the decrease in viscosity being dependent on the temperature: the higher the temperature, the more the viscosity decreases.
  • This viscosity allows the amorphous metal to fit into every corner of a mould. This rise in temperature also makes it possible to heat the gas bubbles present in the foam preform.
  • a heated gas expands so that it will occupy a larger volume. Since the amorphous metal of the foam is in a so-called viscous state, this expansion of the gas causes the foam preform to expand, this preform begins to swell. Consequently, the volume taken up by the preform increases. This increase in the volume of the preform associated with the shaping characteristics of amorphous metals leads to the filling of the mold, ie the filling of the space dedicated to the second part of the final part.
  • a cooling step is performed. This cooling step is done to freeze the amorphous metal foam preform and form the intermediate piece.
  • the first part 11 of the final part is provided with a cavity 13.
  • This cavity 13 is used to improve the connection between the first part 31 and the second part 32 in cases where the second part 32 is a coating or is used to form a bi-material part.
  • the production of a cavity 13 allows, during manufacture, the amorphous metal foam to extend therein to reinforce the connection between the first part and the second part.
  • This cavity can be fitted with or be replaced, depending on the case, by structuring 14 which increases the roughness and therefore grips it as visible on the figure 8 .
  • the cavity is arranged to have a shape such that its surface is not constant. This means that the cavity does not present a constant profile as a function of depth. Ideally, it will be expected that the profile of the cavity widens according to the depth so as to create a natural restraint.
  • the method consists in obtaining the preform which is not in the form of a foam and placing it in the mold. The whole is then heated to a temperature allowing the precursor chemical agents to release gas, this temperature also allowing the gases to expand and cause the material to expand.
  • control of the expansion of the amorphous metal foam preform can be done in several ways.
  • a first solution consists in modifying the density of the gas bubbles during the manufacture of the foam.
  • One method of making amorphous metal foam is to inject gas bubbles into the molten metal and cool it to trap those bubbles. The injection of gas bubbles can be controlled so that they are distributed more or less homogeneously and more or less densely. It will then be understood that the greater the density of the gas bubbles, the greater the volume of gas enclosed in the foam. However, the greater the volume of gas enclosed, the greater the expansion will be due to the expansion of the gas during the heating step.
  • a second solution consists in controlling the expansion of the amorphous metal foam by modifying the temperature of the heating step. Indeed, when a gas is subjected to heating, the momentum of the particles that compose it increases. At constant volume, this results in an increase in pressure, because the number of collisions between particles per unit area increases. If the pressure should remain constant, then the volume of the gas should increase, according to the ideal gas law. Consequently, by increasing or decreasing the heating temperature during the heating step, the volume of the gas enclosed in the amorphous metal foam is varied and its expansion is therefore modified.
  • the control of the expansion of the amorphous metal foam is done by controlling the atmosphere in the heating enclosure of the second embodiment or in the cavity of the mold in the first embodiment.
  • This solution assumes that expansion is possible from the moment the pressure of the gas enclosed in the amorphous metallic foam is greater than that of the atmosphere outside the foam.
  • the ideal is for the outside atmosphere to be close to a vacuum so as to favor the expansion of the foam as much as possible. Therefore, by adjusting the external pressure, the amplitude of the expansion of said foam is adjusted knowing that the greater the pressure of the external atmosphere, the less the expansion will be.
  • the cavities can be replaced or supplemented with protuberances 15 as visible at figure 9 .
  • These protuberances are the negatives of the cavities and have the same function.
  • the amorphous metal foam is shaped so as to be able to envelop this or these protrusions and improve the connection between the first part and the second part.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif comprenant une première pièce réalisée dans un premier matériau et au moins une seconde pièce réalisée dans un second matériau, la seconde pièce étant est réalisée en une mousse et assemblée à la première pièce.
  • Le domaine technique de l'invention est le domaine de la mécanique fine.
    • ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE
  • Il existe de nombreuses méthodes pour réaliser un revêtement d'une première pièce. Les méthodes connues consistent à généralement déposer une couche du matériau voulu par électrodéposition.
  • Toutefois, cette électrodéposition présente l'inconvénient de ne permettre le dépôt que de revêtements de faibles épaisseurs ce qui se traduit par une faible résistance aux chocs.
  • Les chocs appliqués à la dite pièce entrainent alors un marquage du revêtement diminuant l'aspect esthétique de la pièce et dégradant les performances du revêtement.
  • Une autre solution consiste à utiliser une feuille métallique et à fixer cette feuille métallique sur la pièce à revêtir faisant office de support. La fixation se fait par collage ou soudage ou brasage ou insertion à force.
  • Un inconvénient à cette méthode est que qu'elle ne convient pas pour des matériaux qui sont fragiles du type silicium.
  • Le document US 2004/035502 A1 décrit un procédé de fabrication d'une pièce composée comprenant deux parties, où une partie est réalisée en mousse d'alliage métallique au moins partiellement amorphe.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant de fournir un procédé pour revêtir une pièce de façon simple et sûre sans limitation quant à la nature des pièces fixées ensemble.
  • A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication selon la revendication 1.
  • Des modes de réalisation préférées sont spécifiés dans les revendications dépendantes 2-10.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • Les buts, avantages et caractéristiques du procédé selon la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée suivante d'au moins une forme de réalisation de l'invention donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 représente de manière schématique un dispositif qui peut être fabriqué selon un premier mode de réalisation de l'invention;
    • les figures 2 à 4 représentent de manière schématique le procédé d'assemblage d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention;
    • les figures 5 et 6 représentent de manière schématique une variante du dispositif qui peut être fabriqué selon le premier mode de réalisation de l'invention;
    • les figures 7 à 9 représentent de manière schématique une pluralité des dispositifs fabriqués selon des différents modes de réalisation de l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE
  • La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce composée comprenant une première pièce et au moins une seconde pièce.
  • Dans un premier mode de réalisation de l'invention visible à la figure 1, le dispositif 10 comprend une première partie 11 et une seconde partie 12. La première partie 11 est réalisée dans un premier matériau alors que la seconde partie 12 est réalisée dans un second matériau.
  • Selon ce premier mode de réalisation, la première partie ou la seconde partie est réalisée sous la forme d'une mousse métallique au moins partiellement amorphe comprenant au moins un élément métallique tel qu'un alliage métallique au moins partiellement amorphe.
  • Cet élément métallique peut être un élément métallique classique tel que le fer, le nickel, le zirconium, ou précieux tel que l'or, le platine, le palladium, le rhénium, le ruthénium, le rhodium, l'argent, l'iridium ou l'osmium. On comprendra par matériau au moins partiellement amorphe que le matériau est apte à se solidifier au moins partiellement en phase amorphe, c'est-à-dire qu'il est soumis à une montée en température au-dessus de sa température de fusion lui permettant de perdre localement toute structure cristalline, ladite montée étant suivie d'un refroidissement à une température inférieure à sa température de transition vitreuse lui permettant de devenir au moins partiellement amorphe.
  • Une telle mousse peut être réalisée en utilisant différentes techniques. Une première méthode consiste à se munir d'un alliage et de le faire chauffer jusqu'à lui faire atteindre un état liquide. A ce moment-là, des bulles de gaz sont injectées dans ledit alliage se trouvant à l'état liquide. Cette injection de bulles de gaz intervient avant une étape de refroidissement rapide. Cette étape de refroidissement rapide est opérée pour solidifier ledit alliage tout en emprisonnant les bulles de gaz.
  • Une seconde méthode pour réaliser une telle mousse consiste à se munir d'un alliage et de le faire chauffer jusqu'à lui faire atteindre un état liquide. A ce moment-là, des agents chimiques sont injectés dans ledit alliage se trouvant à l'état liquide. Ces agents chimiques sont des agents libérateurs de gaz de sorte que ces derniers, sous certaines conditions, libèrent des gaz. Ces agents chimiques ou précurseurs peuvent être par exemple des hydrides de titane ou de zirconium. Cette libération de gaz intervient avant une étape de refroidissement rapide. Cette étape de refroidissement rapide est opérée pour solidifier ledit alliage tout en emprisonnant les bulles de gaz.
  • Une variante de cette seconde méthode consiste à fournir un matériau apte à devenir une mousse afin d'obtenir un matériau qui ne devient une mousse métallique amorphe qu'au moment de sa mise en forme. En effet, les agents chimiques utilisés sont des agents libérateurs qui libèrent des gaz sous certaines conditions de température et de pression. Ainsi, en augmentant la pression lors du refroidissement, la libération du gaz est contenue. Lors de la mise en forme, l'augmentation de température permet la libération du gaz et donc la transformation du matériau en mousse.
  • Une troisième méthode pour réaliser une mousse en métal amorphe consiste en des dépôts successifs de couches de poudre, chaque couche de poudre étant frittée localement par un faisceau laser ou à électron. Ce frittage local permet ainsi, au niveau de chaque couche de poudre, de créer les pores qui permettront de former la mousse.
  • Cela permet avantageusement de réaliser des pièces revêtues ou des pièces bi-matière, la seconde partie 12 est alors un revêtement ou une partie intégrante de la première partie 11.
  • En effet, il peut être utile, pour des pièces en matériaux fragiles comme le silicium, d'avoir des parties revêtues ou réalisées dans un matériau plus résistant ou présentant des propriétés mécaniques plus favorables ou carrément d'avoir une partie entière de la pièce qui est réalisée dans un autre matériau. Ce mode de réalisation permet également de simplement réaliser la seconde pièce et son assemblage à la première pièce lors d'un seul processus.
  • Dans le cas où une pièce est revêtue avec la mousse métallique amorphe, on considérera l'exemple d'une lunette 21 faisant office de première partie 11, revêtue par une couche 22 en mousse faisant office de seconde partie 12 formant une pièce revêtue 20 qui est le dispositif 10 final comme visible à la figure 1. Le premier matériau peut être un matériau classiquement utilisé comme l'acier, le laiton, l'aluminium ou le titane mais il peut être également un matériau dit fragile. On entend par matériau fragile un matériau qui n'a pas de domaine plastique exploitable comme par exemple le quartz, le rubis, le saphir, le verre, le silicium, la graphite, le carbone ou une céramique telle que le nitrure de silicium et le carbure de silicium ou un composite de type cermet.
  • Le procédé consiste, dans une première étape, à se munir d'une préforme 23 de mousse en métal amorphe.
  • Une seconde étape consiste à se munir de la partie à revêtir, ici la lunette 21, et de la placer dans un moule 24 pouvant être des matrices 24a, 24b ayant la forme négative de la pièce revêtue comme visible à la figure 2. Ce moule peut être formé de deux matrices. La préforme 23 est également placée dans le moule.
  • Par exemple, si on désire revêtir la totalité de la surface d'une lunette ou d'un rouage avec une couche de mousse métallique amorphe de 0,1 millimètre, le moule aura la forme du rouage ou de la lunette et des dimensions égales aux dimensions du rouage auxquels sont ajoutés les 0,1 millimètre de la couche. Il existe donc un espace 25 à remplir.
  • Dans une troisième étape, une étape de chauffage est réalisée. Cette étape de chauffage consiste à chauffer l'ensemble à une température comprise entre la température de transition vitreuse Tg et la température de cristallisation Tx de la préforme. A cette température, les métaux amorphes ont une viscosité qui diminue fortement, la diminution de la viscosité étant dépendante de la température: plus la température est élevée, plus la viscosité diminue. Cette viscosité permet au métal amorphe, lorsqu'il est soumis à une contrainte, de s'insérer dans tous les recoins d'un moule.
  • Cette élévation de la température permet également de chauffer les bulles de gaz présentes dans la préforme en mousse. Or, un gaz chauffé entre en expansion de sorte qu'il occupera un volume plus important. Etant donné que le métal amorphe de la mousse se trouve dans un état dit visqueux, cette expansion du gaz provoque une expansion de la préforme en mousse, cette préforme se met à gonfler comme visible à la figure 3. Par conséquent, le volume pris par la préforme augmente. Cette augmentation du volume de la préforme associée aux caractéristiques de mise en forme des métaux amorphes entraîne le remplissage du moule comme visible à la figure 4.
  • Pour permettre l'expansion de la préforme en mousse de métal amorphe, il est nécessaire que la pression dans le négatif soit inférieure à la pression du gaz à l'intérieur de la préforme sinon il ne peut y avoir d'expansion. Dans le cas d'un moule étanche, il est prévu de mettre la cavité formée par les deux matrices sous vide. Dans le cas où les deux matrices forment un moule non étanche, il est sera- prévu que l'enceinte dans laquelle se trouve le moule est mise sous vide ou à une pression suffisamment inférieure à la pression du gaz.
  • De même, pour éviter que la contrainte exercée par l'expansion de la préforme n'entraine une désolidarisation des deux matrices du moule, ces deux matrices peuvent être fixées entre elles via des moyens de fixation comme des vis ou simplement en exerçant sur elles une pression.
  • Une fois que l'expansion de la préforme est réalisée, une étape de refroidissement est opérée. Cette étape de refroidissement est faite pour figer la préforme en mousse de métal amorphe et former la pièce intermédiaire. Le dispositif est alors séparé des matrices pour obtenir le dispositif de la figure 1.
  • Dans le cas où une pièce est bi-matière, on comprendra que la pièce finale est composée d'une première partie 11 dans un matériau quelconque et d'une seconde partie 12 en mousse métallique amorphe. Le procédé consiste, dans une première étape, à se munir d'une préforme de mousse en métal amorphe. Par exemple, il peut s'agir d'une lunette bi-matière constituée d'une base 31 faisant office de première partie 11 sur une seconde partie 12 en un second matériau. Cette seconde partie 12 forme alors une coque extérieure 32 de la lunette comme visible à la figure 5.
  • Dans un autre exemple, la pièce finale 10 pourra être un axe 41 dont les tigerons 42 sont réalisés dans un second matériau comme visible à la figure 6.
  • Ces deux exemples mettent en lumière l'avantage d'une pièce bi-matière qui est de pouvoir sélectionner le matériau suivant l'utilisation qui en est faite.
  • Une seconde étape consiste à se munir de la première partie 11 de la pièce bi-matière et de la placer dans un moule ayant la forme et les dimensions de la pièce finale.
  • Dans cette seconde étape, la préforme est également placée dans le moule. La préforme présente une forme similaire à celle de la deuxième partie.
  • Dans une troisième étape, une étape de chauffage est réalisée. Cette étape de chauffage consiste à chauffer l'ensemble à une température comprise entre la température de transition vitreuse Tg et la température de cristallisation Tx de la préforme. A cette température, les métaux amorphes ont une viscosité qui diminue fortement, la diminution de la viscosité étant dépendante de la température : plus la température est élevée, plus la viscosité diminue. Cette viscosité permet au métal amorphe de s'insérer dans tous les recoins d'un moule. Cette élévation de la température permet également de chauffer les bulles de gaz présentent dans la préforme en mousse.
  • Or, un gaz chauffé entre en expansion de sorte qu'il occupera un volume plus important. Etant donné que le métal amorphe de la mousse se trouve dans un état dit visqueux, cette expansion du gaz provoque une expansion de la préforme en mousse, cette préforme se met à gonfler. Par conséquent, le volume pris par la préforme augmente. Cette augmentation du volume de la préforme associée aux caractéristiques de mise en forme des métaux amorphes entraîne le remplissage du moule c'est à dire le remplissage de l'espace dédié à la seconde partie de la pièce finale.
  • Une fois que l'expansion de la préforme est réalisée, une étape de refroidissement est opérée. Cette étape de refroidissement est faite pour figer la préforme en mousse de métal amorphe et former la pièce intermédiaire.
  • Dans une variante de ce premier mode de réalisation visible à la figure 7, il est envisageable que la première pièce 11 de la pièce finale soit munie d'une cavité 13. Cette cavité 13 est utilisée pour améliorer la liaison entre la première pièce 31 et la seconde pièce 32 dans les cas où la seconde pièce 32 est un revêtement ou est utilisée pour former une pièce bi-matière. La réalisation d'une cavité 13 permet, lors de la fabrication, à la mousse métallique amorphe de s'y étendre pour renforcer la liaison entre la première pièce et la seconde pièce.
  • Cette cavité peut être munie ou être remplacée selon les cas par des structurations 14 qui augmentent la rugosité et donc l'accroche comme visible à la figure 8.
  • Dans une alternative de la première variante du premier mode de réalisation, la cavité est agencée pour avoir une forme telle que sa surface n'est pas constante. Cela signifie que la cavité ne présente pas un profil constant en fonction de la profondeur. Idéalement, il sera prévu que le profil de la cavité s'élargisse en fonction de la profondeur de sorte à créer une retenue naturelle.
  • Cette possibilité permet d'avoir un procédé dans lequel l'étape de transformation de la préforme en mousse et l'étape d'expansion de ladite mousse ont lieu en même temps. Cela est rendu possible car la libération du gaz par les agents chimiques précurseurs et l'expansion de la mousse se produisent lorsque le matériau est chauffé.
  • Par conséquent, le procédé consiste à se munir de la préforme ne se présentant pas sous la forme d'une mousse et de la placer dans le moule. Le tout est alors chauffé à une température permettant aux agents chimiques précurseurs de libérer du gaz, cette température permettant également aux gaz de se dilater et d'entrainer une expansion du matériau
  • Dans les différents modes de réalisation, le contrôle de l'expansion de la préforme en mousse métallique amorphe peut se faire de plusieurs façons.
  • Une première solution consiste à modifier la densité des bulles de gaz lors de la fabrication de la mousse. Une méthode de fabrication de mousse en métal amorphe consiste à injecter des bulles de gaz dans le métal en fusion et à le refroidir pour emprisonner ces bulles. L'injection de bulles de gaz peut être contrôlée pour qu'elles soient réparties de façon plus ou moins homogène et plus ou moins dense. On comprendra alors que plus la densité des bulles de gaz est grande et plus le volume de gaz enfermé dans la mousse est important. Or, plus le volume de gaz enfermé est important et plus l'expansion sera grande du fait de la dilatation du gaz durant l'étape de chauffage.
  • Une seconde solution consiste à contrôler l'expansion de la mousse métallique amorphe en modifiant la température de l'étape de chauffage. Effectivement, lorsqu'un gaz est soumis à un réchauffement, la quantité de mouvement des particules qui le composent augmente. À volume constant, cela se traduit par une augmentation de la pression, car le nombre de chocs entre particules par unité de surface augmente. Si la pression doit rester constante, le volume du gaz doit alors augmenter, selon la loi des gaz parfaits. Par conséquent, en augmentant ou en diminuant la température de chauffage durant l'étape de chauffage, on fait varier le volume du gaz enfermé dans la mousse métallique amorphe et on modifie donc son expansion.
  • Dans une troisième solution, le contrôle de l'expansion de la mousse métallique amorphe se fait par contrôle de l'atmosphère dans l'enceinte de chauffage du second mode de réalisation ou dans la cavité du moule dans le premier mode de réalisation. Cette solution part du principe que l'expansion est possible à partir du moment où la pression du gaz enfermé dans la mousse métallique amorphe est supérieure à celle de l'atmosphère extérieure à la mousse. L'idéal est que l'atmosphère extérieure soit proche du vide de sorte à favoriser au maximum l'expansion de la mousse. De ce fait, en ajustant la pression extérieure, l'amplitude de l'expansion de ladite mousse est ajustée sachant que plus la pression de l'atmosphère extérieure est importante et moins l'expansion sera importante.
  • On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations et/ou combinaisons évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention exposée ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications annexées.
  • Bien entendu, il est envisageable que les cavités puissent être remplacées ou complétées avec des protubérances 15 comme visibles à la figure 9. Ces protubérances sont les négatifs des cavités et ont la même fonction. On entend par là que la mousse métallique amorphe est mise en forme de sorte à pouvoir envelopper cette ou ces protubérances et améliorer la solidarisation entre la première partie et la seconde partie.

Claims (10)

  1. Procédé de fabrication d'une pièce (10) composée d'une première partie (11) réalisée en un premier matériau et d'une seconde partie (12) réalisée en un second matériau, ledit procédé comprenant en outre les étapes suivantes :
    - se munir d'une préforme réalisée avec le second matériau, ledit second matériau étant un matériau métallique au moins partiellement amorphe apte à augmenter son volume sous des conditions de température et de pression;
    - se munir de ladite première partie et d'un moule comprenant deux matrices formant une cavité, et placer ladite première partie et la préforme entre les deux matrices ayant la forme négative de la pièce à fabriquer;
    - chauffer l'ensemble à une température comprise entre la température de transition vitreuse Tg et la température de cristallisation Tx de la préforme afin de permettre, au plus tard lors de cette étape, à la préforme de former une mousse et de permettre une expansion de ladite préforme afin de remplir la forme négative de la pièce et former ladite pièce;
    - refroidir l'ensemble pour solidifier la préforme et séparer la pièce des matrices, et en ce que l'expansion de la préforme en mousse de métal amorphe est réalisée lorsque la pression entre les deux matrices est inférieure à la pression du gaz à l'intérieur de la préforme, et :
    - dans le cas d'un moule étanche, mettre sous vide la cavité pour permettre l'expansion de la préforme en mousse de métal amorphe, ou
    - dans le cas d'un moule non étanche, placer le moule dans un enceinte et mettre l'enceinte sous vide ou à une pression suffisamment inférieure à la pression du gaz pour permettre l'expansion de la préforme en mousse de métal amorphe.
  2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'expansion de la préforme est utilisée pour former une pièce revêtue.
  3. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'expansion de la préforme est utilisée pour former une pièce bi-matière.
  4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première partie est munie d'au moins une cavité (13) dans laquelle la mousse métallique amorphe formant la seconde pièce s'étend.
  5. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première partie est munie d'au moins une protubérance (15) autour de laquelle la mousse métallique amorphe formant la seconde pièce s'étend.
  6. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première partie est munie de structurations (14) permettant une meilleure accroche de la seconde partie.
  7. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préliminaire de fabrication d'une préforme en mousse d'alliage métallique au moins partiellement amorphe.
  8. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'expansion de la mousse est contrôlée par la température, plus la température est élevée et plus l'expansion est importante.
  9. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'expansion de la mousse dépend de la densité de gaz dans la mousse, plus le volume de gaz emprisonné est grand et plus l'expansion sera grande.
  10. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'expansion est réalisé en ayant la pression dans la mousse supérieure à celle de la pression ambiante.
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