FR2560792A1 - Procede de preparation d'une piece revetue par projection a chaud utilisable notamment pour la realisation de pieces en materiau composite munies d'un revetement refractaire - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UN PROCEDE DE PREPARATION D'UNE PIECE REVETUE PAR PROJECTION A CHAUD UTILISABLE NOTAMMENT POUR LA REALISATION DE PIECES EN MATERIAU COMPOSITE MUNIES D'UN REVETEMENT REFRACTAIRE. SELON CE PROCEDE, ON DEPOSE TOUT D'ABORD SUR LA SURFACE DE LA PIECE 18 A REVETIR UNE COUCHE DE MATIERE THERMOPLASTIQUE, ON PROJETTE 10 ENSUITE A CHAUD LE MATERIAU DE REVETEMENT SUR LA SURFACE DE LA PIECE MUNIE DE LADITE COUCHE ET ON REFROIDIT 18 IMMEDIATEMENT LA SURFACE DE LA PIECE AINSI TRAITEE. LA MATIERE THERMOPLASTIQUE PEUT ETRE DU POLYSTYRENE, UN POLYCARBONATE, UN POLYETHER OU UNE POLYOLEFINE. LORS DE LA PROJECTION A CHAUD DU MATERIAU, ELLE SE RAMOLLIT ET PERMET UN BON ANCRAGE DU REVETEMENT.

Description

Procédé de préparation d'une pièce revêtue par
projection à chaud utilisable notamment pour la
réalisation de pièces en matériau composite munies
d'un revêtement réfractaire
La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'une pièce revêtue par projection à chaud.

De façon plus précise, elle concerne la réalisation d'un traitement de la surface de la pièce à revetir, afin d'augmenter l'adhérence du matériau de revêtement projeté ensuite sur la pièce, et elle s'applique en particulier à la réalisation de pièces en matériau composite revêtues d'un matériau réfractai- re.

Depuis quelques années, on a développé de nouveaux matériaux composites et en particulier des matériaux constitués par des matières plastiques renforcées par des fibres inorganiques telles que les fibres de verre, de carbone, de silice ou de graphite
Cependant, l'emploi de ces matériaux pose certains problèmes lorsqu'on veut les munir d'un revêtement adhérent, réalisé par exemple en matériau réfractaire
En effet, la pratique habituelle pour améliorer l'adhérence d'un tel revetement est de soumet tre tout d'abord la surface de la pièce soit à une attaque physique, par exemple à un sablage ou à un rainurage, soit à une attaque chimique, puis de réale ser ensuite un recuit de la pièce revetue.Cependant, de tels traitements ne permettent pas d'obtenir une adhérence suffisante et ils sont, par ailleurs, d'une mise en oeuvre délicate.

La présente invention a précisément pour objet un procédé de préparation d'une pièce revêtue par projection à chaud d'un matériau de revêtement qui permet d'obtenir une adhérence améliorée entre le revêtement et la pièce, sans nécessiter pour autant la
Le procédé selon l'invention de préparation d'une pièce revêtue par projection à chaud d'un matériau de revêtement se caractérise en ce que l'on dépose tout d'abord sur la surface de la pièce à revêtir une couche de matière thermoplastique, en ce que l'on projette ensuite à chaud le matériau de revêtement sur la surface de la pièce munie de ladite couche et en ce que l'on refroidit immédiatement la surface de la pièce ainsi traitée.

Grâce à la mise en place d'une couche de matière thermoplastique sur la pièce à revêtir, on obtient une adhérence élevée du matériau de revêtement. En effet, lors de la projection à chaud de ce matériau, la matière thermoplastique se ramollit et les particules du matériau de revêtement sont enchâssées dans la couche de matière thermoplastique, ce qui permet d'obtenir ainsi un bon ancrage du revêtement.

Par ailleurs, cette couche de matière thermoplastique a de bonnes caractéristiques de vieillissement et elle ne se dégrade pas au contact de la vapeur d'eau ou sous l'action de rayonnements tels que les rayonnements ultra-violets, infra-rouges, etc.

Généralement, pour permettre un bon ancrage du matériau de revêtement, la couche de matière thermoplastique déposée sur la pièce a une épaisseur de 20 à 500 ssm.

Selon l'invention, la matière thermo-plastique utilisée est choisie de façon à présenter une bonne compatibilité, d'une part, avec le matériau constituant la pièce et, d'autre part, avec le matériau de revêtement, tout en ayant également une stabilité thermique suffisante pour supporter la température utilisée lors de la projection à chaud du matériau de revêtement.

A titre d'exemples de matières thermoplastiques susceptibles d'être utilisées, on peut citer le polystyrène, les polycarbonates, les polyéthers et les polyoléfines telles que le polyéthylène. Le matériau constituant la pièce à revêtir peut être un matériau composite, une matière plastique, du bois, un métal, un alliage ou un matériau céramique. Généralement, les pièces à revêtir sont en matériau composite constitué par exemple par une matière plastique renforcée par des fibres inorganiques telles que les fibres de verre, de carbone, de silice ou de graphite. La pièce peut également être réalisée en matériau composite formé à partir des mêmes fibres inorganiques.

Le procédé de l'invention s'applique en par ticulier à la réalisation de pièces revêtues de matériaux métalliques et/ou de matériaux réfractaires tels que des oxydes, par exemple l'oxyde de chrome ou l'alumine, des carbures, des nitrures, par exemple le nitrure de silicium, des siliciures et des borures
Généralement, on dépose la couche de matière thermoplastique sur la surface de la pièce en projetant sur celle-ci une solution de la matière thermoplastique dans un solvant et en soumettant ensuite la couche ainsi déposée à un séchage pour éliminer le solvant. Ce séchage peut être réalisé à la température ambiante, et il est généralement suivi d'un étuvage, à une température inférieure à 1000C, sous vide, afin d'éliminer les traces de solvant qui pourraient être emprisonnées dans la couche de matière thermoplastique déposée.

Selon une variante de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on soumet la couche de matière thermoplastique déposée sur la surface de la pièce à l'action d'un plasma d'arc gazeux et l'on refroidit ensuite immédiatement la surface de la couche ainsi traitée.

Généralement, le gaz du plasma est de l'azote, de l'argon, de l'hydrogène, de l'hélium ou un mélange de ceux-ci, avec parfois introduction de traces de gaz réactifs (vapeur d'eau, BC13 etc...) pour accélérer la création de sites actifs dans la couche de matière thermoplastique.

Pour réaliser ce traitement de surface, on peut utiliser un pistolet de projection à plasma d'un type classique, comprenant par exemple une anode ayant sensiblement la forme d'un cylindre creux, une cathode disposée sensiblement concentriquement à l'anode et des moyens pour amener un gaz ou mélange gazeux dans l'espace compris entre l'anode et la cathode, afin d'y créer un jet de plasma.

En soumettant, selon l'invention, la couche de matière thermoplastique déposée sur la pièce à un plasma gazeux, on bombarde celle-ci par des ions énergiques, ce qui permet d'arracher, d'une part, les atomes de gaz solidement adsorbés dans la couche et de créer, d'autre part, des sites actifs en vue de l'accrochage du revêtement. On suppose qu'il se produit en particulier une activation des atomes de carbone de la couche de matière thermoplastique. Par ailleurs, ce traitement à également pour but de sécher la couche de matière thermoplastique et d'éliminer ainsi toute trace de solvant.

Pour la réalisation du traitement de surface au moyen du plasma gazeux, on dispose généralement la pièce dans une enceinte étanche balayée par un gaz inerte tel que l'argon, puis on dirige un plasma gazeux sur la pièce en utilisant un pistolet à plasma.

L'intensité d'alimentation de l'arc du plasma est généralement de 400 à 600 A et l'on introduit dans le pistolet le gaz constitué par exemple par un mélange d'argon et d'azote sous une pression de 0,1 à 0,2 MPa.

Généralement, on déplace le pistolet le long de la surface de la pièce pour traiter la totalité de celleci et l'on peut effectuer plusieurs cycles de traitement si nécessaire.

On réalise immédiatement un refroidissement énergique de la surface de la couche traitée. Ceci peut etre effectué en projetant sur la pièce un liquide de refroidissement se trouvant à une température proche de sa température de saturation. Ce dernier est généralement un gaz liquéfié tel que l'azote ou lgar gon. La température de saturation d'un liquide est définie comme étant la température à laquelle la va peur contenue en solution dans le liquide se dégage la température de saturation est généralement proche de la température d'ébullition, mais différente de celle-ci1 surtout dans le cas des gaz liquéfiés.

De préforencet on projette le liquide de refroidissement sous forme de gouttelettes. Afin de créer cette sorte de brouillard sur la pièce, il est avantageux d'utiliser au moins un gaz porteur pour projeter le liquide de refroidissement. Dans ce cas, on règle le débit et la pression du liquide de refroidissement et du gaz porteur pour que les gouttelettes de liquide aient un diamètre inférieur ou égal à 40 microns. D'autre paré, il peut s'avérer nécessaire d'opérer sous atmosphère contrôlée.

Selon l'invention, on réalise avants geusement de la même façon le refroidissement de la surface de la pièce après projection du matériau de revêtement.

Selon une variante de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on soumet tout d'abord la surface de la pièce à revêtir à un prétraitement avant de déposer la couche de matière thermoplastique.

Ce prétraitement peut comprendre un dé graissage et/ou un sablage. Le traitement de dégraissage peut être effectué en utilisant des solvants organiques tels que des alcools comme l'isopropanol. Ce traitement permet d'enlever, d'une part, les graisses qui ont pu se déposer sur la surface de la pièce lors des manipulations de celle-ci et d'ôter, d'autre part, les poussières accumulées provenant, par exemple, des opérations d'usinage.

Le traitement de sablage est effectué en projetant des particules abrasives sur la surface de la pièce. Généralement, on utilise des particules ayant des dimensions de 125 à 250wm, constituées par exemple de corindon, et on réalise la projection de particules sous une pression de 0,2 à 0,3 MPa.

Ce traitement permet de créer une rugosité de surface propice à l'accrochage de la couche de matière thermoplastique. Par ailleurs, lorsque la pièce est en matière plastique renforcée par des fibres inorganiques, le sablage conduit à une ablation de la matière plastique recouvrant les fibres, ce qui est avantageux car, dans ce cas, les fibres jouent un rôle prépondérant dans l'adhérence de la couche de matière thermoplastique. Cependant, ce sablage ne doit pas être réalisé dans des conditions trop sévères, car sinon il se produirait une rupture des fibres et une dégradation de la pièce.

Généralement, après l'opération de dégraissage, on soumet la pièce à un étuvage pour éliminer les solvants tels que l'alcool, utilisés pour le dégraissage et l'eau retenue dans les pores de la pièce.

Ce traitement d'étuvage peut être réalisé à une température de 50 à 700C sous vide primaire, soit sous une pression inférieure à 2,66 kPa pendant environ 2 à 12 h.

Selon un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention, le prétraitement comporte une première -étape de microsablage suivie de trois étapes de lavage réalisées respectivement avec de l'eau permutée, puis de l'acétone, puis de l'isopropanol et une dernière étape consistant en un étuvage.

Le microsablage réalisé dans des conditions relativement douces provoque un décapage léger de la surface de la pièce et une microfissuration de la matrice de résine lorsque la pièce est en matière plastique renforcée par des fibres inorganiques.

Le lavage à l'eau permutée a pour mission d'enlever des ions tels que Na+, Lt .. susceptibles de nuire à l'adhérence de la couche de matière thermo plastique ; il permet, par ailleurs, également d'ôter les poussières déposées sur la pièce et les fibrilles arrachées des torons dans le cas de pièces en matériau renforcé par des fibres.

Le lavage à l'acétone permet d'éliminer l'eau et d'éviter ainsi une hydrolyse éventuelle de la matière thermoplastique ; par ailleurs, l'acétone solubilise les impuretés organiques présentes à la surface de la pièce
Le lavage à l'isopropanol parachève le dégraissage et permet d'éviter que l'acétone ne séjourne dans les porosités de la pièce, ce qui pourrait#rovo- quer à la longue une attaque de la matrice de résine lorsque la pièce est en résine renforcée par des fibres.

L'étuvage permet d'enlever l'isopropanol et l'eau retenue dans les pores de la pièce.

Les pièces revêtues obtenues par le procédé de l'invention peuvent être utilisées dans divers domaines qui dépendent en particulier de la nature du matériau de revêtement et du matériau constituant la pièce. Ainsi, le procédé de l'invention peut s'appli quer à la réalisation de contacts électriques, de protections thermiques, de meules d'usinage, de pièces de frottement, de collecteurs à balai pour l'électroménager et d'axes de roulement réalisés par exemple en matériau composite revêtu d'oxyde de chrome.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de l'exemple suivant donné bien entendu à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 représente schématiquement en coupe verticale une installation utilisable pour la mise en oeuvre des dernières étapes du procédé de l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en coupe du pistolet de projection de plasma utilisé dans l'installation de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue schématique du système de refroidissement utilisé dans l'invention ; et
- la figure 4 est une vue schématique en coupe verticale d'un distributeur de poudre qui peut être associé au pistolet à plasma pour réaliser le revêtement de la pièce.

Cet exemple illustre la fabrication de pièces en résine époxyde renforcée par des fibres de verre qui sont revêtues d'une couche de polycarbonate puis d'alumine conformément au procédé de l'invention.

Dans cet exemple, les pièces ont tout d'abord été soumises à un prétraitement comportant un microsablage, un dégraissage et un étuvage puis au dépôt d'une sous-couche de polycarbonate suivi d'un traitement par un plasma argon-hélium de la couche de polycarbonate ainsi déposée. Après ces différentes opérations, on a revêtu la pièce d'alumine par pro jection à chaud au pistolet à plasma.

Pour la réalisation du microsablage, on utilise des particules de corindon de 200 Wfl et on les projette sur la pièce sous une pression de 0,25 MPa.

Après cette opération, on réalise un dégraissage de la pièce, qui comprend une première étape de lavage à l'eau permutée, une deuxième étape de lavage à 1 a acén tone et une troisième étape de lavage à l'isopropanol.

Dans ce but, on verse en continu de l'eau permutée sur la pièce qui est disposée horizontalement et entraînée en rotation à une vitesse d'environ 9 tour par minute, tout en la frottant vivement avec une brosse à poils de nylon. On réalise, ensuite le lavage à l'acétone dans les mêmes conditions puis on laisse sécher la pièce quelques minutes ai l'air. Pour le lavage à l'isopropanol, on procède de la même manière, puis on rince la pièce avec de l'isopropanol et on la laisse égoutter quelques minutes. Après ces opérations de lavage, on introduit la pièce dans une étuve à 50 C sous un vide d'environ 1,35 kpa, et on maintient la pièce dans l'étuve pendant 10 heures.

Apyres ces différentes opérations, on dépose sur la pièce une sous-couche de polycarbonate. Dans ce but, on lave tout d'abord la pièce avec du chloroforme et on la laisse sécher pendant une demi-heure. On pre- pare une solution de polycarbonate en dissolvant dans 1,5 1 de chloroforme 150 g de polycarbonate qui ont été séchés préalablement pendant 4 heures à 1350C On projette ensuite cette solution sur la pièce au moyen d'un pistolet à air comprimé sous 0,1 Sa à une dis tance de 150 mm (distance de la buse du pistolet à la pièce), en opérant sous une hotte avec une bonne aspi- ration d'air. Pendant la projection; on fait tourner la pièce comme précédemment à une vitesse d'environ 1 tour par minute.On dépose 5 couches successives de polycarbonate afin d'obtenir une épaisseur totale d'environ 200 m en attendant 2 minutes entre le dépôt de deux couches successives. On laisse ensuite la pièce en rotation sécher pendant environ 1 heure à la température ambiante. On la soumet ensuite à un étuvage pendant 12 heures à 500C sous un vide d'environ 1,33 kPa afin d'éliminer le chloroforme emprisonné dans la couche de polycarbonate.

On introduit ensuite la pièce dans une botte à gant mise sous balayage d'argon pour réaliser le traitement de surface de la couche de polycarbonate au moyen d'un plasma d'arc gazeux. Ceci peut être effectué dans l'installation représentée sur la figure 1.

Sur la figure 1, on voit que cette installation se compose essentiellement d'une enceinte étanche 1 à l'intérieur de laquelle la pièce à traiter 8 repose sur un support 2 mobile en rotation autour d'un axe vertical grâce à un moteur 4. Dans le cas particulier décrit ici, la pièce à traiter 8 présente une symétrie de révolution et elle est disposée sur le support 2 de sorte que son axe de symétrie soit confondu avec l'axe de rotation de ce support. La projection de plasma est effectuée grâce à un pistolet 10 mobile le long d'un gabarit 12 grâce à un mécanisme d'entraînement 13.

Un dispositif de synchronisation 6 placé à l'extérieur de l'enceinte 1 contrôle à la fois les mouvements du pistolet 10 et du moteur 4 afin que la combinaison de la rotation de la pièce 8 autour de son axe et des déplacements du pistolet le long du gabarit 12 permette d'effectuer le traitement de toute la surface de la pièce 8. Le pistolet 10 est relié à un pupitre de contrôle de plasma 14. Comme on le verra plus loin, il peut aussi être relié à un distributeur de poudre 16 par un tuyau 41, en vue d'être utilisé également pour la réalisation d'un revêtement sur la pièce qui a été soumise au traitement de surface de l'invention.

Le pupitre 14 permet de contrôler l'arrivée sur le pistolet des gaz nécessaires à la réalisation du plasma, c'est-à-dire, dans le cas particulier décrit ici, de l'argon et de l'hélium, ainsi que de l'eau nécessaire à son refroidissement. Le pistolet 10 et le distributeur de poudre 16 seront décrits plus en détail ci-après en référence aux figures 2 et 4.

On voit encore sur la figure 1 le système de refroidissement 18 utilisé pour refroidir la pièce 8 dans la zone où est effectué le traitement de surface ou la projection. Ce système se trouve à la même bau- teur que le pistolet 10 par rapport à la pièce 8, et il est également mobile le long de cette pièce grâce au dispositif de synchronisation 6. Le système de refroi- dissement 18 fera l'objet d'une description plus détaillée ci-dessous en référence à la figure 3.

Afin de régler au mieux les paramètres de fonctionnement du système de refroidissement 18 et l'état de l'atmosphère régnant dans l'enceinte l; on a prévu un-certain nombre de capteurs de température pour connaître la température de la pièce 8 et de l'atmosphère régnant dans l'enceinte. On a représenté schématiquement sur la figure un capteur 2Q à l'inté- rieur de la pièce et un capteur 22 dans l'enceinte 1 reliés à un dispositif de contrôle 24, lequel permet de réagir sur les paramètres de fonctionnement du système 18 grâce à un dispositif de commande 26.

D'autre part, pour régler la composition de l'atmosphère régnant dans l'enceinte 1, on a prévu un balayage de celle-ci à l'aide d'un gaz neutre, par exemple de l'argon, ainsi qu'un clapet taré permettant l'évacuation des gaz contenus dans l'enceinte si la pression devient supérieure à une valeur prédétermi née. L'introduction du gaz de balayage dans l'enceinte est symbolisée par la flèche 28 et l'extraction du gaz en cas de surpression par la flèche 30. On analyse constamment la composition du gaz contenu dans l'enceinte et on ajuste les conditions de balayage en fonction des résultats de l'analyse : en effet, la projection de plasma elle-même et le refroidissement de la pièce 8 à l'aide du système 18 introduisent dans l'enceinte 1 des gaz qu'il faut évacuer.C'est pourquoi on contrôle constamment la pression et la composition de l'atmosphère régnant dans celle-ci pour régler le débit de balayage en conséquence. Il se peut même éventuellement qu'on arrête le balayage si la composition reste dans les normes prescrites et si la pression reste inférieure à la valeur limite prédéterminée.

Ainsi, le fait qu'on contrôle l'atmosphère régnant dans l'enceinte permet d'utiliser des pièces en matériaux très actifs chimiquement puisque l'opération se déroule sous atmosphère neutre, tandis que le fait de refroidir avec des gouttelettes d'un gaz liquéfié permet un refroidissement très efficace et donc d'utiliser des matériaux instables au-delà d'une température relativement faible, de l'ordre de 1000C. En effet, l'utilisation d'un liquide cryogénique, par exemple un gaz liquéfié comme l'hélium, l'azote ou l'argon, permet de maintenir la température de la pièce à une valeur inférieure à 500C.

Enfin, étant donné que la création d'un jet de plasma provoque la formation d'un champ électromagnétique très intense dans l'enceinte 1, on a prévu de protéger tous les appareils se trouvant à l'intérieur de celle-ci en les reliant à la masse par des condensateurs : on voit sur la figure 1 le condensateur 9 qui relie le support 2 à la masse métallique consti tuée par la paroi inférieure de l'enceinte 1, mais tous les autres éléments, en particulier le pistolet 10 et le système de refroidissement 18, sont également protégés par des condensateurs.

Eventuellement, on peut prévoir un passage tournant dans le support 2 pour le passage des fils nécessaires au fonctionnement des différents appareils. D'autres aménagements peuvent utilement être prévus, comme des hublots d'observaticnD mais ceux-ci doivent être imperméables aux rayons ultraviolets, et une isolation phonique à cause du bruit important pro voqué par la création du jet de plasma
Le pistolet à plasma 10 apparat mieux sur la vue en coupe de la figure 2, où l'on voit qu'il se compose essentiellement d'une anode 45 reliée à une source de courant (non représentée) par un fil 47 cette anode présentant une symétrie de révolution et ayant sensiblement la forme d'un cylindre creux.Un passage 46 est prévu sensiblement suivant l'axe de symétrie de cette anode et la cathode 48 est disposée à l'intérieur de cet espace. L'anode et la cathode sont entourées d'une enveloppe externe 50 ayant une forme et des dimensions telles que soit ménagé un passage pour l'eau de refroidissement entre l'anode et la ca thode d'une part et l'enveloppe externe d'autre part.

On voit encore sur la figure le raccord 49 où aboutit le tuyau amenant le mélange de gaz nécessaire à la création du plasma. Dans le mode particulier de réalisation décrit ici, la cathode est en tungstène, et l'anode 45 est en cuivre recouverte intérieurement de rhénium dans l'espace 46, la couche de rhénium assurant la protection thermique de l'anode.

Etant donné le fort dégagement de chaleur provoqué par la décharge électrique entre l'anode et la cathode pour la création du plasma, un refroidisse ment énergique du pistolet est nécessaire. Pour cela, on a prévu une circulation d'eau, celle-ci pénétrant dans le pistolet par un raccord 52 et circulant d'abord dans une chambre 53 entourant le support 55 de la cathode, puis dans un conduit 54 et arrivant dans une chambre 56 entourant l'anode. Cette dernière doit être suffisamment refroidie pour obtenir un bon écoulement du plasma hors de l'espace 46. Pour cela, on effectue le refroidissement avec une eau dont la température est inférieure à 100C et de préférence inférieure à 80C, tandis que les dimensions de la chambre 56 sont prévues suffisamment faibles pour que l'eau puisse s'écouler rapidement autour de l'anode et évacuer les calories produites avec un maximum d'efficacité.

La figure 3 montre le système de refroidissement 18 utilisé pour maintenir à un niveau très bas la température de la pièce dans la zone où est effectué le traitement de surface. On voit sur la figure deux buses 58 et 60 avec des orifices 59 et 61 respectivement pour la sortie des gouttelettes de gaz liquéfié. Les buses 58 et 60 sont reliées par deux canalisations 62 et 64 à une canalisation commune 66 qui les met en communication avec un réservoir de gaz liquéfié, par exemple de l'argon liquide, disposé à l'extérieur de l'enceinte 1 et non représenté sur la figure.

Pour réaliser la formation de gouttelettes, il est nécessaire d'entrainer le gaz liquéfié à l'aide d'un autre gaz sous pression, dit "gaz porteur". Eventuellement, on peut prévoir de mélanger le gaz porteur avec un autre gaz pour régler la tension superficielle des gouttelettes de gaz liquéfié et obtenir un meilleur refroidissement lorsque celles-ci se déposent sur la pièce 8. On voit sur la figure que les buses 58 et 60 sont reliées par des canalisations 68 et 70 respectivement à un tuyau 72 permettant le passage du mélange de gaz porteurs. C'est ainsi qu'on peut prévoir, par exemple, un réservoir d'argon et un réservoir d'hélium gazeux disposés à l'extérieur de l'enceinte 1 et reliés au tuyau 72 par des canalisations 74 et 76 respectivement.

I1 est essentiel de contrôler soigneusement la pression et le débit du gaz liquéfié et du gaz porteur pour que le refroidissement se fasse dans les meilleures conditions. On obtient les meilleurs résulo tats lorsque les gouttelettes de gaz liquéfié sont sphériques et ont un diamètre inférieur ou égal à 40 microns. D'autre part, pour éviter que ces gouttes ne se réchauffent au contact de l'un des gaz présents dans l'enceinte ou ne réagissent avec luia la distance de parcours doit etre suffisamment faible o la distance entre l'orifice de sortie 59 de la buse 58 et la pièce 8 doit être constante et comprise entre 5 et 100 mm et, de préférence, entre 5 et 50 mm L'agence= ment du dispositif est tel que cette distance ne varie pas lorsque le système de refroidissement se déplace par rapport à la pièce 8. Enfin, le gaz liquéfié doit se présenter sous forme monophasique à son entrée dans la buse, c'est-åmdlre non mélangé avec sa vapeur ~ ce résultat est obtenu par un choix convenable des dimensions de la canalisation d'arrivée du gaz liquéfié.

Dans le cas particulier décrit ici, les canalisations telles que 62, 64 et 66 sont des canalisations à double enveloppe, c'est-à-dire constituées de deux tuyaux concentriques entre lesquels on a fait le vide pour assurer une bonne isolation. Si la pression du gaz liquifié est comprise entre 0,1 et 0,15 MPa, la distance parcourue par le liquide entre le réservoir et la buse doit être inférieure à 5 mètres et le diamètre de passage inférieur à 12 mm.

Dans l'exemple donné ici, le traitement de surface par plasma de la pièce revêtue d'une couche de polycarbonate de 200 um est réalisé dans les conditions suivantes - alimentation en mélange Argon-Hélium : 4 1 d'argon
sous une pression de 0,2 MPa pour 15 1 d'hélium sous
une pression-de 0,2 MPa, - intensité d'alimentation de l'arc créé entre l'anode
45 et la cathode 48 : 350 A, - distance entre le pistolet 10 et la pièce
8 : 115 mm, - vitesse de déplacement du pistolet 10 : 12 cm/min, - vitesse de rotation de la pièce : 160 t/min.

Après le traitement de surface au plasma, on refroidit immédiatement la pièce 8 au moyen du système de refroidissement 18, et on réalise de nouveau six cycles complets comportant un traitement de surface au moyen du pistolet à plasma réalisé dans les mêmes conditions, suivi d'un refroidissement.

Après ce traitement, on forme un revêtement d'alumine A1203 sur la pièce par projection de poudre de A1203 au moyen d'un pistolet à plasma. On peut réaliser cette opération dans l'installation représentée sur la figure 1, à condition d'associer au pistolet 10 le distributeur de poudre 16 illustré en détail sur la figure 4.

Sur cette figure 4, on voit que le distributeur de poudre 16 se compose essentiellement d'un récipient cylindrique 32 dans lequel est stockée la masse de poudre 34 tandis qu'un cône 36, dont l'axe est confondu avec celui du récipient 32, permet un écoulement régulier de la poudre. Celle-ci tombe à la partie inférieure du dispositif dans une rainure annulaire 37 ménagée sur un plateau 38 mobile en rota tion, ce qui l'entraîne jusqu'à un raccord 40 permettant le raccordement d'un tuyau 41 dont l'autre extrémité est branchée sur le pistolet 10. L'entraînement de la poudre# est assuré par un gaz, par exemple de l'argon, qui arrive grâce à une canalisation 42 dans une chambre 43 à l'intérieur de laquelle le plateau 38 peut tourner : le gaz pénètre dans la rainure 37, ce qui assure l'entraînement de la poudre et son évacuation par le tuyau 41.Enfin, une conduite 44 permet une circulation de gaz le long du récipient 32, facilitant ainsi l'évacuation de la poudre.

Pour cette opération, le distributeur de poudre 16 est rempli de poudre -d'alumine et l'on introduit de l'argon dans la chambre 43 pour entraîner la poudre dans le pistolet 10 qui est alimenté, par ailleurs, en hélium et en argon. Pour réaliser la -projection, l'intensité d'alimentation de l'arc créée entre l'anode 45 et la cathode 48 est de 700 A, la distance entre le pistolet et la pièce est de 120mm, la vitesse de déplacement en translation du pistolet est de 5 cm/min et la vitesse de rotation de la pièce de 200 t/min. Après l'opération de projection, on réalise immédiatement, comme précédemment, un refroidissement de la pièce revêtue. On obtient en fin d'opération un revêtement d'alumine de 0,5mm d'épaisseur.

On mesure ensuite la résistance à l'arrachement en traction de la couche d'alumine ainsi déposée.

A titre de comparaison, on réalise dans les mêmes conditions, un revêtement d'alumine de 0,5 min d'épaisseur sur des pièces analogues en résine époxyde renforcée par des fibres de verre, qui n'ont pas été revêtues d'une couche de polycarbonate. On mesure également la résistance à l'arrachement en traction de la couche d'alumine ainsi déposée.Les résultats obtenus avec les pièces traitées selon le procédé de l'inven tion et les pièces non traitées sont les suivants :~
Résistance à
l'arrachement
(en MPa)
Pièces traitées 4,87
Pièces non traitées 0,5
On a réalisé dans les mêmes conditions des pièces en résine phénolique renforcée par des de verre, revêtues d'une couche de polycarbanate be 200 m et d'une couche d'alumine de 0,5 mm d'épais- seur, et on a mesuré également la résistance à l'arrachement en traction de la couche d'alumine ainsi dépo- sée. A titre comparatif, on a effectué la même mesure sur des pièces identiques qui n'ont pas reçu- une cou- che de polycarbonate. Les résultats obtenus sant les suivants pièces munies d'une couche de polycarbonate : 10,1 MPa pièce ne comportant pas de couche de polycarbonate : 0,5 MPa.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Procédé de préparation d'une pièce revêtue par projection à chaud d'un matériau de revêtement caractérisé en ce que l'on dépose tout d'abord sur la surface de la pièce à revêtir une couche de matière thermoplastique, en ce que l'on projette ensuite à chaud le matériau de revêtement sur la surface de la pièce munie de ladite couche et en ce que l'on refroidit immédiatement la surface de la pièce ainsi traitée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de matière thermoplastique a une épaisseur de 20 à 500 ssm.

3. Procédé selon lagune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est choisie dans le groupe comprenant le polystyrène, les polycarbonates, les polyéthers et les polyoléfines.

4. Procédé selon l'une quelconque des revens dications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce à revetir est en matériau composite.

5. Procédé selon la revendication 4, carac- térisé en ce que le matériau composite est une matière plastique renforcée par des fibres inorganiques.

6. procédé selon l'une quelconque des revens dications 1 à S, caractérisé en ce que le matériau de revêtement est un matériau réfractaire choisi parmi les oxydes, les carbures, les siliciures, les nitrures et les borures.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on dépose la couche de matière thermoplastique en projetant sur la surface de la pièce une solution de la matière thermo plastique dans un solvant et en soumettant ensuite la couche ainsi déposée à un séchage pour éliminer le solvant.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on soumet la couche de matière thermoplastique déposée sur la surface de la pièce à l'action d'un plasma d'arc gazeux et en ce que l'on refroidit ensuite immédiatement la surface de la couche ainsi traitée.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gaz du plasma est de l'azote, de l'argon, de l'hydrogène, de l'hélium ou un mélange de ceux-ci.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le plasma comprend un gaz réactif.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le gaz réactif est de la vapeur d'eau ou du Bol3.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'on soumet la surface de la pièce à revêtir à un prétraitement avant de déposer la couche de matière thermoplastique.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le prétraitement comprend un dégraissage et/ou un sablage.

14. Procédé selon 11 une quelconque des revendications 1 et 8, caractérisé en ce que l'on refroidit la surface de la pièce en projetant sur celleci un liquide de refroidissement se trouvant à une température proche de sa température de saturation.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le liquide de refroidissement est un gaz liquéfié.

16. Procédé selon la revendication 14, ca ractérisé en ce que le gaz liquéfié est choisi dans le groupe comprenant l'azote et l'argon.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 8, 14 et 15, caractérisé en ce que l'on projette le liquide de refroidissement sous forme de gouttelettes au moyen d'un gaz porteur.