FR2995323A1

FR2995323A1 - Forming a metal coating on surface of thermoplastic substrate of composite material used in e.g. decoration field, by increasing the surface roughness of substrate by laser ablation, and projecting metal particles to surface of substrate

Info

Publication number: FR2995323A1
Application number: FR1258505A
Authority: FR
Inventors: Jean-Marie Malhaire; Michel Jeandin; Damien Giraud
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2014-03-14
Anticipated expiration: 2032-09-11
Also published as: FR2995323B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de formation d'un revêtement métallique (10) sur une surface d'un substrat thermoplastique (9), dans lequel : a) on augmente la rugosité de surface du substrat (9) thermoplastique par ablation laser, et b) on projette des particules métalliques vers la surface poreuse du substrat thermoplastique (9), par projection dynamique par gaz froid, de manière à obtenir, en surface du substrat thermoplastique (9), une couche intermédiaire comprenant des particules métalliques implantées au moins partiellement dans la surface rugueuse du matériau thermoplastique (9), et c) on dépose des particules métalliques sur ladite couche intermédiaire pour former le revêtement métallique (10). L'invention concerne également le matériau composite ainsi obtenu.The invention relates to a method for forming a metal coating (10) on a surface of a thermoplastic substrate (9), wherein: a) the surface roughness of the thermoplastic substrate (9) is increased by laser ablation, and b) metal particles are projected towards the porous surface of the thermoplastic substrate (9), by dynamic cold-gas projection, so as to obtain, on the surface of the thermoplastic substrate (9), an intermediate layer comprising metal particles implanted at least partially in the rough surface of the thermoplastic material (9), and c) depositing metal particles on said intermediate layer to form the metal coating (10). The invention also relates to the composite material thus obtained.

Description

Procédé de formation d'un revêtement métallique sur une surface d'un substrat thermoplastique, et matériau composite correspondant La présente invention concerne les méthodes de métallisation des plastiques, c'est-à-dire de dépôt d'un revêtement métallique sur la surface d'un support plastique. Les techniques connues de métallisation de plastiques (dépôt d'une couche métallique sur la surface d'un plastique) utilisent principalement des procédés électrolytiques, chimiques ou de dépôt en phase gazeuse (PVD ou CVD). De tels procédés nécessitent des opérations préalables, souvent nombreuses, de préparation de la surface plastique à recouvrir, afin de conférer à cette dernière une réactivité suffisante pour l'étape ultérieure de métallisation. Les opérations de préparation de surface nécessitent généralement une mise en oeuvre lourde, utilisant par exemple des faisceaux d'électrons, d'ions, voire des plasmas. De plus, de tels procédés ne permettent d'obtenir que des revêtements métalliques dits « minces » présentant une épaisseur inférieure à quelques dizaines de microns, limitant les applications des matériaux composites ainsi formés aux domaines de la décoration, de l'esthétisme, voire du blindage électromagnétique. Les méthodes de métallisation se déroulent en plusieurs étapes. Généralement, de part leur nature chimique, les matériaux plastiques sont inertes et peu réactifs. Avant de déposer un revêtement métallique, il est nécessaire de réaliser une étape de conditionnement de la surface. Cette étape de conditionnement est importante car elle permet d'assurer un recouvrement et une adhésion corrects de la surface par la couche métallique, et comprend notamment une modification physique et/ou chimique de la surface. La modification physique (ou mécanique) consiste essentiellement à la création de cavités sur la surface. La modification chimique peut avoir le même type d'effet mais elle peut également assurer le greffage de groupement chimique à la surface, lesdits groupements permettant la création de liaisons chimiques entre le support plastique et la couche métallique. Dans le cas de métallisation par voie chimique, une étape de catalyse suit l'étape de conditionnement pour l'accrochage du catalyseur. La nature du conditionnement est fonction du polymère de base ainsi que de la méthode de métallisation choisie par la suite. Les traitements en phase aqueuse incluent les dépôts chimiques et électrolytiques. Dans ce dernier cas, un dépôt chimique préliminaire est nécessaire, afin de rendre la surface du polymère conducteur. Les dépôts chimiques s'effectuent sans source externe de courant. La pièce à traiter est plongée dans un bain stabilisé contenant les ions du métal à déposer ainsi qu'un réducteur. La surface de la pièce, recouverte d'un catalyseur, va provoquer la réaction de réduction des ions métalliques. Généralement, le métal déposé est lui-même catalyseur de sa propre réaction de réduction. Le dépôt continue donc sa croissance au cours du temps et ce, de manière uniforme sur toute la surface quelle que soit sa morphologie. Les métaux les plus couramment déposés par cette méthode sont les alliages de nickel et de phosphore ou de bore, l'argent, le cuivre et certains de ses alliages. Ces dépôts auto-catalytiques requièrent souvent une étape de catalyse intermédiaire entre la fonctionnalisation de la surface et la métallisation, qui sert à créer des sites d'accrochage pour le futur catalyseur, généralement constitué par un métal noble (le palladium par exemple). L'incorporation du palladium à la surface du plastique à traiter est éventuellement précédée par l'accrochage de sels d'étain. Ces derniers réduisent alors le palladium à l'état métallique. C'est lui qui joue le rôle de catalyseur. Les dépôts électrolytiques se font par l'intermédiaire du passage d'un courant électrique. Il faut donc que le substrat soit conducteur. Dans le cas des plastiques, ils doivent être recouverts par une couche conductrice. Cette dernière est généralement réalisée par dépôt chimique. Le dépôt électrolytique sert alors à renforcer le dépôt chimique. Les dépôts formés de cette manière peuvent être tant des métaux purs que des alliages, comme par exemple Zn, Ni, Cr, Sn, Cu, Ag, Au, Fe.The present invention relates to the methods of metallization of plastics, that is to say deposition of a metal coating on the surface of a plastics material. a plastic support. The known plastic metallization techniques (deposition of a metal layer on the surface of a plastic) mainly use electrolytic, chemical or gas phase (PVD or CVD) processes. Such processes require prior operations, often numerous, of preparation of the plastic surface to be covered, in order to give the latter sufficient reactivity for the subsequent metallization step. Surface preparation operations generally require a heavy implementation, using for example electron beams, ions, or even plasmas. In addition, such processes only make it possible to obtain so-called "thin" metal coatings having a thickness of less than a few tens of microns, limiting the applications of the composite materials thus formed to the fields of decoration, aesthetics or even electromagnetic shielding. The metallization methods take place in several stages. Generally, because of their chemical nature, plastic materials are inert and unreactive. Before depositing a metal coating, it is necessary to perform a step of conditioning the surface. This conditioning step is important because it ensures a correct overlap and adhesion of the surface by the metal layer, including in particular a physical and / or chemical modification of the surface. The physical (or mechanical) modification consists essentially in the creation of cavities on the surface. The chemical modification can have the same type of effect but it can also ensure the grafting of chemical group on the surface, said groups allowing the creation of chemical bonds between the plastic support and the metal layer. In the case of metallization by chemical means, a catalytic step follows the conditioning step for the attachment of the catalyst. The nature of the packaging is a function of the base polymer and the method of metallization chosen thereafter. The aqueous phase treatments include chemical and electrolytic deposits. In the latter case, a preliminary chemical deposition is necessary in order to render the surface of the polymer conductive. The chemical deposits are carried out without external source of current. The workpiece is immersed in a stabilized bath containing the ions of the metal to be deposited and a reducer. The surface of the part, covered with a catalyst, will cause the reduction reaction of the metal ions. Generally, the deposited metal is itself a catalyst for its own reduction reaction. The deposit therefore continues to grow over time and in a uniform manner over the entire surface regardless of its morphology. The metals most commonly deposited by this method are alloys of nickel and phosphorus or boron, silver, copper and some of its alloys. These self-catalytic deposits often require a step of intermediate catalysis between the functionalization of the surface and the metallization, which serves to create bonding sites for the future catalyst, generally consisting of a noble metal (palladium for example). The incorporation of the palladium on the surface of the plastic to be treated is possibly preceded by the attachment of tin salts. The latter then reduce the palladium to the metallic state. It is he who plays the role of catalyst. Electrolytic deposits are made through the passage of an electric current. It is therefore necessary that the substrate is conductive. In the case of plastics, they must be covered by a conductive layer. The latter is generally performed by chemical deposition. The electrolytic deposition then serves to reinforce the chemical deposition. The deposits formed in this way can be both pure metals and alloys, such as for example Zn, Ni, Cr, Sn, Cu, Ag, Au, Fe.

Un exemple de traitement en voie aqueuse comprend : une phase chimique et une phase électrolytique. La phase chimique comporte les étapes suivantes : fourniture d'un substrat (ABS, ABS/PC, PA), satinage ou attaque chimique (pour former des microrugosités sur la surface de façon à créer le point d'ancrage pour le dépôt métallique), activation ou catalyse (incorporation dans les microrugosités, de palladium colloïdal stable dont le métal catalysera la réduction du nickel chimique), accélération («élimination du colloïde protecteur du palladium et activation), nickelage ou cuivrage chimique (obtention de la pièce conductrice pour la phase électrolytique). La phase électrolytique comporte les étapes suivantes : pré-cuivrage (renforcement de l'épaisseur du dépôt chimique), cuivre (couche de base du revêtement), nickel (protection du cuivre à l'aide de plusieurs dépôts spécialisés), chrome (protection du nickel et obtention de l'aspect définitif de la pièce). Les procédés de métallisation sous vide consistent à vaporiser le métal et à le condenser sur la cible à métalliser par la suite. Ces procédés sont variés et diffèrent tant par la forme du matériau d'apport que de la manière de le vaporiser et de l'activer pour qu'il réagisse avec la surface. Il s'agit principalement de dépôt physique en phase vapeur, le dépôt chimique en phase vapeur étant limité par l'échauffement du substrat (minimum 600°C). Les couches obtenues peuvent être variées : les matériaux déposés sont généralement l'aluminium, le cuivre, le nickel, le chrome.An example of an aqueous treatment comprises: a chemical phase and an electrolytic phase. The chemical phase comprises the following steps: providing a substrate (ABS, ABS / PC, PA), satin-coating or chemical etching (to form microroughness on the surface so as to create the anchoring point for the metal deposit), activation or catalysis (incorporation into microrugosities of stable colloidal palladium, the metal of which will catalyze the reduction of the chemical nickel), acceleration ("removal of the protective colloid of palladium and activation), nickel plating or chemical plating (obtaining the conductive part for the phase electrolytic). The electrolytic phase comprises the following steps: pre-coppering (strengthening of the thickness of the chemical deposit), copper (base coat of the coating), nickel (protection of the copper with the aid of several specialized deposits), chromium (protection of the nickel and obtaining the final appearance of the piece). Vacuum metallization processes consist in vaporizing the metal and condensing it on the target to be metallized afterwards. These methods are varied and differ in both the form of the filler material and the manner of vaporizing and activating it to react with the surface. This is mainly physical vapor deposition, the chemical vapor deposition being limited by the heating of the substrate (minimum 600 ° C). The layers obtained can be varied: the deposited materials are generally aluminum, copper, nickel, chromium.

Les documents FR 2 899 869, US 2003/126800, WO 02/04694, US 2006/013962 et US 2009/029180 décrivent des procédés de métallisation. Cependant, les revêtements ainsi obtenus ne sont pas totalement satisfaisants, et ne permettent pas d'obtenir une adhérence suffisante sur le plastique ou l'épaisseur de métal voulue pour la couche de métallisation. La présente invention a pour objet de résoudre les problèmes techniques énoncés précédemment. En particulier l'invention a pour but de proposer un revêtement métallique pour des supports plastiques, permettant de conférer à la surface desdits supports plastiques des fonctionnalités mécaniques et électriques améliorées, grâce notamment à une épaisseur de revêtement plus importante. Selon un aspect, il est proposé un procédé de formation d'un revêtement métallique sur une surface d'un substrat thermoplastique, dans lequel : a) on augmente la rugosité de surface du substrat thermoplastique par ablation laser, et b) on projette des particules métalliques vers la surface poreuse du substrat thermoplastique, par projection dynamique par gaz froid, de manière à obtenir, en surface du substrat thermoplastique, une couche intermédiaire comprenant des particules métalliques implantées au moins partiellement dans la surface rugueuse du matériau thermoplastique, et c) on dépose des particules métalliques sur ladite couche intermédiaire pour former le revêtement métallique. La présente invention décrit une méthode de métallisation des thermoplastiques polymères, fondée sur l'utilisation de la technologie de projection gazo-dynamique à froid de type « cold-spray » adaptée pour ce type de substrat. Le procédé de métallisation permet d'obtenir, de manière simple, des revêtements métalliques épais, par exemple d'aluminium, dont l'épaisseur peut atteindre plusieurs millimètres, avec une préparation de surface du substrat réduite et minimale, permettant une adhérence suffisante pour les applications envisagées. La technologie cold-spray est un procédé de revêtement de surface à l'état solide, à basse température. Il utilise un flux de gaz à haute vitesse qui accélère des particules microscopiques de solide sous forme de poudre, pour les projeter sur un substrat où elles se déforment plastiquement et se consolident au moment de l'impact. Plus précisément, le procédé de cold-spray permet de projeter des particules à une vitesse permettant de les incruster dans le substrat, par déformation plastique et fusion locale du substrat. Dans le cadre de la présente invention et en opposition aux procédés de métallisation existant basés sur la galvanisation ou les dépôts en voie gazeuse, ce procédé, simple de mise en oeuvre, permet de déposer des revêtements d'aluminium présentant des épaisseurs pouvant aller jusqu'à plusieurs millimètres, largement supérieures à celles rencontrées dans le cas des procédés classiques de métallisation des plastiques. Il est ainsi possible d'envisager de renforcer des surfaces plastiques pour leur conférer des propriétés de résistance mécanique ou des propriétés électriques supérieures à celles correspondantes aux surfaces plastiques brutes. L'étape d'augmentation de la rugosité de surface du substrat thermoplastique par ablation laser permet d'augmenter l'adhérence de la couche intermédiaire sur le substrat. En effet, la texturation ou structuration laser permet de favoriser l'implantation des particules projetées, et donc l'accrochage de la couche intermédiaire sur le substrat. Plus particulièrement, l'étape d'augmentation de la rugosité de surface du substrat peut comprendre la création de motifs (réseau, grille ou pointillés), par exemple par ablation ou fusion/éjection de la matière du substrat sous l'effet du laser. La taille des motifs est préférentiellement choisie supérieure à la granulométrie des particules métalliques projetées à l'étape b). Les particules projetées sont alors implantées plus profondément dans le substrat et permettent de créer des points d'ancrage. On obtient ainsi une couche intermédiaire plus profonde, et donc plus rigide, permettant un meilleur dépôt des particules métalliques formant le revêtement métallique. Préférentiellement, dans l'étape c), on dépose par projection dynamique par gaz froid les particules métalliques sur ladite couche intermédiaire. Les températures de fusion des particules métalliques et du matériau du substrat présentent avantageusement un écart inférieur à 500°C, de préférence inférieur à 410°C. Le substrat thermoplastique peut être un matériau polymérique, pur ou renforcé par des fibres de verre, par exemple du polyamide 66 comprenant 30% de fibres de verre. Les particules métalliques peuvent être des particules d'aluminium. Préférentiellement, les particules sont sphériques et les particules projetées à l'étape b) présentent une granulométrie différente, de préférence inférieure, à celle des particules déposées à l'étape c). Les particules projetées à l'étape b) présentent une granulométrie inférieure et peuvent ainsi être implantées plus facilement dans le substrat. Puis des particules de granulométrie plus importante sont utilisées pour former le revêtement métallique. En adaptant la taille des particules aux différentes étapes du procédé de projection, l'adhérence et la cohésion du dépôt sont améliorées. L'adaptation de la granulométrie des particules peut s'effectuer durant le déroulement du procédé. Autrement dit, la granulométrie des particules métalliques peut augmenter durant le procédé de formation du revêtement métallique. La sélection granulométrique peut se faire au moyen d'alimentations multiples en poudres, dans le système d'alimentation du moyen de projection. Il est également possible de positionner plusieurs buses ayant une alimentation de poudres de granulométries différentes. L'utilisation d'une buse possédant un système multi-injection peut également être mise en oeuvre pour arriver à cette adaptation granulométrique. Les particules présentent avantageusement une granulométrie comprise entre 5 et 1001.1m, de préférence inférieure à 201.1m.Documents FR 2 899 869, US 2003/126800, WO 02/04694, US 2006/013962 and US 2009/029180 describe metallization processes. However, the coatings thus obtained are not completely satisfactory, and do not allow to obtain sufficient adhesion to the plastic or the desired metal thickness for the metallization layer. The present invention aims to solve the technical problems mentioned above. In particular the invention aims to provide a metal coating for plastic supports, to confer on the surface of said plastic supports improved mechanical and electrical features, thanks in particular to a greater coating thickness. In one aspect, there is provided a method of forming a metal coating on a surface of a thermoplastic substrate, wherein: a) increasing the surface roughness of the thermoplastic substrate by laser ablation, and b) casting particles metal to the porous surface of the thermoplastic substrate, by dynamic projection by cold gas, so as to obtain, on the surface of the thermoplastic substrate, an intermediate layer comprising metal particles implanted at least partially in the rough surface of the thermoplastic material, and c) on depositing metal particles on said intermediate layer to form the metal coating. The present invention describes a metallization method for polymeric thermoplastics, based on the use of cold-spray type gas-dynamic spraying technology adapted for this type of substrate. The metallization process makes it possible to obtain, in a simple manner, thick metal coatings, for example of aluminum, the thickness of which can reach several millimeters, with a reduced and minimal substrate surface preparation, allowing sufficient adhesion for the coatings. applications envisaged. Cold-spray technology is a low-temperature, solid-state surface coating process. It uses a high-speed gas stream that accelerates microscopic particles of solid in powder form, to project them onto a substrate where they plastically deform and consolidate at the moment of impact. Specifically, the cold-spray method allows to project particles at a speed to embed them in the substrate, by plastic deformation and local melting of the substrate. In the context of the present invention and in opposition to existing metallization processes based on galvanization or deposits in the gaseous route, this process, simple to implement, allows to deposit aluminum coatings having thicknesses up to to several millimeters, much higher than those encountered in the case of conventional methods of metallization of plastics. It is thus possible to consider reinforcing plastic surfaces to give them strength properties or electrical properties greater than those corresponding to raw plastic surfaces. The step of increasing the surface roughness of the thermoplastic substrate by laser ablation makes it possible to increase the adhesion of the intermediate layer to the substrate. Indeed, texturing or laser structuring makes it possible to promote the implantation of the projected particles, and thus the attachment of the intermediate layer on the substrate. More particularly, the step of increasing the surface roughness of the substrate may comprise the creation of patterns (grating, grid or dotted line), for example by ablation or fusion / ejection of the substrate material under the effect of the laser. The size of the units is preferably chosen to be greater than the particle size of the metal particles projected in step b). The projected particles are then implanted deeper into the substrate and create anchor points. This results in a deeper intermediate layer, and therefore more rigid, allowing better deposition of the metal particles forming the metal coating. Preferably, in step c), the metal particles deposited on said intermediate layer are deposited by dynamic spraying by cold gas. The melting temperatures of the metal particles and the substrate material advantageously have a gap of less than 500 ° C, preferably less than 410 ° C. The thermoplastic substrate may be a polymeric material, pure or reinforced with glass fibers, for example polyamide 66 comprising 30% glass fibers. The metal particles may be aluminum particles. Preferably, the particles are spherical and the particles projected in step b) have a different particle size, preferably smaller than that of the particles deposited in step c). The particles projected in step b) have a smaller particle size and can thus be implanted more easily in the substrate. Then particles of larger particle size are used to form the metal coating. By adapting the size of the particles to the different stages of the projection process, the adhesion and the cohesion of the deposit are improved. The particle size can be adapted during the course of the process. In other words, the particle size of the metal particles can increase during the process of forming the metal coating. The granulometric selection can be done by means of multiple feeds in powders, in the supply system of the projection means. It is also possible to position several nozzles having a feed of powders of different particle sizes. The use of a nozzle having a multi-injection system can also be implemented to achieve this size adjustment. The particles advantageously have a particle size of between 5 and 100 lm, preferably less than 201 lm.

Préférentiellement, l'étape b) comprend également une densification de la couche intermédiaire, par exemple par choc laser. La densification de la couche intermédiaire permet de la compacter, préalablement à la formation du revêtement métallique : on diminue ainsi la porosité de la couche intermédiaire, on améliore la résistance mécanique de cette couche intermédiaire et on favorise ainsi le dépôt ultérieur des particules du revêtement métallique. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un matériau composite comprenant un substrat thermoplastique et un revêtement métallique obtenu selon le procédé décrit précédemment.Preferentially, step b) also comprises a densification of the intermediate layer, for example by laser shock. The densification of the intermediate layer makes it possible to compact it, prior to the formation of the metal coating: the porosity of the intermediate layer is thus reduced, the mechanical strength of this intermediate layer is improved and the subsequent deposition of the particles of the metallic coating is thus promoted. . According to another aspect of the invention, there is provided a composite material comprising a thermoplastic substrate and a metal coating obtained according to the method described above.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un matériau composite comprenant un substrat thermoplastique, une couche intermédiaire située en surface du substrat thermoplastique et comprenant des particules métalliques implantées au moins partiellement dans le matériau thermoplastique, et un revêtement métallique sur la couche intermédiaire. Le revêtement métallique peut présenter une épaisseur comprise entre 0,005 mm et 10 mm, de préférence entre 0,01 mm et 5 mm. Le revêtement métallique peut présenter une porosité variant entre 0,1 et 10%, de préférence entre 0,3 et 5%. Le revêtement métallique peut présenter une rugosité de surface Ra comprise entre 5 et 201.1m, de préférence entre 7 et 151.1m. D' autres avantages et caractéristiques de l' invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention nullement limitatif, illustré par la figure annexée représentant, de manière schématique, un dispositif de projection à froid. Sur la figure annexée, on a représenté, de manière schématique, un dispositif de projection à froid (cold spray) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dispositif 1 de projection à froid comprend une alimentation en gaz porteur 2, contrôlée par une vanne 3, un moyen de chauffage 4 apte à augmenter la température du gaz porteur, une chambre 5 et une buse 6. Le gaz porteur peut être de l'azote, et peut présenter une pression comprise entre 1,5 et 3MPa, et une température comprise entre 100°c et 400°C. Le dispositif 1 comprend également une alimentation en poudre 7, contrôlée par une vanne 8, et permettant d'introduire la poudre dans la buse 6. L'alimentation en poudre peut être comprise entre 0,1 et 50g/min. La vitesse d'avancement de la buse peut varier entre 20 et 1000mm/s. La poudre est ainsi entraînée par le gaz porteur vers le substrat 9 pour y former un dépôt 10. La distance entre la buse 6 et le substrat 9 peut varier entre 10 et 100mm. La température du substrat 9 peut être comprise entre 0°C et 250°C. La réalisation du dépôt peut s'effectuer dans des conditions extérieures d'humidité allant de 10 à 90%.According to another aspect of the invention, there is provided a composite material comprising a thermoplastic substrate, an intermediate layer located on the surface of the thermoplastic substrate and comprising metal particles implanted at least partially in the thermoplastic material, and a metal coating on the layer. intermediate. The metal coating may have a thickness of between 0.005 mm and 10 mm, preferably between 0.01 mm and 5 mm. The metal coating may have a porosity varying between 0.1 and 10%, preferably between 0.3 and 5%. The metal coating may have a surface roughness Ra of between 5 and 201.1m, preferably between 7 and 151.1m. Other advantages and characteristics of the invention will appear on examining the detailed description of an embodiment of the invention which is in no way limiting, illustrated by the attached figure schematically representing a cold projection device. In the attached figure, there is shown schematically a cold spray device (cold spray) for carrying out the method according to the invention. The cold spray device 1 comprises a carrier gas supply 2, controlled by a valve 3, a heating means 4 capable of increasing the temperature of the carrier gas, a chamber 5 and a nozzle 6. The carrier gas may be nitrogen, and may have a pressure of between 1.5 and 3 MPa, and a temperature of between 100 ° C. and 400 ° C. The device 1 also comprises a powder supply 7, controlled by a valve 8, and for introducing the powder into the nozzle 6. The powder supply may be between 0.1 and 50 g / min. The speed of advance of the nozzle can vary between 20 and 1000mm / s. The powder is thus driven by the carrier gas to the substrate 9 to form a deposit 10. The distance between the nozzle 6 and the substrate 9 can vary between 10 and 100mm. The temperature of the substrate 9 can be between 0 ° C and 250 ° C. The realization of the deposit can be carried out under external humidity conditions ranging from 10 to 90%.

Le dispositif 1 comprend également un laser 11, positionné avec un angle par exemple compris entre 5° et 50° par rapport à l'axe de la buse 6. Le laser 11 permet de texturer, c'est-à-dire d'augmenter la rugosité, de la surface du substrat avant la projection des particules de poudre. Le laser 11 peut également être avantageusement utilisé pour densifier la couche intermédiaire avant le dépôt du revêtement métallique. Avantageusement, le dispositif est capable de projeter différentes granulométries de poudres. Ainsi, l'alimentation 7 en poudre peut comprendre plusieurs distributeurs correspondant à des poudres de granulométrie différente. Le choix de la poudre alimentant la buse 6 se fait alors par ordre croissant de granulométrie, afin de former dans un premier temps la couche intermédiaire puis le revêtement métallique. Alternativement, le dispositif 1 peut comprendre plusieurs alimentations en poudres 7, avec les vannes 8 associées. Alternativement, le dispositif 1 peut comprendre plusieurs buses 6 avec, chacune, une alimentation en poudre 7 fournissant des poudres de granulométrie différente.The device 1 also comprises a laser 11, positioned at an angle, for example, between 5 ° and 50 ° with respect to the axis of the nozzle 6. The laser 11 makes it possible to texture, that is to say to increase the roughness of the surface of the substrate before the projection of the powder particles. The laser 11 may also be advantageously used to densify the intermediate layer before depositing the metal coating. Advantageously, the device is capable of projecting different granulometries of powders. Thus, the powder feed 7 may comprise several distributors corresponding to powders of different particle size. The choice of the powder supplying the nozzle 6 is then made in order of increasing particle size, in order firstly to form the intermediate layer and then the metal coating. Alternatively, the device 1 may comprise several powder feeds 7, with the associated valves 8. Alternatively, the device 1 may comprise several nozzles 6 each with a powder supply 7 providing powders of different particle size.

Exemple 1 : Un exemple de revêtement métallique a été réalisé selon l'invention, avec les paramètres suivants : gaz porteur : azote, à une pression de 2,5 Mpa, et à une température de 250°C ; substrat : polyamide 66 à une température de 20°C ; poudre : particules d'aluminium irrégulières de 451am ; alimentation en poudre : 10g/min ; vitesse d'avancement : 200mm/s ; distance de projection : 40mm. On obtient alors un revêtement de 1701am d'aluminium sur le polyamide 66. Le revêtement présente une porosité de 3,48% +10,49% et sa surface présente une rugosité (Ra) de 9,38+/- 1,111am.EXAMPLE 1 An example of a metallic coating was produced according to the invention, with the following parameters: carrier gas: nitrogen, at a pressure of 2.5 MPa, and at a temperature of 250 ° C .; substrate: polyamide 66 at a temperature of 20 ° C; powder: irregular aluminum particles of 451am; powder supply: 10g / min; speed of advancement: 200mm / s; projection distance: 40mm. A coating of 1701am of aluminum is then obtained on the polyamide 66. The coating has a porosity of 3.48% + 10.49% and its surface has a roughness (Ra) of 9.38 +/- 1.111am.

Exemple 2 : Un deuxième exemple de revêtement métallique a été réalisé selon l'invention, avec les paramètres suivants : gaz porteur : azote, à une pression de 2,5 Mpa, et à une température de 250°C ; substrat : polyamide 66 renforcé de 30 % de fibres de verre à une température de 20°C ; poudre : particules d'aluminium irrégulières de 451am ; alimentation en poudre : 10g/min ; vitesse d'avancement : 200mm/s ; distance de projection : 40mm ; trois passages successifs de la buse cold spray. On obtient alors un revêtement de 445 i.tm d'aluminium sur le polyamide 66 renforcé de 30 % de fibres de verre. Le revêtement présente une porosité de 1,39 % +/- 1,17 % et sa surface présente une rugosité (Ra) de 14,6 i.tm +/- 1,98 1.1m. Ainsi, grâce à la présente invention, il devient possible de former des matériaux composites comprenant un substrat thermoplastique et un revêtement métallique présentant une épaisseur pouvant aller jusqu'à plusieurs millimètres.Example 2 A second example of a metallic coating was produced according to the invention, with the following parameters: carrier gas: nitrogen, at a pressure of 2.5 MPa, and at a temperature of 250 ° C .; substrate: polyamide 66 reinforced with 30% glass fibers at a temperature of 20 ° C; powder: irregular aluminum particles of 451am; powder supply: 10g / min; speed of advancement: 200mm / s; projection distance: 40mm; three successive passes of the cold spray nozzle. This gives a coating of 445 microns of aluminum on the polyamide 66 reinforced with 30% glass fibers. The coating has a porosity of 1.39% +/- 1.17% and its surface has a roughness (Ra) of 14.6 i.tm +/- 1.98 1.1m. Thus, by virtue of the present invention, it becomes possible to form composite materials comprising a thermoplastic substrate and a metal coating having a thickness of up to several millimeters.

Claims

REVENDICATIONS1. A method of forming a metal coating (10) on a surface of a thermoplastic substrate (9), wherein: a) increasing the surface roughness of the thermoplastic substrate (9) by laser ablation, then b) projecting metal particles towards the porous surface of the thermoplastic substrate (9) by dynamic cold-gas spraying, so as to obtain, on the surface of the thermoplastic substrate, an intermediate layer comprising metal particles implanted at least partially in the rough surface of the thermoplastic material ( 9), and c) depositing metal particles on said intermediate layer to form the metal coating (10).

2. The forming method according to claim 1 wherein, in step c) is deposited by dynamic spraying by cold gas metal particles on said intermediate layer.

3. Formation process according to claim 1 or 2 wherein the thermoplastic substrate (9) is a polymeric material, pure or reinforced with glass fibers, for example polyamide 66 comprising 30% glass fibers.

4. The forming method according to one of claims 1 to 3 wherein the metal particles are aluminum particles.

5. Formation method according to one of claims 1 to 4 wherein the particles are spherical and wherein the particles projected in step b) have a different particle size, preferably less than that of the particles deposited in step vs).

6. The forming method according to one of claims 1 to 5 wherein the particles have a particle size of between 5 and 1001.1m, preferably less than 201.1m.

7. The forming method according to one of claims 1 to 6 wherein step b) also comprises a densification of the intermediate layer, for example by laser shock.

8. Composite material comprising a thermoplastic substrate (9) and a metal coating (10) obtained according to the method of any one of claims 1 to 7.

9. Composite material comprising a thermoplastic substrate (9), an intermediate layer located on the surface of the thermoplastic substrate and comprising metal particles implanted at least partially in the thermoplastic material, and a metal coating (10) on the intermediate layer.

10. Composite material according to claims 8 or 9 wherein the metal coating (10) comprises a thickness of between 0.01 mm and 5 mm.

11. Composite material according to one of claims 8 to 10 wherein the metal coating (10) has a porosity ranging between 0.3 and 5%.