CA1043737A - Procede d'oxidation en surface, de l'aluminium - Google Patents
Procede d'oxidation en surface, de l'aluminiumInfo
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Abstract
L'invention a pour but de fournir un procédé d'ocydation de l'aluminium déposé sur une tôle d'acier ne nécessitant pas l'emploi de solutions coûteuses et délicates tout en procurant une couche mince d'alumine capable de subir sans dommage les déformations imposées ultérieurement à la tôle. Ce procédé se caractérise en ce qu'on fait passer la tôle revêtue, dans une enceinte où règne un vide de 10-1 à 10-3 Torr et dans laquelle subsiste un gaz résiduel tel que l'argon soumis à un champ électrique qui forme des ions positifs qui sont lancés sur une cible d'aluminium pour en libérer des atomes d'aluminium qui se convinent avec de l'oxygène aussi présent dans l'enceinte pour constituer de l'alumine qui se dépose en une couche continue sur la surface du revêtement. Ce procédé peut être mis en oeuvre dans une installation comportant une chambre de dépôt d'aluminium par évaporation sous vide suivie direct ment d'une enceinte pour l'oxydation de l'aluminium.
Description
~ ~ C ~--' La présente invention concerne un procédé d'oxydation en surface, de l'aluminium et spécialement d'un revetement d'aluminium déposé sur une t81e d'acier.
On sait que l'aluminium s'oxyde à l'air libre, c'est-à-dire qu'il se recouvre spontanement d'une couche d'alumine qui présente un ~rand avantage étant donné sa résistance à l'abrasion et à la corrosion. Cependant, les couches d'alumine formées dans les conditions naturelles rencontrées à l'air libre, ont une très faible épaisseur, d'environ 0,1 micron et, il arrive aussi souv-10 ent que ces couches soient irrégulières.
Pour supprimer ces inconvénients, il a été prévu de produire artificiellement une oxydation superficielle de l'alu~
minium par l'oxydation anodique. Si ce procédé permet de former sur l'aluminium des couches d'alumine dont l'épaisseur est très forte et atteint environ 20 microns, il possède pourtant l'incon-vénient d'être peu économique; en outre, des couches d'alumine de j cette épaisseur sont peu déformables.
On connait aussi un procédé d'oxydation anodique, en continu, par voie humide qui permet de réaliser un dépôt d'alumi-20 ne d'environ 2 à 5 microns qui se déforme sans se détériorer, ce qui rend possible de déformer le support de façon importante même après formation de la couche d'alumine.
Ce procédé est en particulier appliqué à des bandes continues d'aluminium qui sont déroulées pour passer dans le bain puis réenroulées; ainsi il est possible d'obtenir des t81es , d'aluminium très résistantes à la corrosion et à l'abrasion et pouvant 8tre mises en oeuvre sans difficulté. Pourtant les tôles d'aluminium ainsi anodisées ont un inconvénient important; étant ' donné leur constitution elles ont, par nature, une résistance ~ 30 mécanique faible et donc une rigidité bien souvent insuffisante.
`' Il est aussi connu d'utiliser une tôle d'acier, de revêtir cette tôle d'une mince couche d'aluminium par un procéde con~u quelconque comme, par exemple, par colaminage de feuillards d'acier et d'aluminium, par dépôt d'aluminium, par évaporation sous vide ou de toute autre manière, puis de soumet-tre le dépôt d'aluminium à l'oxydation anodique~
Comme il arrive que ce revêtement d'aluminium soit im-parfait et incomplet laissant à nu certains endrolts de la tôl~
tels que la tranche et les plages poreuses, l'application du pro-cédé d'~xydation anodique par voie humide par bain ne peut pas se faire sans difficulté car les bains acides dans lesquels doit pas-ser la tôle attaquent le fer, ce qui donne lieu à la formation principalement de sulfate de fer qui agit comme un "poison" pour les solutions des bains et inhlbe même complètement la réaction ` si sa concentration est suffisante.
Il existe donc un grand risque de polluer les bains , acides, comme ces bains sont utilisés en grandes quantités et constituent des solutions coûteuses, on hésite bien souvent à
pratiquer l'oxydation anodique par bain de la t81e d'acier recou-verte d'aluminium bien que ce procédé ait l'avantage de fournir une couche d'alumine déformable.
Il apparait donc que les procédés actuels d'oxydation anodiques de l'aluminium ne donnent pas entière satisfaction.
Le problème à la base de l'invention est de fournir un procédé d'oxydation de l'aluminium déposé sur une tole d'acier ne nécessitant pas l'emploi de solutions coûteuses et délicates tout en procurant une couche mince d'alumine capable de subir sans dommage les déformations imposées ultérieurement à la tôle.
Une solution à ce probleme est obtenue par un procédé
d'oxydation en surface, d'un revetement d'aluminium déposé sur une t81e d'acier, qui, selon l'invention, se caractérise en ce qu'on fait passer la ~ôle revêtue, dans une enceinte o~ règne
On sait que l'aluminium s'oxyde à l'air libre, c'est-à-dire qu'il se recouvre spontanement d'une couche d'alumine qui présente un ~rand avantage étant donné sa résistance à l'abrasion et à la corrosion. Cependant, les couches d'alumine formées dans les conditions naturelles rencontrées à l'air libre, ont une très faible épaisseur, d'environ 0,1 micron et, il arrive aussi souv-10 ent que ces couches soient irrégulières.
Pour supprimer ces inconvénients, il a été prévu de produire artificiellement une oxydation superficielle de l'alu~
minium par l'oxydation anodique. Si ce procédé permet de former sur l'aluminium des couches d'alumine dont l'épaisseur est très forte et atteint environ 20 microns, il possède pourtant l'incon-vénient d'être peu économique; en outre, des couches d'alumine de j cette épaisseur sont peu déformables.
On connait aussi un procédé d'oxydation anodique, en continu, par voie humide qui permet de réaliser un dépôt d'alumi-20 ne d'environ 2 à 5 microns qui se déforme sans se détériorer, ce qui rend possible de déformer le support de façon importante même après formation de la couche d'alumine.
Ce procédé est en particulier appliqué à des bandes continues d'aluminium qui sont déroulées pour passer dans le bain puis réenroulées; ainsi il est possible d'obtenir des t81es , d'aluminium très résistantes à la corrosion et à l'abrasion et pouvant 8tre mises en oeuvre sans difficulté. Pourtant les tôles d'aluminium ainsi anodisées ont un inconvénient important; étant ' donné leur constitution elles ont, par nature, une résistance ~ 30 mécanique faible et donc une rigidité bien souvent insuffisante.
`' Il est aussi connu d'utiliser une tôle d'acier, de revêtir cette tôle d'une mince couche d'aluminium par un procéde con~u quelconque comme, par exemple, par colaminage de feuillards d'acier et d'aluminium, par dépôt d'aluminium, par évaporation sous vide ou de toute autre manière, puis de soumet-tre le dépôt d'aluminium à l'oxydation anodique~
Comme il arrive que ce revêtement d'aluminium soit im-parfait et incomplet laissant à nu certains endrolts de la tôl~
tels que la tranche et les plages poreuses, l'application du pro-cédé d'~xydation anodique par voie humide par bain ne peut pas se faire sans difficulté car les bains acides dans lesquels doit pas-ser la tôle attaquent le fer, ce qui donne lieu à la formation principalement de sulfate de fer qui agit comme un "poison" pour les solutions des bains et inhlbe même complètement la réaction ` si sa concentration est suffisante.
Il existe donc un grand risque de polluer les bains , acides, comme ces bains sont utilisés en grandes quantités et constituent des solutions coûteuses, on hésite bien souvent à
pratiquer l'oxydation anodique par bain de la t81e d'acier recou-verte d'aluminium bien que ce procédé ait l'avantage de fournir une couche d'alumine déformable.
Il apparait donc que les procédés actuels d'oxydation anodiques de l'aluminium ne donnent pas entière satisfaction.
Le problème à la base de l'invention est de fournir un procédé d'oxydation de l'aluminium déposé sur une tole d'acier ne nécessitant pas l'emploi de solutions coûteuses et délicates tout en procurant une couche mince d'alumine capable de subir sans dommage les déformations imposées ultérieurement à la tôle.
Une solution à ce probleme est obtenue par un procédé
d'oxydation en surface, d'un revetement d'aluminium déposé sur une t81e d'acier, qui, selon l'invention, se caractérise en ce qu'on fait passer la ~ôle revêtue, dans une enceinte o~ règne
-2-un vide de 10 1 à 10 3 Torr et dans laquelle subslste un gaz ' résiduel -tel que l'argon soumis à un champ électrique qui forme des ions positifs qui sont lancés sur une cible d'aluminium pour en libérer des atomes d'aluminium qui se combinent avec de l~oxygène aussi présent dans l'enceinte pour cons-tituer de l'alumine qui se dépose en une couche continue sur la surface du rev~tement.
Suivant une particularité, la tôle revêtue et la cible sont indépendantes et distinctes l'une de l'autre, la cible est un bloc d'aluminium pur ou est constituée par le revêtement d'aluminium déposé sur la tôle.
Suivant une autre particularité, la t~le passe à une distance de la cible, faible et, de préférence, d'environ lOOmm.
j Une application préférentielle particulièrement avan-tageuse consiste à placer l'enceinte où s'effectue l'oxydation directement à la suite d'une enceinte dans laquelle s'effectue le dépôt d'aluminium par évaporation sous vide.
D'autres particularités pourront apparaitxe dans la description suivante du dessin annexé dans lequel la figure est une vue schématique d'une installation réalisée selon llinvention, placée immédiatement après une installation de dép8t par évaporation sous vide.
Plus précisément l'invention concerne une installation de fabrication d'une t~le d'acier pourvue d'un revêtement d'alu-minium anodisé par oxydation en surface du revêtement d'alumi-nium déposé sur la t~le d'acier caractérisé en ce qu'elle pré-sente une première enceinte, des moyens de faire en sorte que la première enceinte soit traversée continuellement par la tôle à revêtir, ladite première enceinte étant pourvue d'un moyen dlévaporation sous vide d'aluminium pour le recouvrement de cette tole, et une seconde enceinte contigue à la première et ~4' .
~ _ 3 _ X~ .
f itf de moyens de faire en sorte que ladite ~econde enceinte soit -traversée aussi continuellement par ladite tôle ayant été pour-vue de son recouvrement d~aluminium en traversant ladite premiè-re enceinte, des moyens pour faire régner un vide de 10 1 à
10 3 Torr et subsister un gaz résiduel neutre ainsi que de l'oxygène dans la seconde enceinte, laquelle comporte des : moyens engendrant un champ électrique continu intense pour , . 1'ionisation du gaz résiduel et une cible en aluminium pur agen-.~ cée pour être bombardée par des cations du gaz résiduel pour la libération d'atomes d'aluminium électroniquement excités qui se combinent avec l'oxygène susdit en sorte de former de l'alumine qui se dépose sur la surface du revêtement d'aluminium .` de la tôle mise à la terre.
L'unique figure est un schéma d'une installation pour ~l effectuer la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
.~ Dans la figure, on voit une enceinte 1 dans laquelle ..
~ un vide de 10 4 Torr est créé par un groupe de pompage 2. Cette .. :.
~ enceinte 1 constitue, de facon connue, une enceinte de dép8t ~:
I d'aluminium provenant d'un récipient chauffé 6 sur une tôle 3 :
;1~ 20 entrant par un sas 4 et sortant par un sas 5 par lequel ladite ,............... ................................................................... ... .. .. .
tôle passe pour pénétrer immédiatement dans une enceinte 7
Suivant une particularité, la tôle revêtue et la cible sont indépendantes et distinctes l'une de l'autre, la cible est un bloc d'aluminium pur ou est constituée par le revêtement d'aluminium déposé sur la tôle.
Suivant une autre particularité, la t~le passe à une distance de la cible, faible et, de préférence, d'environ lOOmm.
j Une application préférentielle particulièrement avan-tageuse consiste à placer l'enceinte où s'effectue l'oxydation directement à la suite d'une enceinte dans laquelle s'effectue le dépôt d'aluminium par évaporation sous vide.
D'autres particularités pourront apparaitxe dans la description suivante du dessin annexé dans lequel la figure est une vue schématique d'une installation réalisée selon llinvention, placée immédiatement après une installation de dép8t par évaporation sous vide.
Plus précisément l'invention concerne une installation de fabrication d'une t~le d'acier pourvue d'un revêtement d'alu-minium anodisé par oxydation en surface du revêtement d'alumi-nium déposé sur la t~le d'acier caractérisé en ce qu'elle pré-sente une première enceinte, des moyens de faire en sorte que la première enceinte soit traversée continuellement par la tôle à revêtir, ladite première enceinte étant pourvue d'un moyen dlévaporation sous vide d'aluminium pour le recouvrement de cette tole, et une seconde enceinte contigue à la première et ~4' .
~ _ 3 _ X~ .
f itf de moyens de faire en sorte que ladite ~econde enceinte soit -traversée aussi continuellement par ladite tôle ayant été pour-vue de son recouvrement d~aluminium en traversant ladite premiè-re enceinte, des moyens pour faire régner un vide de 10 1 à
10 3 Torr et subsister un gaz résiduel neutre ainsi que de l'oxygène dans la seconde enceinte, laquelle comporte des : moyens engendrant un champ électrique continu intense pour , . 1'ionisation du gaz résiduel et une cible en aluminium pur agen-.~ cée pour être bombardée par des cations du gaz résiduel pour la libération d'atomes d'aluminium électroniquement excités qui se combinent avec l'oxygène susdit en sorte de former de l'alumine qui se dépose sur la surface du revêtement d'aluminium .` de la tôle mise à la terre.
L'unique figure est un schéma d'une installation pour ~l effectuer la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
.~ Dans la figure, on voit une enceinte 1 dans laquelle ..
~ un vide de 10 4 Torr est créé par un groupe de pompage 2. Cette .. :.
~ enceinte 1 constitue, de facon connue, une enceinte de dép8t ~:
I d'aluminium provenant d'un récipient chauffé 6 sur une tôle 3 :
;1~ 20 entrant par un sas 4 et sortant par un sas 5 par lequel ladite ,............... ................................................................... ... .. .. .
tôle passe pour pénétrer immédiatement dans une enceinte 7
3 faisant directement suite à l'enceinte 1. Dans l'enceinte 7 est créé un vide de 10 1 à 1.0 Torr par une pompe à vide 8.
Dans cette enceinte 7 subsiste un gaz résiduel, de l'argon, et de l'oxygène, sous une pression partielle d'environ 10 1 TorrO :
'I .
'1 ,' .
1 ,'"' ~
.~
, - 3a - .
, .': ~ ',, ~ . ' ~ . , ' La ~81e 3 avance en continu et passe à une distance d'environ 100 mm d'un bloc d'aluminium pur 9, porté par un support mét~ li-que 10 mis à la terre. La tôle 3 qui avance à une vitesse d'en-viron 15m/sec. se trouve elle aussi au potentiel de la terre.
De plus, un champ électrique continu intense est éta-bli dans l'enceinte 7 par l'intermédiaire d'anodes 11 reliées à
une source de haute tension 12. Par suite de ce champ électrique, les atomes d'argon résiduels sont ionisés positivement et préci-pités à grande vitesse sur la cible constituée par le bloc d'alu-minium 9 dont ils arrachent des atomes d'aluminium qui se trouvent émis dans un état électronique excité, très réactif; ces atomes sont ainsi lancés à partir de la cible 9 sur la tole 3; au cours de ce trajet, ces atomes entrent en contact avec l'oxygène présent dans l'enceinte 7 et vu leur état réactif ils s'y combinent pour former de l'alumine, A12O3 qui se dépose en une couche sur le re-v8tement d'aluminium. Il sort ainsi par le sas 13 une tôle dont le revêtement d'aluminium est oxydé.
Le procédé est particulièrement avantageux car il n'ex-gige pas de bains et il fournit un dépôt d'alumine d'une épaisseur d'environ 0,5 micron, ayant une compacité et une résistance à ' l'abrasion parfaites.
Un avantage du procédé d'oxydation appliqué de la fa-çon décrite réside en ce que l'on peut utiliser le vide nécessaire pour le dépôt d'aluminium pour réaliser l'oxydation, ce qui est particulièrement économique; à noter aussi que l'aluminium ainsi déposé est parfaitement propre et très réactif. La tôle sortant de l'installation présente un revétement d'aluminium anodisé de très bonne qualité.
Dans une variante du présent procédé d'oxydation, on 30 utilise le dép8t d'aluminium de la tôle comme cible et par les , .. . .... ... . ..... ... . . ... ... . .
ions d'argon on en arrache des atomes d'aluminium qui sont oxydés par l'oxygène introduit dans l'enceinte et on redépose l'alumine formée, sur la tôle.
La presente invention n'est pas limitée à l'application dans l'installation décri-~e mais, sans sortir de sa portée, elle peut s'appliquer à l'oxydation anodique de l'aluminium ou d'un revêtement d'alumini m déposé par un procédé quelconque.
. . .
J
~ , ..:
, ..
~ ~5- .
.
Dans cette enceinte 7 subsiste un gaz résiduel, de l'argon, et de l'oxygène, sous une pression partielle d'environ 10 1 TorrO :
'I .
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, .': ~ ',, ~ . ' ~ . , ' La ~81e 3 avance en continu et passe à une distance d'environ 100 mm d'un bloc d'aluminium pur 9, porté par un support mét~ li-que 10 mis à la terre. La tôle 3 qui avance à une vitesse d'en-viron 15m/sec. se trouve elle aussi au potentiel de la terre.
De plus, un champ électrique continu intense est éta-bli dans l'enceinte 7 par l'intermédiaire d'anodes 11 reliées à
une source de haute tension 12. Par suite de ce champ électrique, les atomes d'argon résiduels sont ionisés positivement et préci-pités à grande vitesse sur la cible constituée par le bloc d'alu-minium 9 dont ils arrachent des atomes d'aluminium qui se trouvent émis dans un état électronique excité, très réactif; ces atomes sont ainsi lancés à partir de la cible 9 sur la tole 3; au cours de ce trajet, ces atomes entrent en contact avec l'oxygène présent dans l'enceinte 7 et vu leur état réactif ils s'y combinent pour former de l'alumine, A12O3 qui se dépose en une couche sur le re-v8tement d'aluminium. Il sort ainsi par le sas 13 une tôle dont le revêtement d'aluminium est oxydé.
Le procédé est particulièrement avantageux car il n'ex-gige pas de bains et il fournit un dépôt d'alumine d'une épaisseur d'environ 0,5 micron, ayant une compacité et une résistance à ' l'abrasion parfaites.
Un avantage du procédé d'oxydation appliqué de la fa-çon décrite réside en ce que l'on peut utiliser le vide nécessaire pour le dépôt d'aluminium pour réaliser l'oxydation, ce qui est particulièrement économique; à noter aussi que l'aluminium ainsi déposé est parfaitement propre et très réactif. La tôle sortant de l'installation présente un revétement d'aluminium anodisé de très bonne qualité.
Dans une variante du présent procédé d'oxydation, on 30 utilise le dép8t d'aluminium de la tôle comme cible et par les , .. . .... ... . ..... ... . . ... ... . .
ions d'argon on en arrache des atomes d'aluminium qui sont oxydés par l'oxygène introduit dans l'enceinte et on redépose l'alumine formée, sur la tôle.
La presente invention n'est pas limitée à l'application dans l'installation décri-~e mais, sans sortir de sa portée, elle peut s'appliquer à l'oxydation anodique de l'aluminium ou d'un revêtement d'alumini m déposé par un procédé quelconque.
. . .
J
~ , ..:
, ..
~ ~5- .
.
Claims (6)
1. Procédé d'oxydation en surface d'un revêtement d'alu-minium déposé sur une tôle d'acier, caractérisé en se qu'on fait passer la tôle revêtue, dans une enceinte où règne un vide de 10-1 à 10-3 Torr et dans laquelle subsiste un gaz inert soumis à un champ électrique qui forme des ions positifs qui sont lancés sur une cible en aluminium pour en arracher des atomes d'aluminium qui se combinent avec de l'oxygène aussi présent dans l'enceinte pour constituer de l'alumine qui se dé-pose en une couche sur la surface du revêtement.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tôle revêtue et la cible sont indépendantes et distinctes l'une de l'autre.
3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la cible est un bloc d'aluminium pur.
4. Procédé suivant les revendications 2 et 3, caractérisé
en ce que la tôle passe à une distance de la cible, faible mais dépassant 50 mm.
en ce que la tôle passe à une distance de la cible, faible mais dépassant 50 mm.
5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que la cible est constituée par le revêtement d'aluminium déposé sur la tôle d'acier.
en ce que la cible est constituée par le revêtement d'aluminium déposé sur la tôle d'acier.
6. Installation de fabrication d'une tôle d'acier pourvue d'un revêtement d'aluminium anodisé par oxydation en surface du revêtement d'aluminium déposé sur la tôle d'acier caractéri-sé en ce qu'elle présente une première enceinte, des moyens de faire en sorte que la première enceinte soit traversée conti-nuellement par la tôle à revêtir, ladite première enceinte étant pourvue d'un moyen d'évaporation sous vide d'aluminium pour le recouvrement de cette tôle, et une seconde enceinte contigu? à
la première et de moyens de faire en sorte que ladite seconde enceinte soit traversée aussi continuellement par ladite tôle ayant été pourvue de son recouvrement d'aluminium en traversant ladite première enceinte, des moyens pour faire régner un vide de 10-1 à 10-3 Torr et subsister un gaz résiduel neutre ainsi que de l'oxygène dans la seconde enceinte, laquelle comporte des moyens engendrant un champ électrique continu intense pour l'ionisation du gaz résiduel et une cible en aluminium pur agencée pour être bombardée par des cations du gaz inert pour la libération d'atomes d'aluminium électroniquement excités qui se combinent avec l'oxygène susdit en sorte de former de l'alumine qui se dépose sur la surface du revêtement d'aluminium de la tôle mise à la terre.
la première et de moyens de faire en sorte que ladite seconde enceinte soit traversée aussi continuellement par ladite tôle ayant été pourvue de son recouvrement d'aluminium en traversant ladite première enceinte, des moyens pour faire régner un vide de 10-1 à 10-3 Torr et subsister un gaz résiduel neutre ainsi que de l'oxygène dans la seconde enceinte, laquelle comporte des moyens engendrant un champ électrique continu intense pour l'ionisation du gaz résiduel et une cible en aluminium pur agencée pour être bombardée par des cations du gaz inert pour la libération d'atomes d'aluminium électroniquement excités qui se combinent avec l'oxygène susdit en sorte de former de l'alumine qui se dépose sur la surface du revêtement d'aluminium de la tôle mise à la terre.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
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|---|---|
| CA1043737A true CA1043737A (fr) | 1978-12-05 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA213,915A Expired CA1043737A (fr) | 1974-01-15 | 1974-11-15 | Procede d'oxidation en surface, de l'aluminium |
Country Status (11)
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|---|---|
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| JP (1) | JPS50114387A (fr) |
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| SE (1) | SE7415961L (fr) |
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| US4420385A (en) * | 1983-04-15 | 1983-12-13 | Gryphon Products | Apparatus and process for sputter deposition of reacted thin films |
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