FR2646173A1 - Procede et appareil pour revetir l'un de divers metaux avec un autre metal different - Google Patents

Abstract

L'invention concerne la liaison de métaux entre eux, notamment de feuilles, par placage. Deux bandes métalliques 20A, 20B sont débitées de bobines 3A, 3B et passent sur des cylindres 6A, 6B qui constituent des cathodes à la masse, chaque cylindre étant partiellement exposé à une chambre d'attaque 22 ayant une surface d'anode égale à au moins trois fois la surface exposée de la cathode associée. Chaque chambre renferme un gaz inerte, sous une pression de 133X10**-**4 à 133X10**-**1 Pa et est soumise à une énergie radiofréquence de 1 à 50 MHz. Un champ magnétique, produit par des aimants fixés à l'intérieur des cylindres, engendre un plasma de décharge d'effluves qui attaque le métal dans la chambre. Puis les surfaces attaquées des bandes sont liées l'une à l'autre par laminage. Domaine d'application : fabrication de bandes de métaux assemblés par placage, etc.

Description

L'invention concerne des procédés et des appareils pour la production de

feuilles revêtues ou plaquées, ayant une haute résistance de liaison, par laminage à froid sous vide, sans chauffage, avec une faible réduction. Il existe de nombreux procédés de fabrication mis au point pour le revêtement ou le placage de divers métaux par un autre métal différent, tels que 1) le laminage à chaud, 2) le laminage à froid, 3) la liaison ou le collage par explosion, 4) une combinaison de processus cités utilisant un métal inséré ou intercalaire, 5) le brasage, 6) le soudage 'et 7) l'utilisation d'une matière adhésive organique. Parmi ces processus, les processus 1), 2) et 3) sont des processus continus pour revêtir une feuille de métal d'une autre feuille de métal, lesquels

processus réalisent une liaison étroite entre les métaux.

Dans le cas du laminage à chaud pour revêtir de l'acier avec un métal différent, il est nécessaire de chauffer au-dessus de 800 C et il est donc impossible d'effectuer un revêtement avec un métal ayant un point de

fusion inférieur à 800'C. Dans de nombreux cas de com-

binaison de métaux différents, des alliages ou composés intermétalliques épais et fragiles, qui donnent une faible aptitude au façonnage à la feuille revêtue produite, se forment à une température de laminage élevée. Les films d'oxyde résiduels se trouvant dans l'interface de liaison introduisent parfois des défauts de liaison et les films d'oxyde formés pendant le chauffage altèrent l'aspect de la surface. Dans le cas d'un laminage à froid, il est nécessaire de procéder à une réduction supérieure à 50 % par passe pour obtenir une liaison serrée ou étroite dans une combinaison de métaux hétérogènes. Par conséquent, un recuit après laminage est nécessaire pour rétablir la ductilité du produit, mais l'aptitude au façonnage est détériorée par la formation de composés intermétalliques

pendant le recuit.

Pour résoudre ces problèmes, on a essayé un laminage à froid à faible réduction, dans lequel les surfaces des métaux à lier sont précédemment nettoyées pour renforcer la liaison. Par exemple, comme indiqué dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique sous le N Sho. 59-92186, le produit de la fraction oxygène de l'atmosphère (atmosphère faiblement oxydante ou non oxydante), dans lequel les métaux à lier sont nettoyés par grenaillage ou brossage métallique et laminés, et le temps demandé du nettoyage au laminage, doivent être limités dans un certain intervalle. Cependant, dans ce procédé, il est difficile d'empêcher l'absorption des molécules ou des atomes de gaz différents de l'oxygène, tels que des hydrocarbures, sur les surfaces métalliques brossées et nettoyées.

La demande de brevet japonais mise à l'inspec-

tion publique sous le N Sho. 61-286078, décrit des surfaces métalliques qui sont nettoyées par fraisage par faisceau ionique avant un laminage à froid. Mais le fraisage à faisceau ionique pose certains problèmes lorsqu'il est appliqué dans un système de revêtement industriel: (1) le diamètre du rayonnement est trop faible; (2) la vitesse d'attaque est insuffisante; (3) l'efficacité de l'attaque tend à être faible du fait du chargement par le rayonnement ionique, car un grand nombre des films d'oxyde sur la surface du métal constituent un isolant; (4) une réduction de 50 % pour le revêtement et le traitement thermique par diffusion est nécessaire; et (5) un canon à faisceau ionique est très coûteux. Ce procédé ne convient donc pas au système de revêtement à

très grande vitesse pour feuilles revêtues larges.

Un procédé de liaison à basse pression à la

température ambiante, qui n'est pas un procédé de fabrica-

tion d'une feuille revêtue d'un métal, a été mis au point.

Dans ce procédé, les surfaces métalliques à lier sont nettoyées par fraisage par faisceau ionique, puis soudées par pression sous vide extrêmement poussé, à la température ambiante (demande de brevet japonais mise à l'inspection publique sous le N' Sho. 54-124853). Ce procédé ne convient pas à un système industriel car il est essentiel que le

soudage par pression soit effectué sous une vide extrême-

ment poussé (habituellement inférieur à 133.10-8 Pa) pour

éviter une contamination des surfaces nettoyées.

L'invention a pour objet de proposer un procédé et un appareil pour la production de feuilles revêtues ou plaquées par laminage à froid à faible réduction sous vide, à la température ambiante, lequel objet est réalisé par la mise en oeuvre de techniques industrielles disponibles. Un autre objet est de proposer un procédé et un appareil au moyen desquels on peut fabriquer des feuilles revêtues ou plaquées ayant une liaison étroite et une bonne aptitude au façonnage, sans défaut de liaison, tel que la présence d'un alliage cassant ou d'un gaz et d'un oxyde contaminants dans l'interface de liaison. Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé et un appareil au moyen desquels on peut combiner des feuilles revêtues ou plaquées formées de divers métaux différents, laquelle combinaison est difficile à obtenir par un procédé classique. Par exemple, les métaux à lier peuvent être trop durs pour que l'on obtienne une réduction suffisante pour assembler les métaux, ou bien il peut être difficile d'éliminer la contrainte introduite par le laminage à froid car la température de recuit de l'un des métaux est plus élevée que la température de fusion de l'autre métal. Des exemples comprennent la combinaison de Pb et de Fe et de fer amorphe

et d'aluminium polycristallin.

Conformément au procédé selon l'invention de placage ou de revêtement de divers métaux avec d'autres métaux par laminage à froid sous un vide allant de 133x10-6 à 133x10-3 Pa, à une température allant de la température ambiante à 300'C, après un prétraitement de nettoyage dans une chambre à vide, le prétraitement de nettoyage consiste en une attaque par pulvérisation radiofréquence dans un gaz inerte de 133x10-4 à 133xlO- 1 Pa. La décharge d'effluves introduite entre l'électrode métallique à la terre devant être liée et à la contre-électrode, par l'application de l'énergie radiofréquence, possède une fréquence de 1 à 50 mégahertz et la surface de la cathode métallique exposée dans un plasma de décharge d'effluves est inférieure à un

tiers de l'anode isolée de la terre.

L'invention propose un appareil comportant des dispositifs d'attaque par pulvérisation, chaque dispositif comprenant une électrode de maintien d'une bande de métal et une chambre d'attaque qui sert de contreélectrode dont des jupes sont voisines de l'électrode de maintien, mais en isolent la chambre. L'appareil comprend en outre un dispositif de laminage à froid qui reçoit la bande de métal attaquée provenant des dispositifs d'attaque. Ces derniers et le dispositif de laminage à froid sont disposés dans une

chambre vidée d'air.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe de côté de l'appareil pour le revêtement ou le placage de feuilles; la figure 2 est une vue en plan avec coupe partielle de l'appareil montré sur la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe latérale à échelle agrandie d'une chambre d'attaque montrée sur la figure 1; la figure 3A est une vue schématique d'un appareil classique d'attaque ionique radiofréquence;

la figure 4 est un graphique montrant l'élimi-

nation d'un film d'oxyde d'une feuille d'aluminium en fonction du temps d'attaque; la figure 5 est une vue schématique en perspective de l'essai d'adhérence ou d'écaillage à l'éprouvette angulaire; la figure 6 est un graphique montrant la résistance de la liaison de feuilles d'acier et d'aluminium en fonction de la profondeur d'attaque de l'aluminium; la figure 7 est un graphique montrant le temps d'exposition à l'air en fonction du degré de vide dans le dispositif de laminage pbur l'obtention de diverses forces de liaison; la figure 8 est un graphique montrant la force de liaison en fonction de la réduction d'épaisseur par laminage à froid; la figure 9 est une vue en coupe d'une feuille plaquée Fe/Al; et la figure 10 est une vue en coupe d'une feuille

plaquée Al/métal amorphe.

Comme montré sur la figure 1, les bandes métalliques 20A, 20B devant être liées sont tirées de bobines débitrices 3A, 3B et passent autour d'électrodes cylindriques 6A, 6B dont une partie de chacune est exposée à la chambre d'attaque 22 o les bandes sont activées par attaque par pulvérisation. Les métaux sont ensuite laminés à froid par le dispositif 2 de laminage dans une chambre à vide 1, et la pièce métallique plaquée monobloc 19 est

enroulée sur une bobine réceptrice 5.

Il est souhaitable de placer les bobines débitrices 3A, 3B et la bobine réceptrice 5 dans la chambre à vide 1. Dans le cas d'une grande installation dans laquelle de gros rouleaux de métaux sont manutentionnés, ces rouleaux devraient être installés à l'extérieur de la chambre à vide en raison de leur coût. Dans ce cas, il est essentiel d'utiliser un système de sas à air donnant satisfaction. Un dispositif 18 de pression associé aux cylindres de réduction par laminage est placé dans le dispositif 2 de laminage. La chambre à vide 1 est vidée d'air et maintenue, par une pompe à vide puissante, sous une pression comprise entre 133x10-6 et 133x10-3 Pa. Dans cet exemple, le dispositif 18 de pression est un cylindre hydraulique enfermé dans une enveloppe étanche à l'air, formé d'un soufflet flexible et raccordé par une conduite étanche à l'air à un système hydraulique et un groupe de

commande 8 installés à l'extérieur de la chambre à vide 1.

Un dispositif de pression à vis classique peut également

être utilisé avec la présente invention.

En référence à la figure 2, les arbres tournants 4A, 4B des bobines débitrices 3A, 3B sont reliés, à travers des joints 12A, 12B d'étanchéité au vide, à des freins 11A, 11B de tension destinés à exercer un effort de retenue. La force d'entraînement d'un moteur peut également être appliquée aux bobines débitrices. La bobine réceptrice est entraînée par un moteur 15A qui lui est associé. L'arbre 13 de la bobine réceptrice est relié au moteur 15A à travers le joint 12C d'étanchéité au vide de la chambre à

vide 1.

Les cylindres de liaison sont entraînés par un moteur 15B à vitesse réglable. L'arbre 14 d'entraînement de chaque cylindre est relié au moteur 15B à travers un joint 12D d'étanchéité au vide dans la chambre à vide 1. Les arbres allongés 16A, 16B des électrodes 6A, 6B de maintien

des métaux sont creux de façon à permettre un refroidisse-

ment par eau et ils sont reliés à un raccord tournant 17A, 17B pour un refroidissement par eau à travers des joints 12E, 12F d'étanchéité au vide de la chambre à vide 1. Les galets de guidage et autres accessoires pour la manutention des bandes ne sont pas représentés sur cette figure. Comme montré sur la figure 3, la contre-électrode 26 est connectée électriquement à la chambre 22 d'attaque et est isolée de la chambre à vide i par une garniture isolante 23, étanche à l'air. La surface de chaque électrode cylindrique 6A, 6B de maintien des métaux, exposée à la chambre d'attaque 22, qui constitue la zone d'attaque effective (électrode A), doit être inférieure à un tiers de la surface intérieure totale de la contre-électrode 26 et de la chambre d'attaque 22 (électrode B). Etant donné que la tension de polarisation appliquée pendant une attaque ionique par plasma à décharge d'effluves radiofréquence dépend du rapport des s1rfaces des électrodes de décharge et que la petite électrode devient une cathode, la surface de la cathode (électrode A) doit être inférieure à un tiers de la surface de l'anode (électrode B). Une cathode plus petite est efficace et une cathode ayant environ un tiers de la surface de l'anode produit une attaque suffisante. La surface souhaitable de la cathode est inférieure à un

dixième de cette anode.

Les électrodes cylindriques 6A, 6B de maintien des métaux doivent être mises à la masse pour les raisons suivantes. Dans le cas du type classique d'un appareil d'attaque ionique radiofréquence montré sur la figure 3A, l'énergie radiofréquence est appliquée entre la charge d'attaque 62, mise à la masse en tant qu'anode, et la matière d'attaque appliquée sur la petite cathode 60 isolée

électriquement de la masse.

Pour une attaque effectuée au moyen d'un appareil classique, il est essentiel d'appliquer une

tension élevée à une grande surface de bande métallique.

Dans ce cas, toutes les parties en contact avec la bande, telles que le laminoir, les bobines, les guides, etc., doivent être isolées de la masse par des isolateurs pouvant

supporter une tension de plusieurs milliers de volts.

Cependant, ceci est difficile à réaliser dans un système de fabrication industrielle. L'invention propose donc d'attaquer la bande métallique a la condition que les

métaux soient connectés au potentiel de masse.

Les électrodes 6A, 6B de maintien des métaux sont refroidies par eau et renferment des aimants 7 qui

mettent en application la pulvérisation par magnétron.

Alors que les électrodes 6A, 6B de maintien des métaux sont des masses en rotation, les aimants 7 sont fixés dans une certaine direction, comme montré sur la figure 3, et les lignes de force magnétique 50, 51 sont également maintenues dans une certaine direction. L'attaque par pulvérisation a lieu principalement dans'les zones 52, 53 entourées par les lignes de force magnétique dans la grande largeur de la bande. Par conséquent, les bandes métalliques 20A, 20B à lier sont attaquées uniformément sur toute leur largeur et sur toute leur longueur à leur passage à travers le dispositif d'attaque à une vitesse constante. Une pompe à vide supplémentaire 25, mise à la masse, est raccordée à la

chambre d'attaque 22 au moyen d'une garniture isolante 24.

De l'énergie radiofréquence est fournie à la contre-

électrode 26 à l'intérieur de la chambre d'attaque 22 au moyen d'un câble 27. De l'argon gazeux est introduit par l'intermédiaire d'un conduit isolant 30 et d'un dispositif 29 d'admission de gaz dans la chambre d'attaque 22. La distance des électrodes 6A, 6B de maintien des métaux jusqu'aux jupes 31 de la chambre d'attaque 22 est maintenue dans un intervalle de 1 à 4 mm, qui est compris dans l'intervalle d'espace sombre de la décharge d'effluves. Les jupes 31 sont placées étroitement sur un cercle coaxial aux électrodes 6A, 6B de maintien des métaux afin de réduire l'écoulement de l'argon gazeux et des matières pulvérisées

de la chambre d'attaque 22 vers la chambre à vide 1.

L'écoulement de gaz dans l'intervalle compris entre les jupes 31 et les métaux à lier 20A, 20B n'est pas laminaire, de sorte que la pression différentielle est maintenue par une réduction de cet intervalle. Une décharge d'effluves a lieu au raccordement 33 de la pompe à vide 25 et de la sortie 32. La décharge d'effluves au raccordement 33 peut être empêchée par la fixation de toiles métalliques 34, 35 à la sortie et à la pompe à vide, ces toiles étant placées de façon à être rapprochées l'une de l'autre. La dimension des mailles des toiles et l'intervalle compris entre les toiles doivent être compris dans une plage de i à 4 mm qui

est déterminée par l'espace sombre de la décharge d'ef-

fluves. La chambre d'attaque 22 est placée à l'intérieur du carter 36 de blindage afin d'assurer la protection contre

tout choc électrique et toute interférence électromagné-

tique. Les raisons pour lesquelles l'invention utilise une attaque par plasma de magnétron en tant que traitement

d'activation des métaux sont les suivantes.

L'épaisseur des films d'oxyde des métaux industriels est inférieure à 200 nm; par exemple, les épaisseurs en ce qui concerne le titane et l'aluminium, qui ont des oxydes très épais, sont d'environ 200 nm et celles

du cuivre et des métaux amorphes sont inférieures à 10 nm.

Des films d'oxyde de surface peuvent être considérablement

réduits par un prétraitement par voie humide.

L'attaque par pulvérisation, technique qui permet une attaque rapide, est un traitement d'activation

efficace pour des métaux ayant une grande surface spécifi-

que. En utilisant ce procédé, on peut aisément faire varier la zone (largeur) des bandes métalliques en modifiant les écrans de blindage que sont les jupes de la chambre

d'attaque. Une attaque par pulvérisation RF (radio-

fréquence) est un procédé satisfaisant pour éliminer des films d'oxyde isolants présents sur des métaux, car une décharge d'effluves stable peut être maintenue. La fréquence de l'alimentation en énergie doit être supérieure à 1 mégahertz, car il est difficile de maintenir une décharge stable d'effluves avec une fréquence inférieure à 1 mégahertz. Plus la fréquence de l'énergie électrique

fournie est élevée, plus le circuit devient compliqué.

Par conséquent, la fréquence de l'alimentation en énergie devrait être inférieure & 50 mégahertz. La fréquence appropriée est de 13,56 mégahertz ou 27,1 méga- hertz, laquelle est normalement utilisée pour des systèmes

d'attaque par pulvérisation RF classiques.

L'atmosphère d'attaque par pulvérisation doit être maintenue dans un intervalle allant de 133x10-4 à 133xl0-1 Pa de gaz inerte, tel que Ne, Ar ou Xe. De l'argon gazeux convient à cet effet car il est efficace et bon marché. Le plasma de décharge d'effluves se forme par l'application d'énergie RF à la chambre d'attaque et à l'électrode de maintien de métal lorsque la pression dans la chambre est maintenue dans une plage allant de 133x10-4 à 133x10-1 Pa de gaz inerte. La surface du métal est alors activée de façon satisfaisante. Lorsque la pression du gaz inerte est inférieure à 133x10-4 Pa, il est difficile de maintenir la décharge stable d'effluves et d'obtenir une attaque d'efficacité élevée. Par contre, lorsque la pression est supérieure à 133x10-l Pa, le trajet libre moyen des atomes et des molécules pulvérisés et l'espace sombre de la décharge d'effluves deviennent faibles. La diminution du trajet libre moyen provoque une diminution de l'efficacité de l'attaque du traitement de nettoyage. Etant donné que les matières pulvérisées s'implantent souvent de nouveau dans la surface du métal et contaminent cette surface, la diminution de l'espace sombre de la décharge d'effluves rend la structure des jupes (écrans de blindage) compliquée car l'intervalle entre les jupes et les

électrodes de maintien des métaux (y compris la bande -

métallique) doit être maintenu en deçà de l'épaisseur de l'espace sombre. Ce sont les raisons pour lesquelles la pression d'attaque doit être maintenue dans la gamme de

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133x10-4 à 133xlO-l Pa.

La figure 4 montre le profil de profondeur d'un échantillon de feuilles d'aluminium commercial, sans prétraitement par voie humide, mesuré par la méthode XPS (spectroscopie de photo-électrons à rayons X), dont la vitesse d'attaque est d'environ 1 nm/min. Cette figure montre le temps demandé pour éliminer les films d'oxyde

d'une feuille d'aluminium.

La vitesse d'attaque par pulvérisation au magnétron est suffisamment supérieure a 100 nm/min. Ainsi, la feuille d'Al peut être parfaitement activée en quelques minutes. Dans le cas dé cuivre, d'acier doux ou de métaux amorphes, la surface nettoyée peut être obtenue en quelques secondes. En utilisant l'invention, on peut fabriquer, par modification de la profondeur d'attaque (épaisseur), diverses feuilles de métal plaquées ou revêtues qui ont

différentes forces de liaison telles que demandées.

La figure 6 illustre la relation entre la force de liaison et l'épaisseur d'attaque lors du revêtement ou du placage de feuilles d'acier de 0,23 mm d'épaisseur, qui sont totalement nettoyées par attaque par pulvérisation RF sur 40 nm dans une atmosphère d'argon de 1 Pa de feuilles de 0,4 mm, dont l'épaisseur d'attaque est modifiée dans la même atmosphère, par laminage à froid avec réduction de 5 % sous une vide de 133x10-5 Pa a 60C. La force de la liaison croit avec la profondeur de l'attaque. Par exemple, dans le cas d'une attaque de 300 nm, o l'oxygène est totalement éliminé de la surface de l'Al, la force de la liaison est assez grande pour que la feuille d'Al se rompe

sans pelage ou décollement.

La figure 7 montre l'effet du degré de vide, sous lequel le placage ou le traitement est réalisé, sur la force de la liaison. Il s'agit de la force de liaison du placage des feuilles d'acier attaquées sur 40 nin, d'une épaisseur de 0,23 mm, avec les feuilles d'Al attaquées sur 300 nm, d'une épaisseur de 0,5 mm, dont les surfaces sont totalement nettoyées. Les traitements de nettoyage sont effectués au moyen d'une attaque par pulvérisation RF (13,56 MHz) dans une atmosphère d'argon de 400x10-3 Pa. Les feuilles métalliques nettoyées sont exposées à diverses pressions d'air allant de 133x10-4 à 665x10-3 Pa en une

certaine période, puis laminées à froid pour être solida-

risées, avec 1,5 % de réduction, à l'acier, à la tempéra-

ture ambiante. Par exemple, dans de l'air à 133x10-4 Pa, le laminage de placage ou de revêtement peut être effectué moins de 25 minutes après l'achèvement du nettoyage pour que la feuille plaquée ou revêtue obtenue possède une résistance de liaison supérieure à 40 daN/10 mm. Une exposition de 45 minutes dans les mêmes conditions réduit la résistance de la liaison à 30 daN/10 mm. Le degré de vide de la chambre 1 de laminage doit être abaissé pour la

fabrication stable des feuilles plaquées à liaison étroite.

La limite inférieure du degré de vide doit être déterminée par la rentabilité industrielle. De ce point de vue, la limite inférieure de 133x10-6 Pa peut être aisément obtenue par un système classique de pompe à diffusion d'huile. La figure 7 montre aussi la limite supérieure de pression; on peut fabriquer des feuilles plaquées ou revêtues, à liaison étroite, au-dessous de 133x10-3 Pa. L'atmosphère régnant dans la chambre de laminage est un facteur important affectant la résistance de la liaison. Des contaminations par la vapeur d'eau, l'oxygène et les hydrocarbures, qui sont les constituants principaux présents dans une chambre à vide dans laquelle le vide d'air est réalisé par un système classique de pompe à diffusion d'huile, font notamment décroître la résistance de la liaison. Par ailleurs, un gaz inerte tel que He, Ne et Ar, affecte

légèrement la résistance.

En utilisant la présente invention, il n'est pas nécessaire de chauffer les feuilles métalliques pour le

placage. Il est évident qu'un chauffage améliore efficace-

ment l'aptitude à la déformation des métaux et resserre efficacement la liaison par diffusion, mais il provoque souvent la formation d'alliages et de carbures fragiles et une contamination de la surface avec les éléments métal- loïdes, par ségrégation superficielle. Une liaison cassante ou fragile résulte parfois de ces phénomènes. En outre, les déformations induites par une dilatation thermique différentielle due au chauffage altère les formes des feuilles plaquées. C'est la raison pour laquelle la

température de laminage est maintenue au-dessous de 300 C.

Dans le cas de l'invention, la température des métaux à lier est limitée par un refroidissement de l'électrode de maintien des métaux et par un réglage de l'énergie RF fournie. Conformément à l'invention, on peut aisément obtenir une liaison étroite à la température ambiante si un refroidissement suffisant peut être réalisé. La température tend à s'élever sous l'effet de l'augmentation de l'énergie RF fournie, mais elle est aisément maintenue au-dessous de

200 C.

Les feuilles plaquées ou revêtues à liaison étroite sont fabriquées par un laminage avec une réduction de 0,1 à 30 % (0,1 R 30) o T1: épaisseur de la feuille de métal à plaquer T2: épaisseur de la feuille de métal utilisée en tant que placage Tm: épaisseur de la feuille plaquée

R: la réduction (%) = (Tl+T2-Tm)X100/(Tl+T2).

Une liaison étroite est réalisée par une légère réduction lorsque les surfaces des métaux sont parfaitement nettoyées et parfaitement planes et lisses. Mais la rugosité de surface des feuilles de métaux commerciaux, que

l'on a examinées, est comprise entre 0,045 et 0,33 Ra(pm).

Au sens strict, la réduction nécessaire pour une liaison étroite est affectée par la rugosité de la surface, par

l'aptitude & la déformation et par le rapport des épais-

seurs des métaux à lier. En utilisant des métaux lisses et la combinaison d'un métal tendre mince et d'un métal dur épais, on peut abaisser la réduction demandée pour obtenir

une liaison étroite.

Dans le cas du procédé classique de placage par laminage à froid, la réduction de laminage joue un rôle important non seulement pour amener le métal en contact avec d'autres métaux, mais également pour rendre active la surface des métaux. La forte réduction en une passe de laminage est essentielle à la réalisation d'une feuille plaquée à liaison étroite, car une surface suffisamment active peut être obtenue à une réduction élevée. La rugosité de la surface n'est donc pas si importante pour le

procédé classique.

Dans le cas de l'invention, par ailleurs, la rugosité joue un rôle important lorsque l'on amène la surface d'un métal en contact étroit avec la surface d'un autre métal, car la surface du métal est déjà assez nettoyée. Par exemple, comme montré sur la figure 8, une liaison étroite est aisément obtenue avec une faible réduction. Dans ce cas, le traitement de nettoyage est effectué par attaque par pulvérisation RF (13, 56 MHz) dans une atmosphère d'argon de 1 Pa. La feuille d'Al attaquée sur 300 nm, d'une épaisseur de 0,26 mm, est placée de façon que la surface nettoyée soit tournée vers le haut, et la feuille d'acier attaquée sur 40 nm, d'une épaisseur de 0,32 mm est placée sur la feuille d'Al nettoyée de façon que la surface nettoyée soit tournée vers le bas. Puis elles sont laminées à froid à diverses réductions, sous 133x10-5 Pa, pour que l'on obtienne une feuille plaquée. La température des métaux à lier est maintenue au-dessous de 'C. La force ou résistance de la liaiscn de la feuille plaquée est mesurée par l'essai d'adhérence ou d'écaillage

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à l'éprouvette angulaire. Les pièces d'essai sont découpées

à raison de 10 mm de largeur comme montré sur la figure 5.

La force ou résistance de la liaison, avec une réduction de 0,1 %, est d'environ 1 daN/10 mm et la résistance augmente en même temps que la réduction comme montré sur la figure 8. La réduction de 3 % effectuée au laminage donne à la feuille plaquée une liaison assez étroite pour provoquer une rupture de l'aluminium. Une réduction de plusieurs pour cent est suffisante pour la réalisation d'une liaison étroite. On peut effectuer une réduction plus grande pour faire revenir la feuille plaquée. Au-dessus d'une réduction de 30 %, l'aptitude au '.façonnage est notablement réduite par le fait de l'écrouissage. Le tableau suivant montre les résultats de divers essais d'adhérence effectués par

l'utilisation des exemples de l'invention et de com- paraison. Les feuilles plaquées ou revêtues sont fabriquées conformément &

l'invention et les feuilles comparatives sont fabriquées dans des conditions telles qu'indiquées pour l'invention. Le temps demandé depuis la fin du traitement d'activation jusqu'au laminage est d'environ une minute et demie. Les essais d'adhérence sont l'essai

d'adhérence à éprouvette angulaire tel que mentionné ci-

dessus, l'essai Erichsen et l'essai de pliage à 180-. Les estimations sont données par des marques selon lesquelles signifie bon, Asignifie partiellement décollé et X signifie mauvais. Ces résultats montrent que des feuilles plaquées et liées étroitement peuvent être fabriquées

conformément à l'invention.

Les figures 9 et 10 montrent des photo-

micrographies de la section tranversale de feuilles plaquées fabriquées conformément à l'invention. La figure montre le placage d'une feuille d'Al, attaquée sur nm, d'une épaisseur de 0,26 mm, avec une feuille de métal amorphe Fe-Ni-Cr-Si-B, de 0,06 mm d'épaisseur, attaquée sur 10 nm. Ces feuilles sont sensiblement attaquées par pulvérisation sous argon à 1 Pa. Puis leurs surfaces nettoyées sont amenées en contact l'une avec l'autre et elles sont laminées à froid avec une réduction de 3 %, sous un vide 133x10-5 Pa, afin d'assembler les surfaces en une liaison étroite, à 45'C. La figure 10 montre la section transversale de la pièce d'essai pliée à

'. Elle montre une structure étroitement liée.

La figure 9 montre la section transversale de la feuille d'acier revêtue d'Al. La feuille d'acier, d'une épaisseur de 0,23 mm, est nettoyée par attaque sur 40 nm sous une atmosphère d'Ar de 400x10-3 Pa, et la feuille d'Al, d'une épaisseur de 0,030 mm, est nettoyée par attaque sur 200 nm dans la même atmosphère. Les feuilles sont laminées à froid avec une réduction de 0,5 % pour être assemblées sous un vide de 400x10-5 Pa, à 45C. La structure de l'acier est révélée par un agent d'attaque du type Nital. On n'observe pas de composés intermétalliques à l'interface des métaux. La structure recuite de l'acier

n'est pas détruite du fait de sa faible réduction.

L'invention propose un procédé et un appareil permettant de plaquer des feuilles de divers métaux avec d'autres métaux, lesquelles feuilles plaquées ne peuvent pas être fabriquées par les procédés classiques. Ainsi, on peut obtenir, conformément à l'invention: (1) la combinaison de métaux ayant des points de fusion, respectivement, haut et bas (par exemple de l'acier inoxydable et de l'aluminium, du plomb et du fer, etc.) ; (2) des matières qui changent en chauffant (par exemple des métaux amorphes); (3) des métaux actifs (Mg, Ti, etc.);

(4) la combinaison, sous l'effet d'un chauf-

fage, de métaux formant des alliages fragiles (par exemple

Al et Fe, Al et Ti, etc.).

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Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrits

et représentés sans sortir du cadre de l'invention.

TABLEAU

I - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - -

Conditions de nettoyage I T -- Conditions de Métat à revétir de Métal à revétir de I Laminage Essai d'adhérence I,'I '*, j --, ---*r------1---*-I--------*'I, , IEpais- I Epals- I Epaisseurl Métatl Epais- j Fpais-] Epais- 1 Vide IRéduc-1 Résit- IEssal I Essai I MétaL I seur I seur I d'atta- j seur mml seur Iseur (Pea) Ition tance IErchsenl de I I mm I d'oxydel que nm { I d'oxydeld'atta-I ICX) de I I pliage I I I nm I nm lque nm I I Liaison I Ià 180o' I I I I I I I I daN/lOmml I I i fI I: i- I I i t- + q lExempte 1 IFe F023a 20 40 At I 0,261 180 I 300133X10 '625 s 45< H - f I f +..-...i- I -I I, lExempte2 1 Fe 0,23 1 20 40 At 0,261 180 I 100 400x10'5 5 14 I + + + f,-- F--. . -I + + ' lExempie3 1 Fe j 0,23 1 20 I 40 I At j 0,261 180 j 200 j 665xi0'5 5 j 25 j j + + + +I -f I f-- -I -+..+..I I I I jExempte 4 1 Fe 0,23 20 I 40 I At 0,031 180 j 300 133x105 0,5 2< 2 () I I' f f 't--'-- f-f..-..+.....----I I ± I I lExempte 5 F, 0, 23 j 20 I 40 I At o 0,26 180 100 o 133xlo'5 5 15 I f f f f -f- - + - F---- I-.. ....I q -f i jExempte6 1 Fe 1 0,23 1 20 I 40 I Cu j 0,3I 5 j 50 665X106 j 30 50< I I ff - f' I... --t4-tI--- i..--q--- f--,' jExempte 7 Fe 0,23 1 20 I 40 C Cu 0,3 i 5 j 20 j 266x10'5 1,2 10 f f f 1-t- - I f-- - - - I I I f....I lExempte 8 Fe 0,23 20 I 40 j Cu j 0,051 5 j 20 1000X10'4 1, j5 &4 f-- f -I q -f±f- -j- '1 I f f II IExempte 9 Fe-NI-Cr- j ISi-Bamor-I 0,1 o10 20 I At O 0,1 f 90 I 150 j 133x10'5 j 3 5< I phe I i I I I I

I I f'- f -fT I--.-......-I--- à..-.---I------ -.f..-.-----....-

lExempte IFe'NI-cr' i lExemptejFe-NI-Cr-I II I I I I j I fI I I ISi-B emor-1 0,1 'l 10 j 20 j Cu I 0,051 6 j 10 j 665x10' 4j 3 j < j I f I pi' I I I f I j j I j I I I t _________t._ _ _ _J_ _ _... I IJ ú '_ _, tL. L [ I II _ _ __ __ TABLEAU (suite) r I - _ _ _____i Ij Conditions de nettoyage II --I-----.-.--------.4 I Conditions de I II Métat à revêtir de Méata[ a revêtir de j laminage Essai d'adhérence I] - ' f I I I I I I Eptis- j Epals- I Epaisseurl Métat. Epais- jEpais- jEpais-I Vide [ Réduc- IRésislEssus I Essa I IMétal j saur I seur I d'atta- I 1 seur mii seur Iseur I <Pa) I tion Itance lErchsenI de j II I mm j d'oxydej que nm I I j d'oxydeld'atta- I (X) Ide I 1 pLiage j I III n. II I I nm, que nm j I Iliaison I I à 180' 1 I II I I j I j I I daN/lOnvuI I I I' '-I I À f + I t-I------4 + 4-4 jExempte il 1 Cu j 0,3 1 5 I 20 j AIt 0,5 o 180 j 300 532x10'5i 20 j 45< I 'I. ....I I, f- -+ I----- I.I + *' - I jExemple 12 j Mo j 0,5! 120 [ 300 1 At j 0,5 1 180 j 300 j 133x10'51 15 42<

I' I 'I I I " ±...I --{-I....-I I 4- I I '

jExempte 13 I Zn I 1,0 o 100 I 200 j At j 0,5 l 180 j 300 j 400x10'51 10 j 36< j f 1 -f-I I 4 ±-+ j î------4- + ±(I '--+' jExempte 14 1 Ti j 0, 16 o 140 j 300 o At 0,5 j 180 300 j 266x0'51' 7,5 j 42<

j1 I "-I. I- " II 4-] + l -- -. . -..

jExempte 15 j SUS3041 0,3 j 40 j 300 1 AI j 0,5 j 180 j 300 j 665xl105j 8 1 42< j 1:

I i I I -- {- + ' -i - '1..... i + I 4-----

jComp.raison 1 Fe I 0,23 j 20 j 0 j At j 0,261 180 j 0 266x' j 5 j 0 X j X

F f i....-'I f----+I + I 4....

jComparaison 2j Fe j 0,23 j 20 j 40 j At j 0,261 180 j 0 133x10'41 5 j 0 j X j X j t I '...+ f f -I--I'- -- -...------r--f---I- i I I I Icomparaison 31 Fe I 0,23 j 20 j 0 j At j 0,261 180 j 300 1 133x10'4 5 j 0 j X j X j II 'f--"I I-----;- I--,,j..+.. I " -tI Icomparaison 41 Fe I 0,23 j 20 j 40 j At j 0,261 180 j 300 j 100x10'3 5 j 0 1 X j X j j j t t I -----f-----±t '---t-........F+ I... II Icomparaison 5l Fa j 0,23 j 20 j 40 j At j 0,261 180 j 300 j 133xlO'2 1 j 3 j I., IComparaison 61 Fe j 0,23 20 1 40 j Cu j 0,3 j 5 j 0 j 133x105 5 j O X j X

ú I JI J L. I I-

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour revêtir l'un de divers métaux avec un autre métal différent, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir les métaux (20A, 20B) à lier contre des électrodes (6A, 6B) de maintien des métaux, mises à la masse, lesdites électrodes se comportant comme des cathodes, à prévoir une anode (26) destinée à coopérer avec chaque cathode, chaque anode étant isolée de' la masse et ayant une surface qui est plus de trois fois supérieure à la surface de la cathode exposée à ladite anode, à exposer les métaux à lier à un gaz inerte, sous une pression comprise entre 133x10-4 et 133x10-1 Pa, entre les anodes et les cathodes, à attaquer par pulvérisation les métaux par un plasma de décharge d'effluves par l'application d'énergie radiofréquence, d'une fréquence comprise entre 1 et 50 RMz, aux cathodes et aux anodes respectives, afin d'éliminer sensiblement les oxydes de la surface des métaux à lier, à amener les surfaces nettoyées en contact l'une avec l'autre, à maintenir un vide de 133x10-6 à 133x10-3 Pa à l'emplacement o les surfaces sont amenées en contact, à maintenir une température comprise entre la température ambiante et 300 C à l'emplacement o les surfaces sont mises en contact, et à serrer les surfaces l'une contre l'autre sous une pression suffisante pour provoquer une

réduction d'épaisseur de 0,1 à 30 %.

2. Procédé selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que le métal à revêtir et le métal de revêtement différent se présentent sous la forme de feuilles, les électrodes de maintien de métal étant des cylindres, chaque feuille passant autour du cylindre associé o elle est exposée audit plasma de décharge

d'effluves qui l'attaque.

3. Appareil pour revêtir une bande formée de

l'un de divers métaux avec un métal de -revêtement dif-

férent, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'attaque par pulvérisation comprenant une chambre d'attaque (22) connectée électriquement à une anode (26) qu'elle renferme, une électrode (6A, 6B) de maintien de métal, mise à la masse, qui se comporte comme une cathode et qui se présente sous la forme d'un cylindre recevant une bande (20A, 20B) de métal autour de lui et faisant passer la bande à proximité immédiate de l'anode, des jupes (31) entre ladite chambre et l'électrode de maintien de métal, ces jupes s'étendant très près du cylindre pour maintenir une pression différentielle dans la chambre, les jupes

isolant électriquement ladite anode de ladite cathode.

4. Appareil' selon la revendication 3, carac-

térisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (2) de laminage sous vide destiné à assembler les métaux en une

bande plaquée (19).

5. Appareil selon la revendication 4, carac-

térisé en ce qu'il comporte en outre une bobine réceptrice

(5) pour la bande plaquée.

6. Appareil selon la revendication 3, carac-

térisé en ce qu'il comporte en outre une bobine débitrice (3A ou 3B) destinée a débiter une bande de métal à plaquer et une bobine débitrice (3B ou 3A) destinée a débiter une

bande de métal de placage.

7. Appareil selon la revendication 6, carac-

térisé en ce qu'il comporte en outre une chambre à vide (1) contenant les bobines débitrices et au moins un dispositif

d'attaque par pulvérisation radiofréquence.

8. Appareil selon la revendication 6, carac-

térisé en ce qu'il comporte en outre une chambre à vide (1)

contenant au moins un dispositif d'attaque par pulvérisa-

tion radiofréquence, les bobines débitrices (3A, 3B) étant extérieures à la chambre à vide et l'appareil comprenant en outre un système de sas à air destiné à recevoir, desdites

bobines, la bande (20A ou 20B) à l'intérieur de la chambre.

9. Appareil selon la revendication 3, carac-

térisé en ce qu'il comporte en outre des aimants (7) disposés à l'intérieur de chaque électrode de maintien de métal, ces aimants étant fixés par rapport à la chambre d'attaque par pulvérisation et produisant le champ magnétique nécessaire pour une attaque par pulvérisation

par magnétron de la bande métallique sur la cathode.

10. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte plus de deux dispositifs

d'attaque par pulvérisation.