Procédé et dispositif d'élimination du ou des oxydes présents à la surface d'un matériau métallique et de reconstitution d'une couche d'oxydes sur ladite surface. Method and device for removing the oxide (s) present on the surface of a metallic material and for reconstituting a layer of oxides on said surface.
L'invention concerne le domaine du nettoyage et du revêtement des surfaces de matériaux métalliques. Plus précisément, elle concerne l'élimination des oxydes primitivement présents et la reconstitution maîtrisée d'une couche d'oxydes à la surface de ces matériaux. Les oxydes présents à la surface de matériaux métalliques, qu'ils se soient formés naturellement ou lors de traitements métallurgiques provoquant ou facilitant l'oxydation superficielle du matériau (qu'on appellera « oxydes natifs »), doivent souvent être enlevés avant un traitement superficiel ultérieur. La méthode la plus couramment pratiquée est le décapage par des solutions chimiques acides. Elle a pour inconvénient de faire appel à des solutions d'acides forts dangereuses à manipuler, et qu'il faut ensuite retraiter.The invention relates to the field of cleaning and coating surfaces of metallic materials. More precisely, it relates to the elimination of the oxides originally present and the controlled reconstruction of a layer of oxides on the surface of these materials. The oxides present on the surface of metallic materials, whether they are formed naturally or during metallurgical treatments causing or facilitating the surface oxidation of the material (which will be called "native oxides"), must often be removed before a surface treatment. ulterior. The most commonly practiced method is pickling with acidic chemical solutions. It has the drawback of using solutions of strong acids which are dangerous to handle and which must then be reprocessed.
Une autre possibilité connue consiste à réaliser l'élimination des oxydes par un traitement au moyen d'un plasma froid, assurant un nettoyage chimique de la surface du produit métallique. Mais généralement, ces procédés sont utilisés sous pression réduite : leur utilisation s'avère donc difficile sur des pièces en défilement telles que des bandes.Another known possibility consists in carrying out the elimination of the oxides by a treatment by means of a cold plasma, ensuring a chemical cleaning of the surface of the metallic product. But generally, these methods are used under reduced pressure: their use therefore proves difficult on moving parts such as strips.
D'autre part, l'un des traitements que l'on peut désirer exécuter à la suite de cette élimination d'oxydes natifs consiste en une réoxydation contrôlée de la surface. On vise ainsi à former de manière maîtrisée sur cette même surface un ou des oxydes natifs. Ces oxydes peuvent servir de barrière à la diffusion, de couches d'accrochage ultérieur de peintures ou de revêtements céramiques, métalliques ou autres, etc. Mais entre les deux opérations, le produit ne doit pas être exposé à l'atmosphère, sous peine de reconstituer de manière incontrôlée des oxydes natifs à sa surface. Le but de l'invention est de proposer un procédé permettant d'effectuer lors d'une même opération les deux étapes d'élimination des oxydes natifs et de réoxydation contrôlée, dans des conditions praticables industriellement.On the other hand, one of the treatments which one may wish to carry out following this elimination of native oxides consists in a controlled reoxidation of the surface. The aim is thus to form one or more native oxides on this same surface in a controlled manner. These oxides can serve as a diffusion barrier, subsequent bonding layers for ceramic, metallic or other paints or coatings, etc. But between the two operations, the product must not be exposed to the atmosphere, under penalty of reconstituting uncontrollably native oxides on its surface. The object of the invention is to propose a method making it possible to carry out, during the same operation, the two stages of elimination of the native oxides and of controlled reoxidation, under industrially practicable conditions.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'élimination du ou des oxydes présents à la surface d'un matériau métallique et de reconstitution d'une couche d'oxyde(s) sur ladite surface, caractérisé en ce que :To this end, the subject of the invention is a process for removing the oxide or oxides present on the surface of a metallic material and for reconstituting an oxide layer (s) on said surface, characterized in that:
- on immerge ledit matériau dans un milieu gazeux d'une composition telle qu'il se comporte de façon réductrice vis à vis du ou des oxydes initialement présents à la surface dudit matériau lors de la phase d'établissement d'un plasma froid, et de façon oxydante vis à vis de la surface nue dudit matériau métallique lors d'une phase de post-décharge,
- on crée un plasma froid autour dudit matériau pendant une durée suffisante pour éliminer le ou lesdits oxydes initialement présents à la surface dudit matériau ;said material is immersed in a gaseous medium of a composition such that it behaves in a reducing manner with respect to the oxide or oxides initially present on the surface of said material during the phase of establishment of a cold plasma, and oxidizingly with respect to the bare surface of said metallic material during a post-discharge phase, - A cold plasma is created around said material for a sufficient time to remove the said oxide (s) initially present on the surface of said material;
- et on crée une post-décharge temporelle ou spatiale autour dudit matériau pour reconstituer une couche d'oxyde(s) sur sa surface.- And a temporal or spatial post-discharge is created around said material to reconstitute a layer of oxide (s) on its surface.
Ledit milieu gazeux peut être un mélange Ar-H2-H20.Said gaseous medium can be an Ar-H 2 -H 2 0 mixture.
Ledit matériau métallique peut être une bande en défilement ; ladite post-décharge est alors une post-décharge spatiale, et ladite bande défile en continu en passant d'une zone dans laquelle est créé le plasma froid à une zone de post-décharge spatiale.Said metallic material can be a moving strip; said post-discharge is then a spatial post-discharge, and said strip passes continuously from a zone in which the cold plasma is created to a zone of spatial post-discharge.
Préalablement à son passage dans la zone où est créé ledit plasma froid, la bande peut passer par au moins une zone où est créé un plasma froid dans une atmosphère réductrice, ladite atmosphère étant non oxydante en postdécharge. Lesdits plasmas froids peuvent être créés à l'aide de cavités résonnantes.Prior to its passage in the zone where said cold plasma is created, the strip can pass through at least one zone where cold plasma is created in a reducing atmosphere, said atmosphere being non-oxidizing in post-discharge. Said cold plasmas can be created using resonant cavities.
Le procédé selon l'invention peut être précédé par l'immersion dudit matériau dans un plasma froid dans des conditions de polarisation ou d'autopolarisation intermittente, de manière à obtenir une élimination par pulvérisation des contaminants de la surface dudit matériau.The method according to the invention can be preceded by the immersion of said material in cold plasma under conditions of intermittent polarization or self-polarization, so as to obtain a removal by spraying of contaminants from the surface of said material.
L'invention a également pour objet un dispositif pour l'élimination du ou des oxydes présents à la surface d'un matériau métallique et de reconstitution d'une couche d'oxyde(s) sur ladite surface, caractérisé en ce qu'il comporte :The invention also relates to a device for removing the oxide or oxides present on the surface of a metallic material and for reconstituting an oxide layer (s) on said surface, characterized in that it comprises :
- une enceinte pourvue de moyens de contrôle de la composition de son atmosphère permettant l'introduction dans au moins une de ses zones d'un milieu gazeux oxydant lors de l'établissement d'un plasma froid et réducteur lors d'une phase de post-décharge ;- an enclosure provided with means for controlling the composition of its atmosphere allowing the introduction into at least one of its zones of an oxidizing gaseous medium during the establishment of a cold and reducing plasma during a post-phase -dump ;
- des moyens pour l'établissement d'un plasma froid autour dudit matériau ; - et des moyens pour l'établissement d'une post-décharge spatiale ou temporelle autour dudit matériau à la suite de l'établissement dudit plasma froid.- Means for establishing a cold plasma around said material; - And means for establishing a spatial or temporal post-discharge around said material following the establishment of said cold plasma.
Ledit matériau métallique peut être une bande, et le dispositif comporte des moyens pour faire défiler ladite bande en lui faisant traverser une
zone pourvue de moyens pour l'établissement d'un plasma froid et pour l'introduction dudit milieu gazeux.Said metallic material may be a strip, and the device comprises means for passing said strip by making it pass through a zone provided with means for establishing a cold plasma and for introducing said gaseous medium.
Le dispositif peut comporter sur le trajet de ladite bande, au moins une zone pourvue de moyens de création d'un plasma froid dans une atmosphère réductrice, et non oxydante en post-décharge.The device may comprise, on the path of said strip, at least one zone provided with means for creating a cold plasma in a reducing atmosphere, and not oxidizing in post-discharge.
Le dispositif peut comporter sur le trajet de ladite bande, avant la ou lesdites zones pourvues de moyens pour l'établissement d'un plasma froid, une zone pourvue de moyens de création d'un plasma froid intermittent et de polarisation ou d'autopolarisation de ladite bande. Le matériau métallique peut être une pièce fixe, et ledit dispositif peut comporter des moyens pour l'établissement d'un plasma froid intermittent autour dudit matériau et des moyens de polarisation ou d'autopolarisation dudit matériau.The device may comprise, on the path of said strip, before said zone or zones provided with means for establishing a cold plasma, a zone provided with means for creating an intermittent cold plasma and for polarization or self-polarization of said strip. The metallic material may be a fixed part, and said device may include means for establishing an intermittent cold plasma around said material and means for polarizing or self-polarizing said material.
Comme on l'aura compris, l'invention consiste à immerger la pièce à traiter dans une atmosphère contenant à la fois un gaz pouvant se comporter comme un réducteur et un gaz pouvant se comporter comme un oxydant, et on crée autour de la pièce un plasma dans des conditions telles qu'après avoir été exposée au plasma, la pièce soit exposée à une post-décharge. Les proportions respectives des gaz sont choisies de telle sorte que lors de la phase d'établissement du plasma, l'effet réducteur soit prépondérant, et que lors de la phase de post-décharge, l'effet oxydant soit prépondérant. Ainsi, lors de la première phase, on élimine les oxydes natifs, et lors de la deuxième phase, on reconstruit à la surface de la pièce une couche d'oxydes de composition maîtrisée. Le but est de n'obtenir à la surface de la pièce que le ou les oxydes satisfaisant aux propriétés recherchées, constituant donc par exemple une bonne barrière de diffusion et/ou une couche primaire d'adhérence pour des revêtements ultérieurs.As will have been understood, the invention consists in immersing the part to be treated in an atmosphere containing both a gas which can behave as a reducing agent and a gas which can behave as an oxidant, and an area is created around the part. plasma under conditions such that after being exposed to plasma, the part is exposed to a post-discharge. The respective proportions of the gases are chosen so that during the plasma establishment phase, the reducing effect is predominant, and that during the post-discharge phase, the oxidizing effect is predominant. Thus, during the first phase, the native oxides are eliminated, and during the second phase, a layer of oxides of controlled composition is reconstructed on the surface of the part. The aim is to obtain on the surface of the part only the oxide or oxides satisfying the desired properties, therefore constituting for example a good diffusion barrier and / or a primary adhesion layer for subsequent coatings.
A cet effet, on peut permettre le passage d'un milieu réducteur à un milieu oxydant dans la même enceinte et en utilisant la même atmosphère de la façon suivante. On utilise comme atmosphère un mélange H2-H2O à x% de H20, l'ensemble pouvant être dilué dans un gaz inerte tel que l'argon. En l'absence de plasma, ce milieu gazeux est oxydant pour des valeurs de x supérieures à une valeur notée x0 qui dépend de la nature du métal à traiter, des conditions opératoires, etc. Toutefois, en présence du plasma, pour des valeurs de x comprises dans l'intervalle [Xo,x.] où x*ι>Xo, ce milieu est réducteur, puisque la dissociation de H2 conduit à la formation d'hydrogène atomique qui est plus
réducteur que l'hydrogène moléculaire. Xi est définie comme étant la borne supérieure au-delà de laquelle cet effet réducteur lors de l'exposition au plasma n'est plus observé. Ce raisonnement s'applique à toute autre espèce réductrice dont la dissociation dans un plasma conduirait à former des sous-espèces plus réductrices qu'elle. Ainsi, dans la période de post-décharge du plasma, qu'elle soit temporelle ou spatiale, le milieu est oxydant tandis qu'il est réducteur en plasma.To this end, it is possible to allow the passage from a reducing medium to an oxidizing medium in the same enclosure and using the same atmosphere in the following manner. An H 2 -H 2 O mixture at x% of H 2 0 is used as the atmosphere, the whole being able to be diluted in an inert gas such as argon. In the absence of plasma, this gaseous medium is oxidizing for values of x greater than a value denoted x 0 which depends on the nature of the metal to be treated, operating conditions, etc. However, in the presence of plasma, for values of x lying in the interval [Xo, x . ] where x * ι> Xo, this medium is reducing, since the dissociation of H 2 leads to the formation of atomic hydrogen which is more reducing than molecular hydrogen. Xi is defined as being the upper limit beyond which this reducing effect on exposure to plasma is no longer observed. This reasoning applies to any other reducing species whose dissociation in a plasma would lead to the formation of more reducing subspecies than it. Thus, in the post-discharge period of the plasma, whether temporal or spatial, the medium is oxidizing while it is reducing in plasma.
Par conséquent, en contrôlant précisément la valeur de x entre les limites x0 et x-i préalablement définies, il est possible dans un même procédé d'avoir à des temps successifs et/ou à des endroits différents de l'enceinte des milieux respectivement oxydant et réducteur.Consequently, by precisely controlling the value of x between the limits x 0 and xi previously defined, it is possible in the same process to have successive times and / or at different places in the enclosure of the oxidizing and reducer.
Il est donc nécessaire que la variation de la pression partielle de l'agent oxydant soit bien contrôlée et qu'elle ne dépende pas ou peu d'éléments extérieurs. En effet, si l'on utilise des plasmas au contact de parois, comme celles de l'enceinte du réacteur, il se produit une contamination en éléments provenant des couches superficielles des parois, tels que l'oxygène qui vient modifier la pression partielle d'oxygène dans l'enceinte. En effet, si l'on est capable d'éliminer des oxydes comme l'alumine (lorsqu'on traite une pièce en aluminium), on éliminera aussi tout oxyde des parois constitutives du réacteur. Il faut alors recourir à des plasmas sans influence directe des parois, comme des cavités résonnantes. Il faut aussi éviter la rétrodiffusion des espèces de l'air lorsque l'on travaille à pression atmosphérique, par exemple. Mais si on respecte cette condition, un travail à pression atmosphérique est possible.It is therefore necessary that the variation of the partial pressure of the oxidizing agent is well controlled and that it does not depend or little on external elements. Indeed, if plasmas are used in contact with walls, such as those of the reactor enclosure, contamination occurs with elements coming from the surface layers of the walls, such as oxygen which changes the partial pressure d oxygen in the enclosure. Indeed, if we are able to remove oxides such as alumina (when treating an aluminum part), we will also remove any oxide from the constituent walls of the reactor. It is then necessary to resort to plasmas without direct influence of the walls, like resonant cavities. It is also necessary to avoid the backscattering of the air species when working at atmospheric pressure, for example. But if this condition is respected, work at atmospheric pressure is possible.
Comme on l'a dit, la post-décharge peut être temporelle ou spatiale. Autrement dit, essentiellement deux solutions sont possibles pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention :As mentioned, post-discharge can be temporal or spatial. In other words, essentially two solutions are possible for implementing the method according to the invention:
- créer un plasma froid réducteur autour de la pièce en maintenant celle-ci fixe dans l'enceinte de traitement : l'élimination des oxydes natifs a lieu pendant la phase de création du plasma, et la reformation d'oxydes a lieu lors de la phase de post-décharge qui suit, au cours de laquelle l'atmosphère environnant la pièce devient oxydante ;- create a reducing cold plasma around the part while keeping it fixed in the treatment enclosure: the elimination of native oxides takes place during the plasma creation phase, and the reformation of oxides takes place during the post-discharge phase which follows, during which the atmosphere surrounding the part becomes oxidizing;
- ou créer un plasma froid réducteur dans une zone donnée de l'enceinte et y faire séjourner la pièce pendant un temps suffisant pour permettre l'élimination des oxydes natifs, puis déplacer la pièce hors de la zone où règne le plasma réducteur jusqu'à la zone voisine où règne l'atmosphère oxydante de post-décharge ; cette dernière façon de procéder est particulièrement adaptée au cas du traitement de bandes métalliques en défilement.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée en référence à la figure annexée, qui montre de manière schématique un exemple d'installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, appliqué au traitement de bandes en défilement. Cette installation comporte une enceinte 1 qui, dans le cas qui va être décrit, peut fonctionner sous la pression atmosphérique mais pourrait aussi, si nécessaire, être munie de moyens pour y maintenir une pression réduite. Une conduite 2 permet l'évacuation des gaz présents.- Or create a cold reducing plasma in a given zone of the enclosure and allow the part to remain there for a sufficient time to allow the elimination of native oxides, then move the part out of the zone where the reducing plasma prevails until the neighboring area where the post-discharge oxidizing atmosphere prevails; this last way of proceeding is particularly suitable for the case of processing of moving metal strips. The invention will be better understood on reading the description which follows, given with reference to the appended figure, which schematically shows an example of installation allowing the implementation of the method according to the invention, applied to the processing of tapes scrolling. This installation comprises an enclosure 1 which, in the case which will be described, can operate under atmospheric pressure but could also, if necessary, be provided with means for maintaining a reduced pressure therein. A pipe 2 allows the evacuation of the gases present.
La bande 3 en défilement à traiter est déroulée à partir d'une bobine 4, à une vitesse choisie par l'opérateur et qui peut être, par exemple, de 150m/min environ et elle est enroulée sur un mandrin pour former une autre bobine 5, ces deux bobines étant entraînées en rotation par des moyens classiques non représentés. La bande 3 est en un matériau métallique, tel que de l'acier, de l'aluminium, du titane ou un de leurs alliages, etc. Lors de son introduction dans l'enceinte 1 , elle présente sur sa surface une couche d'oxydes natifs que l'on désire éliminer et remplacer par une couche d'oxyde(s) de composition, de structure et d'épaisseur contrôlées.The moving strip 3 to be treated is unwound from a reel 4, at a speed chosen by the operator and which can be, for example, around 150 m / min and it is wound on a mandrel to form another reel 5, these two coils being driven in rotation by conventional means not shown. The strip 3 is made of a metallic material, such as steel, aluminum, titanium or one of their alloys, etc. When it is introduced into enclosure 1, it has on its surface a layer of native oxides which it is desired to eliminate and replace with a layer of oxide (s) of controlled composition, structure and thickness.
Dans l'exemple représenté, on crée un plasma micro-ondes dans quatre zones 6, 7, 8, 9 traversées successivement par la bande 3 en défilement, ces quatre zones étant délimitées par des cavités résonnantes 10, 11 , 12, 13, selon une technologie connue. On peut ainsi isoler les effets de ces différentes zones. Un autre avantage de limiter la formation du plasma à des zones 6, 7, 8, 9 bien définies est que les parois de l'enceinte 1 ne sont pas affectées par les plasmas : on évite ainsi leur dégradation et l'introduction dans les plasmas d'éléments parasites qui pourraient influencer négativement les résultats de l'opération. Le plasma micro-ondes est généré par un générateur micro-ondes 14 relié aux cavités résonnantes 10, 11 , 12, 13 par une électronique connue en elle-même permettant de régler les caractéristiques du plasma et pouvant comprendre, notamment, un répartiteur de puissance, un circulateur, un adaptateur d'impédance... L'installation est équipée de moyens 15 pour introduire un gaz plasmagène purement réducteur (par exemple un mélange Ar- H2) dans les cavités résonnantes 10, 11 , 12, 13, et de moyens 16 pour ajouter dans la dernière cavité résonnante 13 un gaz pouvant se comporter de façon oxydante (par exemple de la vapeur d'eau) dans la zone 17 de post-décharge du plasma 9 généré dans ladite dernière cavité résonnante 13.In the example shown, a microwave plasma is created in four zones 6, 7, 8, 9 crossed successively by the strip 3 in movement, these four zones being delimited by resonant cavities 10, 11, 12, 13, according to a known technology. We can thus isolate the effects of these different zones. Another advantage of limiting the formation of the plasma to well-defined zones 6, 7, 8, 9 is that the walls of the enclosure 1 are not affected by the plasmas: this prevents their degradation and the introduction into the plasmas. parasitic elements which could negatively influence the results of the operation. The microwave plasma is generated by a microwave generator 14 connected to the resonant cavities 10, 11, 12, 13 by an electronics known in itself making it possible to adjust the characteristics of the plasma and which may include, in particular, a power distributor , a circulator, an impedance adapter, etc. The installation is equipped with means 15 for introducing a purely reducing plasma gas (for example an Ar-H 2 mixture) into the resonant cavities 10, 11, 12, 13, and means 16 for adding into the last resonant cavity 13 a gas which may behave in an oxidative manner (for example water vapor) in the post-discharge zone 17 of the plasma 9 generated in said last resonant cavity 13.
Dans les trois premières cavités résonnantes 10, 11 , 12, on crée donc les conditions pour que le plasma se comporte de façon réductrice et élimine la couche d'oxydes natifs de la surface de la bande 3. Il serait possible de n'utiliser
à cet effet qu'une seule cavité résonnante, active sur une longueur de bande plus importante que chacune des cavités résonnantes 10, 11 , 12. Mais répartir l'opération d'élimination des oxydes sur plusieurs zones de longueur limitée plutôt que sur une seule zone de grande étendue et/ou à forte puissance injectée permet d'éviter de porter, sous l'effet du plasma, la bande 3 à une température qui pourrait être excessive. Ainsi lors du traitement d'une bande 3 en alliage d'aluminium, il est préférable de ne pas porter la bande à plus de 150°C. Le nombre de cavités résonnantes, leur espacement et les conditions opératoires régnant dans chacune d'elles sont à fixer en fonction des besoins, notamment la nature des oxydes natifs à éliminer, l'épaisseur de leur couche etc.In the first three resonant cavities 10, 11, 12, the conditions are therefore created so that the plasma behaves in a reducing manner and eliminates the layer of native oxides from the surface of the strip 3. It would be possible to use only for this purpose only one resonant cavity, active on a longer strip length than each of the resonant cavities 10, 11, 12. But spread the operation of removing the oxides over several zones of limited length rather than over a single large area and / or high power injected avoids bringing, under the effect of plasma, the band 3 to a temperature which could be excessive. Thus when processing a strip 3 of aluminum alloy, it is preferable not to bring the strip to more than 150 ° C. The number of resonant cavities, their spacing and the operating conditions prevailing in each of them must be fixed according to needs, in particular the nature of the native oxides to be eliminated, the thickness of their layer, etc.
Dans la dernière cavité résonnante 13, on introduit comme gaz plasmagène, dans l'exemple représenté, le mélange Ar-H2 précédent auquel on ajoute une proportion x de vapeur d'eau, calculée de telle façon que :In the last resonant cavity 13, the preceding Ar-H 2 mixture is added as plasma gas, in the example shown, to which a proportion x of water vapor is added, calculated such that:
- dans la cavité résonnante 13, le plasma 9 se comporte de façon réductrice, de manière, si nécessaire, à enlever les dernières traces d'oxydes natifs encore présentes à la surface de la bande 3 ;- In the resonant cavity 13, the plasma 9 behaves in a reducing manner, so as, if necessary, to remove the last traces of native oxides still present on the surface of the strip 3;
- et dans la zone suivant immédiatement la cavité résonnante 13 et où le plasma 17 se trouve en état de post-décharge, ledit plasma 17 se comporte de manière oxydante selon le mécanisme qui a été précédemment décrit de manière à reconstituer à la surface de la bande 3 une couche d'oxyde(s) ayant une composition et une épaisseur adéquates pour les utilisations futures de la bande 3.- And in the zone immediately following the resonant cavity 13 and where the plasma 17 is in a post-discharge state, said plasma 17 behaves in an oxidative manner according to the mechanism which has been previously described so as to reconstitute on the surface of the strip 3 an oxide layer (s) having a composition and a thickness suitable for the future uses of strip 3.
La valeur de x peut varier en fonction des flux gazeux injectés, de la vitesse de défilement de la bande 3, et de divers autres facteurs, pour un matériau constitutif de la bande 3 donné.The value of x can vary as a function of the gas flows injected, the speed of travel of the strip 3, and various other factors, for a material constituting the given strip 3.
Un système de chauffage 18 agissant sur la bande 3 lorsqu'elle se trouve dans la zone de post-décharge 17 peut permettre de maîtriser la température d'une manière favorisant la constitution de la couche d'oxyde(s) visée. On a détaillé ici le cas de l'établissement d'un plasma micro-ondes dans les cavités résonnantes 10, 11 , 12, 13. Mais l'utilisation d'autres types de plasmas froids est envisageable, par exemple des plasmas radio-fréquences.A heating system 18 acting on the strip 3 when it is in the post-discharge zone 17 can make it possible to control the temperature in a manner which promotes the constitution of the oxide layer (s) targeted. We have detailed here the case of the establishment of a microwave plasma in the resonant cavities 10, 11, 12, 13. But the use of other types of cold plasmas is possible, for example radio-frequency plasmas .
Selon les impératifs du traitement, on peut travailler à la pression atmosphérique ou sous pression réduite. La couche d'oxydes obtenue à la fin du traitement peut ensuite voir son épaisseur accrue au moyen d'autres traitements plus classiques, de façon sélective. Si la bande est en Inconel, on peut former puis faire croître une couche d'oxydes de chrome seuls.
Dans l'exemple décrit et représenté, on n'a envisagé que le cas où on nettoie et revêt une seule face de la bande 3. Mais on peut disposer de façon symétrique par rapport à la bande 3 un appareillage apte à agir de la même façon sur l'autre face de la bande 3 si le traitement doit être conduit sur les deux faces.Depending on the requirements of the treatment, one can work at atmospheric pressure or under reduced pressure. The oxide layer obtained at the end of the treatment can then see its thickness increased by means of other more conventional treatments, selectively. If the strip is made of Inconel, a layer of chromium oxides alone can be formed and then grown. In the example described and shown, we have only considered the case where one cleans and covers only one side of the strip 3. But one can have symmetrically with respect to the strip 3 an apparatus capable of acting in the same way way on the other side of the strip 3 if the treatment must be carried out on both sides.
Avantageusement, on peut consacrer la première 10 des cavités résonnantes (ou une cavité résonnante supplémentaire placée avant les autres) non pas purement à l'élimination des oxydes natifs, mais à l'élimination de divers autres composés pouvant être présents à la surface de la bande 3, tels que des huiles, notamment des huiles siliconées difficilement éliminables par les procédés de nettoyage classiques. A cet effet, on utilisera une atmosphère adaptée qui pourra être identique à celle utilisée pour l'élimination des oxydes. Si le procédé est mis en œuvre sous vide, cette étape peut être effectuée dans des conditions telles que l'on crée en alternance une élimination chimique et une pulvérisation de la couche d'impuretés. Cela permet de se débarrasser, avant l'utilisation du procédé d'élimination et de reconstitution des oxydes selon l'invention, de contaminants qui risqueraient de rendre cette élimination plus difficile, voire impossible si les contaminants sont présents en trop grandes quantités. Un début d'élimination des oxydes natifs peut également être obtenu lors de cette phase de nettoyage par pulvérisation. L'utilisation d'une polarisation (ou d'une autopolarisation, dans le cas où on utilise un plasma radiofréquences, ce qui permet de travailler à la pression atmosphérique) intermittente permet d'éviter de porter la bande 3 à des températures excessives.Advantageously, one can devote the first 10 of the resonant cavities (or an additional resonant cavity placed before the others) not purely for the elimination of native oxides, but for the elimination of various other compounds which may be present on the surface of the band 3, such as oils, in particular silicone oils which are difficult to remove by conventional cleaning processes. For this purpose, an appropriate atmosphere will be used which may be identical to that used for the removal of oxides. If the process is carried out under vacuum, this step can be carried out under conditions such that chemical elimination and spraying of the layer of impurities are alternately created. This makes it possible to get rid, before the use of the process of elimination and reconstitution of the oxides according to the invention, of contaminants which would risk making this elimination more difficult, or even impossible if the contaminants are present in too large quantities. A start of elimination of native oxides can also be obtained during this spray cleaning phase. The use of an intermittent polarization (or self-polarization, in the case where a radiofrequency plasma is used, which makes it possible to work at atmospheric pressure) makes it possible to avoid bringing the band 3 to excessive temperatures.
Toutefois, il n'est pas conseillé de chercher à éliminer la totalité des oxydes natifs de la bande 3 au cours de cette étape de pulvérisation. Certains oxydes peuvent être pulvérisés plus rapidement que les autres. On risque alors de découvrir la surface métallique de la bande 3 dans certaines zones qui vont à leur tour subir la pulvérisation, et se verront conférer une rugosité différente de leur rugosité initiale. On notera que le procédé selon l'invention, qui contrairement à la pulvérisation qui est un effet physique, repose sur un effet chimique, cesse d'être efficace lorsque la surface métallique de la bande 3 est atteinte, et ne modifie donc pas la morphologie de cette surface.However, it is not advisable to seek to eliminate all of the native oxides from band 3 during this spraying step. Some oxides can be sprayed faster than others. There is then a risk of discovering the metallic surface of the strip 3 in certain zones which will in turn undergo spraying, and will be given a roughness different from their initial roughness. It will be noted that the method according to the invention, which, unlike spraying which is a physical effect, is based on a chemical effect, ceases to be effective when the metal surface of the strip 3 is reached, and therefore does not modify the morphology of this surface.
On a décrit l'utilisation de l'invention dans le cas de traitement d'une bande 3 défilante. Mais l'homme du métier saura l'adapter de manière évidente au cas où il veut traiter des pièces isolées de manière discontinue. Dans ce cas, on ne procède qu'à une seule phase d'élimination des oxydes natifs par le plasma, et la reconstitution d'une couche d'oxyde(s) maîtrisée a lieu dans la
phase de post-décharge qui suit, à moins que l'on ne fasse précéder cette phase d'une ou de plusieurs phases dans lesquelles on utilise un gaz ne présentant pas de propriétés oxydantes en post-décharge, contrairement au gaz utilisé pour le procédé selon l'invention. Là encore il est envisageable de faire précéder l'élimination complète des oxydes natifs par une phase de pulvérisation des contaminants exécutée grâce à l'établissement d'une polarisation ou autopolarisation puisée de la pièce à traiter.
The use of the invention has been described in the case of treatment of a moving strip 3. However, those skilled in the art will obviously be able to adapt it to the case where he wants to process isolated parts discontinuously. In this case, there is only one phase of elimination of the native oxides by the plasma, and the reconstitution of a layer of controlled oxide (s) takes place in the post-discharge phase which follows, unless this phase is preceded by one or more phases in which a gas having no oxidizing properties is used in post-discharge, unlike the gas used for the process according to the invention. Again, it is conceivable to precede the complete elimination of the native oxides by a spraying phase of the contaminants carried out by means of the establishment of a polarization or self-polarization drawn from the part to be treated.