PROCEDE ET APPAREIL X BOT O'RE NATIERE D'RAPPORT SOLIDE GDNSTITUEE DE PARTICULES D'AU MOINS W METAL. ALLIAGE. HETALLOIDE SUR X
SUBSTRAT SOLIDE
L'invention concerne le domaine technique du revêtement des matériaux avec des matériaux métalliques et a plus précisément pour objet un procédé et un appareil de dépôt d'une matière d'apport solide constituée de particules d'au moins un métal, alliage, métalloïde sur un substrat solide.METHOD AND APPARATUS X BOT O'RE MATERIAL FOR GDNSTITUTED SOLID REPORTING OF PARTICLES OF AT LEAST W METAL. ALLOY. HETALLOID ON X
SOLID SUBSTRATE
The invention relates to the technical field of coating materials with metallic materials and more specifically relates to a method and an apparatus for depositing a solid filler material consisting of particles of at least one metal, alloy, metalloid on a solid substrate.
On connait déja divers procédés et appareils pour réaliser des dépôts de métaux, adaptés à la technologie mise en oeuvre. Parmi ces technologies, une des plus fréquentes est celle, bien connue, du dépôt électrolytique. Toutefois, cette technologie du. dépôt électrolytique présente des limites de mise en oeuvre en ce qui concerne, notamment, les matériaux employés, les épaisseuis obtenues, les formes de dépôt réalisées, etc... ainsi que d'autres inconvénients intrinsèques. On connaît également d'autres technologies permettant la réalisation d'un dépôt métallique : pulvérisation au magnétron ou cathodique, projection, dépôt par laser, dépôt chimique, application du métal fondu sur le substrat, diffusion, évaporation sous vide, revêtement par décomposition, dépôt par contact, etc...On peut se référer, par exemple, aux documents EP O 222 496, EP O 089 604 et EP O 148 613 qui concernent de telles technologies de dépôts métalliques.Various processes and apparatuses are already known for producing metal deposits, adapted to the technology used. Among these technologies, one of the most frequent is that, well known, of electrolytic deposition. However, this technology of. electrolytic deposition has implementation limits with regard, in particular, to the materials used, the thicknesses obtained, the forms of deposition produced, etc., as well as other intrinsic drawbacks. Other technologies are also known which make it possible to produce a metal deposit: magnetron or cathode sputtering, projection, laser deposition, chemical deposition, application of the molten metal to the substrate, diffusion, evaporation under vacuum, coating by decomposition, deposition by contact, etc. We can refer, for example, to documents EP O 222 496, EP O 089 604 and EP O 148 613 which relate to such metal deposition technologies.
Selon le document EP O 152 204, qui décrit également l'état connu de la technique concernant le dépôt de couches fines, notamment métalliques, on réalise un dépôt en projetant une matière d'apport sur un rouleau-applicateur en matière textile (coton) en contact avec le substrat sur lequel la matière d'apport doit être déposée, un rouleau de retenue étant opposé au rouleau-applicateur.According to document EP O 152 204, which also describes the known state of the art concerning the deposition of thin layers, in particular metallic, a deposition is carried out by spraying a filler material onto an applicator roller made of textile material (cotton) in contact with the substrate on which the filler material is to be deposited, a retaining roller being opposite the applicator roller.
On connaît aussi, par ailleurs, d'autres technologies de dépôt mais pour des applications autres que le dépôt de métaux ou équivalents tels que ceux expressément visés par la présente invention, ces technologies connues par ailleurs appartenant donc à des domaines techniques différents de celui concerné ici. Dans le document FR 2 431 363, on applique un caoutchouc sur un substrat. Dans le document US 4 622 914, il est proposé un dispositif destiné à un photocopieur. Ce dispositif comporte des brosses souples prélevant une matière tendre en poudre sur une barre mobile pour la déposer sur un substrat. Mais, le dispositif selon ce document n'est pas adapté au cas où la matière d'apport serait un métal ou équivalent.Other deposition technologies are also known, but for applications other than the deposition of metals or the like, such as those expressly referred to by the present invention, these otherwise known technologies therefore belonging to technical fields different from that concerned. here. In the document FR 2 431 363, a rubber is applied to a substrate. In document US 4,622,914, a device is proposed for a photocopier. This device comprises flexible brushes which take a soft powder material from a movable bar to deposit it on a substrate. However, the device according to this document is not suitable for the case where the filler material is a metal or equivalent.
L'invention a- donc pour objet de proposer une technologie (définie par son procédé et un appareil pour la mise en oeuvre du procédé) permettant spécifiquement le dépôt d'une matière d'apport solide constituée de particules d'au moins un métal, alliage, métalloïde, sur un substrat solide.The object of the invention is therefore to propose a technology (defined by its method and an apparatus for implementing the method) specifically allowing the deposition of a solid filler material made up of particles of at least one metal, alloy, metalloid, on a solid substrate.
A cet effet, l'invention propose, d'abord, un procédé de dépôt d'une matière d'apport solide se présentant originellement sous la forme d'une pièce solide constituée de particules d'au moins un métal, alliage, métalloïde, sur un substrat solide, qui comprend la succession d'étapes consistant à : a) Entraîner en mouvement un organe métallique de transfert de ladite
matière d'apport b) Appliquer avec frottement la pièce de matière d'apport sur l'organe
de transfert en mouvement, dans des conditions de pression
réciproque, température, vitesse relative, aptes à réaliser des
conditions physiques, notamment thermiques de la matière d'apport
susceptibles de permettre à l'organe de transfert de prélever des
particules de matière d'apport depuis la pièce c) Appliquer l'organe de transfert en mouvement sur le substrat, en aval
de la pièce de matière d'apport, avec une pression inférieure ou
égale à la pression d'application réciproque pièce de matière
d'apport/organe de transfert en mouvement et à une température
inférieure ou égale à celle de la pièce de matière d'apport, ces
conditions physiques de pression réciproque et température étant
rotes à permettre le dépôt des particules de matière d'apport se
trouvant sur l'organe de transfert en mouvement sur le substrat et, le cas échéant, d) Déplacer de façon relative l'organe de transfert en mouvement et le
substrat ainsi appliqué sur lui le long d'un certain cheminement
correspondant à la forme du dépôt de matière d'apport à réaliser et
avec une vitesse relative adaptée à l'épaisseur souhaitée pour ce
dépôt.To this end, the invention first of all proposes a method of depositing a solid filler material which is originally in the form of a solid part made up of particles of at least one metal, alloy, metalloid, on a solid substrate, which comprises the succession of steps consisting in: a) driving in movement a metallic member for transferring said
filler material b) Apply with friction the piece of filler material on the organ
transfer in motion, under pressure conditions
reciprocal, temperature, relative speed, capable of achieving
physical conditions, in particular thermal conditions of the filler material
likely to allow the transfer member to collect
particles of filler material from the part c) Apply the moving transfer member to the substrate, downstream
of the piece of filler material, with a lower pressure or
equal to the pressure of reciprocal application piece of material
filler / transfer member in motion and at a temperature
less than or equal to that of the piece of filler material, these
physical conditions of reciprocal pressure and temperature being
ratings to allow deposition of filler material particles
on the moving transfer member on the substrate and, if applicable, d) Relatively move the moving transfer member and the
substrate thus applied to it along a certain path
corresponding to the form of the deposition of filler material to be produced and
with a relative speed adapted to the thickness desired for this
deposit.
L'invention propose, ensuite, un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé qui comprend : a) des moyens support de la pièce de matière d'apport b) des moyens support du substrat c) un organe mobile métallique de transfert de la matière d'apport d) des moyens d'entraînement en mouvement de l'organe de transfert e) des moyens associés aux moyens support de la pièce en matière
d'apport et à l'organe de transfert pour appliquer avec frottement la
pièce en matière d'apport sur l'organe de transfert dans des
conditions physiques de pression réciproque, température, vitesse
relative susceptibles de permettre à l'organe de transfert de
prélever des particules de matière d'apport depuis la pièce f) des moyens associés aux moyens support du substrat et à l'organe de
transfert pour appliquer l'organe de transfert sur le substrat dans
des conditions physiques-de pression réciproque et température aptes
à permettre le dépôt des particules de matière d'apport se trouvant
sur l'organe de transfert en mouvement sur le substrat et, le cas échéant, g) des moyens de déplacement relatif d'ensemble de l'organe de
transfert et des moyens support du substrat le long d'un certain
cheminement correspondant à la forme du dépôt de matière d'apport à
réaliser, avec une vitesse relative adaptée à l'épaisseur souhaitée
du dépôt.The invention then proposes an apparatus for implementing this method which comprises: a) means for supporting the piece of filler material b) means for supporting the substrate c) a movable metallic member for transferring the filler material d) movement drive means of the transfer member e) means associated with the support means of the workpiece
filler and to the transfer member to apply with friction the
piece of material on the transfer member in
physical conditions of reciprocal pressure, temperature, speed
relative likely to allow the transfer body to
take particles of filler material from part f) means associated with the support means of the substrate and with the
transfer to apply the transfer member to the substrate in
suitable physical conditions of reciprocal pressure and temperature
to allow the deposition of particles of filler material found
on the moving transfer member on the substrate and, where appropriate, g) means for relative overall displacement of the transfer member
transfer and support means of the substrate along a certain
path corresponding to the form of the deposit of filler material at
realize, with a relative speed adapted to the desired thickness
of the deposit.
L'invention propose, enfin, un substrat ainsi pourvu d'un dépôt de matière d'apport grâce au procédé ou l'appareil selon l'invention.The invention finally provides a substrate thus provided with a deposit of filler material using the process or the apparatus according to the invention.
Compte-tenu de ce qui précède, on comprend que le procédé et l'appareil selon l'invention sont totalement différents des procédés et appareils bien connus de l'homme du métier pour réaliser, selon des techniques connues différentes de celle de l'invention et rappelées plus haut, un revêtement métallique sur un substrat solide. Par exemple, et sans que cela ne soit limitatif, l'appareil selon l'invention est dépourvu d'électrode, de cuve d'électrolyte, de buse de pulvérisatiod, etc....In view of the above, it is understood that the method and the apparatus according to the invention are completely different from the methods and apparatus well known to those skilled in the art for carrying out, according to known techniques different from that of the invention and recalled above, a metallic coating on a solid substrate. For example, and without this being limiting, the device according to the invention does not have an electrode, an electrolyte tank, a spray nozzle, etc.
telles que celles couramment utilisées dans l'état de la technique applicable avec les technologies de dépôt électrolytique ou de pulvérisation.such as those commonly used in the prior art applicable with electroplating or spraying technologies.
S'agissant de la technologie enseignée par le document US 4 622 914 et qui concerne une application spécifique autre que celle de l'invention, il n'y a aucune raison de penser, a priori, qu'elle puisse être transposée à d'autres applications, puisque les conditions qui existent alors sont sensiblement différentes de celles prévues dans ce document ou qui résultent de l'application spécifique visée. En particulier, il convient de souligner que ce document se préoccupe de certains problèmes spécifiques tels que la manière selon laquelle le matériau d'apport est érodé, la presence de poussières, le-caractère flexible du substrat, etc...De plus, dans le domaine technique du revêtement métallique, s'il est bien connu d'abraser une pièce métallique frottée avec une certaine pression au moyen d'une brosse, un disque ou un autre outil équivalent en mouvement, il n'est par contre pas connu ou évident, d'une part, de déposer sur un substrat de la poudre métallique portée par une brosse, un disque ou autre outil équivalent en mouvement et en contact avec le substrat et, d'autre part, de combiner, ainsi que le prévoit précisément l'invention, l'abrasion d'une pièce métallique constituant la matière d'apport en poudre au moyen d'une brosse, un disque, ou un outil servant à transporter ultérieurement la matière d'apport en poudre prélevée par abrasion et, enfin, le dépôt de cette poudre sur un substrat auquel elle adhère totalement en faisant corps avec elle de façon rigide. En effet, il est à noter que selon l'invention ladite brosse, disque ou outil joue successivement deux fonctions opposées : de prélèvement d'abord et de dépôt ensuite avec une fonction intermédiaire de transport. Cette combinaison de trois fonctions de l'organe métallique mobile de transfert mis en oeuvre dans l'invention .par l'application spécifique d'un dépôt métallique conduit à l'obtention de résultats tout à fait surprenants, d'une part, quant à l'obtention même d'un dépôt métallique sur un substrat et, d'autre part, à la qualité du dépôt obtenu. Enfin, il est à noter que l'invention permet d'échapper aux inconvénients des techniques de l'état connu de la technique, tels que la pollution, tout en permettant une grande souplesse de mise en oeuvre.As regards the technology taught by document US Pat. No. 4,622,914 and which relates to a specific application other than that of the invention, there is no reason to believe, a priori, that it can be transposed to other applications, since the conditions which then exist are significantly different from those provided for in this document or which result from the specific application concerned. In particular, it should be emphasized that this document is concerned with certain specific problems such as the manner in which the filler material is eroded, the presence of dust, the flexible nature of the substrate, etc. In addition, in the technical field of metallic coating, if it is well known to abrade a metallic part rubbed with a certain pressure by means of a brush, a disc or another equivalent tool in movement, it is however not known or obvious, on the one hand, to deposit on a substrate metallic powder carried by a brush, a disc or other equivalent tool in movement and in contact with the substrate and, on the other hand, to combine, as precisely foresees the invention, the abrasion of a metal part constituting the powder filler material by means of a brush, a disc, or a tool used for subsequently transporting the powder filler material removed by abrasion and, finally , depositing this powder on a substrate to which it adheres completely, forming a rigid body with it. Indeed, it should be noted that according to the invention said brush, disc or tool successively plays two opposite functions: first of collection and then of deposit with an intermediate transport function. This combination of three functions of the mobile metallic transfer member implemented in the invention. By the specific application of a metallic deposit leads to the obtaining of completely surprising results, on the one hand, as regards even obtaining a metallic deposit on a substrate and, on the other hand, the quality of the deposit obtained. Finally, it should be noted that the invention makes it possible to escape the drawbacks of the techniques of the known state of the art, such as pollution, while allowing great flexibility of implementation.
L'invention sera mieux comprise grâce aux dessins annexés
La figure 1 est une vue schématique de l'invention.The invention will be better understood from the accompanying drawings
Figure 1 is a schematic view of the invention.
La figure 2 est une vue en élévation d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé.Figure 2 is an elevational view of an apparatus for implementing the method.
La figure 3 est une vue de dessus de cet appareil.Figure 3 is a top view of this apparatus.
L'invention concerne d'abord un procédé et un appareil pour le dépôt d'une matière d'apport M, solide, se présentant originellement sous la forme d'une pièce 1, sur un substrat 2.The invention firstly relates to a method and an apparatus for depositing a solid filler material M, originally in the form of a part 1, on a substrate 2.
L'invention concerne, ensuite, le substrat 2 comportant le dépôt 3 de matière d'apport M ainsi réalisé.The invention then relates to the substrate 2 comprising the deposit 3 of filler material M thus produced.
La matière d'apport M est essentiellement un (ou au moins un) métal ou, le cas échéant, un alliage ou un métalloïde. Cette matière d'apport est constituée généralement de particules, au sens physique du terme, c'est-à-dire de grains de matiere de petites dimensions.The filler material M is essentially a (or at least one) metal or, where appropriate, an alloy or a metalloid. This filler material generally consists of particles, in the physical sense of the term, that is to say grains of material of small dimensions.
Originellement, la matière d'apport M se présente sous forme de la pièce 1 qui forme un bloc solide constituée de ladite matière M dont les particules sont liées entre elles.Originally, the filler material M is in the form of the part 1 which forms a solid block made up of said material M, the particles of which are bonded together.
Après mise en oeuvre du procédé, grâce à l'appareil selon l'invention, la matière d'apport M se présente, finalement, une fois déposée, sous.la forme d'une couche ou dépôt 3 recouvrant une surface 4 du substrat 2. La matière d'apport M dont il est question ici est celle provenant de la pièce 1.After implementation of the process, thanks to the apparatus according to the invention, the filler material M is, finally, once deposited, in the form of a layer or deposit 3 covering a surface 4 of the substrate 2 The filler material M referred to here is that coming from part 1.
La pièce 1 est un morceau formant un tout structurel de ladite matière
M. La pièce 1 inclut donc un morceau de matière M en forme de barre ou barreau, tube, profilé, fil, bloc ou autre. La pièce 1 est de type apte à pouvoir etre abrasée progressivement et notamment avec une certaine régularité. Par exemple, la pièce 1 est longiligne, présentant ainsi un axe principal 5 le long duquel elle s'étend. Et elle comporte une surface d'extrémité transversale d'attaque 6, consomptible sensiblement perpendiculaire à l'axe 5, de laquelle est prélevée la matière d'apport
M. Dans un tel cas, la pièce 1 voit sa longueur axiale diminuer au fur-et-à-mesure que la matière d'apport M est prélevée.La pièce 1 est solide et rigide, c'est-à-dire qu'en l'absence de contraintes extérieures, elle a l'aspect d'un solide, comme l'aurait, par exemple, un barreau de cuivre, de plomb, etc... Ce caractère solide et rigide fait que la pièce 1 peut être autoportante et portée par des moyens support sur lesquels on revient par la suite. La pièce 1 de matière M, ainsi caractérisée, est différente et s'oppose à de la matière M originellement en poudre avec des particules séparées ou constituant (ou porte par) un fluide liquide ou gazeux.Piece 1 is a piece forming a structural whole of said material
M. The part 1 therefore includes a piece of material M in the form of a bar or bar, tube, profile, wire, block or the like. The part 1 is of the type capable of being able to be abraded gradually and in particular with a certain regularity. For example, the part 1 is elongate, thus having a main axis 5 along which it extends. And it has a transverse leading end surface 6, consumable substantially perpendicular to the axis 5, from which the filler material is taken
M. In such a case, the part 1 has its axial length decrease as the filler material M is removed. The part 1 is solid and rigid, that is to say that in the absence of external constraints, it has the appearance of a solid, as would, for example, a bar of copper, lead, etc ... This solid and rigid character makes that the part 1 can be self-supporting and carried by support means to which we return later. The piece 1 of material M, thus characterized, is different and is opposed to material M originally in powder form with particles separated or constituting (or carried by) a liquid or gaseous fluid.
On entend par métal" un métal pur ou presque pur ou encore son oxyde ou une composition renfermant essentiellement un métal. Il peut s'agir aussi d'un alliage de métaux. Selon un résultat surprenant de l'invention, on a constaté qu'elle était opérante avec la plupart (sinon tous) les métaux et alliages couramment utilisés dans l'industrie ou pour la recherche. Ainsi, on peut.citer comme liste non limitative de métaux pouvant être mis en oeuvre : l'aluminium, le zinc, le nickel, le cuivre, le laiton, l'argent, l'or, le silicium, etc...By metal is meant "a pure or almost pure metal or its oxide or a composition essentially containing a metal. It can also be a metal alloy. According to a surprising result of the invention, it has been found that it was effective with most (if not all) the metals and alloys commonly used in industry or for research. Thus, we can cite as a non-exhaustive list of metals that can be used: aluminum, zinc, nickel, copper, brass, silver, gold, silicon, etc ...
L'invention s'applique, également, au cas où deux (ou plus) métaux (ou alliages de métaux) sont déposés simultanément, la pièce 1 étant composite ou deux (ou plus) pièces 1 étant juxtaposées et attaquées simultanément par l'organe métallique de transfert.The invention also applies to the case where two (or more) metals (or metal alloys) are deposited simultaneously, the part 1 being composite or two (or more) parts 1 being juxtaposed and attacked simultaneously by the member metallic transfer.
Dans le cas d'une pièce 1 dont la matière d'apport M est un alliage, c'est ledit alliage qui est prélevé, puis transporté, puis dépose.In the case of a part 1 in which the filler material M is an alloy, it is said alloy which is removed, then transported, then deposited.
L'invention s'appliquer également, au cas où deux (ou plus) métaux (ou alliages de métaux) sont déposés successivement, le deuxième sur le premier (et ainsi de suite, le cas échéant) de façon superposée ou non.The invention also applies to the case where two (or more) metals (or metal alloys) are deposited successively, the second on the first (and so on, if necessary) in a superposed fashion or not.
Ainsi, on peut obtenir, par l'association des dépôts successifs sur le substrat 2, un alliage ou une juxtaposition desdits métaux par superposition à partir de métaux (ou alliages de métaux) originellement distincts.Thus, one can obtain, by the association of successive deposits on the substrate 2, an alloy or a juxtaposition of said metals by superposition from metals (or metal alloys) originally distinct.
Selon l'invention, la matière d'apport M reste essentiellement à l'état solide visible du début à la fin du procédé, bien que se trouvant sous la forme finement divisée de particules liées originellement au début et à la fin du procédé et séparées pendant l'étape de transport de la pièce 1 au substrat 2. Toutefois, il n'est pas exclu, au contraire, que la matière d'apport M, subisse une transformation ou une évolution physique à l'échelle microscopique entre son état originel (pièce 1) et son état final (dépôt 3 sur le substrat 2).According to the invention, the filler M remains essentially in the solid state visible from the start to the end of the process, although it is in the finely divided form of particles originally linked at the start and at the end of the process and separated during the transport step from the piece 1 to the substrate 2. However, it is not excluded, on the contrary, that the filler material M, undergoes a transformation or a physical evolution on a microscopic scale between its original state (part 1) and its final state (deposit 3 on the substrate 2).
Le substrat 2 est tout corps solide sur lequel un dépôt de la matière d'apport M peut etre effectué. Généralement,. le substrat 2 est caractérisé par une surface libre 4 sur laquelle le dépôt de matière M est souhaité. Quant à sa composition, le substrat 2 est quelconque dès lors qu'il est compatible avec la matière d'apport M envisagée et le procédé selon l'invention. Par exemple, et sans que la liste ne soit exhaustive, le substrat 2 peut être métallique (métal, alliage, composition à base de métal ou d'alliage), en verre, en bois, en matière plastique, en céramique, etc... Le substrat 2 peut etre homogène ou hétérogène. Le substrat 2 peut être de forme plate, filiforme, tubulaire, massive ou autre.Sa face 4 peut être lisse ou non, c'est-à-dire avec des reliefs importants (tels que des trous) ou, au contraire, peu importants (granité de surface), localisés ou au contraire étendus. Le substrat 2 est préférentiellement rigide, à la manière d'une plaque, mais peut aussi présenter une certaine souplesse, à la manière d'une feuille. Dans ce dernier cas et compte tenu de -la pression qui est. exercée sur lui lors de la mise en oeuvre du procédé, on prévoit un support formant contrepartie pour un tel substrat 2 ainsi déformable. Un cas typique, mais non limitatif, de l'invention est celui où le substrat comporte une face libre 4 généralement plane et lisse, à la manière d'une plaque. Mais la face libre 4 peut etre incurvée lorsque le substrat 2 est un fil ou un tube. Préférentiellement, la pièce 1 a une dureté au plus égale à celle du substrat 2.The substrate 2 is any solid body on which a deposition of the filler material M can be carried out. Usually,. the substrate 2 is characterized by a free surface 4 on which the deposition of material M is desired. As for its composition, the substrate 2 is arbitrary as long as it is compatible with the filler material M envisaged and the method according to the invention. For example, and without the list being exhaustive, the substrate 2 can be metallic (metal, alloy, composition based on metal or alloy), glass, wood, plastic, ceramic, etc. The substrate 2 can be homogeneous or heterogeneous. The substrate 2 can be flat, filiform, tubular, massive or other. Its face 4 can be smooth or not, that is to say with significant reliefs (such as holes) or, on the contrary, unimportant (surface granite), localized or on the contrary extended. The substrate 2 is preferably rigid, like a plate, but can also have a certain flexibility, like a sheet. In the latter case and taking into account the pressure that is. exerted on it during the implementation of the method, there is provided a support forming a counterpart for such a substrate 2 thus deformable. A typical, but not limiting, case of the invention is that in which the substrate has a generally flat and smooth free face 4, in the manner of a plate. But the free face 4 can be curved when the substrate 2 is a wire or a tube. Preferably, the part 1 has a hardness at most equal to that of the substrate 2.
L procédé selon l'invention comporte la succession d'étapes consistant a: a) Entraîner en mouvement un organe métallique de tr-ansfert 7 de ladite
matière d'apport M b) Appliquer avec frottement la pièce 1 de matière d'apport M sur
l'organe de transfert 7 en mouvement, dans des conditions de pression
réciproque, température, vitesse relative, aptes à réaliser des
conditions physiques, notamment thermiques de la matière d'apport M
susceptibles de permettre à l'organe de transfert 7 de prélever des
particules de matière d'apport M depuis la pièce 1, notamment depuis
sa surface d'attaque 6; c) Appliquer l'organe de transfert 7 en mouvement sur le substrat 2, en
aval de la pièce 1 de matière d'apport M, avec une pression
inférieure ou égale à la pression d'application réciproque pièce 1 de
matière d'apport M/organe de transfert 7 en mouvement et à une
température inférieure ou égale à celle de la pièce 1 de matière
d'apport M, ces conditions physiques de pression réciproque et
température étant aptes à permettre le dépôt des particules de
matière d'apport M se trouvant sur l'organe de transfert 7 en
mouvement sur le substrat 2; et, le cas échéant, d) Déplacer de façon relative l'organe de transfert 7 en mouvement et le
substrat 2 ainsi appliqué sur lui le long d'un certain cheminement
correspondant à la forme du dépôt 3 de matière d'apport M à réaliser
et avec une vitesse relative adaptée à l'épaisseur souhaitée pour le
dépôt 3.The process according to the invention comprises the succession of steps consisting in: a) driving a metallic transfer member 7 of said movement
filler material M b) Apply piece 1 of filler material M with friction
the transfer member 7 in motion, under pressure conditions
reciprocal, temperature, relative speed, capable of achieving
physical conditions, in particular thermal conditions of the filler material M
likely to allow the transfer member 7 to collect
particles of filler material M from part 1, in particular from
its attack surface 6; c) Apply the transfer member 7 in movement on the substrate 2, in
downstream of the part 1 of filler material M, with pressure
less than or equal to the reciprocal application pressure part 1 of
filler material M / transfer member 7 in movement and at a
temperature less than or equal to that of piece 1 of material
input M, these physical conditions of reciprocal pressure and
temperature being able to allow the deposition of particles of
filler material M located on the transfer member 7 in
movement on the substrate 2; and, if necessary, d) Relatively move the moving transfer member 7 and the
substrate 2 thus applied to it along a certain path
corresponding to the shape of the deposit 3 of filler material M to be produced
and with a relative speed adapted to the thickness desired for the
deposit 3.
Ce procédé est mis en oeuvre au moyen d'un appareil qui comporte a) des moyens support 8 de la pièce 1 de matière d'apport M; b) des moyens support 9 du substrat 2; c) un organe mobile métallique de transfert 7 de la matière d'apport M; d) des moyens d'entraînement 0 en mouvement de l'organe de transfert 7; e) des moyens Il associés aux moyens support 8 de la pièce 1 en matière
d'apport M et à l'organe de transfert 7 pour appliquer avec
frottement la pièce 1 en matière d'apport M sur l'organe de transfert
7 dans des conditions physiques de pression réciproque, température,
vitesse relative susceptibles de permettre à organe de transfert 7
de prélever des particules de matière d'apport M depuis la pièce 1; f) des moyens 12 associés aux moyens support 9 du substrat 2 et à
l'organe de transfert 7 pour appliquer l'organe de transfert sur le
substrat dans des conditions physiques de pression réciproque et
température aptes à permettre le dépôt des particules de matière
d'apport M se trouvant sur l'organe de transfert 7 en mouvement sur
le-substrat 2; et, le cas échéant, g) des moyens 13 de déplacement relatif d'ensemble de l'organe de
transfert 7 et du substrat 2 le long d'un certain cheminement
correspondant à la forme du dépôt 3 de matière d'apport M à
réaliser, avec une vitesse relative adaptée à l'épaisseur souhaitée
du dépôt 3.This method is implemented by means of an apparatus which comprises a) support means 8 for the part 1 of filler material M; b) support means 9 for the substrate 2; c) a movable metallic transfer member 7 for the filler material M; d) drive means 0 in movement of the transfer member 7; e) means II associated with support means 8 of the part 1 in material
input M and to the transfer member 7 to apply with
friction the part 1 in material M on the transfer member
7 under physical conditions of reciprocal pressure, temperature,
relative speed likely to allow transfer member 7
taking particles of filler material M from part 1; f) means 12 associated with the support means 9 of the substrate 2 and
the transfer member 7 for applying the transfer member to the
substrate under physical conditions of reciprocal pressure and
temperature suitable for allowing the deposition of matter particles
input M located on the transfer member 7 moving on
the-substrate 2; and, where appropriate, g) means 13 for the relative overall displacement of the
transfer 7 and substrate 2 along a certain path
corresponding to the shape of the deposit 3 of filler material M to
realize, with a relative speed adapted to the desired thickness
of the deposit 3.
On entend, par dépôt ou couche 3 dè matière M, une certaine quantité de cette matière M, se trouvant sur le substrat 2, associée rigidement à ce dernier. Le dépôt ou couche 3 peut être ponctuel ou longiligne ou surfacique, et cela à l'échelle de l'observation visuelle humaine directe. Il peut entre, par ailleurs, continu ou discontinu, tant à cette échelle visuelle directe qu'à l'échelle microscopique. Il peut être enfin rectiligne ou curviligne quant à sa ligne d'étendue, de contour régulier ou non. Son épaisseur peut être constante ou non, faible ou au contraire plus importante. Normalement, un dépôt par une passe unique de l'organe de transfert 7 peut être de l'ordre de quelques microns à quelques centaines de microns.Par des passes successives aux mêmes endroits, il est possible d'effectuer un dépôt 3 ultérieur sur un dépôt 3 antérieur, sans que les dépôts 3 ne soient finalement individuaiisables entre eux, le dépôt total réalisé,pouvant alors avoir une épaisseur de l'ordre du millimètre ou de plusieurs millimètres.By deposit or layer 3 of material M is meant a certain amount of this material M, being on the substrate 2, rigidly associated with the latter. The deposit or layer 3 can be punctual or elongated or surface, and this on the scale of direct human visual observation. It can, moreover, be continuous or discontinuous, both at this direct visual scale and at the microscopic scale. Finally, it can be rectilinear or curvilinear as for its line of extent, of regular contour or not. Its thickness may be constant or not, small or, on the contrary, greater. Normally, a deposit by a single pass of the transfer member 7 can be of the order of a few microns to a few hundred microns. By successive passes in the same places, it is possible to make a subsequent deposit 3 on a previous deposit 3, without the deposits 3 being finally indivisible from each other, the total deposit produced, which can then have a thickness of the order of a millimeter or several millimeters.
Les caractéristiques de forme, aspect, épaisseur, etc... du dépôt ou couche 3 sont, selon l'invention, déterminées essentiellement par les conditions d'application de l'organe de transfert 7 sur le substrat 2, ces caractéristiques pouvant faire l'objet de nombreuses variantes.The shape, appearance, thickness, etc. characteristics of the deposit or layer 3 are, according to the invention, determined essentially by the conditions of application of the transfer member 7 on the substrate 2, these characteristics possibly making the subject to many variations.
L'invention n'a pas, nécessairement, à utiliser des masques tels que ceux mis en oeuvre, obligatoirement, dans d'autres technologies.The invention does not necessarily have to use masks such as those used, necessarily, in other technologies.
Cependant, de tels masques peuvent aussi être mis en oeuvre dans l'invention, notamment pour la facilité de mise en oeuvre et, par exemple, l'obtention de motifs plus ou moins complexes de forme.However, such masks can also be used in the invention, in particular for ease of use and, for example, obtaining more or less complex patterns of shape.
Des cas typiques de dépôt 3 sont des dépots de type ponctuel tels que ceux pouvant constituer des contacts électriques ou électroniques de type filiforme tels que ceux pouvant constituer des conducteurs électriques ou électroniques ; de type surfacique tels que des bandes ou autres surfaces notamment pour le revêtement métallique de substrat 2 ou objets divers.Typical cases of deposition 3 are deposits of the point type such as those which can constitute electrical or electronic contacts of filiform type such as those which can constitute electrical or electronic conductors; of surface type such as strips or other surfaces in particular for the metallic coating of substrate 2 or various objects.
Selon un résultat surprenant de la mise en oeuvre du procédé, le dépôt 3 de matière M, sur le substrat 2, se présente comme de la matière M déposée sur et associée rigidement au substrat 2. Cela signifie que par une simple action manuelle, même énergique, le dépôt 3 ne peut être dissocié du substrat 2.According to a surprising result of the implementation of the method, the deposit 3 of material M, on the substrate 2, appears as material M deposited on and rigidly associated with the substrate 2. This means that by a simple manual action, even energetic, the deposit 3 cannot be dissociated from the substrate 2.
Les caractéristiques du dépôt 3 réalisé sont donc déterminées par l'organe 7 et les conditions de sa mise en oeuvre. Au-delà des conditions générales de vitesse, pression, etc... déjà mentionnées, l'homme du métier peut choisir ou déterminer les conditions particulières de mise en oeuvre en fonction du dépôt 3 qui est souhaité, le choix ou la détermination de ces conditions de mise en oeuvre étant alors à sa portée.The characteristics of the deposit 3 produced are therefore determined by the member 7 and the conditions for its implementation. Beyond the general conditions of speed, pressure, etc. already mentioned, the person skilled in the art can choose or determine the specific conditions of implementation according to the deposit 3 which is desired, the choice or the determination of these conditions of implementation then being within its reach.
L'organe 7 de l'appareil selon l'invention présente comme caractéristique essentielle d'être métallique ou conducteur de l'électricité et suffisamment dur. il est entraîné en mouvement sur lui-mme, grâce aux moyens d'entraînement 10. Par exemple, ce mouvement est un mouvement de rotation, notamment autour d'un axe 14 parallèle à la surface 4 et orthogonal à l'axe 5. Mais ce mouvement peut aussi etre en mouvement de translation parallèlement à la surface 4.The member 7 of the device according to the invention has the essential characteristic of being metallic or electrically conductive and sufficiently hard. it is driven in movement on itself, thanks to the drive means 10. For example, this movement is a rotational movement, in particular around an axis 14 parallel to the surface 4 and orthogonal to the axis 5. But this movement can also be in translational movement parallel to the surface 4.
D'excellents résultats ont été obtenus avec des organes 7 constitués par des brosses métalliques en fils d'acier ou encore par des disques en acier.Excellent results have been obtained with members 7 constituted by metallic brushes made of steel wires or even by steel discs.
Cependant, l'organe 7 peut être, également, une bande en mouvement, telle qu'une bande sans fin, dont la partie plane est parallèle oti perpendiculaire ou inclinée par rapport à la surface 4. L'organe 7 peut aussi être une fraise. il peut être non seulement en métal mais aussi en matière plastique chargée de mstériau suffisamment dur et conducteur de l'électricité.However, the member 7 can also be a moving band, such as an endless band, the flat part of which is parallel oti perpendicular or inclined with respect to the surface 4. The member 7 can also be a cutter . it can be not only of metal but also of plastic material charged with sufficiently hard material and conductor of electricity.
L'expérience a montré que des organes 7 non conducteurs de l'électricité ne convenaient pas à une mise en oeuvre convenable de l'invention.Experience has shown that organs 7 which are not electrically conductive are not suitable for suitable implementation of the invention.
Par exemple, d'excellents résultats ont été obtenus pour des dépôts surfaciques importante avec des brosses 7 de diamètre extérieur compris entre 4cm et 20cm environ et d'épaisseur axiale de l'ordre de quelques centimètres.For example, excellent results have been obtained for large surface deposits with brushes 7 with an outside diameter of between about 4 cm and 20 cm and an axial thickness of the order of a few centimeters.
Pour l'obtention de dépôts ponctuels ou longilignes ou filiformes, de bons résultats ont été obtenus avec des disques minces de diamètre comparable à ce qui est.For obtaining specific or elongated or filiform deposits, good results have been obtained with thin disks of diameter comparable to what is.
La grosseur des fils d'acier d'une telle brosse 7 dépend et est adaptée au substrat 2. Pour'un substrat 2 tel que l'acier, les fils d'acier peuvent avoir un diamètre de l'ordre de 0,30mm. Pour un substrat 2 en cuivre, plus fragile, le diamètre des fils d'acier peut être de l'ordre de 0,16xm.The size of the steel wires of such a brush 7 depends on and is adapted to the substrate 2. For a substrate 2 such as steel, the steel wires can have a diameter of the order of 0.30 mm. For a more fragile copper substrate 2, the diameter of the steel wires can be of the order of 0.16 × m.
Un traitement préalable de la brosse 7 dans un bain de trichloréthylène ou autre solvant est obligatoire afin que la brosse 7 soit dégraissée d'une façon parfaite car il faut provoquer un effet de frottement sec et non un effet de frottement lubrifié sur la pièce 1.A preliminary treatment of the brush 7 in a bath of trichlorethylene or other solvent is compulsory so that the brush 7 is perfectly degreased because it is necessary to cause a dry friction effect and not a lubricated friction effect on the part 1.
Pour la mise en service d'une brosse 7 neuve sur un substrat 2 très tendre tel que le cuivre, il est obligatoire que la brosse 7 subisse une usure préalable, c'est-à-dire que pendant par exemple deux ou quelques minutes, elle soit frottée sur une substance très abrasive qui va procurer une usure et un nivellement des extrémités libres des fils. Un test efficace pour contrôler que la brosse 7 est ainsi *faite" est que lorsque l'on passe la main dessus, la brosse ne doit être accrochante que sur un seul sens, le sens de rotation mais non dans le sens opposé.For the putting into service of a new brush 7 on a very soft substrate 2 such as copper, it is mandatory that the brush 7 undergoes prior wear, that is to say that for for example two or a few minutes, it is rubbed on a very abrasive substance which will provide wear and leveling of the free ends of the wires. An effective test to check that the brush 7 is thus "made" is that when you pass your hand over it, the brush should only be hanging in one direction, the direction of rotation but not in the opposite direction.
Eventuellement, l'organe 7 est traité pour être revetu d'une matière dure telle que le chrome, ce qui évite le mélange du matériau constitutif de l'organe 7 avec la matière d'apport M.Optionally, the member 7 is treated to be coated with a hard material such as chromium, which avoids mixing of the material constituting the member 7 with the filler material M.
Le procédé selon l'invention,.de même que son appareil pour la mise en oeuvre, peuvent donc faire l'objet de nombreuses variantes. Ces variantes concernent, notamment, l'organe 7 ainsi que les moyens 8, 9, 10, 11, 12, 13, la matière M, la pièce 1, le substrat 2 et les conditions de température, pression, vitesse. Ainsi que déjà indiqué, les conditions opératoires de détail peuvent, généralement, être déterminées par l'homme du métier en fonction de paramètres de départ (support 2, matière M, caractéristiques du dépôt 3 souhaité).The process according to the invention, as well as its apparatus for implementation, can therefore be the subject of numerous variants. These variants relate, in particular, to the member 7 as well as the means 8, 9, 10, 11, 12, 13, the material M, the part 1, the substrate 2 and the conditions of temperature, pressure, speed. As already indicated, the detailed operating conditions can generally be determined by a person skilled in the art as a function of starting parameters (support 2, material M, characteristics of the desired deposit 3).
De plus, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre de façon plus complexe, par exemple en réalisant plusieurs dépôts 3 simultanés ou successifs, superposés ou nonr en tout ou en partie, avec la même matière d'apport M ou avec des matières d'apport M différentes.In addition, the method according to the invention can be implemented in a more complex manner, for example by making several simultaneous or successive deposits 3, superimposed or not in whole or in part, with the same filler material M or with different M filler materials.
On réalise, ou non, un déplacement relatif d'ensemble de l'organe 7 par rapport au substrat 2, le long d'un certain cheminement, notamment si l'on souhaite obtenir un dépôt 3 autre que ponctuel. En déplacement, le substrat 2 est déplacé dans le meme sens que l'organe 7.It performs or not, a relative overall displacement of the member 7 relative to the substrate 2, along a certain path, especially if one wishes to obtain a deposit 3 other than punctual. When moving, the substrate 2 is moved in the same direction as the member 7.
Dans le cas d'un organe 7 de forme générale circulaire appliqué au moins sensiblement tangentiellement sur le substrat 2, en l'absence de déplacement relatif, on réalise un dépôt 3 essentiellement ponctuel (organe 7 étroit) ou longiligne (parallèle à l'axe de l'organe 7 dans le cas où ce dernier s'étend le long de son axe).In the case of a member 7 of generally circular shape applied at least substantially tangentially to the substrate 2, in the absence of relative displacement, a deposition 3 is carried out essentially punctual (member 7 narrow) or elongated (parallel to the axis of the member 7 in the case where the latter extends along its axis).
Avec un déplacement relatif d'ensemble, on peut réaliser un dépôt longiligne (organe 7 étroit) ou surfacique (organe 7 axialement étendu).With a relative overall displacement, it is possible to produce a longilinear deposit (narrow member 7) or a surface deposit (axially extended member 7).
L'organe 7 en mouvement est appliqué sur la pièce t dans des conditions aptes à arracher la matière d'apport M à la pièce 1 par suite du frottement qui intervient et avec une' élévation de température substantielle de la pièce 1. Par exemple, à partir d'une pièce 1 originellement à température ambiante, on a pu atteindre, en fonctionnement, des températures de celle-ci de l'ordre de 900 C (aluminium) à 800 C (nickel) et cela en quelques secondes.The moving member 7 is applied to the part t under conditions capable of tearing the filler material M from the part 1 as a result of the friction which occurs and with a substantial rise in temperature of the part 1. For example, from a part 1 originally at room temperature, it has been possible, during operation, to reach temperatures of the order of 900 ° C. (aluminum) to 800 ° C. (nickel) and this in a few seconds.
Selon l'invention, on a constaté que l'élévation de température de ia matière d'apport M sur la pièce 1 est favorable à l'obtention du dépôt 3. L'invention prévoit donc, comme variante, d'augmenter la température de la pièce 1 de matière d'apport M ou le gradient de température entre la pièce 1 et le substrat 2 par une action positive, propre. Par exemple, on peut chauffer la pièce 1 et/ou refroidir le substrat 2. A cet effet, on peut utiliser des moyens de chauffage : chalumeau, résistance électrique,-infrarouge agissant sur la pièce 1; et/ou des moyens de refroidissement : échangeur thermique, serpentin de refroidissement. agissant sur le substrat 2. Sur la figure 2 sont représentés, à cet effet, des moyens de chauffage 15 de la pièce 1 et une sonde de température 16.According to the invention, it has been found that the rise in temperature of the filler material M on the part 1 is favorable for obtaining the deposit 3. The invention therefore provides, as a variant, for increasing the temperature of the part 1 of filler material M or the temperature gradient between the part 1 and the substrate 2 by a positive, clean action. For example, one can heat the part 1 and / or cool the substrate 2. For this purpose, one can use heating means: blowtorch, electrical resistance, -infrared acting on the part 1; and / or cooling means: heat exchanger, cooling coil. acting on the substrate 2. In FIG. 2 are shown, for this purpose, heating means 15 of the part 1 and a temperature probe 16.
Selon l'invention, on a également constaté que l'existence d'un champ magnétique sur la matière d'apport M est favorable à l'obtention du dépôt 3. A cet effet, l'invention prévoit, en variante, de placer l'organe 7 dans un champ magnétique créé, par exemple, par un aimant permanent ou des électro-aimants.According to the invention, it has also been found that the existence of a magnetic field on the filler material M is favorable for obtaining the deposit 3. To this end, the invention provides, as a variant, placing the member 7 in a magnetic field created, for example, by a permanent magnet or electromagnets.
Selon l'invention, on a également constaté que l'existence d'une différence de potentiel électrique entre la pièce 1 et le substrat 2 électriquement conducteur est favorable à l'obtention du dépôt 3.According to the invention, it has also been found that the existence of a difference in electrical potential between the part 1 and the electrically conductive substrate 2 is favorable for obtaining the deposit 3.
L'invention prévoit donc1 en variante, la présence d'une source électrique convenablement branchée sur la pièce 1 et le substrat 2. En particulier, il a été constaté que cette mesure permettait de contribuer à empêcher un arc électrique gênant entre l'organe 7 et le substrat 2.The invention therefore provides1 in a variant, the presence of an electric source suitably connected to the part 1 and the substrate 2. In particular, it has been found that this measure makes it possible to contribute to preventing an annoying electric arc between the member 7 and substrate 2.
Par exemple, le potentiel électrique entre la pièce 1 et le substrat 2 peut etre de l'ordre de 3 à 6 volts avec un ampérage de l'ordre de 10 à 20 ampères, le courant étant continu.For example, the electrical potential between the part 1 and the substrate 2 can be of the order of 3 to 6 volts with an amperage of the order of 10 to 20 amperes, the current being direct.
Selon une autre variante1 on peut prévoir un contact pièce organe 7 non pas permanent mais intermittent et régulier (notamment à fréquence élevée), ce qui favorise l'arrachement de la matière d'apport M par l'organe 7.According to another variant1, it is possible to provide an organ part contact 7 which is not permanent but intermittent and regular (in particular at high frequency), which promotes the tearing of the filler material M by the organ 7.
.L'élévation de température (ou du gradient de température), le champ magnétique, la différence de potentiel peuvent être également appliqués de façon temporaire, éventuellement répétée, et non de façon permanente.The temperature rise (or temperature gradient), the magnetic field, the potential difference can also be applied temporarily, possibly repeated, and not permanently.
Ainsi que cela résulte également de ce qui précède, l'organe 7 en mouvement est appliqué sur le substrat 2 dans des conditions aptes à assurer le dépôt de la matière d'apport M préalablement prélevée de la pièce 1 et transportée par l'organe 7 sur le substrat 2. En particulier, l'organe 7 est appliqué sur le substrat avec une légère pression relative juste suffisante pour assurer le dépôt 3 sans affecter le substrat 2, notamment sans l'entamer.As also follows from the above, the moving member 7 is applied to the substrate 2 under conditions suitable for ensuring the deposition of the filler material M previously taken from the part 1 and transported by the member 7 on the substrate 2. In particular, the member 7 is applied to the substrate with a slight relative pressure just sufficient to ensure the deposition 3 without affecting the substrate 2, in particular without starting it.
L'appareil considéré peut etre un appareil portatif ou à demeure. il peut être intégré à une chaine de fabrication. il peut faire l'objet de variantes de réalisation en fonction de la mise en oeuvre envisagée, l'invention s'appliquant aussi bien à des cas ne nécessitant pas obligatoirement une grande précision (métallurgie) et à des cas où, au contraire, la précision est déterminante (électronique, optique). Dans le cas de la figure 2, il peut etre prévu un organe 17 de réglage de position de l'organe 7 par rapport au substrat 2 et/ou à la pièce 1. De plus, les déplacements du substrat 2 peuvent être assurés par des moyens 13 tels que plateau mobile à avance variable.The device considered can be a portable or permanent device. it can be integrated into a production line. it may be the subject of variant embodiments depending on the implementation envisaged, the invention applying both to cases not necessarily requiring great precision (metallurgy) and to cases where, on the contrary, the precision is decisive (electronic, optical). In the case of FIG. 2, a member 17 can be provided for adjusting the position of the member 7 relative to the substrate 2 and / or to the part 1. In addition, the movements of the substrate 2 can be ensured by means 13 such as a mobile table with variable advance.
Selon une autre caractéristique, l'organe 7 est au contact du substrat 2 juste le temps nécessaire à la réalisation du dépôt 3 de la matière d'apport M mais pas substantiellement davantage. A cet effet, l'organe 7 est en contact essentiellement tangentiel, mais avec une pression suffisante, sur le substrat 2. Inversement, on évite un contact dimensionnellement ou de durée excessive entre le'moyen 7 et le substrat 2 tel qu'il résulterait, par exemple, de l'emploi de brosses souples déformahles, balayant le substrat 2 ainsi que le prévoit le document US 4 6 914.According to another characteristic, the member 7 is in contact with the substrate 2 just the time necessary for the deposition 3 of the filler material M but not substantially more. To this end, the member 7 is in essentially tangential contact, but with sufficient pressure, on the substrate 2. Conversely, dimensional contact or excessive duration is avoided between the medium 7 and the substrate 2 as it would result. , for example, the use of flexible deformahle brushes, sweeping the substrate 2 as provided for in document US 4 6 914.
LPS moyens R support de pièce 1 peuvent consister, par exemple, en des griffes, tubes, pinces ou équivalents. Ils sont agencés, par exemple, pour permettre le déplaçement de la pièce I au fur et à mesure qu'elle est consommée par l'organe 7. LPS means R workpiece support 1 can consist, for example, of claws, tubes, clamps or the like. They are arranged, for example, to allow the movement of the part I as and when it is consumed by the member 7.
Préférentiellement, les moyens 8 sont portés par un bâti 14 auquel sont également éventuellement fixés les moyens 7, 10, 11, 13.Preferably, the means 8 are carried by a frame 14 to which the means 7, 10, 11, 13 are also optionally fixed.
Les moyens 9, support de substrat 2 peuvent consister, par exemple, en un tapis transporteur ou une table.The means 9, substrate support 2 may consist, for example, of a conveyor belt or a table.
Ces moyens 9 sont par exemple fixes, le bâti 14 étant déplacé ou, au contraire mobiles, le bâti 14 étant fixe. Ou encore les moyens 9 et le bâti 14 peuvent être tous les deux mobiles.These means 9 are for example fixed, the frame 14 being moved or, on the contrary mobile, the frame 14 being fixed. Or the means 9 and the frame 14 can both be mobile.
Les moyens 8, 9 sont naturellement adaptés à la pièce 1 et au substrat 2 considérés notamment à leur nature, à leur forme, à leur dimension.The means 8, 9 are naturally adapted to the part 1 and to the substrate 2 considered in particular by their nature, their shape, their size.
Les moyens 10 sont par exemple un moteur porté par le bâti 14.The means 10 are for example a motor carried by the frame 14.
Les moyens 11 peuvent comprendre par exemple des moyens élastiques unidirectionnels tels que ressort ou vérin coopérant avec les moyens 8 et la pièce 1, notamment pour solliciter la pièce 1 vers l'organe 7 avec la pression convenable.The means 11 may for example comprise unidirectional elastic means such as a spring or jack cooperating with the means 8 and the part 1, in particular for urging the part 1 towards the member 7 with the appropriate pressure.
Les moyens 11 peuvent comporter, également, des organes de chauffage, de création d'un champ magnétique, de création d'une différence de potentiel ainsi que déjà indiqué.The means 11 may also include heating members, creating a magnetic field, creating a potential difference as already indicated.
Les moyens 12 peuvent comporter également des moyens de pression et d'entraînement adaptés à leur objet ainsi que des organes de refroidissement, création d'un champ magnétique, création d'une différence de potentiel.The means 12 can also include pressure and drive means adapted to their object as well as cooling members, creation of a magnetic field, creation of a potential difference.
Les moyens 13 peuvent comporter, par exemple, des moyens support du bâti 14 par rapport aux moyens 9 respectivement au substrat 2 tels que console, galets, etc... et des moyens d'entraînement tels que moteur.The means 13 may comprise, for example, support means of the frame 14 relative to the means 9 respectively to the substrate 2 such as a console, rollers, etc. and drive means such as a motor.
La vitesse tangentielle de l'organe 7 peut être de l'ordre de quelques mètres à de l'ordre d'une centaine de mètres par seconde, selon les applications. Selon l'invention, la vitesse tangentielle de l'organe 7 (ou du moins les vitesses relatives organe 7/pièce 1 et organe 7/substrat 2) est assez importante. Par exemple, l'organe 7 pivote avec une vitesse de rotation de l'ordre de 3 000 à 5 000 tours par minute.The tangential speed of the member 7 can be of the order of a few meters to the order of a hundred meters per second, depending on the applications. According to the invention, the tangential speed of the member 7 (or at least the relative speeds of member 7 / part 1 and member 7 / substrate 2) is quite large. For example, the member 7 pivots with a rotation speed of the order of 3,000 to 5,000 revolutions per minute.
L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes d'application métallisation de circuits pour l'électronique, le revêtement de feuillards, le transfert de matériaux supra ou semi-conducteurs, la réalisation de résistances électriques sur des supports, des sondes, la décoration de faïence, porcelaine, de bijoux, de matériaux de construction, la réalisation d'alliage, l'obtention de miroirs, la réalisation de piles et de batteries.The invention can be the subject of numerous application variants metallization of circuits for electronics, the coating of strips, the transfer of supra or semiconductor materials, the production of electrical resistances on supports, probes, the decoration of earthenware, porcelain, jewelry, building materials, making alloys, obtaining mirrors, making batteries.
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ExemPles de réalisations
ExemPle 1 : Décoration
Dépôt d'or ou d'argent sur des faïences et porcelaines. Un ensemble composé d'une brosse en fils d'acier de 0,16mu de diamètre tournant à 3 000 tours/minute et reliée par un flexible à un groupe-moteur connu en soi, permet de réaliser instantanément le filet d'or ou d'argent autour des assiettes sans utiliser les pâtes habituelles qu'il faut passer au four.he
Examples of achievements
Example 1: Decoration
Deposit of gold or silver on earthenware and porcelain. A set made up of a brush made of 0.16mu diameter steel wire rotating at 3000 revolutions / minute and connected by a hose to a motor unit known per se, allows instantaneous realization of the golden or money around the plates without using the usual pasta that must be put in the oven.
Dans le cas de décoration fine, la brosse métallique est remplacée par un disque en acier dur dont le diamètre peut varier de 5 à 17mm pour une épaisseur de inm. Comme pour la brosse, le métal est maintenu en effet de frottement sec sur l'outil l'emploi d'un flexible ou d'une mini-percepse permet de travailler avec la précision exigée pour des décorations et dessins sur verres et porcelaines.In the case of fine decoration, the wire brush is replaced by a hard steel disc whose diameter can vary from 5 to 17mm for a thickness of inm. As for the brush, the metal is kept in effect of dry friction on the tool the use of a flexible or a mini-percepse allows to work with the precision required for decorations and drawings on glasses and porcelains.
Exemple 2 : Mécanique
Il est possible de réaliser des recharges de différents métaux en épaisseur allant de 1 à 6mm afin de pouvoir par la suite réaliser un usinage de rectification.Example 2: Mechanics
It is possible to make refills of different metals in thickness ranging from 1 to 6mm in order to be able to subsequently carry out grinding machining.
Les métaux les plus couramment utilisés sont l'aluminium, le cuivre, le zinc ; dans ce genre d'application, la première couche ou couche d'adhérence est réalisée avec une brosse tournant à une vitesse de 3 000 tours/minute.The most commonly used metals are aluminum, copper, zinc; in this kind of application, the first layer or adhesion layer is produced with a brush rotating at a speed of 3000 revolutions / minute.
Ensuite, dans le but d'épaissir la couche il faut chauffer le métal d'apport avant de provoquer cet effet de frottement sur la brosse. A cet effet, le support du métal d'apport est aménagé afin de recevoir, soit un chalumeau oxy-acétylène, soit des spires reliées à un émetteur haute fréquence.Then, in order to thicken the layer, the filler metal must be heated before causing this friction effect on the brush. For this purpose, the support of the filler metal is arranged in order to receive either an oxy-acetylene torch, or turns connected to a high frequency transmitter.
Des moyens sont mis en oeuvre pour maîtriser le métal préchauffé afin d'éviter sa diffusion non contrôlée cela la température de chauffe du métal doit être réglée à 60-C au-dessous de la température de fusion de chaque métal soit
600 C pour l'aluminium
1 000'C pour le cuivre
36OC pour le zinc
1 380'C pour le nickel
Le préchauffage ayant pour effet de ramollir même les métaux les plus durs, le nombre des métaux utilisables n'est pas limité.Means are used to control the preheated metal in order to avoid its uncontrolled diffusion that the heating temperature of the metal must be set at 60-C below the melting temperature of each metal either
600 C for aluminum
1000'C for copper
36OC for zinc
1,380'C for nickel
Since preheating has the effect of softening even the hardest metals, the number of metals that can be used is not limited.
La vitesse de rotation des brosses pour appliquer ce métal en préfusion ne doit pas dépasser 1 500 tours/minute afin d'éviter toute projectiqn et perte de contrôle de l'homogénéité de la couche appliquée.The speed of rotation of the brushes for applying this metal in prefusion must not exceed 1500 revolutions / minute in order to avoid any spraying and loss of control of the homogeneity of the applied layer.
Cette application en épaisseur est réalisable sur des arbres métalliques en rotation lente ainsi que sur des surfaces planes et fixes.This thickness application can be carried out on metal shafts in slow rotation as well as on flat and fixed surfaces.
Exemo]e 3 : Métallisation de céramiques techniques
Les dépôts des métaux sur des céramiques en alumine pure ou mélangées à différents oxydes demeurent actuellement très couteux et dangereux à cause de produits chimiques mis en présence car la céramique crée un phénomène de rejet sur de nombreux métaux.Example 3: Metallization of technical ceramics
Deposits of metals on ceramics in pure alumina or mixed with different oxides currently remain very expensive and dangerous because of the chemicals brought into contact because ceramic creates a phenomenon of rejection on many metals.
Le procédé selon l'invention permet de simplifier et de résoudre ce problème important car il n'existe pas de moyen de transférer aussi facilement l'aluminium sur la céramique.The method according to the invention makes it possible to simplify and solve this important problem because there is no means of transferring aluminum so easily onto the ceramic.
Selon lrinvention, l'aluminium est déposé et adhère intimement sur la céramique, sa liaison profonde ne connaissant aucun phénomène de rejet l'aluminium peut donc servir de sous-couche d'accrochage pour tous métaux éventuels tels que le cuivre, l'argent, etc..., le procédé permettant des dépôts en couches successives de métaux différents.According to the invention, the aluminum is deposited and adheres intimately to the ceramic, its deep bond knowing no phenomenon of rejection of the aluminum can therefore serve as a bonding under layer for all possible metals such as copper, silver, etc ..., the process allowing deposits in successive layers of different metals.
La vitesse de rotation des brosses est de 3 000 tours/minute et la pression du métal d'apport sur l'outil est de 285 grammes au cm2.The rotation speed of the brushes is 3000 revolutions / minute and the pressure of the filler metal on the tool is 285 grams per cm2.
ExemPle 4 : Otique
Le procédé permettant le dépôt d'aluminium sur du verre, il est possible de réaliser à bas prix des miroirs de différentes natures : miroirs simples, miroirs lentilles convergents ou divergents.EXAMPLE 4: Otic
Since the process allows the deposition of aluminum on glass, it is possible to produce mirrors of different types at low cost: simple mirrors, converging or diverging lens mirrors.
Le miroir peut être'interne au dépôt, c'est-à-dire côté verre ou externe sur la partie supérieure du métal déposé.The mirror can be internally deposited, that is to say on the glass side or external on the upper part of the deposited metal.
Le procédé met en oeuvre une brosse en acier dont les fils ont un diamètre de 0,16mm, une vitesse de rotation lente de 400 tours/minute, une force d'appui sur le métal d'apport de 500 grammes au cm2.The process uses a steel brush whose wires have a diameter of 0.16mm, a slow rotation speed of 400 revolutions / minute, a pressing force on the filler metal of 500 grams per cm2.
Pour une brosse de 4,5cm de diamètre, la vitesse tangentielle est de 1,16m par seconde.For a brush 4.5cm in diameter, the tangential speed is 1.16m per second.
Si l'on utilise une vitesse de 1 500 tours/minute, le verre se trouve rayé et l'effet de miroir s'effectue sur la surface externe du métal déposé.If a speed of 1,500 rpm is used, the glass is scratched and the mirror effect is produced on the external surface of the deposited metal.
De telles lentilles miroirs peuvent être utilisées dans les lasers.Such mirror lenses can be used in lasers.
ExemPle 5 : Réalisation d'alliaqes
Le procédé selon l'invention permet d'utiliser un qu plusieurs métaux d'apport différents, par exemple de l'aluminium et du cuivre. Il en résulte alors la formation d'un bronze aluminium.EXAMPLE 5: Creation of alliances
The method according to the invention makes it possible to use one or more different filler metals, for example aluminum and copper. This then results in the formation of an aluminum bronze.
Si l'on désire un alliage dominant dans un métal donné, il suffit de retirer ou de maintenir ce métal en contact avec la brosse.If a dominant alloy in a given metal is desired, it suffices to remove or maintain this metal in contact with the brush.
ExemPle 6 : Utilisation d'un courant de Polarité inverse
Le fait d'envoyer un courant continu dans le métal d'apport côté positif et dans le substrat côté négatif permet une augmentation de rendement du dépôt. Le voltage utilisé est par exemple de 6 volts avec une intensité de 10 ampères.Example 6: Using a reverse polarity current
The fact of sending a direct current in the filler metal on the positive side and in the substrate on the negative side allows an increase in yield of the deposit. The voltage used is for example 6 volts with an intensity of 10 amps.
ExemPle 7 : Elertroniaue
Pour déposer par exemple de l'or en points qui vont recevoir différents composants et des soudures, le procédé selon l'invention permet de supprimer le bain de cyanure d'or et de ne pas avoir à cacher )es endroits que l'on ne veut pas traiter.EXAMPLE 7: Elertroniaue
To deposit for example gold in points which will receive different components and welds, the method according to the invention makes it possible to eliminate the bath of gold cyanide and not to have to hide) es places that one does not want to deal with.
Pour faire un dépôt sur du cuivre, on utilise un disque en acier ou en nitrure de titane d'un diamètre de 17mm, d'une épaisseur de 0,5mm, la vitesse de rotation étant de 1 500 tours/minute, l'or en tant que métal d'apport est appliqué sur l'outil rotatif avec une force de 600 grammes au cm2, l'augmentation de température du métal d'apport atteint rapidement 300'C.To deposit on copper, use a steel or titanium nitride disc with a diameter of 17mm, a thickness of 0.5mm, the speed of rotation being 1,500 rpm, gold as filler metal is applied to the rotary tool with a force of 600 grams per cm2, the increase in temperature of the filler metal quickly reaches 300 ° C.
Le disque ne reste pas au même endroit sur le cuivre, il est déplacé en permanence afin qu'il n'échauffe pas le substrat ; l'or étant plus dur que le cuivre, seule la différence thermique créée permet l'obtention du résultat.The disc does not stay in the same place on the copper, it is moved constantly so that it does not heat the substrate; gold being harder than copper, only the thermal difference created allows obtaining the result.
ExemPle 8 : Réalisation de circuits nouveaux
Dans le secteur des circuits sur verre et céramiques rectifiées, le procédé apporte une évolution technologique importante.Example 8: Creation of new circuits
In the sector of circuits on glass and rectified ceramics, the process brings an important technological evolution.
Dans le cas où il n'est pas utile d'avoir de circuits très fins, c'est-à-dire composés de lignes supérieures au millimètre en tant que largeur, il est possible de réaliser des circuits au pochoir : un pochoir métallique comprenant l'empreinte de l'ensemble d'un circuit donne est placé entre la brosse et la céramique, le dépot d'aluminium est effectué en sous-couche et ensuite un dépôt de cuivre et d'argent est envisageable.In the case where it is not useful to have very fine circuits, that is to say composed of lines greater than a millimeter as a width, it is possible to make stencil circuits: a metal stencil comprising the imprint of the whole of a given circuit is placed between the brush and the ceramic, the aluminum deposit is made in an undercoat and then a deposit of copper and silver is possible.
Dans le cas de l'établissement d'un circuit dit de précision avec des lignes fines, par exemple de 500 microns de largeur habituellement réalisé en sérigraphie avec des pâtes au palladium et billes de verre que l'on passe au four, il est possible de procéder'comme suit
On réalise le perçage des trous de la céramique, aux endroits des composants, grâce à un laser.In the case of the establishment of a so-called precision circuit with fine lines, for example 500 microns in width usually produced in screen printing with palladium pastes and glass beads which are passed through the oven, it is possible to proceed as follows
The holes in the ceramic are drilled at the locations of the components using a laser.
Une unité de traçage, reliée à un ordinateur et composée d'un disque fin en acier de 17mm de diamètre et de 500 microns d'épaisseur en frottement avec son métal d'apport, effectue en quelques secondes le circuit en aluminium.A tracing unit, connected to a computer and composed of a thin steel disc 17mm in diameter and 500 microns thick in friction with its filler metal, performs the aluminum circuit in a few seconds.
Sur ce circuit et là où on doit effectuer des soudures à l'étain, le procédé permet de déposer de façon sélective du cuivre sur l'aluminium l'épaisseur des lignes est en fonction des intensités demandées et peut atteindre de 2 à 10 microns.On this circuit and where tin soldering has to be carried out, the process allows the selective deposition of copper on aluminum. The thickness of the lines is a function of the intensities required and can reach from 2 to 10 microns.
La vitesse de rotation de l'outil rotatif est de 1 500 tours/minute et la pression d'appui du métal d'apport est de 200g/cm2 pour l'aluminium et de 300g/cm2 pour le cuivre.The rotational speed of the rotary tool is 1500 revolutions / minute and the contact pressure of the filler metal is 200g / cm2 for aluminum and 300g / cm2 for copper.
Sur un tel circuit réalisé à un prix de revient très bas, les dépôts successifs de métaux sont bien sûr envisageables.On such a circuit produced at a very low cost price, successive metal deposits are of course conceivable.
ExemPle 9 : Cellules solaires
Dans ce secteur, deux possibilités s'offrent pour le dépôt de métaux sur le silicium en déposant de l'aluminium avec une brosse tournant à une vitesse de 300 tours/minute et une pression du métal d'apport de 300g/cm , cela pour métalliser la partie inférieure de la cellule.Example 9: Solar cells
In this sector, two possibilities are offered for depositing metals on silicon by depositing aluminum with a brush rotating at a speed of 300 revolutions / minute and a pressure of the filler metal of 300g / cm, this for metallize the lower part of the cell.
En ce qui concerne la grille supérieure, un disque en acier guidé soit par un pochoir ou commandé par un ordinateur à tête de traçage, tourne à une vitesse de 300 tours/minute et réalise cette grille en aluminium, la pression d'appui du métal d'apport sur l'outil étant de 200g/cm2
Il est souhaitable de ne pas dépasser la vitesse de 300 tours/minute car le silicium est un substrat fragile.Regarding the upper grid, a steel disc guided either by a stencil or controlled by a computer with a tracing head, rotates at a speed of 300 revolutions / minute and realizes this aluminum grid, the contact pressure of the metal input on the tool being 200g / cm2
It is desirable not to exceed the speed of 300 rpm because silicon is a fragile substrate.
ExemPle 10 : Transfert de silicium
Pour déposer des couches minces 1 à 2 microns en silicium ou en germanium sur du verre ou des céramiques pour des éléments de 5 à 10cl2 une brosse d'acier tournant à 1 500 tours/minute et ayant un effet de frottement sec du silicium sur la brose avec une pression d'appui de 500g/cm est mise en oeuvre.EXAMPLE 10 Transfer of Silicon
To deposit thin layers 1 to 2 microns in silicon or germanium on glass or ceramics for elements from 5 to 10cl2 a steel brush rotating at 1500 rpm and having a dry friction effect of silicon on the brose with a pressing pressure of 500g / cm is used.
Pour réaliser des dépôts par points en vue d'obtenir des diodes de transistors, on utilise un disque en acier tournant à 200 tours[minute et le silicium se trouve appuyé sur l'outil par une pression de 500g/cm2
Avec ce moyen, on peut réaliser des jonctions par exemple d'une largeur d'un millimètre et en couches superposées de silicium dopé positif ou dopé négatif.To make deposits by points in order to obtain diodes of transistors, a steel disc is used rotating at 200 revolutions [minute and the silicon is pressed on the tool by a pressure of 500g / cm2
With this means, it is possible to produce junctions, for example with a width of one millimeter and in superimposed layers of positive doped or negative doped silicon.
Après un dépôt de silicium, il est possible de réaliser des lignes d'aluminium qui servent de connexions, sans détériorer le dépôt de semi-conducteur.After a silicon deposit, it is possible to produce aluminum lines which serve as connections, without damaging the semiconductor deposit.
Dans ce domaine de l'électronique, ce procédé constitue un moyen de réalisation à la fois du circuit et des différents composants résistances, diodes, transistors, etc...In this field of electronics, this method constitutes a means of producing both the circuit and the various components resistors, diodes, transistors, etc.
Pour transférer des oxydes frittés par exemple l'arséniure de galium et pour les supra-conducteurs un disque d'acier peut être utilisé à des vitesses de rotation ne dépassant pas 100 tours/minute et avec une pression de la matière d'apport sur l'outil de 150g/cm2.To transfer sintered oxides, for example galium arsenide, and for superconductors, a steel disc can be used at rotational speeds not exceeding 100 revolutions / minute and with a pressure of the filler material on it. tool of 150g / cm2.
Le dépôt de métaux sur ces mêmes oxydes frittés, est réalisable dans les mêmes conditions afin d'obtenir des connexions soudables.The deposition of metals on these same sintered oxides can be carried out under the same conditions in order to obtain weldable connections.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8809605AFR2634222B1 (en) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | METHOD AND APPARATUS FOR DEPOSITING A SOLID FILLER COMPOSED OF PARTICLES OF AT LEAST ONE METAL, ALLOY, METALLOID ON A SOLID SUBSTRATE |
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| WO1991010757A1 (en)* | 1990-01-16 | 1991-07-25 | Etienne Broult | Method and apparatus for depositing on a solid substrate a solid additive material consisting of particles of at least one metal, alloy or metalloid |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1991010757A1 (en) | Method and apparatus for depositing on a solid substrate a solid additive material consisting of particles of at least one metal, alloy or metalloid | |
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