CH522516A

CH522516A - Procédé pour décorer la surface d'un objet métallique

Info

Publication number: CH522516A
Application number: CH448870A
Authority: CH
Inventors: Derouwaux Paul
Original assignee: Metaux Precieux Sa
Priority date: 1970-03-25
Filing date: 1970-03-25
Publication date: 1972-06-30

Description

Procédé pour décorer la surface d'un objet métallique
La présente invention a pour objet un procédé pour décorer la surface d'un objet métallique, caractérisé en ce qu'on oxyde l'objet pour lui donner une certaine couleur, qu'on enlève ensuite partiellement la couche d'oxyde suivant le dessin désiré, puis qu'on soumet à nouveau l'objet entier à une oxydation dans des conditions différentes de la première, de façon que les parties de sa surface dégagées de l'oxyde prennent une autre couleur que celle donnée par la première couche, laquelle reste inchangée.

On va décrire ci-après, à titre d'exemple, quelques façons de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention.

Les métaux pouvant être utilisés sont notamment Ta,
Ti, Nb, W, V, Zr, Hf et Al, ou leurs alliages.

On commence par oxyder l'objet pour lui donner une certaine couleur, cette oxydation se faisant de préférence anodiquement. On peut aussi effectuer l'oxydation par voie thermique en chauffant la pièce en titane par exemple à une température de 5000 dans une atmosphère oxydante, qui provoque une couche d'oxyde bleue.

En enlevant par des moyens mécaniques identiques à l'oxydation anodique une partie de la couche d'oxyde nous retrouvons la couleur originale du métal.

Cependant, par un deuxième chauffage à 3000 la partie oxydée bleue garde sa couleur tandis que la partie dégagée de la couche d'oxyde se couvre d'une nouvelle couche d'oxyde plus mince et apparaissant jaune dans le cas présent, mais il est plus difficile alors d'obtenir une bonne reproductibilité. L'oxydation fournit une couche mince d'oxyde recouvrant la surface entière de l'objet.

Dans le cas du Ti et du Ta, la couche d'oxyde est en soi incolore. Par oxydation anodique dans un bain adéquat, on peut faire varier l'épaisseur de la couche d'oxyde en fonction de la tension appliquée.

Si un rayon de lumière frappe cette couche d'oxyde, une partie est réfléchie sur la surface extérieure de la couche d'oxyde, tandis que l'autre partie pénètre dans la couche d'oxyde et y est réfractée. Il y a interférence entre les rayons réfléchis sur la surface métallique sous-jacente qui ont été réfractés dans la couche d'oxyde.

Considérons un rayon de lumière visible (incolore ou blanche ) comme composé d'un faisceau de rayons de couleurs différentes correspondant à des longueurs d'onde différentes. Ce rayon de lumière se divise donc en deux rayons qui sont perçus ensemble par l'oeil. L'un de ces rayons parcourt un chemin plus long que l'autre. Dès lors, les ondes du premier rayon vont se superposer à celles du second rayon avec un certain retard. Si ce retard est égal à une demi-longueur d'onde (ou à un nombre impair de demi-longueurs d'onde) d'un des rayons composants, par exemple le vert, la superposition de l'onde du rayon vert du second rayon va provoquer l'annulation du rayon vert.

La lumière perçue par l'oeil sera donc composée d'un faisceau de rayons de toutes les couleurs, moins le vert; par suite, la résultante ne sera plus incolore, mais aura la couleur donnée par la superposition de toutes les couleurs moins le vert, soit la couleur pourpre en l'occurrence.

En faisant varier la différence de chemins entre les deux rayons sortants, on peut la rendre égale à la demilongueur d'onde de l'un ou de l'autre des rayons composants de la lumière et annuler par conséquent la couleur correspondante. La lumière résultante apparaîtra chaque fois à l'oeil avec une couleur différente.

On peut modifier la différence de chemins et par conséquent la couleur:
a) soit en faisant varier l'épaisseur de la couche d'oxyde (en pratique: en faisant varier la tension lors de l'oxydation anodique, on obtient des couleurs diffé rentes)
b) soit en faisant varier l'angle d'incidence de la lumière sur la surface (en pratique: en observant une pièce en Ti ou Ta oxydé sous différents angles, la couleur paraît changeante).

L'oxydation anodique du métal constituant l'objet se fait de préférence dans un bain composé d'un ou plusieurs oxyacides organiques, tels que l'acide lactique, l'acide tartrique, L'acide ascorbique, etc., solubles dans l'eau.

Deux mélanges ont donné des résultats particulièrement bons, en particulier pour le Ti et le Ta:
- 10 % d'acide tartrique,
- 10 % d'acide lactique,
- 80% d'eau; et
- 10 % d'acide ascorbique,
- 10 % d'acide lactique,
- 80 % d'eau.

Pour effectuer l'oxydation anodique de l'objet, on procède avantageusement comme suit:
On dégraisse l'objet dans du trichloréthylène et le suspend comme anode dans le bain avec un fil métallique, par exemple en Ta. La cathode est par exemple en
Ta. On agite ou non le bain, à la température ambiante.

On applique la tension correspondant à la couleur désirée, après avoir établi au préalable une gamme d'échantillons des couleurs correspondant aux tensions comprises par exemple entre 2 et 115 V pour le Ti. On rince à l'eau et essuie.

Après l'oxydation susmentionnée, on enlève partiellement la couche d'oxyde selon tout dessin désiré. Cet enlèvement se fait de préférence mécaniquement, par exemple par usinage, polissage, fraisage ou facettage. Si l'objet métallique présente des saillies, on peut meuler ou polir la surface supérieure de ces saillies. Cet enlèvement peut aussi se faire chimiquement.

La dernière opération consiste en une nouvelle oxydation de l'objet, de façon que les parties dégagées de sa surface se colorent en une autre couleur que celle de la première couche d'oxyde. Ici également, l'oxydation se fait de préférence anodiquement, et l'on utilise alors une tension inférieure à celle appliquée lors de la première oxydation. En effet, si la tension était égale à la tension appliquée lors de la première oxydation, la surface de l'objet prendrait tout entière la couleur de la première couche d'oxyde, tandis que si la tension était supérieure à la tension appliquée lors de la première oxydation, la première couche d'oxyde verrait son épaisseur croître et sa couleur changer, mais on obtiendrait aussi, pour finir, un objet dont toute la surface aurait une teinte uniforme.

Au contraire, si l'on utilise pour la seconde oxydation une tension inférieure à celle appliquée lors de la première oxydation, la partie non dégagée de la surface de l'objet agit comme isolant et conserve sa couleur lors de la seconde oxydation. On obtient donc un objet en deux couleurs.

Il est évident que l'on peut, si désiré, répéter les opérations susmentionnées, c'est-à-dire enlever partiellement la ou les couches d'oxydes déjà déposées et procéder à une troisième oxydation, et ainsi de suite, ce qui permet d'obtenir des objets décorés en plus de deux couleurs, selon tous dessins désirés.

A titre d'exemple, mentionnons qu'en appliquant une tension de 25V lors d'une première oxydation anodique d'une rondelle en Ti, on obtient une belle couleur bleue.

Après avoir enlevé partiellement cette couche d'oxyde, on procède à une seconde oxydation anodique en appliquant une tension de 8V seulement, ce qui donne une couche d'oxyde de couleur or.

Puisqu'il s'agit de couches minces d'oxyde, la résistance mécanique de la surface de l'objet est liée à celle du métal. Des essais concluants ont été réalisés avec l'alliage dur: Ti, 6A1, 4V. En ce qui concerne la résistance chimique, on a constaté que ces oxydes sont très stables Ils sont en particulier insensibles à l'eau, aux acides organiques, à la plupart des acides inorganiques, aux alcalis, aux gaz atmosphériques et à la lumière.

Une couche de protection transparente peut d'ailleurs être appliquée sur la surface de l'objet, en vue d'augmenter sa résistance à l'usure par frottement.

Certains métaux, tels que l'aluminium par exemple, donnent une gamme de couleurs limitée lorsqu'on les oxyde anodiquement, même en faisant varier dans de grandes limites la tension appliquée. Pour obtenir un éventail de couleurs plus riche, on peut ajouter à la couche d'oxyde, pendant qu'elle est à l'état poreux, un ou plusieurs colorants appropriés.

Les décors qu'on peut obtenir sur la surface de l'objet peuvent être variés à l'infini et sont du plus heureux effet au point de vue esthétique. De plus, la mise en ceuvre du procédé décrit est simple et économique.

Claims

REVENDICATION

Procédé pour décorer la surface d'un objet métallique, caractérisé en ce qu'on oxyde l'objet pour lui donner une certaine couleur, qu'on enlève ensuite partiellement la couche d'oxyde suivant le dessin désiré, puis qu'on soumet à nouveau l'objet entier à une oxydation dans des conditions différentes de la première, de façon que les parties de sa surface dégagées de l'oxyde prennent une autre couleur que celle donnée par la première couche, laquelle reste inchangée.

SOUS -REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que les deux étapes d'oxydation de l'objet se font anodiquement.

2. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que les deux étapes d'oxydation se font thermiquement.

3. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise, pour la seconde oxydation, une tension inférieure à celle utilisée lors de la première oxydation.

4. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise dans les deux étapes d'oxydation un bain contenant au moins un oxyacide organique soluble dans l'eau.

5. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on applique une couche de protection transparente sur la surface de l'objet, en vue d'augmenter sa résistance à l'usure par frottement.

6. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'enlèvement d'une partie de la couche d'oxyde se fait mécaniquement.

7. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'enlèvement d'une partie de la couche d'oxyde se fait chimiquement.

8. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on répète les oxydations plusieurs fois, avec des tensions dégressives afin d'obtenir un objet décoré en plus de deux couleurs.

9. Procédé selon la revendication pour l'oxydation de métaux donnant par oxydation une gamme de couleurs limitée, caractérisé en ce qu'on ajoute au moins un colorant à la couche d'oxyde.