Brevet FR2110402A1 — publié le 19720602

La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareillage pour la passivation d'une surface métallique destinée à améliorer l'adhérence sur cette surface d'une peinture appliquée par la suite et, bien que l'invention ne soit pas restreinte à cet aspect, elle concerne plus précisément la galvanisation, la passivation et l'application de peinture sur un support ferreux. On sait que l'application d'une peinture sur un support ferreux galvanisé confère au support une protection appréciable qui s'ajoute à celle apportée par le revêtement de zinc mais nécessite la passivation préalable de ce dernier revêtement. Cette passivation est nécessaire; si on ne la réalise pas, l'adhérence de la peiitare au revêtement de zinc est insuffisante, et une réaction chimique se produisant entre le revêtement de zinc, les constituants de la peinture et l'humidité qui pénètre dans cette dernière peut conduire à un cloquage et à un écaillage de la peinture en cours de service. En outre, le traitement de passivation qui conduit à l'application de ce qu'on appelle couramment un "revêtement de conversion", contribue non seulement à l'adhérence de la peinture, mais empêche l'apparition de "rouille blanche" sur le produit final au cours du magasinage, La présente invention concerne un procédé de passivation des surfaces métalliques permettant d'améliorer l'adhérence à cette surface d'une peinture appliquée ultérieurement, ce procédé se caractérisant en ce que l'on dirige un liquide passivant sur l'a surface métallique en lui faisant traverser un champ électrostatique qui provoque son atomisation. On a constaté que le passage du liquide passivant au travers du champ électrostatique augmentait sa réactivité. Le liquide passivant est de préférence dirigé sur la surface métallique par un orifice de sortie de liquide pratiqué dans le récipient contenant le liquide passivant, ce récipient contenant également une électrode qui fait saillie au travers de cette ouverture; une décharge électrique à haute intensité est provoquée entre cette électrode et la surface métallique. Le liquide passivant peut être dirigé vers cet orifice de sortie par application sur le liquide passivant contenu dans le récipient d'une pression gazeuse supérieure à celle qui règne à l'extérieur du récipient. Le liquide passivant peut consister en une solution de phosphatation, mais il s'agit de préférence d'une solution de chromatation. par exemple de la solution existant dans le commerce sous la marque "Accomet C". La surface métallique est de préférence la surface d'un revêtement de zinc sur un support ferreux. 71 36848 2 2110402 On peut appliquer sur un support métallique un revêtement métallique qui constitue la surface mentionnée ci-dessus en disposant le support dans une chambre sous vide dans laquelle le métal de revêtement fondu s'évapore en raison de la pression réduite qui règne dans la chambre sous vide, les 5 vapeurs du métal de revêtement se condensant sur le support. Le support métallique est de préférence un feuillard d'acier qui se déplace en continu au travers de la chambre à vide et le métal de revêtement est le zinc. Le liquide passivant est de préférence dirigé sur la surface du 10 métal de revêtement alors que ce dernier se trouve dans la chambre sous vide; ce liquide passivant est une solution aqueuse qui contient un liquide à bas point de congélation en sorte qu'au moment où il entre en contact avec la surface du métal de revêtement le produit passivant est bien à l'état liquide. Comme ce liquide à bas point de congélation permet de maintenir le 15 produit passivant à l'état liquide au moment où il entre en contact avec la surface du zinc de revêtement, l'eau contenue dans le liquide de passivation peut remplir sa fonction chimique et provoquer la passivation. Le liquide passivant contient de préférence au moins 20% et peut contenir au moins 30% en volume d'eau. 20 Le liquide à bas point de congélation est de préférence un glycol par exemple le diéthylèneglycol. La pression qui règne dans la chambre sous vide ne dépasse pas de -4 -6 préférence 10 mm Hg et peut par exemple être égale ou inférieure à 10 mm Hg. Le liquide passivant atteint de préférence la surface du métal de revê-25 tement à l'état de gouttelettes dont le diamètre moyen ne dépasse pas 200 ^u. De préférence, alors que le support se trouve dans la chambre sou& vide la surface passivée est peinte au moyen d'une peinture sans solvant et durcis-sable par des radiations , et la peinture est durcie à l'aide de radiations. La peinture peut être appliquée à la surface passivée au rouleau et 30 elle peut être durcie par le procédé de bombardement d'électrons "Videcolor", de la British Iron and Steel Research Association. L'invention comprend également, à titre de produit industriel nouveau, un support traité par le procédé décrit ci-dessus. L'invention comprend en outre un appareillage pour la mise en oeuvre 35 de ce procédé , ledit appareillage se caractérisant en ce qu'il comprend un récipient contenant le liquide passivant et qui porte un orifice- de sortie du liquide au travers duquel passe une électrode, un dispositif permettant de 71 36848 3 2110402 maintenir ou de faire passer un support métallique au voisinage de ladite électrode, un dispositif permettant de créer une décharge électrique à haute intensité entre l'électrode et le support métallique de manière à produire un champ électrostatique dans lequel le liquide passivant est atomisé et un disposi-5 tif permettant de refouler le liquide passivant au travers de l'orifice de sortie et du champ électrostatique, sur le support métallique. Cet appareillage peut être disposé à l'intérieur d'une chambre sous vide, laquelle contient également un dispositif permettant de revêtir le support d'un métal avant application du liquide passivant et un dispositif permettant 10 d'appliquer une peinture sur le revêtement métallique passivé. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en référence à la figure unique du dessin annexé qui représente schématiquement, à titre purement illustratif et non limitatif, un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans ce dessin, 15 la figure représente une chambre sous vide 1 dans laquelle la pression peut être de l'ordre de 10 ^ mm Hg. Un feuillard d'acier doux 2, dont les deux faces opposées ont été référencées 3 et 4, pénètre dans la chambre sous vide 1 au travers d'un passage d'entrée 5 permettant de maintenir l'étanchéité entre l'air et le vide, et quitte la chambre sous vide 1 au travers d'un passage de 20 sortie 6 permettant également de maintenir l'étanchéité entre le vide et l'air; le feuillard 2 passe au'travers de la chambre sous vide i à une vitesse de par exemple 30 m/mn. Entre le passage d'entrée 5 et le passage de sortie 6, le feuillard 2 passe sur des rouleaux supports 7 à 12 inclusqui dirigent le feuillard successivement dans une première course horizontale au cours de 25 laquelle la face 3 du feuillard se trouve à la partie supérieure, une seconde course horizontale au cours de laquelle c'est la face 4 du feuillard qui est à la partie supérieure et une troisième course horizontale dans laquelle la face 3 est à nouveau à la partie supérieure. Dans la première course horizontale, la face 4 du feuillard 2 passe 30 au voisinage et au-dessus d'un applicateur de zinc 14. Le zinc fondu contenu dans cet applicateur s'évapore en raison de la pression réduite qui règne dans la chambre sous vide 1, et se condense sur la face 4, provoquant l'application sur cette dernière d'un revêtement de zinc (non représenté). De même, dans la seconde course horizontale, la face 3 du feuillard 2 35 passe au voisinage et au-dessus d'un applicateur de zinc 15 qui provoque l'application d'un revêtement de zinc (non représenté). , 2110402 71 36848 4 Avant de passer sur 1'applicateur de zinc 15, le feuillard 2 passe au-dessous d'un applicateur de liquide passivant 16. Le revêtement de zinc porté par la face 4, qui à ce moment s'est solidifié, passe au voisinage et au-dessoiïs de 1'applicateur de liquide passivant 16. 5 L'applicateur de liquide passivant 16 est constitué d'un récipient en verre comportant une partie tubulaire 20 susceptible de contenir une solution de passivation aqueuse. Cette dernière peut consister en une solution de chromatation contenant 35% en volume d'eau, 60% en volume de diéthylèneglycol et. 5% en volume du produit Accomet C. Au fond de la partie tubulaire 20 se trouve un 10 orifice de sortie de liquide 21 disposé à une distance maximale de 13 mm de la surface voisine 4 du feuillard 2. En position axiale sur toute la longueur de la partie tubulaire 20, se trouve un fil électrode 22, porté à un potentiel élevé et qui traverse l'orifice de sortie 21; l'applicateur de liquide passivant 16 possède des 15 dimensions telles que la partie tubulaire 20 et le fil électrode 22 possèdent ensemble l'apparence d'une seringue hypodermique. Le fil électrodfe 22 et le feuillard 2 sont reliés (par des dispositifs non représentés) à un., circuit électrique qui provoque une décharge électrique à haute intensité entre le fil électrode 22 et la face revêtue de zinc 4 et, par suite, uq 20 champ électrostatique dans lequel la solution de passivation est atomisée, L'applicateur de liquide passivant 16 comporte une partie supérieure terminale de diamètre agrandi 23, dans laquelle on introduit (par des dispositifs non représentés) de l'air à pression atmosphérique, par conséquent à une pression supérieure à celle qui règne à l'extérieur de l'applicateur de liquide 25 passivant 16. En raison de la différence de pression entre cet air et l'intérieur de la chambre sous vide 1, la solution contenue dans l'applicateur de liquide passivant 16 est refoulée au travers de l'orifice 21 et du champ électrostatique et se dépose sur la surface du zinc 4. On notera donc que la quantité de liquide passivant appliquée sur la face 4 peut varier selon l'importance de 30 cette différence de pression; ainsi, par exemple, l'opérateur peut modifier la pression appliquée dans la partie tubulaire de diamètre élargie 23. Le champ électrostatique provoque l'atomisation de la solution passivante à un point où le diamètre moyen des gouttelette de cette solution atteignant la face 4 ne dépasse pas 200yU , l'orifice de sortie 21 étant disposé 35 de manière que les gouttelettes atteignent la face 4 en une durée ne dépassant pas 0,05 seconde. Le diéthylèneglycol présent dans lâ solution passivante permet d'empêcher la congélation de cette dernière dans cette durée de trajet de sorte 71 36848 5 2110402 qu'au moment où le produit passivant atteint le revêtement de zinc, il est encore à l'état liquide,ce qui est nécessaire pour que l'effet de passivation soit obtenu. Bien qu'une partie au moins des gouttelettes puisse atteindre une température inférieure à leur point de congélation avant contact avec le. 5 feuillard 2, la courte durée du trajet des gouttelettes entre l'orifice de sortie 21 et le feuillard 2 fait que ces gouttelettes restent simplement en surfusion c'est-à-dire qu'elles restent à l'état liquide bien qu'elles se trouvent à une température inférieure à leur point de congélation. Ainsi par exemple,, la température finale des gouttelette aumoment où elles atteignent le feuillard 2 10 peut être de l'ordre de -70°C et les gouttelettes peuvent rester néanmoins à l'état liquide bien que leur point de congélation puisse être de l'ordre de -47°C. j La demanderesse pense également que la décharge électrique à haute intensité provoque une dissociation de la solution passivante et rend tjette 15 dernière très réactive. L'utilisation de l'applicateur de liquide passivant 16 présentant la forme d'une seringue hypodermique permet d'appliquer des très petites quantités de la solution passivante à la face 4. Ce détail est extrêmement important car si la solution passivante était appliquée par exemple sur le feuillard à l'aide 20 d'un rouleau, il serait très difficile d'appliquer une pellicule liquide .mince et il faudrait une grande expérience de la part de l'opérateur pour contrôlei: l'épaisseur du revêtement. Mais précisément le contrôle de l'épaisseur du revêtement est un facteur très importantpcurïapplication d'une pellicule passivante car cette dernière a tendance à être friable et, si la quantité appli-25 quée est trop forte, l'adhérence de la peinture appliquée par la suite peut être insuffisante. Dans la troisième course horizontale, la face 4, qui a été revêtue de zinc et passivé^se trouve alors à la partie inférieure alors que la; face 3 est à la partie supérieure. Cette dernière face, après solidification du revê-30 tement de zinc qu'elle porte, passe au-dessous d'un applicateur de liquide passivant 24 dont la construction est identique à celle de l'applicateur de liquide passivant 16, de sorte qu'après passage au-dessous de l'applicateur de liquide passivant 24, les deux faces opposées 3 et 4 du feuillard 2 portent des revêtements de zinc passivé. 35 Le feuillard 2 passe ensuite successivement dans un applicateur de peinture 25 et dans un appareil de durcissement à faisceau d'électrons 26. Dans l'applicateur de peinture 25, le feuillard passe entre les rouleaux 30 et 31 71 36848 6 2110402 qui appliquent de la peinture sur les revêtements de zinc passivé 12 et 13. La peinture appliquée est une peinture sans solvant durcissable par des 'tadiations par exemple une peinture à base de résine alkyde, de résine époxydée ou de résine de polyester, qu'on applique à l'état fondu à chaud. Dans l'appareil de âurcisse-5 ment par faisceau d'électrons 26, cette peinture est durcie par un bombardement d'électrons. Après avoir quitté l'appareil de durcissement par faisceau d'électrons 26, le feuillard passe sur les cylindres 11 et 12 et quitte la chambre sous vide 1 par le passage de sortie 6, 10 Bien que l'invention ait été décrite en premier lieu en référence à la passivation d'une surface de zinc, elle s'applique également à la passivation de surfaces d'aluminium, de cuivre, de fer étamé , d'acier, d'alliagestefe que des alliages aluminium/zinc, et de supports revêtus d'oxydes métalliques tels que l'alumine ou la silice. Par conséquent, l'expression "métallique" telle 15 qu'elle est utilisée dans la présente demande, doit être comprise comme s'appliquant également aux alliages et aux composés de métaux. En outre, bien que l'on ait décrit ci-dessus la technique de revêtement sous vide en référence à un revêtement de zinc, cette technique peut également être appliquée au revêtement d'un grand nombre de métaux tels que l'aluminium, 20 le titane, de cuivre, et leurs alliages quelconques. 71 36848 ' 2110402 R_E_V_E_N_D_X_C_A_T_X_0_N_S 1. Procédé de passivation d'une surface métallique en vue d'améliorer l'adhérence d'une peinture appliquée ultérieurement, par application d'un 5 liquide passivant sur la surface métallique, le procédé se caractérisant en ce que le liquide passivant est dirigé au travers d'un champ électrostatique qui provoque son atomisation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide passivant est dirigé au travers du champ électrostatique par un 10 orifice de sortie de liquide pratiqué dans un récipient contenant le liquide passivant, ce récipient contenant également une électrode qui traverse cet orifice, une décharge électrique à haute intensité étant créée entre cette électrode et la surface métallique. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le 15 liquide passivant est refoulé au travers de ladite ouverture de sortie par application sur ce liquide, dans le récipient qui le contient, d'une pression gazeuse supérieure à celle qui règne à l'extérieur dudit récipient. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que le liquide passivant est un liquide de chromatation. 20 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications qui précèdent caractérisé en ce que la surface métallique est la surface d'un revêtement de zinc appliqué sur un support ferreux. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications qui précèdent caractérisé en ce que l'on applique sur un support de métal placé à l'intérieur 25 d'une chambre sous vide un revêtement métallique,qui constitue la surface à passive^ par évaporation sous la pression réduite qui règne dans la chambre sous vide du métal de revêtement fondu et condensation des vapeurs de ce métal sur le support. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que le support 30 métallique est un feuillard d'acier qui se déplace en continu au travers de la chambre sous vide, le métal de revêtement étant le zinc. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que le liquide passivant est dirigé sur la surface du métal de revêtement alors que ce dernier se trouve dans la chambre sousvide, ce liquide passivant consistant en 35 une solution aqueuse contenant un liquide à bas point de congélation, lequel provoque le maintien du liquide passivant à l'état liquide jusqu'aumomentoù il entreen contact avec la surface du métal de revêtement. 71 36848 8 2110402 9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que le liquide passivant contient au moin 20% en volume d'eau . 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le liquide à bas point de congélation est un glycol. 5 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, carac térisé en ce que la pression qui règne dans la chambre sous vide ne dépasse pas -4 10 mm Hg. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11 caractérisé en ce que le liquide passivant atteint le revêtement métallique à l'état 10 de gouttelettes dont le diamètre moyen ne dépasse pas 200^u. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12 caractérisé en ce que, alors que le support se trouve dans la chambre sous vide, la surface passivée est peinte à l'aide d'une peinture sans solvant durcissable par des radiations, et la peinture est ensuite durcie par 15 des radiations. ' : ■ ' 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la peinture est appliquée au rouleau sur la surface passivée. 15. Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2 comportant un récipient du liquide passivant, cet appareillage se carâC- 20 térisant. en ce que ledit récipient porte un orifice de sortie de liquide au travers duquel passe une électrode, l'appareillage comportant èn outre des dispositifs permettant de maintenir ou de transporter un support métallique au voisinage de ladite électrode, un dispositif permettant de créer une décharge électrique à haute intensité entre l'électrode et le support métallique, 26 ce qui crée un champ électrostatique dans lequel le liquide passivant est atomisé, et un dispositif permettant de refouler le liquide passivant au travers de l'orifice de sortie et du champ électrostatique sur le support métallique. 16. Appareillage selon la revendication 15 caractérisé en ce qu'il est disposé à l'intérieur d'une chambre sous vide laquelle contient également 30 des dispositif permettant de revêtir le support d'un métal avant application du liquide passiiant et des dispositif permettant d'appliquer une peinture sur la surface métallique passivée.