Brevet FR2172783A1 — publié le 19731005

La phosphatation acier au carbone a été très utilisée dans le passé en particulier pour ses caractéristiques de lubrification. La phosphatation a été très largement utilisée, par exemple pour ltemboutissage profond d'acier au carbone et ltétirage de tubes en acier sans soudure. La diminution de frottement obtenue par la phosphatation a été suffisament élevée pour permettre des augmentations de la réduction par laminage jusqutà 1/3 par passage. D1autres utilisations de la phosphatation comprennent la phosphatation de fil en acier au carbone dans laquelle le revetement sert comme lubrifiant pendant l'étirage et après l'étirage; un revêtement résiduel sert ultérieurement comme lubrifiant pendantes opérations de formage telles que la fabrication automatique de ressorts. Les problèmes d'usure par frottement et de manque de lubrification associés avec l'acier inoxydable sont plus graves que pour l'acier au carbone et les avantages de la phosphatation dans le premier cas seraientplus élevés en conséauence. En dépit de ce besoin sérieux, on nta pas réalisé avec succès de phosphatation d'acier inoxydable. Pendant les vingt dernières années on a oxydé des tubes et du fil en acier inoxydable et on les a ensuite revetus de chaux, de borax et de divers mélanges de silicates, etc., avec un succès variable mais limité. On a utilisé en outre des revêtements métalliques en plomb, cuivre et laiton. Les revêtements dioxyde sont relativement motteux et doivent être appliqués après chaque opération de recuit.Le réglage du revêtement dtoxyde est difficile et jusqu'à maintenant une seule société a été capable d'obtenir quelques résultats avantageux. Les revêtements métalliques tels que les revetements en plomb, cuivre, laiton, etc., doivent aussi être appliqués après chaque opération de recuit et ils doivent être complètement éliminés avant le recuit final. Le fait de ne pas effectuer cette élimination peut conduire à la diffusion du revêtement dans I1 acier inoxydable et à des effets nuisibles évidents. La présente invention a pour but général de procurer un procédé au moyen duquel on peut effectuer une phosphatation classique de l'acier inoxydable de laquelle il résulte une lubrification augmentée pour le travail subséquent de cet acier. L'invention n'est pas limitée à l'acier inoxydable sous forme de fil ou de tube, mais la phosphatation conforme à vention est particulièrement avantageuse dans les procédés d'étirage habituellement associés avec la fabrication de fil et de tubes. En outre, on prévoit que le procédé de l'invention soit utilisé largement pour des aciers inoxydables tels que AISI 300 et la série 400, ainsi que pour d'autres qualités d'acier inoxydable tel que 17-7 PH, mais il y a lieu de comprendre que d'autres aciers inoxydables et produits analogues puissènt profiter de manière similaire du procédé selon l'invention. Conformément au procédé de l'invention, on fait précéder la phosphatation d'acier inoxydable d'une opération de revêtement dans laquelle on dépose du fer sur l'acier inoxydable afin d'obtenir un support compatible avec le revêtement de phosphates. Le dépit de fer sur l'acier inoxydable peut s'effectuer sous diverses formes, mais dans le mode de réalisation actuellement préféré on utilise une technique de revêtement électrolytique classique. On utilise une solution conventionnelle de chlorure ferreux, l'acier inoxydable constituant la cathode. Selon un ensemble typique de conditions, on utilise 300 grammes par litre de chlorure ferreux et 335 grammes par litre de chlorure de calcium. Le bain est maintenu à une température de 880C et la densité de courant est maintenue à 5,35 ampères par dm2. Le dépit du fer sur acier inoxydable est réalisé dans une gamme de 0,1% a environ 5% en poids selon le poids du revêtement désiré et/ou le degré de réduction requis dans l'étirage ou les autres procédés subséquents. Comme cela est évident, le dépit du fer sur l'acier inoxydable peut être réalisé en une opération discontinue ou, dans le cas de tubes ou de fil en acier inoxydable, on peut naturellement utiliser une opération continue de dépôt. Dans le cas d'acier inoxydable austénitique, les limitations précitées du poids de revêtement de 0,1% à 5% peuvent être exprimées comme suit Diamètre Epaisseur du revêtement du fil 1/10% en poids 1/4% en poids 5% en poids (cm) (microns) ~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~ 0,89 cm 1,84 4,6 107 0,64 cm 1,14 2,9 77,5 0,38 cm 0,8 2 56 0,13 cm 0,34 0,87 15,2 0,025cm 0,0690 0,173 2,9 Après que le tube, le fil ou un autre produit en acier inoxydable ait été revêtu de fer, on peut utiliser un bain de phospha tation commercial classique soit dans une opération discontinue, soit dans une opération continue.Divers bains de phosphatation disponibles comprennent du zinc, du fer et du manganèse, etc. D'autres renseignements concernant de tels bains de phosphatation commerciaux peuvent etre trouvés dans "Metals Handbook -aux pages 531 et suivantes. En bref, une phosphatation est constituée par un traitement de l'acier par une solution diluée d'acide phosphorique et il en résulte la transformation de la surface de lacier en une couche protectrice de phosphate cristallin inso- luble faisant corps avec acier. Le bain acide réagit avec le métal & revêtir et à l'interface, une mince pellicule est neutralisée. Dans cette zone neutralisée, la solubilité des phosphates métalliques est réduite et ceux-ci précipitent sous forme de cristaux dans la solution.Les cristaux sont attirés par la surface de l'acier par le potentiel électrostatique habituel et déposés sur cette surface. I1 ressort de ce qui précède que le dépot d'un revêtement compatible tel qutun revêtement en fer sur acier inoxydable conduit à une bonne adhérence du revêtement de phosphate et on réalise un revêtement supérieur. On ne laisse pas la réaction du bain de phosphate avec le fer se poursuivre jusqu t à élimination de tout le revêtement de fer. Ainsi, une quantité importante de fer libre subsiste et on peut réaliser une bonne passivation après élimination des tensions dans une solution type à 20 d'acide nitrique et la lubrification accrue de 11 acier inoxydable par le revêtement de phosphate permet une amélioration importante lors du travail subséquent de ltacier inoxydable. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la phosphatation d'un fil en acier inoxydable austénitique dans une gamme de diamètres compris entre 0,025 cm et 0,89 cm, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes dans l'ordre indiqué : on dépose un revêtement de fer ayant une épaisseur comprise entre 0,069 microns et 107 mi crons sur le fil en acier inoxydable, et on dépose un revête ment de phosphate sur l'acier inoxydable revêtu de fer de ma nière à produire une lubrification accrue du fil, ce revêtement de phosphate comportant après son dépit du fer libre qui se trouve en dessous pour une passivation efficace.. 2. Procédé de phosphatation d'acier inoxydable selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que le dépôt de fer est réalisé par une opération de revêtement électrolytique au moyen d'une solu tion de chlorure ferreux contenant 300 g/Q de chlorure ferreux et 335 g/Q de chlorure de calcium, la température du bain étant maintenue approximativement à 9O0C et la densité de courant étant maintenue approximativement a 5,5 ampères/dm2. 3. Procédé de phosphatation d'acier inoxydable selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que le revêtement de phosphate est du type à zinc. 4. Procédé de phosphatation d'acier inoxydable selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que le revêtement de phosphate est du type à fer. 5. Procédé de phosphatation d'acier inoxydable selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que le revêtement de phosphate est du type a manganèse.