Brevet FR2236017A1 — publié le 19750131

Dans les enceintes contenant des composés corrosifs, et en particulier des composés fluorés tels que l'hexafluorure a'uranium, la corrosion prend une forme particulière différente de la corrosion électrochimique. Au contact d'un grand nombre de métaux et notamment de l'acier, la corrosion se tradult par la formation de fluorures solides non adhérents aux parois et prejudlclables au bon fonctionnement des installations; dans le cas de l'hexafluorure d'uranium utilisé pour la séparation isotopique, cette corrosion entraîne de plus une immobilisation d'uranium qui n'est plus disponible pour les processus d'enrichissement. Ce phénomène devlent le plus souvent inacceptable avant que l'attaque des parois métalliques devienne dangereuse. L'utilisation de l'acier ne peut donc se concevoir que s'il est protégé par un revêtement aussi étanche que possible qui supprime les possibilités de contact avec les gaz corrosifs. Cette couche protectrice doit être constituée d'un prodult ne présentant que peu ou pas de ré activité avec les gaz fluorés par exemple le nickel, ie cuivre, l'aluminium ou des alliages à base de l'un d'entre eux. Parmi les techniques de dépôt, la projection à chaud ou métallisation d'aluminium est couramment utilisée pour la protection de l'acier. Toutefois, dans le cas de la corrosion par les gaz fluorés, la porosité de ce type de dépôt est un handicap sérieux. En effet, la porosité d'un tel revêtement d'aluminium obtenu par les méthodes de l'art connu a pour conséquence la formation de fluorures solides dans des quantités et avec une vitesse en général incompatibles avec la sécurité que l'on est en droit de demander à des installations véhiculant des gaz dangereux. La présente invention due à Messieurs René CLEMENT, Pierre MANFREDI de la Société de Fabrication d'Eléments Catalytiques et Michel JACOB du Commissariat à L'énergie Atomique, a précisément pour objet un procédé de protection de l'acier contre les gaz corrosifs et notamment les gaz fluorés qui pallient les différents inconvénients rappelés précédemment à l'aide d'une méthode simple et efficace. Ce procédé est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison les étapes de dépôt par protection à chaud d'une couche d'aluminium à la surface de l'acier, de martelage de cette surface ainsi revêtue pour la rendre lisse et obturer sa porosité, et enfin de traitement thermique à une température inférieure à la température de diffusion de l'aluminium dans le fer. Le procédé objet de l'invention permet l'amélioration très sensible des caractéristiques du dépôt d'aluminium à la surface de l'acier par diminution de la porosité de cette couche d'aluminium, sans qu'il en résulte corrélativement de dégradation de la pureté de cet aluminium sous l'effet d'une pollution extérieure ni de diffusion dans l'acier. Le martelage provoque essentiellement un lissage superficiel de la couche d'aluminium du à l'écrasement des aspérités de celle-ci et en même temps une obturation d'une grande partie de la porosité de cette même couche d'aluminium. Selon une caractéristique intéressante de la présente invention, le dépôt d'aluminium sur la paroi d'acier que i'on désire protéger a une épaisseur comprise de façon préférentielle entre 30 et 300 microns et.les résultats les plus satisfaisants ont été obtenus avec une épaisseur de l'ordre de 100 microns. Les conditions de la phase de martelage peuvent également dans certains cas être choisies pour constituer un révélateur de l'adhérence de la couche d'aluminium sur le substrat d'acier et de repérage des zones défectueuses. A titred'exemple non limitatif, des revêtements protecteurs d'excellente efficacité ont été obtenus en utilisant des grains sphériques d'aluminium d'un diamètre voisin du millimètre que l'on promette au moyen d'une buse de 8 mm de diamètre à la distance de 300 mm et alimentée sous une pression d'air de 2 bars. Selon l'invention, le traitement thermique est réalisé à une température que l'on choisit suffisamment basse pour éviter toute interdiffusionentre le substrat de fer et la couche de revêtement d'aluminium. Ce traitement- thermique a essentiellement pour effet, en combinaison d'ailleurs avec la phase précédente de martelage, de provoquer une diminution complémentaire importante de la porosité du dépôt d'aluminium en réalisant un certain frittage des grains de ce métal; de plus, il provoque un recuit du métal projeté qui améliore très sensiblement les propriétés mécaniques et en particulier la ductilité de la couche d'aluminium. Dans un mode de mise en oeuvre particulièrement intéressant du procédé objet de l'invention, d'excellents résultats ont été cbtenus en portant les pièces en acier revêtues de leur couche protectrice d1 aluminium à une température de 4500C dans l'air pendant deux heures. Les résultats obtenus peuvent être illustrés en exprimant en unlté arbitraire le taux de formation de fluorure solide dans des conditions de corrosion donnée bien définies et reproductibles. A titre d'exemple, on peut comparer avec profit les résultats suivants: - dans le cas de l'acier nu, le taux de réactivité est égal à 100; - dans le cas d'acier protégé par une métallisation d'aluminium obtenue par les procédés classiques, le taux de réactivité est de l'ordre de 5; - dans le cas d'acier protégé suivant le procédé objet de la présente invention, le taux de réactivité n'est plus que de 1. De plus, dans le dernier cas envisagé, la quantité tres faible de fluorure néanmoins formé reste incluse dans la masse d'aluminium et n'a aucune tendance à se détacher des parois, ce qui constitue un avantage important sur le plan de la sécurité de fonctionnement d'une installation industrielle véhiculant des gaz fluorés. Le procédé objet de la présente invention présente également, ainsi qu'on l'a déjà mentionné plus haut, des avantages considérables quant à la ductilité du revêtement d'aluminium obtenu sur l'acier. I1 est facile de s'en rendre compte en notant l'apparition des premières flssures du dépôt d'aluminium à la suite d'un allongement progressif imposé à une éprouvette d'acier préalablement revêtue selon le procédé de 1 'invention Dans le cas d'une métallisation par l'aluminium selon les procédés de l'art connu, la première fissure dans ce dépôt apparat pour un allongement relatif de l'éprouvette de l'ordre de 2%. Dans le cas d' un dépôt d'aluminium obtenu par le procédé selon l'invention, la première fissure dans ce dépôt n'apparalt que lorsque l'allongement relatif de lteprouvette atteint 12%. REVENDICATIONS 1. Procédé de protection de l'acier contre les gaz corrosifs et notamment fluorés, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison les étapes de dépôt par projection à chaud d'une couche d'aluminium à la surface de l'acier, de martelage de cette surface ainsi revêtue pour la rendre lisse et obturer sa porosité, et enfin de traitement thermique à une température lnfé- rieure à la température de diffusion fer-aluminlum. 2. Procédé de protection de l'acier selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que le dépôt d'aluminium ayant une épaisseur comprise entre 30 et 300 microns, le martelage de ladite surface est réalisé par bombardement au moyen de particule-s arrondies. 3. Procédé de protection de l'acier selon la revendication 2, caractérisé en ce que les particules arrondies sont des grains d'aluminium dont le diamètre moyen est de l'ordre du millimètre. 4. Procédé de protection de l'acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le traitement thermique est effectué à une température voislne de 450GC et pendant un temps de l'ordre de deux heures.