Brevet FR2245780A1 — publié le 19750425

La présente invention concerne des fils de soudage revêtus d'un agent anti-rouille et leur procédé de réalisation. Un fil de soudage qui doit résister à la corrosion, notamment un fil d'asier, doit titre revêtu avant utilisation d'une matière résistant a la corrosion Le plupart des fils de soudage utilisés actuellement sont revttus de cuivre qui est appliqué avant l'étirage final de manière qu'il s'oppose à la corrosion. Un tel revêtement a tendance à s'écailler en se séparant du fil de soudage lors du passage dans le dispositif d'avance et de guidage, si bien que le-fil peut se coller au guide ou au tube de contact en posant un pro blème d'avance de fil, avec une fréquence beaucoup trop élevée de remplacement du tube de contact et une vitesse beau coup trop élevée d'usure des divers éléments du dispositif de guidage.Bien qu'un tel type de revêtement soit en général admis pour la protection contre la corrosion, il peut faire partie de la mare de métal fondu par début d'alliage lors du soudage si bien que le joint soudé a des défauts et des discontinuités indésirables. Récemment, on a noté le carac tère toxique des fumées formées par le revêtement de cuivre au cours du soudage. Le -revStement dtun fil métallique à la fois avant et après l'étirage final avec un savon lubrifiant et/ou une huile est aussi connu. Un tel procédé n1 est pas efficace pour la réduction de la corrosion pendant un temps relativement long et est inutilisable pour le soudage. Ce comportement est dfl au fait que les reveements de savon et/ou d'huile absor bent finalement de l'humidité et permettent à celle-ci de corroder la surface du fil, notamment en acier. De plus, de tels revétements provoquent une contamination indésirable du joint soudé lors de son utilisation, ainsi que la forma tion de projections et de fumées excessivea,de même que l'arrêt du dispositif d'avance de fil. En résumé, les dispositifs connus ne permettent pas la formation d'ure revsetement s'opposant à la corrosion et qui non seulement ne détériore pas le fil avant utilisation mais aussi n'a pas d'effets nuisibles sur le joint soudé lors de l'utilisation de celui-ci ni sur le dispositif de guidage de fil lors de l'avance vers l'arc de soudage. L'invention remédie aux inconvénients précités des dispositifs connus et concerne un revêtement de fil de soudage qui empoche la corrosion du fil avant utilisation, n'a pas d'effets nuisibles sur le joint soudé formé avec le fil et constitue un lubrifiant à sec qui empoche l'usure excessive des guides du fil et la combustion du tube de con- tact dans l'ensemble à tête de soudage. Le revétement contient une couche monGmoléculaire d'un agent anti-rouille comprenant un inhibiteur quia réagi cilimiquementoavec la surface du fil de soudage en formant une couche sur toute la surface de ce fil.L'inhibiteur est mis en contact avec la surface du fil avec laquelle il réagit, par un véhicule liquide qui a des caractéristiques suffisantes de mouillage et diétalement pour que le fil soit totalement revêtu, et qui ne s'évapore pas notablement après application sur le fil. Le rapport de l'inhibiteur au véhicule est tel que la quantité' d'inhibiteur à la surface du fil est suffisante pour qu'elle réagisse avec la totalité de la surface. Le véhicule liquide peut autre une huile ou un autre hydrocarbure liquide dilué dans un solvant convenable qui s'évapore facilement. Pour que l'épaisseur laissée par le véhicule soit minimale, une quantité aussi grande que possible en pratique du véhicule est retirée de la surface du fil lorsque l'inhibiteur a réagi avec cette surface en formant la couche monomoléculaire passive. Le procédé de l'invention comprend l'application d'un mélange d'un inhibiteur dissous dans un véhicule liquide à la surface d'un fil propre de soudage de manière que la quantité d'inhibiteur présente à la surface du fil soit suffisante pour qu'elle réagisse avec toute la surface en formant une couche monomoléculaire passive recouvrant complètement la surface du fil. L'excès de véhicule est alors retiré et le véhicule peut s'évaporer et laisse une couche résiduelle sur la couche monomoléculaire passive. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente schématiquement un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé de l'invention - la figure 2 est une coupe longitudinale agrandie d:L mécanisme d'application du mélange de revêtement du fil de soudage ; et - la figure 3 est une coupe transversale partielle agrandie d'un morceau de fil de soudage et elle représente le revêtement résiduel selon l'invention. On note sur les dessins que le fil 10 de soudage selon l'invention est un fil nu classique de soudage fabriqué en rouleaux ou bobines il de grande dimension, Le fil 10 comme représenté clairement sur la figure 1, est déroulé du rouleau 11, étiré à un poste 12 de nettoyage, passe par un poste d'application ou de revêtement 14, à un poste 13 de séchage et est finalement enroulé à nouveau sur des petites bobines 15 par une machine 16 d'enroulement ou de bobinage. Le fil 10 peut être en toute matière teneuse connue, par exemple en acier à faible teneur en carbone, en acier allié ou en acier inoxydable. Le revêtement protecteur est primordial sur le fil car celui-cl est très sujet à corrosion lorsqu'il est exposé à l'atmosphère. La.figure 3 est une coupe très agrandie d'un fil 10 qui a été étiré à la dimension finale. L'étirage provoque l'apparition d'interstices ou piquûres superficielles microscopiques 19 à la surface périphérique 18. Etant donné que ces piqûres 19 constituent des sites anodiques et présentent une surface 17 relativement rugueuse placée au-dessous du niveau de la surface principale du fil, la corrosion commence habituellement au niveau de ces piqûres 19 et progresse vers l'extérieur pour couvrir finalement pratiquement la totalité de la surface 18. Le revêtement protecteur 20 du fil 10 non seulement recouvre la surface 18 mais aussi les surfaces 17 des piqûres 19. Le revêtement 20 comprend une couche moLomoléculaire passive 21 et une couche résiduelle 22 de véhicule. La couche 21 est formée par le produit obtenu lorsque l'inhibiteur a réagi chimiquement avec la surface 18 ainsi qu'avec la surface 17 des piqûres 19. la couche monomoléculaire 21 est liée chi tiquement à la surface 18 et à la surface 17 à la suite de la réaction.Etant donné la très fable épaisseur de la couche 21, celle-ci n'est pas facilement détectée même avec un grossissement très important, et elle ne peut pas être mesurée de façon raisonnable. De plus, étant donné que des échantillons suffisants de la couche 21 ne peuvent pas être obtenus en vue d'une analyse, la composition chi miaule réelle de la couche 21 n'est pas actuellement déter- minée.La réaction chimique entre l'inhibiteur et la surface 18 ainsi que les piqûres 19est une réaction qui s'étouf- fe automatiquement car, une fois la couche 21 formée, une quantité supplémentaire dinhibiteur ne peut pas accéder à la surface 18 ou aux piqûres 19 en vue d'une nouvelle réaction. Cette caractéristique est particulièrement. avantageuse lorsque le fil 10 est an acier car la couche 21 assure une inhibition anodique de la surface 18 et des piqûres 19 et empêche la migration des ions fer à travers la couche 21 ou la pénétration de l'air ou de liteau à travers la couche 21 pour la réaction avec les ions fer sous forme d'oxyde et ainsi de rouille. Comme la couche monomoléculaire 21 est formée sur toute la surface 18 et sur toute les surfaces des piqûres 19, ces surfaces peuvent Autre considérées comme passivées et non sujettes 3. corrosion. Des inhibiteurs ou agents anti-rouille très divers conviennent pour la réaction avec le. fil 10 et la formation de la couche 21. Des exemples de tels inhibiteurs sont les composés alcalins tels que les chromates, phosphates, carbonates, silicates, nitrates, benzoates et autres. Tous ces inhibiteurs réagissent avec la surface 18 et les surfaces des piqûres 19 et les passivent, mais ne réagissent pas no- tablement avec le fi ] . 10 en modifiant ses caractéristiques de soudage. De plus, la couche 21 ne modifia pas de façon notable la conductivité du fil 10 car la couche 21 est elle- me conductrice. La. couche résiduelle 22 de véhicule est formée Dar la partie du mélange original qui est laissée après évaporation et elle est suffisamment flince pour que sa mesure ne puisse entre raiscunablement faite, mais l t épaisseur totale de la couche 20 peut varier de quelques microns à une valeur maximale inférieure à 10 microns. La couche 22 doit être suffisamment mince pour qu'elle paraisse sèche au toucher. La composition de la couche 22 apparais clairement en référence à ] 'état original avant application au fil 10. Le mélange utilisé pour l'application du revêtement 20 doit satisfaire à certains critères. Un critère important est la possession de bonnes caractéristiques de mouillage et d'étalement du mélange de manière que celui-ci revête complètement la surface 18 du fil 10 et pénètre aussi.dans les interstices ou piqûres superficielles 19 de manière que ltinhibiteur soit au contact de toute la surface 18 ainsi que des surfaces des piqûres 19 et assure la réaction chi mique voulue entre ces surfaces et l'=nhibiteur. Un autre critère important est que, lorsque l'inhibiteur a réagi avec le fil 10, le véhicule doit avoir une épaisseur qui est minimale de manière que l'opération ultérieure de soudage ne soit pas affectée. Bien que divers mélanges soient possibles, un tel mélange peut être réalisé avec un hydrocarbure liquide qui a été dilué dans un solvant et dans lequel l'inhibiteur ou agent anti-rouille est dissous. Il faut noter qu'un mélange contenant simplementunhydrocarbure liquide et l'inhibiteur ou un solvant et l'inhibiteur convient aussi. Lorsque l'hydrocarbure liquide est utilisé, il est avantageux qu'il s'agisse d'une huile légère pénétrante de manière qu'elle revéte non seulement 12 surface 18 mais aussi les surfaces des piqûres 19. Leolvant doit être très volatil à température ambiante. Divers solvants ayant de telles caractéristiques sont disponibles tels que l'acétone, les-cétoneE et autres. Ces solvants s'évaporent tous rapidement et proprement. Diverses combinaisons d'hydrocarbures liquides, de solvants et d'inhibiteurs conviennent; une combinaison avantageuse contient une partie d'hydrocarbure liquide pour deux parties ou plus de solvant, l'inhibiteur formant environ 5 0, en poids du mélange. Un mélange qui dorne satisfaction contiens une partie d'une matière à nase huileuse contenant déjà l'inhibiteur avec 20 à 40 parties d'un solvant approprie. Une telle matière à base d'huile contenant déjà l'inhibiteur est disponible auprès de Tiarco Products, Division de Purex Corporation Limited, Wilmington, Califonîle, Etats-Unis d1Amérique, sous la marque "Turcostamp 200". Un solvant qui convient est disponible aussi auprès du même fabr-cant sous la marque "Turcostamp 100". Une difficulté rencontrée lors de la mise en oeuvre de 1 'invention est le dépit d'tut revêtement 20 suffisamment mince sur le fil 10 pour que les projections soient évitées et pour que simultanément la surface 18 et les surfaces des piqûres 19 soient totalement revêtues. Cette opération est réalisée par application du mélange sur le fil puis retrait de l'excès du mélange de manière que le revêtement Initial soit aussi mince que possible. Le solvant s'évapore alors et laisse le revêtement ultramince 20. Bien que diverses techniques peuvent autre utilisées pour le retrait de l'excès de mélange du fil 10 après son apllication, un tel procédé; comme représenté, comprend l'essuyage de l'excès de. mélange du fil. Comme représente sur les figures 1 et 2, le mélange est appliqué sur le fil 10 et.l'excès est essuyé au poste 14 d'application, après le poste 12 de nettoyage et avant le poste 13 de séchage et la machine 16 d'enroulement. Comme représenté sui la figure 2, le poste 14 comprend un récipient 30 ayant un compartiment 31 de liquide et un compartiment 32 d1essuyage. Le fil 10 pénètre. dans le récipient 30 par un orifice 34 d'entrée débouchant dans le compartiment 31 puis passe dans celui-ci et dans le compartiment 32 par l'intermédiaire de ltorifice 35 de transfert, avant sortie par l'orifice 36. Le compartiment 31 est rempli du mélange liquide M de manière que le fil 10 qui circule soit totalement immergé dates le mélange. Le compartiment 32 est rempli d'un garnissage convenable 38, par exemple de coton saturé du mélange. Lorsque le fil 10 passe dans le garnissage, l'excès de mélange est essuyé de la surface- et il reste un milice revêtement du mélange à la surface i8 ainsi que sur les piu rets 19. Un couvercle 39 ferme la partie su périeure des compartiments 31 et 32 et empêche l'évaporation d1z mélange. Dès que le mélange est au contact de la surface 18 et des surfaces des piques 19. l'inhibiteur réagît avec ces surfaces et forme une couche monomoléculaire passive 21 liée chimiquement. L'hydrocarture liquide et le solvant sont déplacés au cours de la réaction si bien que la couche 21 est solidaire de la surface -18 et des surfaces 17 du fil 10. Le reste du mélange recouvre simplement l'extérieur de la couche 21.Lorsque l'excès de mélange est essuyé du fil 1D dans le compartiment 32, la couche 21 n'est pas affectée Lorsque le fil 10 passe au poste 13 de séchage, le solvant du mélange s'évapore et laisse l'hydrocarbure liquide et l'inhibiteur qui n'a pas déjà réagi avec 13 surface du fil 10. Comme l'hydrocarbure et I' frilibiteur constituent seulement de faibles quantités du mélange, et comme le revêtement laissé sur le fil 10 après essuyage est relativement mince, la couche résiduelle 22 de véhicule est ultramince après l'évaporation du solvant Comme la couche 22 est mince, elle est sèche au toucher et ne provoque pas de projections ou-l'apparition de fumées indésirables lors du soudage.Sui vant la température et la vitesse d'évaporation du solvant particulier du mélange appliqué sur le fil 10, le poste 13 peut assurer simplement l'exposition du mélange à l'atmosphère ambiante ou peut comprendre un dispositif de séchage tel qu'une étuve. La vitesse d'évaporation au solvant détermine le temps pendant lequel le fil 10 reste au poste 13. de ma nière qùe le solvant soit évaporé pratiquement en totalité. Lors de l'utilisation précitée du mélange "Turcostamp 100" et "Turcostamp 200", on constate que l'exposition du fil 10 portant le mélange à l'atmosphère ambiante pendant un temps supérieur à 0,5 s, alors que le fil 10 se déplace à une vitesse comprise entre 4,5 et 9 m/s, suffit à l'évaporation pratiquement totale du solvant du mélange et à la formation de la couche résiduelle 22. Le solvant doit titre pratiquement totalement évaporé du fil 10 avant l'enroulement sur la machine 16, car, dans le cas cntraIre, le revêtement 20 est liquide si bien qu'il a un effet nuisible sur le joint soudé lors de l'utilisation REVENDICATION 1. Fil de soudage, caractérisé en ce qu'il comprend un fil consommable en métal ferreux et un revêtement ultra- mince dépose sur le fil, le revétement comprenant une couche monomoléoulaire d'un produit passif de la réaction chi- moque d'un inhibiteur avec la surface du fil. 2. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement comprend de plus une couche résiduelle d'un hydrocarbure liquide, ayant une épaisseur suffisamment faible pour que cette couche paraisse sèche au toucher. 3. Fil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la température d'évapora-tion de la couche résiduelle est inférieure à la température de soudage du fil et supérieure à la température ambiante de manière que la couche résiduelle s'évapore au début du soudage. 4. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inhibiteur est appliqué au fil à partir d'un mélange de l'inhibiteur avec un solvant qui s'évapore librement. 5. Fil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'inhibiteur et l'hydrocarbure liquide sont appliqués sur le fil à partir d'un mélange de l'inhibiteur et de l'hydro- carbure liquide avec un solvant qui 31 évapore librement. 6. Fil selon la revendication 5, caractérisé en ce que 11 épaisseur du revêtement est inférieure à 10 micro-ns. 7. Procédé de revêtement assurant la protection d'un fil de soudage en métal ferreux, caraWtérisé en ce qu'il comprend l'application d'un mélange d'un Inhibiteur ou agent anti-rouille et d'un véhicule liquide à la surface du fil de soudage, de manière que le quantité d'inhlbiteur soit-suf- filante pour que i 'inhiblteur réagisse. chimiquement avec toute la surface. du fil en formant une couche monomoléculaire protectrice liée ehimiquement à la surface du fil. 8. Procédé selon la revendication 7s caractérisé er, ce qu'il comprend de plus l'essuyage de l'excès de mélange de la surface du fil 9. Procédé selon la revendication (S, caractérisé en ce que la plus grande partie du véhicule liquide s'évapore librement. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le véhicule liquide comprend une quantité importante d'un solvant qui s'évapore librement et une faible quantité d'un hydrocarbure liquide. Il Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend le nettoyage du fil juste avant application du mélange. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend l'évaporation du solvant après application du mélange.