Brevet FR2256258A1 — publié le 19750725

L'invention concerne un procédé de fabrication d'acier revêtu d1 aluminium par projection d1 aluminium sur la surface d > un support d'acier, en vue d'améliorer sa résistance à la corrosion et à la chaleur. I1 est courant de former un revetement sur une surface d'acier par projection d'un métal tel que l'alllminium pour la protéger contre la corrosion. Pour fixer à un support d'acier un revêtement classique obtenu par projection de métal, on le fait en général adhérer mécaniquement à la surface du support. I1 s'ensuit que les revêtements peuvent avoir une adhérence médiocre au support et avoir tendance à se détacher pendant la manipulation. Aussi, il est usuel d'appliquer le revêtement après avoir construit la structure ou l'objet complètement assemblé. Be prétraitement du support et la technique de projection ont une forte influence sur l'adhérence du film appliqué par projection et la résistance à la corrosion du revAetement. Pour cette raison, les normes japonaises JIS H-9301 et H-9300 concernant la projection décrivent en détail le prétraitement ainsi que d'autres opérations appliquées au support. Selon ces normes, on peut obtenir des revetements satisfaisants lorsqu'il s'agit de revêtir d'aluminium des objets complètement assemblés de sorte que les normes sont généralement adoptées. Lorsqu'on applique un tel revêtement à des plaques d'acier ou analogue et qu'ensuite on les lamine ou on les étire, on ne peut pas obtenir une adhérence suffisante du rev8tement au support. Un des buts de l'invention est donc de fournir un procédé permettant de surmonter ces inconvénients en projetant de l'aluminium sur une surface d'acier maintenue à une température de 100 à 5000C. On peut nettoyer la surface d'acier par sablage ou grenaillage ou par décapage, et la rincer ensuite à l'eau ou autrement, avant l'application draluminium. L'acier revetu d'aluminium par projection d'aluminium de cette façon peut servir efficacement tel quel. Toutefois, afin d'utiliser les produits revêtus d'aluminium, par exemple des fils et tôles, qui doivent pouvoir être travaillés très sévèrement, on peut les soumettre à un post-traitement à une température de 150 à 6000C pendant 3 minutes à 24 heures, après laminage à froid avec réduction de section de 5 à 80% ou laminage à chaud avec chauffage à une température de 150 à 6000C, pour obtenir un acier revetu d'aluminium présentant une excellente résistance à la corrosion et une excellente aptitude à être travaillé. On peut parfois omettre le traitement thermique après laminage à chaud.Selon l'invention, la température de surface du support d'acier doit entre comprise entre 100 et 5000C pendant l'opération de projection d'aluminium. Plus la température de chauffage est élevée, entre ces limites, meilleures sont les propriétés telles que l'adhérence du film d'aluminium au support d'acier. Une température dépassant 5000C est désavantageuse en raison de la tendance à une oxydation marquée et à formation d'écailles sur la surface d'acier avant ou pendant la projection. A une température inférieure à 1000C, l'adhérence du revêtement au support est insuffisante. Selon l'invention, il est prévu que la température de chauffage pendant l'opération de laminage à chaud et la température finale de chauffage sont comprises entre 150 et 6000C, parce qu'une température inférieure à 1500C ne donne pas un revêtement suffisant d'aluminium sur le support et qu'une température supérieure à 6000C provoque la formation d'un alliage de l'acier avec le revêtement d'aluminium. L'opération de laminage avec réduction de section inférieure à 5% cause une élimination insuffisante des piqûres du revêtement d'alu Selon l'invention, le rev8tement d'aluminium formé par l'opération de projection doit avoir une épaisseur de 30 à 300 microns. Un revetement d'une épaisseur inférieure à 30 microns présente une résistance médiocre à la corrosion en tant que substrat destiné à recevoir des peintures Quand le rev8- tement a une épaisseur supérieure à 300 microns, il subsiste une forte contrainte dans le revêtement de sorte qu'il risque de se détacher quand on soumet à divers traitements l'acier revêtu d'aluminium. On illustrera maintenant l'invention par les exemples suivants EXEMPLE 1 On sable des plaques d'acier utilisées pour une structure soudée ayant une largeur de 2 mètres, une longueur de 4 mètres et une épaisseur de 12 millimètres, puis on les chauffe rapidement à diverses températures dans un four de chauffage. Immédiatement après le chauffage, on fait passer chaque plaque, chauffée à une température déterminée, comme le montre le tableau I, par un appareil de projection comportant plusieurs pistolets alimentés en fil pour projeter de l'aluminium sur toute la surface de la plaque d'acier en déplaçant- automatiquement vers l'avant et vers l'arrière une série de pistolets, perpendiculairement à la direction de passage de la plaque d'acier.On prélève des éprouvettes de la plaque d'acier revêtue d'aluminium et on fait des essais d'adhérence en courbant l'éprouvette à 1800 en son centre, à un rayon de 60 mm, pour examiner ltappa- rition de fissures sur la partie courbée; on fait aussi un essai de piqtre en plongeant l'éprouvette dans liteau pure pendant 72 heures. lie tableau I montre les résultats d'essai dréprou- vettes préparées selon ltinvention ainsi que d'exemples compa ratîfs ABLDAU I Température Epaisseur du revtement Essai Essai de (mirons) chauffage Âdhérence de de (oa) moyenne minimale (k/cn2) courbure piqtres Exemple selon l'invention 120 70 60 > 300 o 200 40 35 > 3oO &commat; O 200 100 90 > 300 o 200 250 220 > 300 o 300 100 90 > 300 o Exemple comparatif 20 100 90 Q 50 100 90 o 600 70 60 x x Légendes des signes Essai de courbure on n'observe pas de fissures sous un grossissement de 10 x sur la partie courbée. on nbserve des fissures insignifiantes sous un grossis sement de 10 i sur la partie courbée, on observe des fissures à l'oeil nu, il se produit un certain détachement sur la partie courbée Essai de piqtres pas de piqûres piqûres insignifiantes un certain nombre de piqûres EXBMPIE 2 On prétraite de diverses façons comme indiqué plus loin des tôles d'acier laminées à froid de 1,0 mm d'épaisseur et on les revet d'aluminium avec une épaisseur de 100 microns par projection à la flamme tout en maintenant les supports prétraités à la température ambiante ou à des températures spécifiées au tableau II. On soumet la tôle revêtue d'aluminium à un essai de courbure à 1800 au centre des éprouvettes, à un rayon de 4 mm, pour examiner l'adhérence.Les résultats obtenus sont indiqués au tableau II, où l'on effectue le prétraitement À par dégraissage au trichloréthylène, le prétraitement 3 par dégraissage au trichloréthylène, décapage à l'acide chlorhydrique, lavage à l'eau et séchage, le prétraitement C par grenaillage et le prétraitement D par polissage des plaques au moyen de papier abrasif sans fin. TABIMAU II Température du Prétraitement support (oC) À B C C I > Exemple 150 Q o 0 O 200 eQ Qo O i 300 400 &commat;Qo Qo 500 0 0 0 0 Exemple Température I X I comparatif ambiante I 50 X X a x on n'observe pas de fissures sous un grossissement de 10 x sur la partie courbée, on observe des fissures insignifiantes sous un grossissement de 10 x sur la partie courbée, on observe des fissures à l'oeil nu, il se produit un certain détachement sur la partie courbée. Comme le montre le tableau II, on ne peut observer aucun détachement dans le revêtement d'aluminium formé sur les éprouvettes, tandis que le revêtement de l'exemple comparatif se détache complètement à l'essai de courbure. Dans les éprouvettes chauffées à 5000O, l'adhérence est diminuée dans une certaine mesure en comparaison de celles qui sont chauffées à 4000 C. L'effet résulte de l'oxydation de la tôle d'acier servant de support. Quand on projette de l'aluminium sur le support sous une atmosphère réductrice ou une atmosphère d'argon, l'effet disparalt et on obtient des revôtements ayant une bonne adhérence.Quand on chauffe à une température supérieure à 6000C, il se forme une couche d'alliage de Fe et AI qui diminue l'apti- tude de l'éprouvette à être travaillée. EXEMPTE 3 On sable du fil d'acier doux de 5 mm de diamètre tout en le maintenant à 1800C et, immédiatement après le prétraitement, on projette automatiquement de l'aluminium sur le fil depuis trois directions entourant le fil, sous une épaisseur de 100 microns-. On chauffe ensuite le fil à 3000C et on l'étire à chaud à travers une filière avec réduction de section de 25%, puis on le refroidit à l'air. Quand on soumet le fil revetu d'aluminium et étiré à l'essai de courbure par contact à 1800 et à l'essai de torsion, à 10 torsions, on ne peut observer aucun détachement et l'aptitude du fil à être travaillé est bonne. Le fil donne aussi un bon résultat à l'essai d'immersion dans l'acide nitrique, où la quantité dissoute est aussi faible que pour un fil d'aluminium. EXEMPIM 4 On dégraisse au trichloréthylène des tôles d'acier laminées à froid de 1,0 mm d'épaisseur et on les prétraite comme indiqué au tableau III. On revêt d'aluminium les plaques pré traitées, par projection à la flamme, sous une épaisseur de 100 microns. Puis on traite thermiquement les tôles revêtues et on les lamine à froid dans les conditions indiquées au tableau III. On soumet les tôles laminées à froid à un essai de courbure répété à 900 et à un essai de courbure par contact à 180 pour examiner l'adhérence. arsin de connaître la résistance à la corrosion, on soumet les tôles laminées à froid à un essai de pulvérisation saline à 5% selon la norme japonaise JIS Z 2371. te tableau III indique les résultats d'essai sur les éprouvettes tirées des tôles préparées selon le présent exemple et l'exemple comparatif. Les éprouvettes de l'exemple selon l'invention donnent de bons résultats. TABLEAU III Température de la tôle Post-traltement lors de la Réduction Température Conditions projection de section de laminage de traitement Prétraitement ( C) (%) ( C) thermiaue Exemple grenaillage 200 10 ambiante 5h à 3500C 200 20 200 30 200 10 " 10 mn à 55O0C " 200 20 " 200 30 décapage, rinçage et 300 10 ambiante 10 mn à 55O0C séchage " 300 20 " 300 30 300 30 " 5h à 35O0C " 300 3 300 " 300 30 300 Exemple comparatif grenaillage ambiante 10 ambiante - " O " 200 3 " 10mn à 550 C 200 20 TABLEAU III (suite) Essai de flexion, Essai de nombre de flexions Essai de courbure pulvérisation 8aline > 10 > 1 000 > 10 )1 > 1 000 > 10 {) > 1 000 > 10 Qo > 1 000 > 10 {) > 1 000 > 10 > 1 000 > 10 - O > 1 000 > 10 > 1 000 > 10 1 > 1 000 > 10 (D > 1 000 > 10 > 1 000 Détachement du revêtement pendant le laminage - 3 x > 1 000 5 x > 1 000 Légende : voir Tableau II R13VENDICZIONS 1. Procédé de préparation d'acier revêtu d'aluminium, consistant à projeter de l'aluminium en maintenant la surface de l'acier à une température de 100 à 5O00C. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on ajoute une étape consistant à travailler le produit pour réduire sa section de 5 à 80%o en maintenant l'acier revêtu d'aluminium à une température de 150 à 600 C. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on ajoute une autre étape consistant à chauffer l'acier travaillé pendant 3 minutes à 24 heures à une température de 150 à 6O00C. 4. Procédé selon la revendicatidn 1, dans lequel on ajoute d'autres étapes consistant à laminer à froid l'acier revêtu d'aluminium avec réduction de section de 5 à 80% et à chauffer l'acier travaillé' pendant 3 minutes à 24 heures à une température de 150 à 6000C. 5. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le revetement d'aluminium a une épaisseur de 30 à 300 microns. 6. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on effectue la projection d'aluminium sous atmosphère réductrice. 7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel on effectue. la projection dtaluminium sous atmosphère d'azote ou d'argon. 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on effectue le chauffage entre 120 et 400 C. 9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on nettoie la surface de l'acier par sablage avant la projection d'aluminium. 10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on nettoie la surface de 1' acier par grenaillage avant la projection d'aluminium. 11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on nettoie la surface de l'acier par décapage, puis par rinçage à l'eau, avant la projection d'aluminium.