Brevet FR2478134A1 — publié le 19810918

La présente invention concerne un procédé de traitement électrolytique pour obtenir, par oxydation anodique, une couche d'oxyde epaisse sur du titane ou des alliages de titane. Elle concerne également des objets traités par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On sait déjà que, pour obtenir une couche d'oxyde de titane sur du titane ou des alliages de titane, il est possible de mettre en oeuvre un procédé d'oxydation anodique avec un bain électrolytique a base d'acide sulfurique et/ou d'acide phosphorique, éventuellement additionné de soude. Toutefois, les procédés connus de ce type ne permettent d'obtenir que des couches d'oxyde minces (de l'ordre de quelques microns). Par ailleurs, le brevet américain 3 840 442 décrit un procédé d'oxydation anodique permettant d'obtenir des couches d'oxyde de titane épaisses (jusqu'à 15p) sur du titane ou des alliages de titane. Ce procédé présente la particularité que le bain électrolytique contient de 6 a 35% en poids d'acide sulfurique et de 0,7 à 8,5 % en poids d'acide chlorhydrique et, éventuellement, de 30 à 200 g/l d'acide perchlorique et/ou de 20 à 150go d'acide nitrique. Grâce à ce procédé, on obtient bien une couche d'oxyde épaisse; cependant, cette couche est poreuse. L'objet de ce brevet américain est d'ailleurs d'obtenir une couche d'oxyde poreuse, susceptible de retenir des lubrifiants dans ses pores. La présente invention a pour objet un procédé de traitement électrolytique du titane et de ses alliages pour former à la surface du métal une couche d'oxyde de titane (tir2) compacte, homogène et adhérente. La couche d'oxyde ainsi réalisée peut avoir une épaisseur allant jusqu'à 100 microns, selon les besoins, les conditions opératoires et le métal traité. Les couches d'oxyde obtenue$ par la mise en oeuvre du procédé selon l'inyention présentent d'excellentes propriétés de - frottement et glissement; - isolation électrique et protection contre les couples galvaniques et donc contre la corrosion; - adhérence de peintures et de revêtements organiques. A ces fins, selon l'invention, le procédé de traitement par oxydation anodique du titane et de ses alliages au moyen d'un bain électrolytique comportant de l'acide sulfurique et/ou de l'acide phosphorique, en vue d'obtenir la formation d'une couche superficielle d'oxyde de titane, est remarquable en ce que ledit bain électrolytique comporte de plus un diol aliphatique. L'expérience a en effet montré que l'addition d'un diol aliphatique permettait d'obtenir une couche d'oxyde de titane épaisse, compacte et homogène. Par ailleurs, une telle couche d'oxyde, suivant son épaisseur, présente la propriété de modifier l'émissivité ou l'absorption du titane aux rayonnements électromagnétiques. De bons résultats ont été obtenus avec l'utilisation de l'éthylene- glycol , de polyéthyltne-qlycols, du propylène-glycol et de poly aropylene-glycols. Toutefois, un diol aliphatique particulièrement approprié à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est le diéthylane-glycol, qui s'est révélé donner des bains de grande stabilité. La température d'utilisation du bain est de préférence comprise entre 20 et 600C, tandis que la différence de potentiel aux bornes de la cellule d'électrolyse en courant continu est avantageusement comprise entre 20 et 60 V. Une composition préférée du bain électrolytique selon l'invention est - acide sulfurique de 0 à 400 g/l - acide phosphorique de 0 à 250 g/l - chlorure de sodium de 20 à 70 g/l - diol aliphatique de 200 à 300 ml/l - eau La durée du traitement électrolytique est fonction de l'épaisseur de la couche que l'on désire obtenir. La vitesse de formation de la couche d'oxyde est de l'ordre de 10 microns/ heure. La capacité de traitement du bain selon l'invention est grande puisque l'on peut traiter environ 50 dm2 de surface de titane ou de ses alliages par litre de bain pour une durée nominale d'oxydation de 1 heure. I1 peut être utile, dans-certains cas, de procéder, avant l'étape du traitement d'oxydation anodique, à une activation de la surface de titane à traiter, par une étape cathodique, dans le même bain, d'une durée de 30 secondes à 5 minutes, sous une différence de potentiel comprise entre 0 et 5 V. Après l'anodisation, les pièces traitées sont rincées et éventuellement séchées. Avant anodisation, il est avantageux de préparer les surfaces traitees. Une telle préparation peut comprendre les phases suivantes - dégraissage à l'aide d'un dégraissant alcalin ou de solvants connus; - rinçage à l'eau; - décapage fluonitrique; - rinçage à l'eau Exemple I Des pièces en alliage de titane T6V sont soumises au traitement suivant - dégraissage au trempé dans un bain alcalin; - rinçage à l'eau - décapage fluonitrique (3%HF, 10% HNO3 en volume dans l'eau) pendant 3 minutes à la température ambiante; - rinçage à l'eau. Après séchage, on soumet les pièces ainsi décapées à une oxydation anodique dans un bain électrolytique comportant - acide sulfurique 250 g/l - C1Na 50 g/l - diéthylène glycol 300 ml/l - eau La température du bain est de 400C, la différence de potentiel d'électrolyse de 40 V continu et la durée de l'électrolyse est 50 minutes. On obtient alors sur lesdites pièces en TA6V une couche d'oxyde TiO2 dont l'épaisseur est comprise entre 9 et 11 microns. Après rinçage à l'eau et séchage, ces pièces sont assemblées à d'autres pièces en alliage d'aluminium AU2GN, protégées par oxydation anodique chronique classique. Les assemblages ainsi obtenus résistent parfaitement aux essais normalisés en brouillard salin, grâce aux propriétés d'isolation et de protection de la couche d'oxyde obtenue, qui élimine la formation de couples galvaniques. Par ailleurs, la souplesse de cette couche d'oxyde et son adhérence sur les pièces de TA6V permettent de préserver dans le temps de telles propriétés, malgré des déformations imposées aux pièces en AU2GN et de nombreux montages et démontages successifs desdits assemblages. Exemple II Des vis enTA6V, utilisées en aéronautique, sont traitées de la façon indiquée dans l'exemple I. On constate que le couple de serrage des vis traitées se maintient à une valeur plus constante après de nombreux montages et démontages que dans le cas de vis en TA6V traitées de façon connue. Exemple III Des tôles en TA6V sont traitées de la façon indiquée dans l'exemple I et on y applique une peinture aux silicones pigmentée à l'aluminium. On constate que l'adherence de la peinture demeure inchangée (test de quadrillage et incision), après immersion dans l'eau (14 jours à 200C). REVENDICATIONS 1 - Procédé de traitement par oxydation anodique du titane et de ses alliages au moyen d'un bain électrolytique comportant de l'acide sulfurique et/ou de l'acide phosphorique, en vue d'obtenir la formation d'une couche superficielle d'oxyde de titane, caractérisé en ce que ledit bain électrolytique comporte de plus un diol aliphatique. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diol aliphatique est le diéthylène glycol. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bain électrolytique comporte de plus du chlorure de sodium. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la température du bain est comprise entre 20 et 600C. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tension continue d'électrolyse estzcomprise entre 20 et 60 V. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la composition du bain d'électrolyse est la suivante - acide sulfurique de 0 à 400 g/l - acide phosphorique de 0 à 250 g/l - chlorure de sodium de 20 à 70 g/l - diol aliphatique de 200 à 300 ml/l - eau 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une phase d'activation cathodique préalable des surfaces à traiter, dans un bain d'électrolyse identique au bain de traitement anodique. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une phase de préparation préalable des surfaces à traiter comprenant au moins un décapage fluonitrique suivi d'un rinçage. 9 - Objet en titane ou en un alliage de titane, caractérisé en ce qu'il comporte une couche superficielle d'oxyde de titane obtenue par la mise en oeuvre du procédé spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 8.