Brevet FR2486542A1 — publié le 19820115

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA METALLISATION A CHAUD D'OBJETS EN METAL La présente invention concerne un procédé de métallisation à chaud d'objets en métal, en particulier par opposition d'un revêtement à base de zinc contenant unecertaine proportion d'aluminium et éventuellement d'autres métaux légers, tels que le silicium et le magnésium; elle se rapporteégalement à une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Il est connu depuis fort longtemps qu'on peut protéger les surfaces métalliques contre la corrosion par des revêtements à base de zinc ou d'allia- ges de zinc que l'on appose par métallisation à chaud. La technique classique de métallisation consiste à plonger l'objet métallique à galvaniser dans un bain de zinc ou d'alliages de Zn, et ce après avoir effectué un certain nombre de traitements préliminaires de manière à con- férer aux surfaces à traiter les propriétés qui assurent l'obtention d'un revé- tement de bonne qualité. Ces traitements sont des opérations de dégraissage et de décapage par immersion dans une solution d'un acide minéral contenant des inhibiteurs de corrosion. Ensuite on traite l'objet métallique par un fluxage qui consiste dans le dépôt d'une mince pellicule de sels tels par exemple chlorure d'ammonium ou de zinc. Le revêtement de zinc est considéré comme réussi, si son aspect est brillant et lisse et si l'adhérence à la base métallique est suffisante. Des recherches menées dans le but d'améliorer la résistance à la cor- rosion ont montré que des revêtements composés d'alliages de zinc et d'alumi- nium, ce dernier variant dans une gamme de 25-70%, présentent une résistance à la corrosion nettement plus élevée que des revêtements formés de zinc seul. En plus, il s'est avéré qu'une teneur croissante en aluminium impose un prétraitement de la surface beaucoup plus poussé que dans le cas du zinc seul. Ainsi, des pollutions minimes, tolérables pour un revêtement en zinc, produisent-elles dans le cas d'un alliage Zn-Al des défauts de surface inacceptables tels que claquages, décohés ons et "bare spots". Ce phénomène a forcé les constructeurs de lignes industrielles de revêtements Zn-Al à accroître les performances des installations de prétrai- tement de la surface par dégraissage, par recuit et autres opérations. Quant au domaine de la galvanisation à façon, qui fait habituellement un usage extensif du fluxage, il a été impossible à ce jour de trouver un flux suffisamment actif pour garantir l'obtention d'une surface suffisamment propre dans le cas des revêtements à haute teneur en aluminium. La présente invention a pour objet un procédé de métallisation capa- ble de résoudre les problèmes décrits. Ce but est atteint par le procédé suivant l'invention qui consiste à soumettre l'objet à métalliser aux opérations classiques qui garantissent une adhérence suffisante du revêtement dans le cadre de la galvanisation convention- nelle au zinc seul, opérations qui consistent en le fluxage aux sels pour la métallisation à façon et le recuit pour la métallisation continue, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on soumet l'objet prétraité d'abord à une trempe dans un bain liquide de zinc et ensuite à une trempe dans un bain liquide de l'alliage prévu pour former le revêtement définitif. L'idée qui est à la base de la présente invention consiste à insérer une phase spéciale de prétraitement qui consiste en une opération de galvanisa- tion à chaud classique, au zinc, entre la ou les phases de prétraitement des objets destinés à être métallisés et la phase de la trempe de métallisation proprement dite. En effet, l'étape d'apposition d'un revêtement primaire au zinc seul étant suivie d'une étape de revêtement définitif qui se déroule à une température supérieure de 150'C environ, le revêtement primaire joue pour ainsi dire le rôle d'un flux. Il constitue un écran efficace contre toute oxydation de la surface de l'objet métallique. Une fois introduit dans le bain définitif {Zn+Al+métal léger), porté à des températures élevées, le revêtement primaire de zinc dis- paraît rapidement en fondant et donne lieu à l'obtention d'une surface absolument propre prête à recevoir le revêtement définitif désiré. Il est évident qu'il y a lieu de tenir compte du fait que la teneur en zinc du bain définitif augmente au fur et à mesure, si bien que l'on ajoute dans ce bain en continu une quantité d'éléments d'alliage correspondant à l'excédent en zinc. Suivant l'invention, il est utile d'intercaler entre les étapes de métallisation primaire et définitive une phase d'essorage puissant dont le rôle consiste à limiter la formation de couches intermétalliques, indésirables dans le présent contexte. Dans le même ordre d'idées, il est important de veiller à ce que le passage de la trempe primaire à la trempe définitive se déroule dans un délai limité au minimum; cette limitation du temps agit en plus dans l'inté- rêt d'une réduction des besoins en énergie de chauffage nécessaire à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Il s'est avéré utile de régler suivant l'invention la durée des trem- pes de métallisation primaire et définitive en fonction de la teneur en zinc du bain définitif et ceci en ce sens que l'on prolonge la durée de la trempe pri- maire dans la mesure o la teneur en zinc du bain définitif diminue. A côté des avantages inhérents au procédé suivant l'invention du point de vue de la qualité du revêtement obtenu, il y a lieu de relever que ledit pro- cédé se distingue par sa flexibilité poussée. En effet, il est possible de pré- voir des phases de travail qui se déroulent suivant l'invention, c'est-àdire de procéder à des métallisations à alliages Zn-Al-Mg, Zn-Al-Si ou autres et de changer à court terme -en ce sens que l'on peut procéder si cela s'avère utile, à des métallisations au zinc pur. Ce changement n'implique absolument aucun pro- blème d'ordre technologique, étant donné qu'il revient à utiliser uniquement la cuve renfermant le bain primaire de zinc pur. L'installation nécessaire à la miseen oeuvre du procédé suivant l'in- vention est caractérisée en ce qu'elle comprend notamment deux cuves dont la première renferme un bain de zinc, tandis que la seconde contient un bain d'al- liage, les deux cuves étant munies de moyens de chauffage, de réglage de la température et d'apport en métal, ainsi que de moyens permettant de convoyer en continu des objets successivement à travers la première et la seconde cuve. Suivant l'invention, il est prévu également des moyens installés à la sortie de la première cuve et qui permettent de dévier ledit produit au terme de la trempe primaire. Selon que l'on procède à une métallisation conventionnelle au zinc seul, pratiquée uniquement dans la première cuve, ou à une métallisation suivant l'invention, il est prévu qu'au moins la première cuve comporte des moyens per- mettant d'établir un temps de séjour approprié de l'objet dans le bain de métal- lisation. Pour permettre d'apprécier la simplicité du procédé suivant l'inven- tion et de l'installation nécessaire à sa mise en oeuvre, il est renvoyé aux schémas en annexe qui représentent le déroulement chronologique des différentes opérations. Ainsi, la figure 1 représente le schéma d'une métallisation à façon, susceptible d'être appliquée en tuberie, tréfilerie ou boulonnerie. Aux opérations de prétraitement 1 classiques de dégraissage, de décapage et de rinçage succède un fluxage 2 aux sels, (solution aqueuse de sels) également classique. Ensuite il est prévu une trempe primaire 3 au zinc à 450%C, suivie d'une trempe défini- tive 4 au Zn+Al+X (X étant un métal léger tel que Mg et/ou Si) o la tempéra- ture est choisie en fonction de la nature et de la concentration de X.(en général une température-de l'ordre de 600'C). On obtient en 5 l'objet revêtu de Zn+Al=X. Comme il apparaît de ce schéma, il est possible de pratiquer sur la même installation une opération de galvanisation classique au zinc seul. L'objet galvanisé au Zn seul est obtenu en 6. La figure 2 représente le schéma d'une métallisation continue, prati- cable par exemple en tuberie, en tôlerie ou en tréfilerie. Ici les opérations de prétraitement peuvent se résumer en un recuit. A la sortie du four de recuit 7 le produit est protégé contre l'oxydation par voie d'un conduit 8 purgé au gaz inerte; les deux cuves 9 et 10 comprennent chacune un dispositif d'essorage 11 et 12. Dans cette installation il est possible, comme pour le cas de la métallisa- tion à façon, de pratiquer une galvanisation classique au zinc seul en opérant uniquement dans la cuve 9 (trempe au Zn seul à 4500C environ). Le traitement ulté- rieur dans la cuve 10 permettant la trempe définitive au Zn+Al+X en général à une température de l'ordre de 600'C. Une application importante de la présente inven- tion est par exemple constituée par les tubes revêtus d'un alliage Zn-AL, qui présentent une meilleure résistance à la corrosion de l'eau chaude que les tubes galvanisés simples. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes, accessi- bles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de métallisation à chaud d'objets en métal, en particulier par apposition d'un revêtement à base de zinc contenant unecertaine proportion d'a- luminium et également d'autres métaux légers tels que le silicium et le magné- sium, qui consiste à soumettre l'objet à métalliser aux opérations classiques qui garantissent une adhérence suffisante du revêtement dans le cadre de la galvanisation conventionnelle au zinc seul, ces opérations consistant en fluxage aux sels pour la métallisation à façon et en recuit pour la métallisation continue et ce procédé étant caractérisé en ce que l'on soumet l'objet prétraité à une trempe primaire dans un bain liquide de zinc et ensuite à une trempe définitive dans un bain liquide.de l'alliage prévu pour former le revêtement définitif. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue la trempe dans un bain liquide de zinc à des températures de l'ordre de 450C. 3. Procédé suivantles revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on opère la trempe définitive dans un bain liquide {zinc+aluminium+métal léger (Si,Mg)} à des températures de l'ordre de 6000C. 4. Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on alimente en continu le bain définitif d'une quantité d'éléments d'alliage correspondant à l'excédent en zinc qui est créé en continu dans ledit bain. 5. Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on intercale une phase d'essorage puissant entre les opérations de métallisation primaire et définitive. 6. Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on règle la durée des trempes de métallisation primaire et définitive en fonction de la teneur en zinc du bain définitif, en ce sens que l'on prolonge la durée de la trempe primaire dans la mesure o la teneur en zinc du bain défi- nitif diminue. 7. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend notamment deux cuves (2,3-9,10) dont la première (2-9) renferme un bain de zinc pur tandis que la seconde (3-10) contient un bain d'alliage, les deux cuves étant munies de moyens de chauffage et de réglage de la température et d'apport en métal, ainsi que de moyens permettant de convoyer en continu des objets successivement à tra- vers la première et la seconde cuve. 8. Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens installés à la sortie de la première cuve et qui permettent de dévier ledit produit au terme de la trempe primaire. 9. Installation suivant les revendications 7 ou 8, caractérisée en ce qu'au moins la première cuve comporte des moyens permettant d'établir un temps de séjour approprié de l'objet dans le bain de métallisation.